汽车发动机

有过开车经历的人通常都清楚汽车发动机的启动过程：将钥匙右转至点火位置，此时需再右转一下便听到连续的“突突”声，同时伴有明显的震动，此时发动机已经启动，稍踩油门踏板，汽车便可前进。整个操作过程并不复杂，看似只简单的一转一踩，汽车内部的零部件却开始发生复杂规律的运动。这其中最为关键的是发动机，它是汽车动力的源泉，它是怎么启动的呢？

首先上一幅发动机最简单的结构图，上面已经标示出主要的部件名称，与发动机启动相关的部件主要是火花塞。

一个人人皆晓的常识，发动机的原理是将化学能转化为动能。这样的说法通常是正确的，但不够准确，因为发动机通过汽油燃烧产生化学能，到转化至推动汽车前进，转化率大约只有30%，其他的能量有的直接转化为热量，有的被摩擦损耗，有的作为化学能依然存储在汽车内部，比如通过动力运转发电的发电机，将部分能量转化为化学能充入蓄电池。

记得小时候有次坐舅舅的车，看到车店仪盘、空调、音响等电器，便奇怪道，车上的电是哪来的，难道是用电线充的？舅舅回答说当然不是，那不成电动车了，这都是汽油燃烧发的电。可见蓄电池对于汽车而言，是非常重要不可缺少的一部分。

回到开始的问题，发动机是怎么点火启动的。表面的答案是钥匙往右转一下，更深入的答案是促使蓄电池发电，火花塞点火，引燃化学燃料。可见蓄电池真的很重要吧，没有蓄电池甚至没法启动发电机。

蓄电池启动了发动机，难道也同样推动发动机运转从而产生汽车动能吗？当然不是，毕竟汽车不是电动车嘛。再回去看上面的结构图，与发动机运转主要有：进气阀、排气阀、燃料喷射器、点火塞、气缸、活塞、连杆和曲轴。

发动机的运动其实是周期运动，一个周期内，首先从进气阀吸入空气，与气体燃料形成混合气体，通常燃料空气比为14.7:1时效率最高。吸入气体时发动机汽缸内压强增加，活塞被下压至下止点后随着曲轴的转动开始上升，此时汽缸内气体被压缩，等活塞升至上止点后汽缸内压强最大，点火塞进行点火（由高电压产生），汽缸内混合气体剧烈燃烧，巨大压强将活塞又下压，至下止点后再上升，将燃烧完的废气由排气阀排向空气净化器。整个过程，进气阀与排气阀各开闭一次，活塞／连杆上下进行了两个来回、四次位移，这种发动机通常被称作四冲程发动机，是业界主流的发动机。

发动机的基本工作原理就是这么简单，只是需要关注几个问题：

1、如何降温降噪：剧烈燃烧产生大量热能，可以高达几千度，同时伴有巨大的噪音；降温的主要措施是做功，气体下压活塞做功释放热量，优秀的发动机甚至能保证将气体温度降至进入时温度，降噪则靠消音器，尾气通过狭窄的空气净化器来到宽敞的消音器，流速下降，同时利用内部迷宫一样的通道尽量降低流速从而减噪；

2、如何保证发动机动力稳定：发动机动力为周期运动，动力是断断续续产生的；通常会采用的方式有：采用多缸发动机，汽缸数量增加了加速就更容易，多缸发动机通常分为直列发动机和V型发动机，即由各个汽缸之间的排列位置作区分；采用飞轮，飞轮位于曲轴一端，通常质量较大，因此惯性也大，不容易改变速度，所以可以保持曲轴的速度稳定（飞轮还有一个重要的作用是在启动发动机时率先运动带动曲轴、连杆和活塞下压吸入空气）；使用机油，即润滑油，发动机底部有机油箱，油泵会将机油上送至各个零件部位；