汽车发动机是如何“动”起来的？

目前汽车上基本使用的是往复活塞式四冲程发动机，属于内燃机的一种，可以将燃料的化学能转化为机械能向外界输出。这种发动机已经有一百多年的历史了。虽然技术不断改进，性能和效率大大提高，但其基本结构和工作原理并没有改变。

汽车发动机可分为两类：汽油机和柴油机。它们的基本结构相同，由两大机构和五大系统组成，分别是曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统。汽油机和柴油机最大的区别就是柴油机没有点火系统，两者的供油系统也有很大的不同。在热效率上，柴油发动机更高，这也是相同排量下柴油发动机更省油的原因。在中国，由于柴油是重要的战略物质，在乘用车上的使用受到限制，更多的是在卡车和农业机械上使用。

让我们来谈谈汽车发动机是如何运转的。移动"。不管是汽油机还是柴油机，它们的工作原理基本都是一样的。下面我们以一台四冲程汽油机为例来讲一下发动机的基本工作原理，与柴油发动机的区别会单独说明。

首先要说明的是，发动机不会无缘无故的转动，一定有外力为其提供原始动力，这种动力是由发动机的启动系统提供的。当我们把钥匙转到启动档，起动机就会通电运转，转动发动机的曲轴，带动其他机构和系统进入工作状态，这样发动机就可以自己运转，工作循环就可以自动进行。如果没有起动系统，发动机可能不工作。有时汽车的电池没电了，汽车可能不要开始。那这就是原因。当发动机正常工作时，起动系统的任务就完成了。

发动机正常工作时，其工作循环包括四个活塞冲程：进气、压缩、做功和排气。让我们分别谈谈它们的运动过程。

1.进气冲程

在这个冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点移动到下止点。空气和汽油的混合物被吸入气缸，并在气缸中进一步混合，形成可燃混合物。进气冲程结束时，缸内气体压力约为0.08~0.09 MPa，温度达到320 ~ 400 K，对于柴油机来说，吸入的是纯空气，而不是柴油和空气的混合气，其进气系统没有节气门，所以进气阻力小，残余废气温度低。与汽油机相比，进气末期缸内气体压力略高，温度略低。

2.压缩冲程

在这个冲程中，进气门和排气门关闭，活塞从下止点运动到上止点；气缸容积逐渐变小，气缸内的混合物被压缩，其压力和温度同时上升。在压缩冲程末期，混合气的压力可达0.8~1.5 MPa，温度可达600 ~ 750 K，采用大压缩比可以提高压缩末期缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机的热效率，但容易引起"敲门"和"表面点火"如果太大。通常汽油机的压缩比是9~12，柴油机的压缩比是16 ~ 22。由于柴油机压缩比较高，压缩末期气缸内气体压力约为3 ~ 5 MPa，温度约为750~1000 K，均高于汽油机，且压缩末期温度超过柴油自燃温度。

3.动力行程

在此行程中，进气门和排气门仍然关闭。压缩冲程结束时，火花塞点燃可燃混合气，火焰迅速蔓延到整个燃烧室，释放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力和温度上升；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴转动做功。最高c

这是汽油机和柴油机最大的区别。在压缩冲程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时缸内温度高于柴油的自燃温度，于是柴油自燃燃烧，并形成多个火焰中心，使燃烧更加剧烈和猛烈。燃烧气体最高压力6 ~ 9 MPa，最高温度可高达1800 ~ 2500 K，工作结束时气体压力约为0.2~0.5 MPa，温度约为1000 ~。所以，人们说柴油机因为这个动力更大。

4.排气冲程

在这个冲程中，进气门关闭，排气门打开；活塞从下止点移动到上止点。膨胀的废气在其自身的残余压力和活塞的推动下通过排气阀从气缸中排出。排气冲程结束后，残留在燃烧室中的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.105~0.12 MPa，温度约为900 ~ 1100 K，这个过程与汽油机相似，只是柴油机的残余废气温度略低。

这个过程很长，但是发动机运转的时候，每个冲程的时间很短。如果发动机在800转的怠速下运转，每个冲程的时间只有0.035秒左右；如果发动机以通常的1800转/分的速度运转，每个冲程的时间只有大约0.017秒。所以运算速度极快。

因为发动机做功所需的空气和燃油要在这么短的时间内进入发动机的燃烧室，一起燃烧，所以对发动机的进排气系统有非常高的要求。只有让更多的燃油和空气进入发动机，才能提高发动机的功率。相对来说，让更多的燃油进入发动机相对容易，但让更多的空气进入发动机却非常困难。所以现代发动机的每一次进步几乎都是进排气系统的改进，配气机构成为了发动机上最复杂最精密的机构，比如可变气门正时和升程系统，进气增压系统等等。

到现在应该明白了，发动机最初是由启动系统驱动，然后经过四个冲程的反复循环，发动机进入自动运转状态，燃料燃烧释放的化学能转化为机械能不断向外界输出，通过汽车的传动系统传递给汽车的车轮，带动汽车高速行驶。应该说，汽车是人类最伟大的发明之一，它的出现极大地改变了人类社会的文明进程。过去100年的社会发展远远超过之前几千年的总和。