发动机是汽车的“心脏”。下面将以活塞往复式发动机为例进行详细说明。 发动机结构图 组成发动机的部件 如下图所示，引擎由不同的零件组成。 发动机的截面图 往复式发动机的工作原理是将燃油和空气的混合气喷入气缸并点燃。混合气体燃烧时，体积膨胀，产生的能量推动活塞运动。然后，活塞的上下运动被曲轴转化为旋转运动，使发动机运转。几乎所有的汽车都使用这种发动机。 发动机性能的快速发展比其机械部件的演变更引人注目。近年来，大多数发动机使用电子控制单元(ECU)来控制燃料和空气的混合方式，混合气体喷入气缸的时间和量，因此发动机的性能得到了很大的提高。 圆筒 气缸是指气缸体内的圆柱形部分，燃料和空气的混合气在其中燃烧。因为混合气体在气缸内燃烧会使压力和温度迅速升高，所以气缸需要有足够的强度来承受高压和高温。活塞在气缸中上下运动，所以气缸是圆柱形的。混合气体燃烧时产生的热量和活塞运动时产生的热量都会传递给气缸体。 气缸盖 气缸盖安装在气缸体的上方，它配备有进气门、排气门、用于控制气门打开和关闭的凸轮以及凸轮轴。 发动机的工作原理 混合气燃烧产生的能量使活塞上下运动，从而带动曲轴等部件旋转。 上下运动被转换成旋转运动。 空气由进气歧管供给，燃油从喷油器喷出。空气和燃油充分混合，然后通过进气门输送到气缸。混合气体被气缸内的火花塞点燃后燃烧，气体体积迅速膨胀，压力和温度迅速上升。在气体压力的作用下，活塞快速向下运动，然后由于排气又向上运动。与活塞相连的连杆也固定在曲轴上，通过连杆可以将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。 活塞的上下运动分为四个冲程：进气、压缩、做功和排气。具有这四个冲程的发动机称为四冲程发动机。 气缸周围零件的图示 发动机的冲程 发动机旋转部件的图示 活塞 活塞要承受气缸内混合气体燃烧产生的高压和高温，因此对活塞的强度有特殊的要求。活塞需要上下移动。为了提高其运动效率，活塞应由较轻的材料制成，活塞与气缸壁之间的运动阻力应尽可能小。另外，为了保证气缸的套筒和活塞之间有一定的阻力，需要在活塞上安装活塞环。 连杆 连杆是连接活塞和曲轴的杆状部件。连杆的小端与活塞相连，大端与偏置曲轴的转动部分相连，从而将活塞的上下运动传递给曲轴。就像活塞一样，为了提高效率，要求连杆的材料也具有重量轻、强度高、运动阻力小的特性。 曲轴 曲轴连杆接收活塞传递的上下运动，并将其转化为旋转运动。连杆的上下运动传递到曲轴上偏离旋转中心的位置，所以曲轴需要有更大的刚性。曲轴的旋转运动传递到飞轮，成为发动机的驱动力。当曲轴运转时，气门也会随着正时皮带(正时链条)的联动而打开和关闭。 飞轮 缸内混合气燃烧后产生高压，作用于活塞，带动曲轴旋转。但是曲轴转动不均匀，需要飞轮作为工具来维持惯性，保证曲轴的平稳运转。飞轮越重，有惯性的发动机运转越平稳，但这是不利的 往复式发动机的活塞和气缸相互配合，其数量和排列根据用途可分为几种类型。大多数小排量发动机有2 ~ 3缸，1 ~ 2L发动机有4缸，大排量发动机有6缸。要使活塞平稳运动，需要更大的旋转扭矩。然而，由于直列气缸重量大、价格高，大多数6缸发动机采用V型。水平对置发动机的优点是振动小，中心高度低；缺点是加工工艺复杂。