汽车发动机的工作原理？

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。

四冲程汽油机

往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质 ，因而在发动机的工作原理和结构上有差异 。

一. 四冲程汽油机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气
，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能 ，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动
，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能
。四冲程汽油机在进气冲程 、压缩冲程
、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。

(1) 吸气冲程(intake stroke) 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点 。此时进气门开启，排气门关闭 ，曲轴转动180°。在活塞移动过程中
，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa ，汽缸内形成一定的真空度
，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气
。由于进气系统存在阻力 ，进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p 
，即pa= (0.80～0.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁 、活塞顶
、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K 。 (2) 压缩冲程(compression stroke) 压缩冲程时 ，进、排气门同时关闭
。活塞从下止点向上止点运动
，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小 ，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时
，其压力pc可达800～2 000kPa，温度达600～750K 。在示功图上 ，压缩行程为曲线a～c
。

(3) 做功冲程(power stroke) 当活塞接近上止点时
，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能 ，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000～6 000kPa
，温度TZ达2 200～2 800K 。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能
。随着活塞下移 ，汽缸容积增加
，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时 ，其压力降至300～500kPa
，温度降至1 200～1 500K。在做功冲程，进气门 、排气门均关闭 ，曲轴转动180° 。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b
。

(4) 排气冲程(exhaust stroke) 排气冲程时
，排气门开启，进气门仍然关闭 ，活塞从下止点向上止点运动
，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出 ，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气 。由于排气系统的阻力作用
，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～1.20)p0。排气终点温度Tr=900～1100K
。活塞运动到上止点时 ，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出
，这部分废气叫残余废气。

四冲程柴油机

二. 四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程
、做功冲程和排气冲程组成 。由于柴油机以柴油作燃料 ，与汽油相比
，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火 ，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.

(1) 进气冲程

汽车发动机进入汽缸的工质是纯空气
。由于柴油机进气系统阻力较小
，进气终点压力pa= (0.85～0.95)p0，比汽油机高。进气终点温度Ta=300～340K ，比汽油机低 。

(2) 压缩冲程 由于压缩的工质是纯空气
，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16～22)
。压缩终点的压力为3 000～5 000kPa，压缩终点的温度为750～1 000K ，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。 (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时
，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中 ，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧 。汽缸内气体的压力急速上升
，最高达5 000～9 000kPa，最高温度达1 800～2 000K
。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧 ，故称柴油机为压燃式发动机。

(4) 排气冲程 柴油机的排气与汽油机基本相同
，只是排气温度比汽油机低 。一般Tr=700～900K
。对于单缸发动机来说，其转速不均匀 ，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的
，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程 。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量 ，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足
。现代汽车用多采用四缸 、六缸和八缸发动机。

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