一、四冲程汽油机的工作原理

四冲程发动机每完成一个工作循环需要经过进气、 压缩、做功(膨胀)和排气四个行程，对应活塞上下往复运动四次，相应的曲轴旋转720° (两圈)。通常利用发动机循环示功图表示气缸内容积和压力的变化关系。示功图中曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所做的功。

进气行程(图a所示，以自然吸气为例)进气过程中，排气门关闭，进气门开启，活塞从上止点向下止点移动一个行程，在气缸内形成真空，新鲜可燃混合气被吸入气缸;曲轴由0°沿顺时针方向转到180°。当活塞从上止点向下止点移动时，进气系统有阻力，故进气终了时气缸内的气体压力略低于大气压力，为0.075 ~0. 090MPa。流进气缸内的可燃混合气，因与气缸壁、活塞顶等高温机件接触并与前一行程(排气行程)留下的高温残余废气混合，所以它的温度上升到370 ~403K。在示功图上，进气行程用曲线ra表示。曲线ra位于大气压力线以下，它与大气压力线纵坐标之差即表示气缸内的真空度。自然吸气发动机动力输出平顺，不会因发动机转速的变化而出现骤然加速。而且发动机使用寿命长，维修简单。

压缩行程(图b所示)为了使吸人的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的气体压力，使发动机做功，燃烧前必须将可燃混合气压缩，此即压缩行程。在进气行程终了时，活塞自下止点向上止点移动，曲轴由180°转到360。，此时，进、排气门均关闭。随着气缸的容积不断缩小，可燃混合气受到压缩，其温度和压力不断升高。压缩行程一直继续到活塞到达上止点时为止。压缩终了时，可燃混合气的温度为600 ~750K,可燃混合气压力为0.8 ~2.0MPa。在示功图上，压缩行程用曲线ac表示。压缩终了时可燃混合气的压力和温度取决于压缩比，压缩比越大，燃烧速度越快，因而发动机发出的功率便越大，经济性越好。但压缩比过大时，不仅不能进一步 改善燃烧状况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。

做功行程(图c所示)在这个行程中，进、排气门仍关闭。当活塞在压缩行程接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞在高压电作用下产生电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，放出大量的热能，使燃气的压力和温度急剧升高，如曲线cZ所示。最高压力pz为3.0 ~6.5MPa,相应的温度为2200 ~ 2800K,且体积迅速膨胀。此时活塞被高压气体推动从上止点下行，带动曲轴从360°旋转到540，并输出机械能，除了用以维持发动机本身继续运转外，其余大部分都用于对外做功。在示功图上，曲线Zb表示活塞向下移动时气缸内容积增加，气体压力和温度都在降低。在做功行程终了的b点，压力降到0.3 ~0.5MPa,温度则降为1300 ~ 1600K。

排气行程(图d所示)可燃混合气体燃烧后生成的废气必须从气缸中排出，以便进行下一个 进气行程。当做功接近终了时，进气门关闭，排气门开启，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，曲轴由540°旋转到720。废气在自身残余压力和活塞的推力作用下从气缸中排出，进入大气之中。活塞到达上止点附近时，排气行程结束。这行程在示功图 上用曲线br表示。由于排气系统存在排气阻力，所以在排气终了时，气缸内压力稍高于大气压力，为0.105 ~0.120MPa,废气温度为900 ~ 1100K。因燃烧室占有一定容积，故排气终了时，不可能将废气排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。