发动机的动力来源

汽车的动力来源于汽油或柴油燃烧时产生的爆炸力。但是，汽油放在一个盆中并把它点燃，只燃烧而不爆炸是因为盆子是敞口的，没有密封。如果在一个密封容器中装入汽油和空气，然后点燃它们，便会产生爆炸现象。汽车发动机就是根据这个原理设计的。

如果将空气和汽油按照最适合的燃烧比例（14.7：1）混合，并对它们进行大力压缩使之温度上升，此时点燃它们就会产生更大的爆炸力。这种原理被广泛应用于现代汽车的内燃机中。在汽车发动机中，汽油和空气按照适当的比例混合，然后被压缩并点燃；这种燃烧产生的爆炸力推动活塞运动，进而驱动车轮转动，使汽车前进。

汽油在气缸内燃烧示意图

内燃机外燃机有什么不同

我们通常将汽车发动机称为内燃机，但实际上外燃机也存在。例如，火车上使用的蒸汽机、发电厂和轮船上使用的汽轮机都是外燃机；这些机器利用燃料在发动机气缸外部燃烧来产生动力；以早期的蒸汽机为例，它使用木材、煤、煤气或柴油等燃料来加热锅炉中的水，使其产生高压蒸汽，当蒸汽进入气缸内，它会推动活塞做功，从而产生动力。虽然这种早期的蒸汽机技术已经被更为高效和先进的内燃机所取代，但在一些特殊应用场景，如蒸汽船或某些工业用途中，仍然会使用外燃机。

发动机排气量及压缩比如何计算

气缸排气量是指活塞从下止点到上止点所通过的气体容积，它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各气缸排量的总和，一般用 cc (立方厘米) 、mL(毫升)或 L(升)来表示；由于气缸体是圆柱体，它的容积不太可能正好是整升数，因此才会出现1998cc、2397cc 等数字，它们可近似标示为 2.0L、2.4L 等。

发动机的排量越大，每次吸入的可燃混合气就越多，燃烧时产生的动力就越强。这相当于人的胃口越大，吃的就越多，可能就越有劲儿。发动机的压缩比是指压缩前的气缸容积与压缩后的气缸容积 (即燃烧室容积) 之比。

汽油发动机燃烧原理

汽油的主要成分是碳氢化合物，这种化合物由碳和氢两种元素组成。当汽油发生爆炸燃烧时，碳氢化合物与空气中的氧气发生化学反应。在这个过程中，每个碳原子与两个氧原子结合，生成一个二氧化碳分子；每个氢原子与一个氧原子结合，生成一个水分子。

如果燃烧时空气供应不足，与碳原子结合的氧原子数量就会减少，导致无法完全生成二氧化碳，而会生成一部分一氧化碳。此外，由于燃烧温度极高，空气中的氮原子也会被氧化，生成一氧化氮和二氧化氮。

因此，汽车排出的废气中主要包含一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等成分。

发动机做工循环的原理

活塞在气缸中要完成进气、压缩、做功和排气四个行程，才算是完成一个工作循环。在此期活塞要在气缸内上下运动各两次，曲轴则同时要旋转两周。

在汽车发动机中，活塞在气缸内完成进气、压缩、做功和排气四个行程，才算完成一个工作循环。每个循环中，活塞需要在气缸内上下运动两次，曲轴则同时旋转两周。

转速表是反映发动机工作状态的重要指标。如果转速表的指针指向6，表示发动机转速为每分钟6000转，即每秒钟100转。这意味着一个活塞每秒钟要完成50个工作循环，即在一个气缸内要爆炸50次。对于一台4缸发动机，1秒内4个气缸则要产生200次爆炸。

发动机工作时产生的砰砰声，实际上是燃料燃烧时的爆炸声。同理，如果转速表指针指向3，则表示发动机转速为每分钟3000转，即每秒钟50转。这意味着一个活塞每秒钟要完成25个工作循环，即在一个气缸内要爆炸25次。对于一台4缸发动机，1秒内4个气缸则要产生100次爆炸。

总之，转速表上的转速反映了发动机气缸内爆炸次数，转速越高，爆炸次数越多，动力输出就越大。

为什么发动机动力会源源不断呢

活塞在气缸中上下移动，其最低点称为下止点，最高点称为上止点。上止点与下止点之间的距离称为行程。当活塞位于上止点时，活塞顶端与气缸顶部之间的空间称为燃烧室。

1、进气行程

当活塞在气缸内从上止点向下移动到下止点时，进气门打开，排气门关闭。这使得气缸内产生一定的真空，从而将新鲜的空气和汽油的混合气吸入气缸内。

2、压缩行程

当进气门和排气门都关闭时，活塞从下止点向上移动到上止点，将气缸内的混合气进行压缩。随着进入气缸的混合气越多，活塞越接近上止点位置，压缩力也就越大。在压缩行程中，气缸中混合气的最大压力称为压缩力。对混合气进行压缩是为了使混合气更加均匀混合，提高温度，使其更容易燃烧，从而获得更大的动力。

3、做功行程

当进气门和排气门都关闭后，火花塞产生高压电火花，适时地将混合气点燃。混合气燃烧并产生强大的压力，将活塞从上止点推到下止点。火花塞的高压电火花来自高压线圈，经过电子控制单元（ECU）的顺序分配，将高压电火花传递到各个气缸，从而点燃被压缩的混合气。

4、排气行程

当活塞从下止点向上移动到上止点时，进气门关闭，排气门打开。气缸中已经燃烧过的废气由活塞向上移动，并通过排气门和排气歧管排入大气。废气经过消声器的消声处理后，不会产生太大的噪声。

这四个行程连续不断地重复进行，周而复始，使得发动机产生的动力源源不断。前面所描述的发动机，活塞在气缸中移动经过四个行程，也就是曲轴转720°（两周）才完成一次动力输出，因此被称为四冲程发动机。