发动机的工作原理

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基础知识
一、汽油发动机的工作原理
汽油发动机通过循环燃烧汽油空气混合气产生热能。燃烧在一个封闭的圆柱形空间（燃烧室）内进行，该燃烧室可通过活塞移动改变容积。热能在燃烧室内产生高压，从而向边界面（燃烧室壁、燃烧室顶和活塞）施加作用力，该作用力促使活塞进行运动。
四冲程汽油发动机的基本结构，主要部件有气缸、进气门、排气门、活塞、燃烧室、连杆、曲轴和火花塞。活塞通过连杆将作用力和运动传递到曲轴上。在此过程中将活塞的直线运动转化为转动。活塞持续进行往复运动。
活塞的回复点又称为止点。因此活塞到达上止点（TDC）时燃烧室容积最小，到达下止点（BDC）时燃烧室容积最大。
在传统汽油发动机中，汽油和空气的混合气在燃烧室外部混合随后进入燃烧室内。而在现代直喷汽油发动机中，直接在燃烧室内形成汽油空气混合气。
汽油发动机采用火花点火方式，即混合气通过电火花塞点燃。
二、四冲程发动机工作循环
发动机的作用就是将燃料燃烧的热能转换为机械能，从而输出动力。其能量的转换是通过不断地依次反复进行进气→压缩→做功→排气四个连续过程来实现的，这四个冲程构成了一个工作循环。

进气冲程 第 1 冲程
活塞朝曲轴方向运动，进气门打开，排气门关闭。活塞通过向下运行时，气缸内容积逐渐增大，形成一定真空度。经过滤清的空气与汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。
                    
压缩冲程 第 2 冲程
进、排气门均关闭，活塞在曲轴带动下，从下止点向上止点运动。因为这时容积减小，混合气的压力升高。压缩所需要的功提高了混合气的内能，温度升高。
快要到达上止点时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，因此作用在活塞上的很大的力驱动活塞重朝曲轴方向运动（过渡到第3冲程）。

做功冲程 第 3 冲程        
随着混合气在缸内的燃料，气体的温度、压力迅速升高而膨胀，活推动活塞从上止点向下止点运动， 再通过连杆驱动曲轴对外作功，活塞到达下止点时作功冲程结束。
在做功冲程的开始阶段，气缸内气体压力、温度急剧上升。随着活塞下移，压力、温度下降。
       
排气冲程         第 4 冲程
做功冲程终了时，排气门打开，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身压力和活塞推动作用下，经排气门被排出气缸，
排气冲程终了时，由于燃烧室占有一定容积，气缸内还存有少量残余废气，气体压力也因排气门和排气管的阻力而仍高于大气压力。
在第4冲程结束时排气门关闭，进气门打开。开始一个新的四冲程循环。

三、四冲程汽油机工作特点
通过上述四冲程汽油机工作循环的分析可知，四冲程汽油机具有以下工作特点：
（1）每个工作循环中曲轴旋转两周（720°），活塞上下往复运行四个单程，进、排气门各开启一次。
（2）四个冲程中，只有做功冲程是有效冲程，其余都是辅助冲程，靠消耗飞轮储备的能量来完成。
（3）可燃混合气是利用电火花点燃的。
（4）发动机起动必须有外力将曲轴转动。
特别提示
四冲程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也要经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度大，蒸发性差，而自燃温度却比汽油低。因此，柴油机在可燃混合气的形成及着火方式等方面与汽油机有较大的区别。
汽油机靠电火花点燃可燃混合气，而柴油机是用高压将柴油喷入气缸内，靠压缩后的高温空气加热，自行着火燃烧。因此，汽油机具有一个专门的点火系统，而柴油机则没有。

摘自《汽车维修基础快速入门90天》

lcw888

解释很详细。