02 发动机的基本运动

▲V形8气缸发动机

往复运动

活塞发动机依靠活塞的往复运动，将混合气体燃烧、膨胀产生的热能转化为汽车的动能，而活塞的往复运动与波义耳定律、查理定律密不可分。

波义耳定律（Boyle's law，又称Mariotte's Law或波马定律），是指在定量定温下，理想气体的体积与气体的压强成反比。在发动机中，气缸的容积（也就是空气的体积）越小，内部压力就越大，容积越大，内部压力也就越小。

发动机气缸内部结构

查理定律是指一定质量、一定体积的理想气体的压强与热力学温度成正比。在发动机中，气缸内温度下降，会使气缸的容积变小，温度上升则会使气缸体积变大。

活塞就是遵循这两则定律的。

旋转运动

活塞需要将往复运动转化为回转运动，才能驱动车轮转动。这一转化过程主要依靠曲轴完成，形式与自行车的动能转变大致相同。自行车的动能转换是利用膝关节上下运动，带动齿轮和链条，最后驱动车轮转动。发动机中的活塞相当于膝关节，曲轴相当于脚踏板。

往复运动转化成回转运动

热效率

热效率是指发动机中转变为机械功的热量与所消耗的热量的比值。由于气缸摩擦的阻力、冷却、排气等影响，气缸产生的热能中约有70%被损耗，无法转化成动能。汽油发动机的热效率只有20%～30%。