壓縮衝程

發動機的活塞從一個極限位置到另一個極限位置的距離稱為一個衝程。也稱之為行程。衝程的長度對引擎的活塞速度有直接的關係，衝程變大後活塞速度也會隨之增加，機械損耗也就越大，這將直接限制了引擎的最高轉速。活塞運動均速公式為：衝程*2 *轉速。一般引擎的活塞均速不會超過20m/s，無論引擎排氣量大小或者運作轉速範圍。活塞速度越快對於引擎壽命也越不利。

第一個行程：活塞從上止點到下止點。完成兩個動作 1.火花塞點火，做功——排氣 2.關閉進氣，把空混合氣從活塞下部壓如曲軸箱，從活塞上部再進入汽缸

第二個行程：活塞從下止點到上止點。完成兩個動作 關閉所有進排氣，壓縮混合氣。 每兩個衝程完成一次做工，所以叫二衝程。

優點：構造簡單、體積小、重量輕、成本低；工作平穩震動小；短距離提速快。 缺點：油耗高（潤滑油、汽油）；温度高、污染大；排氣噪音大。

四衝程發動機的特點是曲軸轉兩圈才完成一個工作循環，也就是吸氣--壓縮--做功--排氣。 ^[1] 

1、吸氣衝程

進氣閥(L)打開，活塞向下運動，燃油和空氣的混合物進入汽缸，當活塞運動至最低時，進氣閥關閉。

2、壓縮衝程

進氣閥與排氣閥都關閉着，活塞向上運動，燃油和空氣的混合氣體被壓縮，當活塞運動至最頂部時，壓縮衝程結束，將機械能轉化為內能 ^[2]  。

3、做功衝程

火花點燃混和氣體，燃燒的氣體急劇膨脹，推動活塞下行，將內能轉化為機械能。

4、排氣衝程

排氣閥(R)打開，活塞向上運動，將燃燒後的廢氣排出，當活塞運動至最頂部時，排氣閥關閉。

壓縮衝程（Compression stroke）又名第二衝程，是將機械能轉化為內能的衝程。壓縮時活塞從下止點間上止點運動，這個衝程的功用有二，一是提高空氣的温度，為燃料自行發火作準備：二是為氣體膨脹作功創造條件。當活塞上行，進氣閥關閉以後，氣缸內的空氣受到壓縮，隨着容積的不斷細小，空氣的壓力和温度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關，即與壓縮比有關，一般壓縮終點的壓力和温度為：Pc=4～8MPa,Tc=750～950K。 ^[3] 

柴油的自燃温度約為543—563K，壓縮終點的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發火燃燒。

噴入氣缸的柴油，並不是立即發火的，而且經過物理化學變化之後才發火，這段時間大約有0.001～0.005秒，稱為發火延遲期。因此，要在曲柄轉至上止點前10～35°曲柄轉角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，並使曲柄在上止點後5～10°時，在燃燒室內達到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。

如圖2所示，就是壓縮衝程。

曲柄軸的動量開始驅動活塞往回朝火花塞運動，進入壓縮衝程。隨着活塞中的空氣和燃料的混合物被壓縮，曲軸箱中形成了真空。這個真空打開了簧片閥並從汽化器吸入空氣、燃料和油的混合物。

一旦活塞達到壓縮衝程的終點，火花塞再次點火重複這個循環。之所以被稱為二衝程發動機就是因為它有壓縮衝程和隨後的燃燒衝程兩個衝程。而在四衝程發動機中，有分開的進汽、壓縮、燃燒和排汽四個衝程。您能夠看到，二衝程發動機中的活塞實際上做了三件不同的事情：活塞的一側是燃燒室，在那裏活塞壓縮空氣燃料混合物並捕捉燃料點燃時釋放的能量；活塞的另一側是曲軸箱，在那裏活塞製造真空以通過簧片閥從汽化器吸入空氣燃料混合物，然後給曲軸箱加壓將空氣和燃料混合物轉移到燃燒室；同時，活塞的側面還充當了閥門，開啓和關閉汽缸壁上鑽鑿的進汽和排汽口 ^[1]  。

活塞實現這麼多不同的功能實在是乾淨利落！這正是二衝程發動機這麼簡單輕便的原因。

如果您用過二衝程發動機，就知道必須將專門的二衝程機油和汽油混合在一起。既然您已經理解了二衝程循環，那麼您應該知道這是為什麼了。在四衝程發動機中，曲軸箱與燃燒室是完全分離的，所以可以在曲軸箱中填充重油以潤滑曲柄軸承、活塞聯杆兩端的軸承和汽缸壁。而在二衝程發動機中，曲軸箱起到壓縮室的作用，用來將空氣、燃料的混合物壓進汽缸，所以它不能保持住粘稠的油。作為替代手段，需要將機油和汽油混合起來以潤滑曲柄軸、聯杆和汽缸壁。如果您忘了混加機油，發動機撐不了多久。

壓縮發動機優於四衝程發動機的兩個重要的優點：它們更簡單、更輕便，並且能夠產生兩倍的功率。那麼為什麼汽車、卡車要使用四衝程發動機呢？有四個主要原因 ^[3]  ：

（1）壓縮衝程發動機沒有四衝程發動機經久耐用。缺少專門的潤滑系統意味着壓縮衝程發動機的零件耗損要快得多。

（2）壓縮衝程機油非常貴，每升汽油就得配上大約32毫升的這種機油。如果汽車中使用壓縮衝程發動機，每1,600公里就要燒掉大約4升的機油。

（3）壓縮衝程發動機燃料的利用效率不高，所以每升燃料跑的里程數會更少。

（4）壓縮衝程發動機還產生大量的污染——事實上污染如此嚴重，以致於很可能過不了多久您就不會再看到它們的身影了。

污染有兩個來源。首先是機油的燃燒。機油使所有壓縮衝程發動機都在某種程度上冒煙，而一台耗損嚴重的壓縮衝程發動機會釋放出大團的油煙。第二個原因不很明顯，但是可以從下面中看出來：每次一定量新的空氣燃料混合物被加載到燃燒室，其中的一部分就會通過排汽口漏出去。這就是為什麼我們能在所有壓縮衝程的船舶發動機上看到一層發亮的油的原因。新鮮燃料中泄漏出來的碳水化合物與漏出來的機油結合在一起是個不小的環境問題。

這些缺陷意味着壓縮衝程發動機只能用在那些馬達不常使用和極高功率重量比非常重要的應用中。

同時，製造商們一直在努力使四衝程發動機小型化和輕便化，您能夠看到研究產品通過各種新式的水上和草坪護理類產品面世。

壓縮衝程的火花塞沒有產生電火花，而做功衝程有產生電火花。所以要區分它們，可觀察哪個圖的火花塞下有很多小點的，就是做功衝程；沒有的就是壓縮衝程。看飛輪往哪個方向轉是不能判斷的，可以參考人教版9年級的熱機這一節中的四衝程汽油機汽缸的工作示意圖，壓縮衝程和做功衝程的飛輪都是向左轉的。當然還有別的方法，只是很難説清楚，這種較為簡單。

而且汽油機和柴油機是有區別的：汽油機有火花塞，而柴油機是噴油嘴；汽油機的進氣門打開後，進入的是汽油和空氣的混合物，而柴油機進去的只有空氣；汽油機是燃燒汽油的，柴油機是燃燒柴油的。

內燃機在汽缸內燃燒汽油或柴油，燃燒柴油的是柴油機，燃燒汽油的是汽油機，這兩種內燃機的構造基本相同。