四冲程汽油机的工作原理可以概括为进气、压缩、做功和排气四个阶段。这个过程中,活塞会进行上下往复运动,带动曲轴旋转两周,从而完成一个工作循环。
在进气冲程中,当活塞在曲轴带动下从上止点移动到下止点时,进气门开启而排气门关闭。随着活塞的移动,汽缸内的容积逐渐扩大,导致内部气体压力逐渐下降,从而产生一定的真空度。此时,空气和汽油的混合物通过进气门进入汽缸,并在其中进一步混合,形成可燃混合气。由于进气系统的阻力,进气终点时,汽缸内的气体压力略低于大气压,通常为大气压的80%到90%。此外,进入汽缸的混合气温度由于受到汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的影响,以及与残余废气混合后,会升高到340K至400K之间。
压缩冲程开始时,进气门和排气门同时关闭,活塞从下止点向上传动,曲轴旋转180度。随着活塞上移,汽缸的工作容积逐渐减小,混合气受到压缩,其压力和温度随之上升。压缩过程结束时,混合气的压力可达到800kPa至2000kPa之间,温度约为600K到750K。
做功冲程时,活塞接近上止点,此时由火花塞点燃混合气,使得混合气燃烧并释放出大量热能。燃烧过程中,汽缸内气体的压力和温度迅速上升,最终燃烧最高压力可达到3000kPa至6000kPa之间,温度则可能上升至2200K左右。
排气冲程是最后一个阶段,此时进气门和排气门关闭,活塞从上止点向下止点运动,曲轴再次旋转180度。随着活塞的移动,汽缸内的废气被排出,为下一个工作循环做准备。