四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理如何

四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理是通過(guò)吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)，將燃料燃燒轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。吸氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，活塞下行吸入空氣或可燃混合氣；壓縮沖程中，進(jìn)排氣門(mén)關(guān)閉，活塞上行壓縮氣體；做功沖程里，可燃混合氣被點(diǎn)燃，高溫高壓氣體推動(dòng)活塞下行對(duì)外做功；排氣沖程時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞上行排出廢氣。如此周而復(fù)始，為車輛提供動(dòng)力 。

在吸氣沖程中，活塞從氣缸的頂部（上止點(diǎn)）向下運(yùn)動(dòng)至底部（下止點(diǎn)）。此時(shí)進(jìn)氣門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，排氣門(mén)則緊緊關(guān)閉。隨著活塞的下行，氣缸內(nèi)的容積不斷增大，氣壓逐漸降低，形成相對(duì)外界大氣的低壓區(qū)。于是，外界的新鮮空氣或者空氣與燃料的可燃混合氣，在大氣壓力的作用下，順著進(jìn)氣管道被吸入氣缸內(nèi)，直至活塞抵達(dá)下止點(diǎn)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，這一沖程才宣告結(jié)束。這就如同人體呼吸的吸氣階段，為后續(xù)的能量轉(zhuǎn)化準(zhǔn)備好“原料”。

進(jìn)入壓縮沖程，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都嚴(yán)絲合縫地關(guān)閉。活塞開(kāi)始從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，氣缸內(nèi)的混合氣被逐漸壓縮。隨著活塞的上行，氣缸容積不斷縮小，混合氣的壓力和溫度持續(xù)升高。這個(gè)過(guò)程就像是把彈簧壓縮，儲(chǔ)存了能量。在壓縮沖程接近尾聲時(shí)，混合氣的狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到了能夠被點(diǎn)燃并釋放巨大能量的程度，為做功沖程做好了充分準(zhǔn)備。

做功沖程是四沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在壓縮沖程接近上止點(diǎn)時(shí)，對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，火花塞會(huì)適時(shí)產(chǎn)生電火花，瞬間點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣；而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)則依靠壓縮產(chǎn)生的高溫高壓，使混合氣自行燃燒（壓燃式）。燃燒后的混合氣迅速膨脹，形成高溫高壓氣體，強(qiáng)大的壓力推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)快速向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。活塞的這一運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞給曲軸，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)外輸出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。這一過(guò)程如同鞭炮爆炸產(chǎn)生的沖擊力推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)，是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心步驟。

最后是排氣沖程。當(dāng)做功沖程接近結(jié)束時(shí)，排氣門(mén)打開(kāi)，進(jìn)氣門(mén)依然關(guān)閉。此時(shí)，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，由于氣缸內(nèi)的壓力高于外界大氣壓力，高溫廢氣首先在壓力差的作用下迅速排出氣缸，這是自由排氣階段。隨后，活塞繼續(xù)上行，強(qiáng)制將氣缸內(nèi)剩余的廢氣排出，直到廢氣基本排盡，這就是強(qiáng)制排氣階段。不過(guò)，由于燃燒室存在一定的容積，即使排氣結(jié)束，仍會(huì)有少量廢氣殘留。排氣沖程就像是人體呼氣，把燃燒后的“廢物”排出體外，為下一個(gè)工作循環(huán)的吸氣沖程創(chuàng)造良好條件。

總之，四沖程內(nèi)燃機(jī)的這四個(gè)沖程緊密相連、環(huán)環(huán)相扣，周而復(fù)始地循環(huán)工作。它們相互配合，有條不紊地將燃料燃燒釋放的能量逐步轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力，推動(dòng)著車輛等設(shè)備不斷前行，成為現(xiàn)代交通運(yùn)輸和眾多機(jī)械設(shè)備的重要?jiǎng)恿?lái)源 。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）