汽油發(fā)動機的四個工作步驟，老司機都不一定全懂！

汽油發(fā)動機的四沖程工作原理，是汽車動力世界的基石。從吸氣、壓縮、做功到排氣，每個沖程都承載著能量的轉化與傳遞，共同撐起汽車在公路上的馳騁之旅。

在汽車的 “心臟”—— 發(fā)動機艙里，汽油發(fā)動機每天都在重復著無數次看似簡單卻暗藏玄機的工作循環(huán)。對于大多數開車的人來說，踩下油門車能跑是再自然不過的事，但你知道汽油是如何在氣缸里一步步轉化為動力的嗎？今天咱們就來揭開汽油發(fā)動機四沖程工作原理的神秘面紗，用最通俗的語言講清楚這個讓汽車 “跳動” 的核心過程。

當我們擰動鑰匙啟動汽車時，發(fā)動機的曲軸就像一個不知疲倦的舞者，開始帶動活塞上下運動。在吸氣沖程開始時，活塞會從氣缸的頂部（也就是上止點）向下運動，就像我們拉開注射器的活塞準備吸水一樣。這時，氣缸頂部的進氣門會準時打開，排氣門則緊緊關閉，形成一個只進不出的 “單向通道”。

外界的空氣并不是單獨進入氣缸的，它會在進入之前和噴油嘴噴出的汽油來一場 “親密約會”。汽油以極細的霧狀噴入進氣歧管，和空氣充分混合后形成可燃混合氣。隨著活塞向下運動，氣缸內的空間越來越大，氣壓也隨之下降，就像一個空瓶子被逐漸拉大，外界的可燃混合氣就被大氣壓 “壓” 進了氣缸。這個過程看似簡單，其實暗藏學問：進氣門的開啟時間和噴油嘴的噴油量都是由發(fā)動機的控制系統(tǒng)精確控制的，目的就是讓氣缸在吸氣沖程結束時，能 “吃” 進濃度最合適的混合氣。比如在冷啟動時，發(fā)動機需要更濃的混合氣，噴油嘴就會多噴一些汽油；而在高速行駛時，為了追求動力，又會調整至最佳的空燃比。

活塞到達氣缸底部（下止點）時，吸氣沖程結束，此時氣缸內充滿了準備燃燒的可燃混合氣。這個沖程就像給發(fā)動機 “吃飯”，吃得好不好直接影響后續(xù)的工作效率。

吸氣沖程結束后，進氣門和排氣門會同時關閉，活塞開始從下止點向上運動，對氣缸內的可燃混合氣進行壓縮。這就好比我們用手擠壓一個充滿氣的氣球，隨著活塞的上升，氣缸內的空間越來越小，混合氣被不斷壓縮，溫度和壓力也隨之急劇升高。

壓縮沖程的關鍵在于壓縮比，也就是氣缸總容積與燃燒室容積的比值。一般來說，汽油發(fā)動機的壓縮比在 8 到 12 之間。別小看這個壓縮比，它對發(fā)動機的動力和效率影響巨大。當混合氣被壓縮到一定程度時，溫度會升高到接近汽油的燃點（大約 400℃左右），這就為接下來的燃燒做好了準備。如果壓縮比過低，混合氣燃燒不充分，發(fā)動機就會沒勁還費油；如果壓縮比過高，又可能造成混合氣在火花塞點火前就自行燃燒，也就是出現爆震現象，這對發(fā)動機是有害的。

在壓縮沖程中，活塞的運動速度并不是勻速的，曲軸通過連桿將旋轉運動轉化為活塞的直線運動，這個過程當中活塞的加速度會發(fā)生變化，從而保證壓縮過程既穩(wěn)定又高效。同時，氣缸壁上的潤滑油膜也在發(fā)揮作用，減少活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦，讓壓縮沖程可以順利進行?？梢哉f，壓縮沖程是給混合氣 “積蓄能量” 的過程，就像拉弓射箭前的蓄力，蓄得越足，箭射得越遠。

當壓縮沖程接近尾聲，活塞即將到達上止點時，火花塞會釋放出一道耀眼的電火花，這就是點燃混合氣的 “導火索”?；鸹ㄈc火后，可燃混合氣迅速燃燒，產生大量的高溫高壓氣體，溫度瞬間升高到 2000℃以上，壓力也達到幾個甚至十幾個大氣壓。

巨大的壓力像一只無形的大手，推著活塞迅速向下運動，通過連桿帶動曲軸旋轉，將燃燒產生的熱能轉化為機械能。這個過程是發(fā)動機動力輸出的核心，就像炸藥爆炸推動炮彈發(fā)射一樣，混合氣的爆燃為活塞提供了強大的推力。需注意的是，點火 timing（點火正時）非常關鍵，過早或過晚點火都會影響發(fā)動機的性能。如果點火過早，活塞還在向上運動時混合氣就開始燃燒，會造成活塞受到向上的阻力，增加發(fā)動機的負荷；如果點火過晚，混合氣燃燒產生的能量不可充分推動活塞，就會造成動力損失。

在做功沖程中，氣缸內的氣體體積迅速膨脹，推動活塞下行到下止點，曲軸在這個過程當中獲得了強大的扭矩，通過變速箱傳遞到車輪，讓汽車動起來。同時，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)也在默默工作，避免氣缸過熱，減少各部件之間的磨損，保證做功沖程可以持續(xù)穩(wěn)定地進行。可以說，做功沖程是發(fā)動機 “釋放能量” 的關鍵一步，把之前積蓄的能量轉化為實實在在的動力。

