1.1.2　發(fā)動機工作原理

細節(jié)一：單缸四沖程汽油機工作原理

四沖程汽油機工作原理如圖1-21所示。

進氣沖程如圖1-21（a）所示，進氣門開，排氣門閉，活塞在曲軸的帶動下自上止點向下止點移動，活塞頂上方的容積逐漸增加，氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，將可燃混合氣經(jīng)進氣門吸入氣缸內(nèi)。當活塞位于下止點時，曲軸轉(zhuǎn)過第1個半周（180°），進氣門關閉，進氣沖程結束。在進氣停止時，氣缸內(nèi)的氣體壓力略低于外界的大氣壓力。

壓縮沖程如圖1-21（b）所示，在壓縮沖程過程中，進氣門、排氣門都保持關閉。活塞在曲軸帶動下自下止點向上止點移動，活塞上方的容積逐漸減小，可燃混合氣被壓縮到燃燒室內(nèi)，其溫度和壓力升高（溫度為300～500℃，壓力為600～1500kPa），因此很容易被點燃。當活塞到達上止點時，曲軸轉(zhuǎn)過第2個半周，壓縮沖程結束。

做功沖程如圖1-21（c）所示，做功沖程時，進氣門、排氣門仍然保持關閉。火花塞發(fā)出高壓電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，使氣缸內(nèi)的溫度與壓力急劇升高（瞬時溫度可達1900～2500℃，瞬時壓力可達3～5MPa）。燃燒氣體的膨脹壓力推動活塞快速下行，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)而做功。當活塞到達下止點時，曲軸轉(zhuǎn)過第個半周做功沖程結束。

排氣沖程如圖1-21（d）所示，做功沖程結束時，排氣門打開，進氣門仍關閉。活塞在曲軸帶動下自下止點向上止點移動，將氣缸內(nèi)燃燒后的廢氣經(jīng)由排氣門排至大氣中去。當活塞到達上止點時，曲軸轉(zhuǎn)過第4個半周，排氣門關閉，排氣沖程結束。

1—曲軸；2—連桿；3—活塞；4—氣缸；5—進氣門；6—火花塞；7—排氣門

細節(jié)二：單缸四沖程柴油機工作原理

柴油比汽油黏度大、蒸發(fā)性差，所以柴油機采用高壓噴射的混合氣形成方式。柴油自燃溫度比汽油低，易自燃，因此柴油機采用壓縮自燃的著火方式。四沖程柴油機工作原理如圖1-22所示。

進氣沖程如圖1-22（a）所示，與汽油發(fā)動機不同的是進入氣缸內(nèi)的是純空氣。

壓縮沖程如圖1-22（b）所示，與汽油發(fā)動機不同的是壓縮的是純空氣，并且由于柴油機壓縮比較大，壓縮終了的溫度與壓力都比汽油機高（溫度可達500～700℃，壓力可達3～5MPa）。

做功沖程如圖1-22（c）所示，此沖程和汽油機有很大不同，壓縮沖程末，噴油泵將高壓柴油通過噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成混合氣，由于這時氣缸內(nèi)的溫度遠高于柴油的自燃溫度，柴油將迅速著火燃燒，此后的一段時間內(nèi)邊噴射邊燃燒，氣缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升（瞬時溫度可達1500～1900℃，瞬時壓力可達5～10MPa），推動活塞下行做功。

排氣沖程如圖1-22（d）所示，和汽油機排氣沖程基本相同。

1—噴油器；2—高壓油管；3—噴油泵

細節(jié)三：多缸發(fā)動機的工作情況

四沖程發(fā)動機工作時，只有1個沖程產(chǎn)生動力，其余3個沖程是消耗動力的。汽車上實際使用的是多缸發(fā)動機，它是由若干個相同的氣缸排列在同一個機體上，使用同一根曲軸輸出動力的。

四沖程單缸發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)2周（720°），進氣門、排氣門各開啟1次，活塞經(jīng)歷4個沖程，發(fā)動機完成1次工作循環(huán)。多缸發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)720°，各缸都完成1次工作循環(huán)。

（1）直列6缸發(fā)動機工作情況　直列6缸發(fā)動機基本結構如圖1-23所示。為了使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，曲軸需每轉(zhuǎn)120°（720°/6）有一個缸做功，即直列6缸發(fā)動機做功間隔角是120°；為了使曲軸受力合理，并防止相鄰兩缸出現(xiàn)連續(xù)進氣（搶氣）現(xiàn)象，工作順序應在發(fā)動機前半部和后半部交替進行。所以，直列6缸發(fā)動機的工作順序一般為1→5→3→6→2→4和1→4→2→6→3→5兩種。

（2）直列4缸發(fā)動機工作情況直列4缸發(fā)動機基本結構如圖1-24所示。直列4缸發(fā)動機做功間隔角為180°（720°/4），工作順序一般為1→2→4→3或1→3→4→2。

1—曲軸；2—連桿；3—氣缸；4—活塞；5—飛輪