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发动机是如何工作的（上）——活塞发动机

就像人的身体将食物转化为能量一样，汽车发动机将燃料转化为动能。一些混动车或者电动车，也使用电能作为动力来源。

发动机也被称作为“内燃机”，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，它让燃料和空气的混合体在微小的封闭空间中产生爆炸，释放大量能量作为膨胀气体，而这个能量就能推动你的汽车。

四冲程活塞发动机

（四冲程活塞发动机介绍动图均来自于animagraffs.com如有侵权请联系删除）

一般的民用车发动机使用四冲程燃烧循环。四个冲程是：进气、压缩、燃烧和排气。这个过程一遍又一遍地重复从而产生持续的能量。让我们仔细看看在燃烧循环的每个阶段发生了什么。

冲程

进气：在进气循环期间，进气门打开，活塞向下移动，将空气吸入气缸来开始循环，此时喷油嘴喷油，在这个过程中根据气缸设计，让空气和雾化汽油充分混合成为混合气。

压缩：当压缩循环开始时，活塞向上移动并将空气压缩到一个非常小的空间。小空间意味着爆炸时将产生更大的推力作用于活塞。

燃烧：接下来，火花塞产生火花，点燃引爆混合气。爆炸的力量迫使活塞向下移动，带动曲轴旋转。

排气：在循环的最后部分，活塞上行，排气门打开将废气排出气缸。废气进入催化器并被清洁过滤，然后通过消声器，最后通过排气管尾端离开车辆。

当第一次爆炸产生的能量几乎耗尽时，又发生另一次爆炸。这迫使活塞再次移动。循环一次又一次地继续，为汽车持续提供运行所需的动力。

这时候有个问题来了，这个进气门和排气门，是怎么知道它自己应该什么时候打开，什么时候关闭呢，这时候我们就来说说正时系统。

气门

一般的内燃机，由凸轮轴来直接控制气门的开闭，以直列引擎为例，所有气缸的进气门由一根凸轮轴控制，排气门由另一根控制，凸轮轴通过凸轮齿和正时皮带（或链条）和曲轴相连，这样就能保证进气门和排气门能在正确的时间开启和关闭。现今技术进步，通过凸轮轴的可变设计，让气门在气缸不同工况下有不同的开启程度，从而降低低转油耗，改善动力。而现在的柯尼塞格更是推出了电控气门的技术，它省去了凸轮轴以及正时链条等，让运动部件更少，理论上引擎的运转效率会因此更高，动力损失更小。但是电控系统的可靠性和昂贵的成本让它还不能普及，不过这也是技术进步的一个信号。

燃料

过去的化油器负责提供燃油，然后供给到进气管内，和空气混合后一起进入气缸，这让燃烧不充分，容易积碳，燃油用量控制不精准，油耗高。如今的发动机早就摆脱了化油器而全面进入了缸内直喷的时代，缸内直喷是使用高压油泵和特殊设计的喷口，直接将燃油雾化喷入气缸内，电脑控制的喷油让喷油量和喷油时间都更加精准，在不同的工况下喷油量和时间点都是可控可变的，这就大幅降低了过度喷油带来的高油耗问题，提升了引擎效率，减少了燃烧不充分带来积碳的概率。

进气

上面提到，引擎压缩的是混合气，混合气就有一个空燃比，汽油发动机的最佳空燃比理论是14.7单位质量的空气和1单位质量的汽油混合，也就是14.7的空燃比，这样才能保证在动力性能，燃油经济性，排放环保三个方面取得较好的平衡。自然进气系统一般包括空滤，进气支管组成。增压进气则多一套进气涡轮和进气压力控制系统。进气的顺畅与否直接决定了发动机的性能表现。