四沖程汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣,在吸氣沖程被吸入汽缸,混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能,高溫高壓的氣體作用于活塞頂部,推動活塞作往復(fù)直線運動,通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。?
⑴進(jìn)氣沖程(intake stroke)
活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進(jìn)氣門開啟,排氣門關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動180°。在活塞移動過程中,汽缸容積逐漸增大,汽缸內(nèi)氣體壓力從Pr逐漸降低到Pa,氣缸內(nèi)形成一定的真空度,空氣和汽油的混合氣通過進(jìn)氣門被吸入汽缸,并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力,進(jìn)氣終點時,汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力P0?,即Pa= (0.80~0.90)P0。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度,由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340~400K。
⑵ 壓縮沖程(compression stroke)
壓縮沖程時,進(jìn)、排氣門同時關(guān)閉?;钊麖南轮裹c向上止點運動,曲軸轉(zhuǎn)動180°。活塞上移時,工作容積逐漸縮小,缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高,到達(dá)壓縮終點時,其壓力pc可達(dá)800~2 000kPa,溫度達(dá)600~750K。
⑶ 做功沖程(power stroke)
當(dāng)活塞接近上止點時,由火花塞點燃可燃混合氣,混合氣燃燒釋放出大量的熱能,使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達(dá)3 000~6 000kPa,溫度TZ達(dá)2 200~2 800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊麖纳现裹c向下止點運動,并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移,汽缸容積增加,氣體壓力和溫度逐漸下降,到達(dá) b 點時,其壓力降至300~500kPa,溫度降至1 200~1 500K。在做功沖程,進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動180°。
⑷ 排氣沖程(exhaust stroke)
排氣沖程時,排氣門開啟,進(jìn)氣門仍然關(guān)閉,活塞從下止點向上止點運動,曲軸轉(zhuǎn)動180°。排氣門開啟時,燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出,另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用,排氣終點r 點的壓力稍高于大氣壓力,即pr=(1.05~1.20)p0。排氣終點溫度Tr=900~1100K?;钊\動到上止點時,燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出,這部分廢氣叫殘余廢氣。
發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動720°,氣缸完成四個沖程,工作原理圖如下:

圖1.3 發(fā)動機(jī)四個沖程