一般发动机设计有多个气缸，每个气缸中都有一个活塞，每个活塞通过活塞销、连杆与一个共用的曲轴（多缸机）相连接，活塞在气缸内作往复运动，共同连续不断地实现曲轴的转动，对外作功。

1.四冲程汽油机工作原理

活塞在气缸中上下运动四个行程，即曲轴旋转720°，完成一个工作循环的发动机，称为四冲程循环发动机。

四个行程依照工作的先后次序，分别为进气→压缩→做功→排气四个行程，如图1-1-20所示。

图1-1-20　四冲程往复活塞式发动机工作原理示意图

为了研究汽车工作循环中气体压力p和相应的活塞所在不同位置的气缸工作容积V之间的变化关系，常用发动机循环示功图来表示,如图1-1-21所示。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。

    （1）进气行程如图1-1-20 a)所示，进气行程曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，排气门关闭，气缸内活塞上方容积增大，进气行程气缸内压力小于外界大气压，形成一定真空度，可燃混合气经进气歧管、进气门吸入气缸。由于进气时间短且进气系统存在压力，进气终了时气缸压力略低于大气压力，为0.074～0.093MPa。由于气体与气缸壁之间存在摩擦，同时在高温机件和残余废气加热下，它的温度上升到80℃～130℃。

在图1-1-21 a)示功图上，进气行程用曲线ra表示。曲线ra位于大气压力线下，它与大气压力线纵坐标之差即表示气缸内的真空度。

（2）压缩行程为了使可燃混合气能迅速、完全、集中地燃烧，使发动机能发出更大的功率，燃烧前必须将可燃混合气压缩。如图1-1-20 b)所示，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，此时，可燃混合气被压缩到活塞上方的很小空间，即燃烧室中。压缩终了时，可燃混合气的温度为327℃～427℃，可燃混合气压力为0.6～1.5MPa。如图1-1-21 b)所示，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，压缩比愈大，燃烧速度愈快，因而发动机发出的功率便愈大，动力性和经济性愈好。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。

图1-1-21 四冲程发动机示功图

因此，在提高压缩比时，必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外，压缩比提高还受到排气污染法规限制。许多国家生产的汽油机，其压缩比出现了下降的趋势。

（3）做功行程如图1-1-20 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，如图1-1-21 c)曲线cz所示。最高压力p为3～5MPa，相应的温度为1927℃～2527℃，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，能量除了维持发动机本身继续运转消耗一部分外，其余部分都用于对外做功，所以该行程称为做功行程。

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1027℃～1327℃。

（4）排气行程可燃混合气体燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程，如图1-1-20 d)所示，当膨胀过程接近终了时，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，进人大气之中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。

如图1-1-20 d)所示，这一行程用曲线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0.102～0.120MPa，废气温度为627℃～ 927℃。

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。残余废气量占总气量的比例一般用残余废气系数表示，残余废气系数是表征排气是否彻底的一个非常重要的参数。

2.四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机（压燃式发动机）的每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其黏度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

图1-1-22为四冲程柴油机示意图。柴油机在进气行程吸入的是纯空气，在压缩行程终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10～15MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，这种发动机的可燃混合气是在气缸内部形成的。

图1-1-22　四冲程柴油发动机工作循环

由于柴油机的压缩比高（一般为16～22），所以压缩终了时气缸内的空气压力可达3.5～4.5MPa，同时温度高达750～1000K，大大超过柴油机的自燃温度。因此，柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧，气缸内气压急剧上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功。废气同样经排气管排入大气中。

3.四冲程汽油机与柴油机工作原理的比较

由上述四冲程汽油机和柴油机的工作循环可知，两种发动机的工作循环既有共同点，又有差别，归纳如表1-1-2所示。

表1-1-2 汽油机和柴油机的区别  

给汽车“望闻问切”，这位“郎中”妙手有良方

威海铭宏集团有限公司车间主管、高级技师、汽车维修工孙洪民。1994年进入汽车维修行业，数十年如一日钻研汽车维修技术，孙洪民用自己的知识和技能，游刃有余地“诊治”车辆各种“疑难杂症”，是同事眼中的汽修专家、同行口中的汽修名师，也是汽修技术创新的领头人。“首席技师”、“金牌职工”、“售后综合技术金奖”……这是孙洪民的标签，也是他热爱生活、为梦想努力拼搏收获的成果。

从业28年，孙洪民一直将汽车维修作为自己的挚爱，凭借勤奋好学、务实肯干、创新探索、精益求精的精神，在这片领域闯出了一番天地。

技艺了得 汽修“大拿”声名远播

只要听听汽车发动机的声音，就知道是否有异响，甚至知道异响原因在哪里。凭借丰富的汽修经验，孙洪民的灵敏听力让人佩服不已。

“汽修方面有啥难题，问孙老师就对了。”在汽车维修领域，孙洪民声名远播，“无论问题多么复杂，他都能抽丝剥茧般成功解决。”

