汽車發動機是如何“動”起來的？

目前汽車上基本使用的是往復活塞式四沖程發動機，屬于內燃機的一種，可以將燃料的化學能轉化為機械能向外界輸出。這種發動機已經有一百多年的歷史了。雖然技術不斷改進，性能和效率大大提高，但其基本結構和工作原理并沒有改變。

汽車發動機可分為兩類：汽油機和柴油機。它們的基本結構相同，由兩大機構和五大系統組成，分別是曲柄連桿機構、配氣機構、供油系統、潤滑系統、冷卻系統、點火系統和起動系統。汽油機和柴油機最大的區別就是柴油機沒有點火系統，兩者的供油系統也有很大的不同。在熱效率上，柴油發動機更高，這也是相同排量下柴油發動機更省油的原因。在中國，由于柴油是重要的戰略物質，在乘用車上的使用受到限制，更多的是在卡車和農業機械上使用。

讓我們來談談汽車發動機是如何運轉的。移動"。不管是汽油機還是柴油機，它們的工作原理基本都是一樣的。下面我們以一臺四沖程汽油機為例來講一下發動機的基本工作原理，與柴油發動機的區別會單獨說明。

首先要說明的是，發動機不會無緣無故的轉動，一定有外力為其提供原始動力，這種動力是由發動機的啟動系統提供的。當我們把鑰匙轉到啟動檔，起動機就會通電運轉，轉動發動機的曲軸，帶動其他機構和系統進入工作狀態，這樣發動機就可以自己運轉，工作循環就可以自動進行。如果沒有起動系統，發動機可能不工作。有時汽車的電池沒電了，汽車可能不要開始。那這就是原因。當發動機正常工作時，起動系統的任務就完成了。

發動機正常工作時，其工作循環包括四個活塞沖程：進氣、壓縮、做功和排氣。讓我們分別談談它們的運動過程。

1.進氣沖程

在這個沖程中，進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上止點移動到下止點。空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，并在氣缸中進一步混合，形成可燃混合物。進氣沖程結束時，缸內氣體壓力約為0.08~0.09 MPa，溫度達到320 ~ 400 K，對于柴油機來說，吸入的是純空氣，而不是柴油和空氣的混合氣，其進氣系統沒有節氣門，所以進氣阻力小，殘余廢氣溫度低。與汽油機相比，進氣末期缸內氣體壓力略高，溫度略低。

2.壓縮沖程

在這個沖程中，進氣門和排氣門關閉，活塞從下止點運動到上止點；氣缸容積逐漸變小，氣缸內的混合物被壓縮，其壓力和溫度同時上升。在壓縮沖程末期，混合氣的壓力可達0.8~1.5 MPa，溫度可達600 ~ 750 K，采用大壓縮比可以提高壓縮末期缸內的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發動機的熱效率，但容易引起"敲門"和"表面點火"如果太大。通常汽油機的壓縮比是9~12，柴油機的壓縮比是16 ~ 22。由于柴油機壓縮比較高，壓縮末期氣缸內氣體壓力約為3 ~ 5 MPa，溫度約為750~1000 K，均高于汽油機，且壓縮末期溫度超過柴油自燃溫度。

3.動力行程

在此行程中，進氣門和排氣門仍然關閉。壓縮沖程結束時，火花塞點燃可燃混合氣，火焰迅速蔓延到整個燃燒室，釋放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力和溫度上升；氣體壓力推動活塞從上止點運動到下止點，并通過連桿推動曲軸轉動做功。最高c

這是汽油機和柴油機最大的區別。在壓縮沖程結束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時缸內溫度高于柴油的自燃溫度，于是柴油自燃燃燒，并形成多個火焰中心，使燃燒更加劇烈和猛烈。燃燒氣體最高壓力6 ~ 9 MPa，最高溫度可高達1800 ~ 2500 K，工作結束時氣體壓力約為0.2~0.5 MPa，溫度約為1000 ~。所以，人們說柴油機因為這個動力更大。

4.排氣沖程

在這個沖程中，進氣門關閉，排氣門打開；活塞從下止點移動到上止點。膨脹的廢氣在其自身的殘余壓力和活塞的推動下通過排氣閥從氣缸中排出。排氣沖程結束后，殘留在燃燒室中的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為0.105~0.12 MPa，溫度約為900 ~ 1100 K，這個過程與汽油機相似，只是柴油機的殘余廢氣溫度略低。

這個過程很長，但是發動機運轉的時候，每個沖程的時間很短。如果發動機在800轉的怠速下運轉，每個沖程的時間只有0.035秒左右；如果發動機以通常的1800轉/分的速度運轉，每個沖程的時間只有大約0.017秒。所以運算速度極快。

因為發動機做功所需的空氣和燃油要在這么短的時間內進入發動機的燃燒室，一起燃燒，所以對發動機的進排氣系統有非常高的要求。只有讓更多的燃油和空氣進入發動機，才能提高發動機的功率。相對來說，讓更多的燃油進入發動機相對容易，但讓更多的空氣進入發動機卻非常困難。所以現代發動機的每一次進步幾乎都是進排氣系統的改進，配氣機構成為了發動機上最復雜最精密的機構，比如可變氣門正時和升程系統，進氣增壓系統等等。

到現在應該明白了，發動機最初是由啟動系統驅動，然后經過四個沖程的反復循環，發動機進入自動運轉狀態，燃料燃燒釋放的化學能轉化為機械能不斷向外界輸出，通過汽車的傳動系統傳遞給汽車的車輪，帶動汽車高速行駛。應該說，汽車是人類最偉大的發明之一，它的出現極大地改變了人類社會的文明進程。過去100年的社會發展遠遠超過之前幾千年的總和。