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在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。对于汽油机而言，在压缩行程终了之前，即当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能。因此，燃气的压力和温度迅速增加。所能达到的最高压力为3～5MPa，相应的温度则为2200～2800K。对于柴油机而言，在压缩行程终了之前，通过喷油器向气缸喷入高压柴油，迅速与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气后自行发火燃烧。此时，气缸内气压急速上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。高温高压和燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，这一活塞行程称为做功行程。
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（4）排气行程
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可燃混合气燃烧后产生的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。
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当做功行程接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到达上止点附近时，排气行程结束。
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如果改变发动机的结构，使发动机的工作循环在两个活塞行程中完成，即曲轴旋转一圈的时间内完成，这种发动机就称为二冲程发动机。
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3.2 发动机基本结构
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发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。下面介绍四冲程发动机的一般构造。发动机的组成有两大机构、四个系统。
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①曲柄连杆机构 包括气缸盖、气缸体、油底壳、活塞、连杆、飞轮、曲轴等。
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②配气机构 包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、曲轴正时齿轮等。
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③供给系统 包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器（喷油泵）、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。
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④冷却系统 包括水泵、散热器、风扇、分水管、气缸体放水阀、水套等。
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⑤润滑系统 包括机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油粗滤器、机油冷却器等。
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⑥启动系统 包括启动机及其附属装置。
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发动机一般都由上述两个机构和四个系统所组成。
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3.2.1 曲轴连杆机构
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曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。
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（1）机体组
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机体组由气缸体、气缸盖、气缸衬垫和油底壳等机件组成。
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①气缸体。气缸体是发动机所有零件的装配基体，应具有足够的刚度和强度，一般用优质灰铸铁制成，气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间，如图3-4所示。
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图3-4 气缸套
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气缸工作表面经常与高温、高压的燃气相接触，且有活塞在其中作高速往复运动，所以必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。冷却方式有两种：一种用水来冷却（水冷）；另一种直接用空气来冷却（风冷）。发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖中均有充水的空腔，称为水套。气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。发动机用空气冷却时，在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积。
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为了提高气缸表面的耐磨性，广泛采用镶入缸体内的气缸套，形成气缸工作表面。气缸套用合金铸铁或合金钢制造，延长其使用寿命。气缸套有干式和湿式两种。干缸套不直接与冷却水接触，壁厚度一般为1～3mm。湿缸套则与冷却水直接接触，壁厚一般为5～9mm，通常装有1～3道橡胶密封圈来封水，防止水套中的冷却水漏入曲轴箱内。