发动机原理（发动机的基本工作原理）

　　发动机原理（发动机的基本工作原理）
　　学习如逆水行舟，不进则退。每天get一点新知识，并把它整理记录下来，坚持就是胜利！本篇就和大家一起学习一下汽车发动机的组成以及工作原理吧。
　　首先 介绍一下发动机的组成部分
　　发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。
　　发动机组成示意图
　　1.曲柄连杆机构
　　曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
　　2.配气机构
　　配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
　　3.燃料供给系统
　　汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；
　　柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
　　4.润滑系统
　　润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
　　5.冷却系统
　　冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
　　6.点火系统
　　在汽油机中，气缸内的可燃混合气是k电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
　　7.起动系统
　　要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
　　汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。
　　其次 讲一下发动机的运行原理
　　曲轴旋转两圈，活塞上下各两次，完成一个工作循环的发动机称四冲程发动机。四冲程发动机的气缸体上，设有进、排气门，由曲轴旋转来驱动凸轮准时地打开和关闭，使可燃混合气及时进入气缸，并使燃烧后的废气及时排出气缸。
　　发动机工作示意图
　　1.进气过程
　　曲轴旋转，活塞从上止点向下止点移动，此时进气门已打开。由于活塞的下行，活塞上方容积增大，产生真空吸力，燃油和空气经化油器雾化混合成可燃混合气，经进气门被吸入气缸。活塞到下止点后，进气门关闭，进气行程结束。
　　2.压缩行程
　　进气行程终了时，进排气门均关闭。活塞从下止点向上止点移动，使进入气缸的可燃混合气被压缩，活塞将到上止点时，混合气的压力可达1470kPa以上，温度可达250℃-300℃，为混合气体的燃烧作功创造了良好的条件。这一行程在活塞到上止点时结束。
　　3.作功行程
　　当压缩行程活塞接近上止点时，火花塞电极间产生电火花，将被压缩的可燃混合气点燃，燃烧的气体迅速膨胀，使气缸内的瞬时压力达2940kPa-4410kPa，温度达1800℃-2000℃，在高压气体的作用下，活塞被迫从上止点向下止点运动，通过连杆，将高压气体的推力传给曲轴使之旋转作功，实现热能转变为机械能。
　　4.排气行程
　　在作功行程末，活塞被推到接近下止点时，排气门打开，活塞由下止点向上止点运动，气缸内燃烧后的废气在活塞的推动下，经排气门排出气缸，活塞到上止点后，排气门关闭，这一行程结束。排气行程结束时，一个工作循环完成。只要曲轴连续转动，进气、压缩、作功、排气就能周而复始地循环进行。
　　拓展：汽车发动机是依靠油气混合物爆燃产生的力量推动活塞，然后驱动曲轴旋转进行工作的。一共可以分为四个行程。吸气，压缩，做功，排气。在吸气行程，活塞下移，进气门打开，排气门关闭，油气混合物(柴油机就是空气)在负压作用下进入气缸。在压缩行程，进气门，排气门均关闭，活塞上移，油气混合物被压缩升温。做功行程，进气门，排气门均关闭，火花塞点火(柴油机是喷油嘴喷油)，混合气被点燃(柴油机是雾状柴油被高温空气引燃)，产生爆燃，推动活塞下行，继而通过连杆把推力传递给曲轴。排气行程，进气门关闭，排气门打开，活塞上行，排除缸内废气。然后就是一直重复这个过程。其中，凸轮轴转一圈，曲轴转两圈，做一次功。
　　最后 展望一下发动机未来发展方向
　　目前，北美地区在现阶段汽车动力系统发展方向上出现了激烈的竞争。这场竞争大致通过四个不同的动力系统技术，即：1．先进的柴油动力技术；2．油电混合动力技术；3．燃料乙醇与汽油混合动力技术；4．改进汽油发动机性能。
　　可以看出排在第一的是柴油动力，因为它的燃烧效率更高；产生的温室气体较少；使用寿命较长等优势。排在第二的油电混动，想必在国内已经有不少粉友体验过了，对于日常代步、上班，混动的车型已经很经济实用满足我们的日常生活。值得一说的是，我们国家提倡的是电动动力技术。比如说国内的比亚迪、蔚来、特斯拉等一系列大公司都在发力电动技术，想必在不久的未来，也将会用实践证明电动技术的革命性地位。