做功沖程結束后，活塞又開始從下止點向上運動，這時排氣門打開，進氣門關閉，開始了排氣沖程。燃燒后的廢氣主要是二氧化碳、水蒸氣和一些有害氣體，它們的溫度仍然很高，壓力也比外界大氣壓略高。

隨著活塞的上行，廢氣被逐漸擠出氣缸，通過排氣歧管、三元催化器和排氣管排出車外。排氣沖程的目的是為了清理氣缸內的廢氣，為下一個吸氣沖程做好準備。如果排氣不順暢，就像人感冒鼻塞一樣，廢氣排不干凈，新鮮的混合氣就進不來，發(fā)動機的性能就會受到影響。

排氣系統(tǒng)中的三元催化器還承擔著凈化廢氣的重要任務，它能將廢氣中的一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物轉化為無害的二氧化碳、氮氣和水，減少對環(huán)境的污染。同時，排氣門的設計和排氣歧管的布局也會影響排氣效率，比如采用多氣門設計可以讓排氣更順暢，優(yōu)化排氣歧管的長度和走向可以減少排氣阻力。排氣沖程就像給發(fā)動機 “呼氣”，只有呼得干凈，才能吸得暢快，保證發(fā)動機的循環(huán)工作順利進行。

可能有人會問，這四個沖程看起來是分開的，它們是怎么做到無縫銜接，讓發(fā)動機持續(xù)運轉的呢？這就要靠曲軸和飛輪的作用了。曲軸就像一個大齒輪，通過連桿和活塞相連，當活塞在做功沖程中被推動下行時，曲軸會旋轉一圈，飛輪則儲存了一部分能量。在其他三個沖程（吸氣、壓縮、排氣）中，飛輪儲存的能量會帶動曲軸繼續(xù)旋轉，推動活塞完成相應的運動。

發(fā)動機的配氣機構（凸輪軸、氣門挺柱、氣門彈簧等）也起到了關鍵作用，它按照一定的 timing（配氣正時）控制進氣門和排氣門的開啟與關閉，確保每個沖程都能按時進行。比如在吸氣沖程開始前，進氣門就會提前打開，在吸氣沖程結束后延遲關閉，讓更多的混合氣進入氣缸；排氣門也會在做功沖程結束前提前打開，利用廢氣的壓力提前排出一部分廢氣，提高排氣效率。

現代汽油發(fā)動機還配備了先進的電子控制系統(tǒng)（ECU），它就像發(fā)動機的 “大腦”，通過各種傳感器實時監(jiān)測發(fā)動機的轉速、負荷、溫度、進氣量等參數，精確控制噴油嘴的噴油量、火花塞的點火 timing 和氣門的開閉時間，讓四個沖程始終處于最佳的工作狀態(tài)。無論是在怠速、加速、爬坡還是高速行駛時，ECU 都會根據實際情況調整發(fā)動機的工作參數，保證動力輸出和燃油經濟性的平衡。

從最早的單缸汽油機到現在的多缸、渦輪增壓、直噴發(fā)動機，四沖程的基本原理沒有變，但在細節(jié)上卻發(fā)生了翻天覆地的變化。比如缸內直噴技術，把噴油嘴直接安裝在氣缸內，讓汽油噴射更加精準，混合氣形成更加均勻，提高了燃燒效率；渦輪增壓技術則通過利用排氣的能量驅動渦輪，帶動進氣壓縮機，讓發(fā)動機在吸氣沖程中吸入更多的空氣，從而噴入更多的汽油，在不增加氣缸排量的情況下提升動力。

可變氣門正時和升程技術（如豐田的 VVT - i、本田的 VTEC）更是讓配氣機構變得 “聰明” 起來，它可以根據發(fā)動機的轉速和負荷，靈活調整氣門的開啟時間和升程，在低速時保證扭矩輸出，在高速時提升功率。這些技術的應用，都是在四沖程原理的基礎上，不斷優(yōu)化每個沖程的工作效率，讓汽油發(fā)動機在動力、油耗和排放之間找到更好的平衡點。

汽油發(fā)動機的四沖程工作原理，看似是活塞在氣缸里簡單的上下運動，背后卻蘊含著復雜的物理和化學過程。從吸氣沖程的 “吃飽喝足”，到壓縮沖程的 “積蓄能量”，再到做功沖程的 “爆發(fā)輸出”，最后到排氣沖程的 “清理戰(zhàn)場”，每一個沖程都不可或缺，每一個細節(jié)都影響著發(fā)動機的性能。

正是這四個沖程周而復始的循環(huán)，讓小小的氣缸成為了動力的源泉，推動著汽車在公路上馳騁。隨著技術的不斷進步，四沖程發(fā)動機還在不斷進化，變得更加高效、環(huán)保、強勁。下次當你坐在駕駛座上，踩下油門感受推背感的時候，不妨想想發(fā)動機里那四個忙碌的沖程，正是它們的默默付出，讓我們的出行變得如此便捷和自由。

這就是汽油發(fā)動機四沖程工作原理的詳細解析，沒有復雜的公式，沒有生僻的術語，有的只是對發(fā)動機如何工作的通俗解讀。希望通過這篇文章，能讓你對汽車的 “心臟” 有更深入的了解，下次和朋友聊起汽車時，也能滔滔不絕地講講這四個關鍵的工作步驟。