目前汽車(chē)上基本使用的是往復(fù)活塞式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)的一種，可以將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能向外界輸出。這種發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)有一百多年的歷史了。雖然技術(shù)不斷改進(jìn)，性能和效率大大提高，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理并沒(méi)有改變。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可分為兩類(lèi)：汽油機(jī)和柴油機(jī)。它們的基本結(jié)構(gòu)相同，由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，分別是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)。汽油機(jī)和柴油機(jī)最大的區(qū)別就是柴油機(jī)沒(méi)有點(diǎn)火系統(tǒng)，兩者的供油系統(tǒng)也有很大的不同。在熱效率上，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更高，這也是相同排量下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更省油的原因。在中國(guó)，由于柴油是重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，在乘用車(chē)上的使用受到限制，更多的是在卡車(chē)和農(nóng)業(yè)機(jī)械上使用。

讓我們來(lái)談?wù)勂?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。移動(dòng)"。不管是汽油機(jī)還是柴油機(jī)，它們的工作原理基本都是一樣的。下面我們以一臺(tái)四沖程汽油機(jī)為例來(lái)講一下發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理，與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別會(huì)單獨(dú)說(shuō)明。

首先要說(shuō)明的是，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的轉(zhuǎn)動(dòng)，一定有外力為其提供原始動(dòng)力，這種動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)提供的。當(dāng)我們把鑰匙轉(zhuǎn)到啟動(dòng)檔，起動(dòng)機(jī)就會(huì)通電運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，帶動(dòng)其他機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)就可以自己運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)就可以自動(dòng)進(jìn)行。如果沒(méi)有起動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)可能不工作。有時(shí)汽車(chē)的電池沒(méi)電了，汽車(chē)可能不要開(kāi)始。那這就是原因。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，起動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)就完成了。

發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其工作循環(huán)包括四個(gè)活塞沖程：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣。讓我們分別談?wù)勊鼈兊倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程。

1.進(jìn)氣沖程

在這個(gè)沖程中，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)。空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，并在氣缸中進(jìn)一步混合，形成可燃混合物。進(jìn)氣沖程結(jié)束時(shí)，缸內(nèi)氣體壓力約為0.08~0.09 MPa，溫度達(dá)到320 ~ 400 K，對(duì)于柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，吸入的是純空氣，而不是柴油和空氣的混合氣，其進(jìn)氣系統(tǒng)沒(méi)有節(jié)氣門(mén)，所以進(jìn)氣阻力小，殘余廢氣溫度低。與汽油機(jī)相比，進(jìn)氣末期缸內(nèi)氣體壓力略高，溫度略低。

2.壓縮沖程

在這個(gè)沖程中，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)；氣缸容積逐漸變小，氣缸內(nèi)的混合物被壓縮，其壓力和溫度同時(shí)上升。在壓縮沖程末期，混合氣的壓力可達(dá)0.8~1.5 MPa，溫度可達(dá)600 ~ 750 K，采用大壓縮比可以提高壓縮末期缸內(nèi)的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，但容易引起"敲門(mén)"和"表面點(diǎn)火"如果太大。通常汽油機(jī)的壓縮比是9~12，柴油機(jī)的壓縮比是16 ~ 22。由于柴油機(jī)壓縮比較高，壓縮末期氣缸內(nèi)氣體壓力約為3 ~ 5 MPa，溫度約為750~1000 K，均高于汽油機(jī)，且壓縮末期溫度超過(guò)柴油自燃溫度。

3.動(dòng)力行程

在此行程中，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)仍然關(guān)閉。壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速蔓延到整個(gè)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(dòng)活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，并通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)做功。最高c

這是汽油機(jī)和柴油機(jī)最大的區(qū)別。在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時(shí)缸內(nèi)溫度高于柴油的自燃溫度，于是柴油自燃燃燒，并形成多個(gè)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(dá)1800 ~ 2500 K，工作結(jié)束時(shí)氣體壓力約為0.2~0.5 MPa，溫度約為1000 ~。所以，人們說(shuō)柴油機(jī)因?yàn)檫@個(gè)動(dòng)力更大。

4.排氣沖程

在這個(gè)沖程中，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)；活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)。膨脹的廢氣在其自身的殘余壓力和活塞的推動(dòng)下通過(guò)排氣閥從氣缸中排出。排氣沖程結(jié)束后，殘留在燃燒室中的少量廢氣稱(chēng)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(gè)過(guò)程與汽油機(jī)相似，只是柴油機(jī)的殘余廢氣溫度略低。

這個(gè)過(guò)程很長(zhǎng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，每個(gè)沖程的時(shí)間很短。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在800轉(zhuǎn)的怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)沖程的時(shí)間只有0.035秒左右；如果發(fā)動(dòng)機(jī)以通常的1800轉(zhuǎn)/分的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)沖程的時(shí)間只有大約0.017秒。所以運(yùn)算速度極快。

因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)做功所需的空氣和燃油要在這么短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，一起燃燒，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)有非常高的要求。只有讓更多的燃油和空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，才能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。相對(duì)來(lái)說(shuō)，讓更多的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)容易，但讓更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)卻非常困難。所以現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的每一次進(jìn)步幾乎都是進(jìn)排氣系統(tǒng)的改進(jìn)，配氣機(jī)構(gòu)成為了發(fā)動(dòng)機(jī)上最復(fù)雜最精密的機(jī)構(gòu)，比如可變氣門(mén)正時(shí)和升程系統(tǒng)，進(jìn)氣增壓系統(tǒng)等等。

到現(xiàn)在應(yīng)該明白了，發(fā)動(dòng)機(jī)最初是由啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)四個(gè)沖程的反復(fù)循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，燃料燃燒釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不斷向外界輸出，通過(guò)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給汽車(chē)的車(chē)輪，帶動(dòng)汽車(chē)高速行駛。應(yīng)該說(shuō)，汽車(chē)是人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一，它的出現(xiàn)極大地改變了人類(lèi)社會(huì)的文明進(jìn)程。過(guò)去100年的社會(huì)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)之前幾千年的總和。