第三节 四冲程汽油机工作原理

　　汽油机和柴油机的工作原理基本怕同，也是在有活塞上、下往复各两次的四个行程中，完成由进气、压引、燃烧膨胀和排气四个冲程所组成的一个工作循环。但是，由于汽油机所用的燃料是汽曲，其粘度小，容易蒸发，所以可燃混合气的形成以及点火方式都和柴油机不同，气缸气缸中的燃烧过程以及气体温度、压力的变化也和柴油机不同。
　　首先让我们看看下面的动画：

一． 进气冲程. 
　　在进气冲程中，活塞从上止点向下正点移动，空气由空气滤清器经过进气管道上的化油器将汽油吸出并雾化成细小的油粒与空气混合，即形成可燃混合气，而后进入气缸。由于进气系统对气流有阻力，所以进气冲程终了时，气缸内的可燃混合气的压力Pa比柴油机低，约为0.075～0.09MPa,温度Ta约为370～400K。气缸内压力的变化，如图2—6中的曲线f心所示。图中P0为大气压力， 和柴油机一样，由于进气开始时，气缸内残留着上—个工作循环未排净的废气，r点的压力Ar也略高于大气压力P0。

　　二. 压缩冲程
　　在进气冲程终了以后，进、排气阀关闭，活塞从下止点向上止点移动，可燃混合气被压缩，气体的压力和温度也随着不断升高，使那些未汽化好的汽袖进一步蒸发，并且和空气混合得更好。 
　　压缩比对汽油机的功率和经济性影响很大，因为压缩比愈大，压缩终了时可燃混合气的压刀和温度也愈高，这可使火花塞点燃混合气后燃烧速度加快，作用在活塞上的气体压力亦增高，发动机的功率和经济性也提高。但压缩比过大时，可能引起可燃混合气过早燃烧和产生爆震，爆震使汽油机零件受到冲击负荷，破坏轴承油膜，加速机件磨损。因此汽油机的压缩比不能过大，一般为５～8.５，个别可达9.5～10。由此可见，汽油机的压缩比比柴油机低的多。压缩终点的气体压力和温度也比柴油机低，一般Pc=0.8～1.4MPa，Tc＝600～700K。 
　　由于混台气燃烧需要一定时间，为了提高热量利用率，汽油机需在上止点前10～30°CA(曲轴转角)提前点火。点火过早或过迟都会使汽油机功率降低。

   三. 燃烧膨胀冲程
　　可燃混合气由火花塞点火后，立即放出大量的热，使气缸内气体的温度和压力急剧升高，最高温度Tz可达2200～2700K，最高燃烧压力Pz可达3～5MPa。高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点移动，并通过连杆使曲轴旋转而作功。 
　　由图可见，点火后，压力突然上升，曲线变化比柴油机更陡一些。在膨胀冲程终点b，压力Pb降低到0.4～0.5MPa，温度Tb降到1200～1500K。

　　四. 排气冲程 
　　汽油机的排气冲程与柴油机的排气冲程基本相同。在排气冲程中，气体温度和压力进一步降低，[如动画中曲线所示]。排气终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa，残余废气的温度Tr约为850～950K。可以看出示功图的形状和四冲程柴油机的示功图形状相似。不过由于可燃混合气形成的方法不同，压缩比较小，所以进气线、压缩钱、膨胀线和排气线的变化情况不一样，各特征点的温度和压力值也不同。
　　五、四冲程柴油视与汽油机的比较 
　　四冲程柴油机和汽油机比较，具有下列优点： 
　　(1)柴油机的压缩比较高，气体膨胀较充分，热量利用程度较好，燃油消耗率比汽油机少30一40％左右。同时，柴油的价格比汽油便宜。因此，柴油机的使用经济性较好。
　　(2)柴油的密度比汽油大，相同容积的油箱可贮存较多重量的柴油。
　　(3)柴油比汽油容易储存和保管，不易发生火灾。特别是在舰艇上采用柴油机以减少作战中的火灾危险性。 
　　(4)柴油机排气污染少。 
　　(5)有利于改成多种燃料工作的多燃料内燃机，而使用柴油、汽油、煤油等工作。在作战条件下，可以就便用油。
　　(6)有利于采用增压方法提高功率、降低燃油消耗率。
　　柴油机的缺点是：
　　(1)柴油机燃烧时气体压力较高，为了保证受力零件的强度与刚度，机件比较笨重，同时，由于可燃混合气形成方法与汽油机不同，限制了转速的提高。因而，在功率相同的情况下，柴油机的尺寸和重量比汽油机大。
　　(2)由于柴油不易蒸发，柴油机低温起动性不如汽油机好。
　　(3)柴油机工作过程粗暴，噪音较大。 
　　(4)柴油机每千瓦的金属用量较多，重要零件还要采用较好的材料，制造成本较高。
　　目前，船舶、内燃机车、重型汽车、拖拉机等从经济性方面考虑，绝大多数采用柴油机。