发动机构造与工作原理，究竟存在怎样的内在联系？

发动机作为汽车、船舶等机械的“心脏”，其通过将燃料的化学能转化为机械能，驱动车辆或设备运行，理解发动机构造及原理，需从核心结构组成和工作循环入手，以下从两大机构、五大系统及工作原理展开详细说明。

发动机构造核心组成

发动机主要由两大机构和五大系统协同工作,实现能量转换与动力输出。

（一）两大机构：实现运动传递与能量转换

1. 曲柄连杆机构：发动机的“动力骨架”，将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，是输出动力的核心。

   • 气缸体与气缸盖：构成燃烧室，是活塞运动的封闭空间，气缸体内部铸有冷却水套（水冷）或散热片（风冷），确保工作时温度可控；气缸盖密封气缸顶部，安装有气门、火花塞（汽油机）或喷油器（柴油机）。
   • 活塞与连杆：活塞承受燃气压力，通过连杆将力传递给曲轴，活塞环（气环和油环）密封活塞与气缸壁间隙，防止燃气泄漏和机油窜入燃烧室。
   • 曲轴与飞轮：曲轴将连杆的往复力转为旋转扭矩，飞轮则利用惯性储存能量，保证工作循环平稳。

2. 配气机构：控制气缸的“呼吸”，按需开启或关闭进排气门，确保新鲜可燃混合气（汽油机）或纯空气（柴油机）进入，废气排出。

   • 气门组：包括气门、气门弹簧、气门座等，气门头部呈锥面，与气门座紧密密封防止漏气。
   • 气门传动组：凸轮轴通过挺柱、推杆（顶置气门式省略此部件）驱动气门开闭，凸轮轮廓形状决定气门开闭时刻与升程；正时皮带或链条同步凸轮轴与曲轴转动，确保配气相位准确。

（二）五大系统：保障发动机正常运转

1. 燃料供给系：根据发动机工况，制备并供给适量可燃混合气（汽油机）或直接喷入柴油（柴油机）。

   • 汽油机：油箱→电动汽油泵→燃油滤清器→化油器（老式）或电控喷油器（电喷）→进气歧管→气缸，电喷系统通过ECU控制喷油量，实现空燃比精确调节。
   • 柴油机：油箱→输油泵→高压油泵→喷油器→气缸，高压油泵将柴油压力升至10-200MPa，通过喷油器雾化喷入高温高压空气自燃。

2. 点火系（仅汽油机）：在压缩上止点前点燃可燃混合气。

   组成：蓄电池、点火线圈、分电器（部分车型省略）、火花塞，ECU根据传感器信号控制点火时刻，火花塞产生电火花点燃混合气。

   

3. 冷却系：维持发动机在80-95℃最佳工作温度，过热会导致机件损坏，过冷则功率下降、油耗增加。

   水冷系统：水泵→节温器→气缸体水套→散热器（水箱）→风扇→水泵，冷却液循环带走热量；风冷系统靠气流直接散热，多用于小型发动机。

4. 润滑系：减少运动部件摩擦，带走杂质并辅助散热。

   机油泵→机油滤清器→主油道→曲轴轴承、连杆轴承、凸轮轴等部位，最后流回油底壳循环使用。

5. 起动系：驱动发动机从静止到自行运转。

   蓄电池供电给起动机,起动机小齿轮与飞轮齿圈啮合，带动曲轴旋转，完成初始吸气、压缩，直至做功冲程后持续运转。

   

发动机工作原理：四冲程循环为核心

现代汽车多采用四冲程发动机,通过“进气-压缩-做功-排气”四个冲程完成一个工作循环，曲轴旋转两圈（720°），活塞往复两次，以下以汽油机为例说明：

冲程名称	活塞运动方向	气门状态	缸内变化	能量转换
进气冲程	从上止点（TDC）向下止点（BDC）	进气门开，排气门关	活塞下行产生真空，混合气被吸入气缸	无（燃料化学能储备）
压缩冲程	从BDC向TDC	进排气门均关	活塞上行压缩混合气，温度压力升高（汽油机压缩比6-10，柴油机16-22）	机械能转化为内能
做功冲程	从TDC向BDC	进排气门均关	火花塞点火，混合气燃烧爆炸，高压推动活塞下行	化学能转化为机械能（输出动力）
排气冲程	从BDC向TDC	进气门关，排气门开	活塞上行将废气排出气缸	无（废气能量浪费）

柴油机因压燃式特点,压缩比更高，压缩冲程末端缸内温度可达500-700℃，无需火花塞点火，工作原理与汽油机类似，仅燃料供给与点火方式不同。

发动机构造以曲柄连杆机构和配气机构为核心,配合燃料供给、点火、冷却、润滑、起动五大系统，通过四冲程循环实现化学能向机械能的转化，各系统精密配合，确保发动机在高效、稳定的状态下输出动力，为车辆运行提供持续动力源。

相关问答FAQs

Q1：发动机排量是什么？如何影响动力？
A：发动机排量是指所有气缸工作容积的总和，即活塞从上止点到下止点扫过的容积乘以气缸数，1.5L发动机表示所有气缸容积之和为1.5升，排量越大，每次循环可吸入的混合气或空气越多，燃烧释放的能量越多，理论上动力输出更强（但油耗也会相应增加），现代技术通过涡轮增压、缸内直喷等可在较小排量下实现较大动力，兼顾燃油经济性。

Q2：涡轮增压和自然吸气发动机有什么区别？
A：自然吸气（NA）发动机依靠活塞下行产生的负压直接吸入空气，结构简单、动力线性平顺，但低转速扭矩较弱；涡轮增压（Turbo）利用发动机排出的废气驱动涡轮，带动压气机将空气压缩后送入气缸，提高进气密度，使燃烧更充分，从而提升功率和扭矩（通常比同排量NA发动机高30%-50%），缺点是涡轮迟滞（低转速时废气能量不足，响应延迟）和结构复杂、维护成本较高，涡轮增压已成为提升动力的主流技术，配合中冷器、可变气门等技术可有效缓解涡轮迟滞。