發動機是一種能量轉換機器，它能將燃料的化學能轉化為機械能。汽車的發動機其實可以分為很多種：按活塞運動方式的不同，活塞式內燃機可分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。按其在一個工作迴圈期間活塞往復運動的行程數分為四衝程往復活塞式內燃機和二衝程往復活塞式內燃機。根據所用燃料種類，活塞式內燃機主要分為汽油發動機和柴油發動機兩種。今天我們就以最常見的四衝程往復活塞式汽油發動機為例，來說說發動機的工作原理。

汽車發動機由兩大機構和五大系統組成，即由曲柄連桿機構，配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系。發動機在工作過程中，以上的機構與系統協調配合作業，讓發動機順利的執行。

那麼發動機是如何自動的運轉起來的呢？下面我們就來詳細的說說發動機的工作原理。

四衝程往復活塞式汽油發動機的工作迴圈包括四個活塞行程：進氣、壓縮、做功和排氣

第一個衝程－進氣衝程：

　　在進氣衝程，曲軸帶動活塞由上止點向下止點運動，進氣門開啟，汽油和空氣的混合氣被吸入氣缸，當活塞到達下止點，進氣衝程結束。

進氣終了時，氣缸內氣體壓力約為0.08～0.09 MPa，溫度達到320～400 K。

第二個衝程－壓縮衝程：

在進氣氣衝程結束後，活塞已經到達下止點，此時氣缸內已充注汽油和空氣的混合氣。 曲軸繼續帶動活塞由下止點向上止點運動，進氣門和排氣門均關閉，混合氣被壓縮，壓力和溫度升高，至活塞到達上止點， 壓縮衝程結束。

壓縮終了時，混合氣壓力可達0.8～1.5 MPa，溫度可達600～750 K。

第三個衝程－作功衝程：

壓縮衝程即將結束，活塞到達上止點前的某一刻，點火系統提供的高壓電作用於火花塞，火花塞跳火，點燃氣缸的混合氣，因為活塞的執行速度極快而迅速的越過上止點，同時混合氣迅速燃燒膨脹作功，推動活塞下行，帶動曲軸輸出動力，到達下止點，作功衝程結束。

燃燒最高壓力可達3～6.5 MPa，最高溫度可達2200～2800 K。作功終了時，氣體壓力降低到0.35～0.5 MPa，氣體溫度降低到1200～1700 K。

第四個衝程－排氣衝程：

作功衝程結束後，活塞到達下止點，曲軸帶動活塞由下止點向上止點運動，此時排氣門要開啟，燃燒後的廢氣經排氣門排出。排氣結束，活塞處於上止點，開始下一個進氣衝程。

排氣行程結束後，殘留在燃燒室內的少量廢氣稱為殘餘廢氣。殘餘廢氣壓力約為0.105～0.12 MPa，溫度約為 900～1100 K。

　　將發動機完成進氣、壓縮、作功、排氣稱為一個工作迴圈，完成這一個工作迴圈需要四個衝程，曲軸轉兩圈。這個過程說起來很漫長，但發動機運轉起來的時候，每個行程的時間都是非常短的，以發動機轉數1800轉/分鐘為例，每一個行程的時間大約只有0.017秒，運轉的速度是極快的。而發動機做功所需要的空氣和燃料都要做這樣短的時間內進入發動機燃燒室並混合燃燒，對發動機的進排氣系統提出了極高的要求，現代發動機的每一次進步幾乎都是進排氣系統的改進，配氣機構成為了發動機上最複雜、最精密的機構。

廣義的發動機，是把各種形式的能量，如化學能，核能，電能，光能，熱能等，轉化成機械能的裝置。通常含義的發動機，是先把燃料的化學能轉變成熱能，再透過各種形式的熱機轉化成機械能。而普遍的熱機都是基於奧托迴圈或其變種，即吸氣，壓縮，做功，和排氣四個過程，渦輪機雖然沒有氣缸和活塞，但也遵循這四個過程。受理論限制，熱機效率都不高，所以現在更多的研究方向都轉向化學能-電能-機械能的形式。

最基本的活塞發動機，就是把空氣（主要是氧氣）和燃料的混合物送進氣缸，在被點燃後，產生的空氣膨脹就推動活塞做往復運動了~

活塞運動

下圖是活塞運動最基本的運動形式——曲柄滑塊機構，結合了「曲軸」和「連桿」，就把活塞缸裡的直線運動變成圓周運動，達到週而復始的目的了。

既然作為驅動力~像是人的心臟要泵送全身的血液一樣，強力可以怎麼實現呢？組合吧！

常見引擎

當我們把上面的基本單元透過不同的空間結構組合到一起時，就產生了不同型別的往復式活塞內燃機結構，這就提供了更強大的動力。

比如最常見的直列四缸發動機。

橫著趟的水平四缸發動機。

以及動力更加強勁的 V6 發動機，多加兩個缸排成 V 字型。

除了直列、水平、V形...這些我也能勉強想到的組合方式，還有沒有更奇葩的啊？

當然有啊！比如飛機上用的星型發動機 →_→

星型發動機

如果把一組活塞運動的基本元件呈車輪輻條狀組合起來，我們的星型發動機就閃亮登場啦~酷不酷！

正面圖是長這樣的：

在星型發動機中飛輪產生的慣性聯結了多個曲柄滑塊機構，就使得整體結構運動平滑了。渦輪發動機出現之前，很多飛機上採用的都是這樣的星型發動機。

校對：江小喪、王叉叉

文中 Gif 擷取自：wikipedia 和 SuchRandomVideos

自古有內燃機起機油就是它的必用品，後發展到化油器為缸內提供燃油那時的發動機轉數低對機油的品質要求也不是很高，現今發展到電噴型供油並提高了發動轉數稱為高轉速精密發動機，因此對機油品質的要求就要更高。

機油自進入內燃機就是合成而來，合成顧名思意就是煮稀飯的工藝。

機油是由~基礎油加幾類新增劑合成即成為機油，所有機油只要含減磨新增劑和功能基新增劑高溫工作時就不可能超過80度，普通發動機的工作常溫是90度，高檔發動機是96度。

這就是任何發動機使用的機油久了都會有很多油泥，缸內也會存有很多積碳隨之而來油耗高、噪音大、故障率高、維修費也高漲、尾氣排放超標。這一切都源與品質差的機油帶來的恩惠。

發動機每做功一次，要經過進氣、壓縮、做功和排氣四個衝程，稱之為發動機的一個工作迴圈。對於四行程的發動機而言，一個迴圈，曲軸旋轉720°，活塞上下運動四次，經過上下止點各四次。

活塞下行吸入空氣；活塞上行壓縮空氣；噴入霧化柴油到氣缸中壓縮的高溫空氣中，燃氣爆燃，膨脹做功；活塞做功至下止點，排氣閥開啟，活塞上行，排氣

汽油機的工作迴圈類似四衝程柴油機，活塞下行吸入汽油與空氣的混合燃氣；活塞上行壓縮，快至上止點時，活塞花放電點燃燃氣，膨脹做功；活塞做功至下止點，排氣閥開啟，活塞上行，排氣

還有柴油機吸入的是空氣，汽油機吸入的是霧化汽油與空氣的混合物；柴油機的點燃方式是，空氣壓縮到上止點是，噴入柴油，靠氣缸中高溫的壓縮空氣點燃。汽油機採用火花塞點燃。

活塞頂最高點離曲軸迴轉中心最大距離時的位置，通常是活塞的最高位置，稱為上止點。

活塞頂最高點離曲軸迴轉中心最小距離時的位置，通常是活塞的最低位置，稱為下止點。