一名车主在其他汽修店刚检修过车辆，然而，行驶四五天后，踩油门时发动机出现了“哒哒”的异响声，怠速时则正常。当时，车主咨询了很多人，都认为问题不大，不用在意。后来，其朋友建议找孙洪民再看看。

“这是发动机工作时连杆轴承异响，不是小问题。”听过发动机声音后，孙洪民做出了这样的判断，后经检查发现是铁质发动机油底变形导致积滤器堵塞，轴承磨损过快，机油润滑不足，所以加油门时出现异响。“对症治疗”后，车辆恢复正常运行。

拥有金刚钻，才敢揽瓷器活。一客户座驾的燃油分配器膜片损坏，导致此缸不喷油。正常维修需要更换燃油分配器，然而高达万元的费用让车主犯了难。“我想想办法，看能不能重新做个膜片。”孙洪民的这句话，客户至今记忆犹新。燃油分配器膜片非常薄，既要耐汽油又要有一定的弹性。为找到适合的材料，孙洪民不分昼夜，反复试验耐油胶皮、胶皮垫等不下10种材料，终于以进口车线束包扎外皮为原材料，做成了适合的膜片。

因为技艺了得，孙洪民被认为在汽修领域“天赋异禀”。然而，孙洪民心里明白，这不过是勤学苦练“磨”出来的。

为了提升技能，孙洪民除了平时学习专业书籍，每天都会登录上汽通用汽车移动课堂，学习综合理论和实操内容，“干了汽修近30年，更要每天‘充电’，否则别人咨询问题时回答不上来，多丢人。”他说。

创新工具 大幅提升汽修效率

“修车犹如治病，唯有技术高超，才能手到病除。”这是孙洪民经常对自己说的一句话，在他看来，技术在于知识和技艺，更在于创新，“创新是阐述‘工匠精神’的最强内核。”

众所周知，车辆维修，很多时候需要拆卸曲轴轮，检查发动机。之前，维修工人大多用锤子将螺丝打松，然后拆卸，一般需要半小时左右。为提高效率，孙洪民发明了拆卸曲轴轮抓手，10分钟之内就可拆下曲轴轮。虽然曲轴轮抓手提高了维修效率，但因其适用车型单一，孙洪民又进行了二次发明创新——曲轴轮拔，不仅适用于大部分车型，拆卸时间更是缩短至两三分钟。

工欲善其事，必先利其器。多年来，孙洪民研制、改造了多种汽车维修工具、汽油滤清器拆装工具、奥迪正时装配工具、车门内护板装卸工具、美系车曲轴皮带轮拆装工具、汽车示波器专用笔表、美国通用方向助力器皮带轮拆卸工具以及气门油封的安装工具等，这些发明创新不仅提高了生产效率，提升了工艺水准，降低了部件损伤，而且节约了成本，在汽车维修领域留下了浓墨重彩的一笔。

随着越来越多汽车新技术的应用，汽车维修工作对技术人员的要求也越来越高。孙洪民深知唯有不断学习创新，才能跟上行业发展的脚步，才能在汽车维修作业中取得事半功倍的效果。

无私授业 “俯卧撑”巩固教授成果

“前三名都是我们集团的。”近日，威海市技能兴威汽车维修赛职工组成绩表出炉，孙洪民指着成绩单，自豪之情溢于言表。作为车间主管，孙洪民做好本职工作的同时，热心传、帮、带，通过各种形式对职工进行技术培训，很多徒弟“出师”后独当一面。

孙洪民教学有一个特点，那就是徒弟学习过程中可以不厌其烦地反复教授，一旦徒弟学会了再来问，便不再作答。在他看来，学习要有端正的态度，学习时，脑子记不住的，可用笔本做好记录，“事后反复询问，是对自己不负责任，我不能助长这种风气”。

为帮助大家记牢汽车维修基础知识，周一至周五，每天早会，孙洪民都会随机提问汽修知识，如果职工回答错误，则当场罚做20个俯卧撑。“我们车间几乎每个人都挨罚了。”说到罚做俯卧撑，徒弟丛永杰笑着说道，“原来大家都挺抵触的，后来发现，这确实是一种不错的学习方法，更利于平时汽修工作的顺利进行。”

严师出高徒。2011年以来，跟着孙洪民学习的维修技师中，10人通过上汽通用铜牌考试，7人通过银牌考试；2013年，孙洪民带队参加威海市道路运输行业“大友丰田杯”汽车维修技术竞赛，获得机修组一等奖和二等奖……

“宁肯自己千般苦，不让客户一时难”，这是孙洪民经常对徒弟们说的话。“这句话说起来简单，做起来却并不容易。”汽车维修领域，没有太多捷径可走，只有一步一个脚印，以客户为中心，不断满足和超越客户期望，才能称得上“汽修匠人”。