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第二冲程——压缩过程活塞由下死点移动到上死点，在这期间，进、排气门全部关闭。
压缩过程开始时，活塞位于下死点。曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动。气缸内容积逐渐减小，新鲜空气被压缩，压力和温度随着升高。
为了实现高温气体引燃柴油的目的，柴油机都具有较大的压缩比，使压缩终了时，气缸内气体温度比柴油的自燃温度高出200～300℃，即500～750℃（柴油的自燃温度约为200～300℃），而压力约炒30～50公斤/厘米2。
为了充分利用燃料燃烧所产生的热能，要求燃烧过程能够在活塞移动到上死点略后位置迅速完成，以使燃烧后的气体充分膨胀多做功，使柴油机效率提高。但是，由于燃料喷入气缸内时，必须经过一定的着火准备阶段，才能实现燃烧（详见本书第六章第二节）。因此，实际柴油机工作中，在压缩冲程结束前（约在上死点°～35°），开始将燃料喷入气缸内。在示功图上，m点表示喷油开始时间。
第三冲程——燃烧膨胀过程活塞又从上死点移动到下死点。此时，进、排气门仍然都关闭着。喷入气缸内的燃料在高温空气中着火燃烧，产生大量热能，使气缸内的温度、压力急剧升高。高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆，带动曲轴转动。因为只有这一行程才实现热能转化为机械能，因此，通常把该行程叫做工作行程。
在燃烧与膨胀过程中，气缸内气体的温度可达1700～2000℃，压力为60～90公斤/厘米2。随着活塞被推动着下移，气缸容积逐渐增大，气体随之逐渐减小数点。示功图的c—z—b线表示出这一过程中气缸容积与压力变化的情况。在这一曲线上，几乎垂直的c—z线段，表示出燃料急剧燃烧时压力的升高程度。z点表示燃烧压力Pz（又称做爆发压力）。
第四冲程——排气过程活塞又从下死点移动到上死点。此时，排气门打开，进气门关闭。
排气过程开始时，活塞位于下死点，气缸内充满着燃料并膨胀作功的废气。排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
燃烧膨胀终了时，气缸内的气体还具有较大的压力，如果排气门在下死点位置时才打开，而不能瞬时间开足便影响废气及时的排出，气缸内的压力也不能迅速降低，使活塞向上运动受到很大的阻力，消耗较多的能量。因此，在实际柴油机工作中，排气门都在活塞移动到下死点前提前打开（一般在下死点前40°～60°）。这样可使废气在较大的压差下，自行流出气缸，使气缸内的压力迅速下降。大大减小活塞上移的阻力，降低排气过程的消耗功。
当活塞上移到上死点时，排气门并不马上关闭，而要推迟到进气过程开始后。如前所述，因为进气门提前在排气过程结束前打开，这样便形成进、排气门同时开启的一段重合时间。在某种情况下（例如增压），还可以利用新鲜空气将残存在气缸内的废气排出去，使气缸内充填更多的新鲜空气。
曲轴依靠尽轮转动的惯性作用继续旋转，上述各过程又重复进行。如此周期循环地工作，实现柴油机连续不断地运转。
四冲程汽油机的工作过程，与四冲程柴油机的工作过程是一样的。汽油机与柴油机的主要区别在于：
燃料 点火方式 压缩比 进气门进入 机体结构
汽油机 汽油 点燃 5-10 汽油与空气的混合气体 有一套点火系统（含火花塞、分电盘、高压点火线包）、化油器
柴油机 柴油 压燃 15-22 空气 无点火系统、无化油器、有喷油器
四、柴油机发动机的结构
柴油机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统等组成。
1．机体组件：包括机体（气缸—曲轴盖）、气缸套、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了柴油机骨架，所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
2、曲轴连杆机构：气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构，并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。主要部件有：气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等
3、配气机构：适时向气缸内提供新鲜空气，并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
4、燃油系统：燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间，供给气缸适量的燃料。它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
5、润滑系统：润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面，不断提供适量的润滑油。它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
6、冷却系统：适当冷却在高温下工作的机件，使柴油机保持正常的工作温度。它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成。
7、启动系统：以外力转动内燃机曲轴，使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。由蓄电池、启动马达等组成。
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