气门运动对活塞式内燃发动机工作原理的影响

在活塞式内燃发动机中，气体的工作状态包含进气、压缩、做功和排气四个行程。这四个过程是靠活塞与气门运动情况相配合实现的，使发动机一个循环接一个循环地持续工作。四冲程发动机就是曲轴转两圈，活塞在气缸内上下各两次，进、排气门各开闭一次，完成进气、压缩、做功、排气四个行程，产生一次动力的内燃机，四冲程发动机工作循环如图2-2-1所示。

图2-2-1 四冲程发动机工作循环

a）进气 b）压缩 c）做功 d）排气

（1）进气行程 当活塞由上止点向下止点移动时，进气门开启，排气门关闭。对于汽油机而言，空气和汽油合成的可燃混合气被吸入气缸，进行进气过程；对于柴油机而言，在活塞进气过程中吸入气缸的只是纯净的空气。这一活塞行程就称为进气行程。

（2）压缩行程 为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。(www.xing528.com)

（3）做功行程 在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。对于汽油机而言，在压缩行程终了之前，即当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，放出大量的热能。因此，燃气的压力和温度迅速增高。所能达到的最高压力约为3～5MPa，相应的温度则为2200～2800K。对于柴油机而言，在压缩行程终了之前，通过喷油器向气缸喷入高压柴油，迅速与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气后自行发火燃烧。此时，气缸内气压急速上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。高温高压的燃气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能，这一活塞行程称为做功行程。

（4）排气行程 可燃混合气燃烧后产生的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。

当做功行程接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到达上止点附近时，排气行程结束。

如果改变发动机的结构，使发动机的工作循环在两个活塞行程中完成，即曲轴旋转一圈的时间内完成，这种发动机就称为二冲程发动机。