发动机的结构如何支撑其工作原理？

发动机作为动力系统的核心，其通过燃料燃烧产生的热能转化为机械能，驱动各类机械运转，其结构与原理的精密配合直接决定了动力性、经济性和可靠性,以下从基本结构和工作原理两方面展开阐述。

发动机的基本结构

发动机主要由两大机构和五大系统组成，各部分协同工作以实现能量转换。

两大机构：

1. 曲柄连杆机构：包括活塞、连杆、曲轴、飞轮等，是动力传递的核心，活塞承受燃烧气体压力，通过连杆将往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，最终由飞轮输出动力。
2. 配气机构：由凸轮轴、气门、气门弹簧、摇臂等组成，负责按时开启和关闭进排气门，通过凸轮轴的旋转驱动气门动作，实现“进气-压缩-做功-排气”过程的时序控制。

五大系统：

• 燃料供给系：根据发动机类型（汽油/柴油）供给燃料，汽油机通过化油器或电喷系统形成可燃混合气；柴油机则通过高压共轨系统将柴油喷入气缸。
• 润滑系：由机油泵、滤清器、油道等组成，通过机油循环减少机件摩擦，散热并清洁零件表面。
• 冷却系：包括水泵、散热器、节温器等，通过冷却液循环带走机体多余热量，维持80-95℃的最佳工作温度。
• 点火系（汽油机特有）：由点火线圈、火花塞等组成，在压缩冲程末端点燃混合气。
• 启动系：以蓄电池为能源，通过起动机带动曲轴旋转，实现发动机启动。

发动机的工作原理

以最常见的四冲程往复活塞式发动机为例，一个工作循环包括四个冲程，曲轴旋转两圈，完成一次能量转换。

1. 进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭，汽油机吸入汽油与空气的混合气，柴油机则吸入纯空气。
2. 压缩冲程：活塞向上止点移动，进排气门均关闭，混合气（或空气）被压缩，温度和压力升高，汽油机压缩比一般为8-10，柴油机因压燃需求，压缩比高达16-22。
3. 做功冲程：压缩至上止点前，汽油机火花塞点火点燃混合气，柴油机喷油嘴喷入柴油并自燃，高温高压气体推动活塞下行，通过连杆驱动曲轴输出动力，这是唯一对外做功的冲程。
4. 排气冲程：活塞再次向上止点移动，排气门开启，排出燃烧后的废气，为下一个循环做准备。

汽油机与柴油机对比：
| 对比项 | 汽油机 | 柴油机 |
|------------------|---------------------------|---------------------------|
| 燃料 | 汽油 | 柴油 |
| 点火方式 | 点燃式（火花塞） | 压燃式（高温自燃） |
| 压缩比 | 8-10 | 16-22 |
| 动力特点 | 转速高（5000-8000r/min） | 扭矩大（低速发力强） |
| 应用场景 | 轿车、小型车 | 卡车、船舶、重型机械 |

发动机通过曲柄连杆机构将往复运动转为旋转运动，配气机构精确控制进排气时序，五大系统协同保障稳定运行，四冲程循环中，做功冲程的能量输出是核心，而压缩比的差异则决定了汽油机与柴油机的性能特点,满足不同动力需求。

FAQs

发动机的压缩比为什么会影响动力和热效率？
压缩比是压缩前气缸容积与压缩后容积的比值，压缩比越高，压缩终了时气体温度和压力越高，燃料燃烧更充分，热效率提升，动力输出更强，但过高易引发爆震（汽油机）或机件过载，需通过材料优化和燃烧控制技术平衡。

发动机冷却系的作用是什么？冷却不足或过度会有何影响？
冷却系通过冷却液循环吸收机体热量，经散热器散发，维持80-95℃的最佳工作温度，冷却不足会导致机件过热、润滑失效、功率下降甚至拉缸；冷却过度则燃烧不充分、油耗增加、磨损加剧,均会缩短发动机寿命。