1.1.2　发动机工作原理

细节一：单缸四冲程汽油机工作原理

四冲程汽油机工作原理如图1-21所示。

进气冲程如图1-21（a）所示，进气门开，排气门闭，活塞在曲轴的带动下自上止点向下止点移动，活塞顶上方的容积逐渐增加，气缸内产生真空吸力，将可燃混合气经进气门吸入气缸内。当活塞位于下止点时，曲轴转过第1个半周（180°），进气门关闭，进气冲程结束。在进气停止时，气缸内的气体压力略低于外界的大气压力。

压缩冲程如图1-21（b）所示，在压缩冲程过程中，进气门、排气门都保持关闭。活塞在曲轴带动下自下止点向上止点移动，活塞上方的容积逐渐减小，可燃混合气被压缩到燃烧室内，其温度和压力升高（温度为300～500℃，压力为600～1500kPa），因此很容易被点燃。当活塞到达上止点时，曲轴转过第2个半周，压缩冲程结束。

做功冲程如图1-21（c）所示，做功冲程时，进气门、排气门仍然保持关闭。火花塞发出高压电火花，点燃被压缩的可燃混合气，使气缸内的温度与压力急剧升高（瞬时温度可达1900～2500℃，瞬时压力可达3～5MPa）。燃烧气体的膨胀压力推动活塞快速下行，通过连杆使曲轴旋转而做功。当活塞到达下止点时，曲轴转过第个半周做功冲程结束。

排气冲程如图1-21（d）所示，做功冲程结束时，排气门打开，进气门仍关闭。活塞在曲轴带动下自下止点向上止点移动，将气缸内燃烧后的废气经由排气门排至大气中去。当活塞到达上止点时，曲轴转过第4个半周，排气门关闭，排气冲程结束。

1—曲轴；2—连杆；3—活塞；4—气缸；5—进气门；6—火花塞；7—排气门

细节二：单缸四冲程柴油机工作原理

柴油比汽油黏度大、蒸发性差，所以柴油机采用高压喷射的混合气形成方式。柴油自燃温度比汽油低，易自燃，因此柴油机采用压缩自燃的着火方式。四冲程柴油机工作原理如图1-22所示。

进气冲程如图1-22（a）所示，与汽油发动机不同的是进入气缸内的是纯空气。

压缩冲程如图1-22（b）所示，与汽油发动机不同的是压缩的是纯空气，并且由于柴油机压缩比较大，压缩终了的温度与压力都比汽油机高（温度可达500～700℃，压力可达3～5MPa）。

做功冲程如图1-22（c）所示，此冲程和汽油机有很大不同，压缩冲程末，喷油泵将高压柴油通过喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气形成混合气，由于这时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度，柴油将迅速着火燃烧，此后的一段时间内边喷射边燃烧，气缸内温度、压力急剧上升（瞬时温度可达1500～1900℃，瞬时压力可达5～10MPa），推动活塞下行做功。

排气冲程如图1-22（d）所示，和汽油机排气冲程基本相同。

1—喷油器；2—高压油管；3—喷油泵

细节三：多缸发动机的工作情况

四冲程发动机工作时，只有1个冲程产生动力，其余3个冲程是消耗动力的。汽车上实际使用的是多缸发动机，它是由若干个相同的气缸排列在同一个机体上，使用同一根曲轴输出动力的。

四冲程单缸发动机曲轴旋转2周（720°），进气门、排气门各开启1次，活塞经历4个冲程，发动机完成1次工作循环。多缸发动机曲轴旋转720°，各缸都完成1次工作循环。

（1）直列6缸发动机工作情况　直列6缸发动机基本结构如图1-23所示。为了使发动机运转平稳，曲轴需每转120°（720°/6）有一个缸做功，即直列6缸发动机做功间隔角是120°；为了使曲轴受力合理，并防止相邻两缸出现连续进气（抢气）现象，工作顺序应在发动机前半部和后半部交替进行。所以，直列6缸发动机的工作顺序一般为1→5→3→6→2→4和1→4→2→6→3→5两种。

（2）直列4缸发动机工作情况直列4缸发动机基本结构如图1-24所示。直列4缸发动机做功间隔角为180°（720°/4），工作顺序一般为1→2→4→3或1→3→4→2。

1—曲轴；2—连杆；3—气缸；4—活塞；5—飞轮