四冲程发动机包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程,以下是每个冲程的具体工作过程:
进气冲程
进气冲程开始时,活塞位于上止点。此时,进气门打开,排气门关闭。随着活塞向下运动,气缸内的压力降低,形成负压。在压力差的作用下,空气和燃油的混合气(对于汽油发动机)或纯空气(对于柴油发动机)被吸入气缸。活塞到达下止点时,进气冲程结束,此时气缸内充满了混合气或空气。
压缩冲程
进气冲程结束后,进气门和排气门都关闭。活塞从下止点向上运动,对气缸内的混合气(或空气)进行压缩。在这个过程中,混合气(或空气)的温度和压力不断升高。压缩比是衡量压缩程度的一个重要指标,它对发动机的性能和效率有很大影响。当活塞到达上止点时,压缩冲程结束,此时混合气(或空气)处于高温高压状态。
做功冲程
在压缩冲程结束时,对于汽油发动机,火花塞点火使混合气燃烧;对于柴油发动机,喷油嘴向高温高压的空气中喷入柴油,柴油自行燃烧。燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀,推动活塞向下运动。这个过程是将燃料的化学能转化为机械能的关键环节,活塞通过连杆带动曲轴旋转,向外输出动力。活塞到达下止点时,做功冲程结束。
排气冲程
做功冲程结束后,排气门打开,进气门依然关闭。活塞从下止点向上运动,将燃烧后的废气排出气缸。当活塞再次到达上止点时,排气冲程结束,此时一个工作循环完成,接着又开始新的进气冲程,如此循环往复。
它们之间协同实现连续运转的关键在于曲轴的旋转。曲轴在做功冲程中获得动力旋转,通过连杆带动活塞完成其他三个冲程。各个冲程之间紧密配合,按照进气 - 压缩 - 做功 - 排气的顺序依次进行,并且在适当的时刻控制气门的开闭,以保证发动机的连续稳定运转。同时,发动机的配气机构和正时系统确保了气门开闭的时间与活塞运动准确配合,使得每个冲程都能在正确的时间进行,从而实现有效、稳定的能量转换和动力输出。