发动机工作原理简介

这里主要介绍四行程汽油发动机的工作原理。四行程汽油发动机的工作循环是按进气、压缩、做功和排气的顺序不断循环反复的。如图2-2-1所示为单缸四行程汽油发动机的工作原理示意图。

图2-2-1　单缸四行程汽油发动机工作原理

（1）进气行程。活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，可燃混合气通过进气门被吸入气缸。

在进气过程中，由于进气系统有阻力，进气终了时气缸内气体压力略低于大气压，为0.075～0.09 MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，气体温度达到370～400 K。实际汽油发动机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。

（2）压缩行程。活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭空间，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。

压缩行程中，可燃混合气压力可达0.6～1.2 MPa，温度可达600～700 K。压缩比越大、压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快、发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。爆燃会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的。(www.xing528.com)

（3）做功行程。当活塞位于压缩行程接近上止点（即点火提前角）位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，此时进气门和排气门仍然保持关闭，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。

在做功行程中，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3～5 MPa，最高温度可达2200～2800 K。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低。当活塞运动到下止点时，做功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5 MPa，气体温度降低到1300～1600 K。

（4）排气行程。当做功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油发动机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。

排气行程终止时，由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸，气体压力仍高于大气压力，为0.105～0.115 MPa，温度为900～1200 K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。

可见四行程汽油发动机经过进气、压缩、做功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，曲轴相应地旋转了两圈。