1、進氣沖程：活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸内氣體壓力從pr逐漸降低到pa，氣缸内形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸内進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統存在阻力，進氣終點時，汽缸内氣體壓力小于大氣壓力p0，即pa=0.80～0.90）p0。進入汽缸内的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘餘廢氣的混合而升高到340～400K。
2、壓縮沖程：壓縮沖程時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸内混合氣受壓縮後壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800～2000kPa，溫度達600～750K。
3、做功沖程：當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸内氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達3000～6000kPa，溫度TZ達2200～2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連杆機構對外輸出機械能。随着活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達b點時，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1200～1500K。在做功沖程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉動180°。
4、排氣沖程：排氣沖程時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。排氣門開啟時，燃燒後的廢氣一方面在汽缸内外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統的阻力作用，排氣終點r點的壓力稍高于大氣壓力，即pr=（1.05～1.20）p0。排氣終點溫度Tr=900～1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘餘廢氣。
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