汽车发动机的工作原理，发动机原理动态图

汽车发动机实际上就是一个"能量转化装置"，它能够将汽油/柴油蕴含的能量释放出来，并转化成驱动我们汽车前进的动力，涉及的原理其实我们初中时物理课都有讲，就是将内能转化为动能。那发动机是怎么将内能转化为动能的呢？

1、释放燃料蕴含的能量

释放燃料能量需要分两步，第一步是让燃料与空气混合，第二步是给混合了空气的燃料点个火。在发动机当中，负责将燃料与空气混合物点燃的是点火系统，火花塞的电极迸发出强力的电火花，轰~的一声就点着了。

2、将能量利用起来

在混合气燃烧的过程中，会释放热量并产生气体迅速膨胀，发动机利用的就是这股气体膨胀的力量，推动气缸中的活塞向下运行。而在火花塞点燃混合气之前，活塞会先向上运动将混合气压缩，这样在燃烧时就能释放出更加大的膨胀力。

燃料燃烧可以释放出大量能量，可是我们的发动机只能将其中一小部分利用起来，还有很大一部分是以热量、克服机件运行阻力的形式白白消耗掉了。

3、将能量转化与传递

气体已经推动活塞下行，接下来要做的就是将这个垂直向下的力转化成旋转的力，所以在活塞的另一端连着一根曲轴。这个曲轴就好比自行车的脚蹬，我们的大长腿直上直下，脚蹬就能将其转化为旋转，然后通过链条齿轮带动车轮转动。

以上就是汽车发动机的工作原理，但要发动机运作起来，这三个步骤里面还要加入"亿点点"细节才可以，所以接下来的内容如果你没有一点基础的话，有可能会看不懂噢~~

嘿嘿，我就知道你继续往下看了，或许你是在蹲坑所以才会继续看，但小编也还是会继续写下去的咯！

在上文的第一点，燃料需要与空气混合再遇到电火花，才可能被点燃。

首先，燃料与空气混合的比例很重要，我们平时烧东西完全不会担心这个问题，因为在露天环境下空气是取之不尽的。但在相对密闭的发动机气缸当中，空间就这么大，空气也就这么多，即使是用增压器打空气到气缸里面，它还是有限的，所以燃料不能喷太多。

理想的空气与燃料的比例是14.7:1，不过由于喷油量和进气量的计算误差，要每一次都控制得这么精准并不太可能，只能说尽量接近。而且动力和燃油经济性的不同取向也会影响到空燃比。

怎么让燃料与空气充分混合也是一个大问题，毕竟发动机一分钟内要点火400次以上，留给燃料与空气混合的时间相当短。最早的时候是用化油器让两者混合，然后再输送到气缸内；后来是在进气道喷油，让燃料与空气在进气道混合，完后再进入气缸；现在则是直接在气缸里混合。

其次，电火花要有足够的能量才能将混合气点燃。火花塞的两个极头有一定的空隙，电压需要提升至8千伏左右才能击穿，达到1.2万伏左右才能将混合气点燃。这里讲个题外话，还记得小编上大学时老师让我们每个人都去摸一摸火花塞的电弧，虽然电压非常高但由于放电时间非常短，所以不会电伤人，但会有如同被一个大夹子夹到肉的那种痛感。

在第二点中，混合气先被压缩，然后再被点燃，才会释放出强大的推力推动活塞。

混合气通过气门进入气缸后，气门就会关闭，此时活塞上行，将气体压缩。在气缸里面，活塞运行到上止点时气缸内仅剩的空间被称为"最小容积"，活塞运行到下止点时的空间被称为"最大容积"，最大容积与最小容积的比，就是压缩比。

现在发动机压缩比多数是11:1左右，也有一些发动机的压缩比会更高，压缩比越高膨胀的能量就越强，有利于节油。不过压缩比高容易导致爆燃，即混合气在活塞上行压缩时就因为温度过高提前燃烧了，试想一下，活塞的运动惯性还是向上的，但膨胀力已经向下作用了，很容易损坏活塞和气缸。

此外，气缸的进排气门可能会提前或延迟打开关闭，目的是为了让上一轮的废气能够排出去，以及新一轮进来的混合气能够更加充分地混合，具体得看发动机是怎么调教的，这里不好细说。

在第三点中，活塞下行推动曲轴旋转，将垂直方向的力转化为转矩。

其实每个气缸的活塞要输出一次力量至曲轴，都需要"下上下上"运动两回，第一个"下"靠的是曲轴的惯性，目的是将空气吸入气缸；第一个"上"也还是靠曲轴的惯性，目的是将吸入的混合气压缩；第二个"下"是被混合气燃烧膨胀推动的，此时活塞才真正对曲轴做功；第二个"上"又是靠曲轴的惯性，目的是将燃烧后的废气排出气缸。

像这样"下上下上"两个来回但只做一次输出的，就叫做四冲程发动机，每个冲程对应的名字是吸气、压缩、做工、排气，市面上在售的汽车使用的发动机都是四冲程发动机。

写到这里，本文已经洋洋洒洒一千七百多字了，但所讲到的东西还只是沧海一粟而已，要知道笔者当时学发动机时的那本专业书可是有四百多页，要将这么多页的知识汇聚成一篇文章，显然不太可能。不过发动机的基础原理本文已经大致讲完，对于小白朋友来说应该会有一点帮助。

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2022-06-07 10:52:17