发动机

定义与核心地位

汽车发动机（Automobile Engine），是为汽车提供动力的装置，被公认为汽车的“心脏”。其基本功能是将燃料的化学能转化为热能，再通过机械装置将热能转化为驱动车辆前进的机械能。现代汽车发动机主要采用往复活塞式内燃机，通过气缸内燃料的燃烧产生高温高压气体，推动活塞往复运动，再经连杆和曲轴将往复运动转化为旋转运动，驱动车轮前行。发动机的性能直接决定了汽车的动力性、经济性、稳定性和环保性。一台典型的汽车发动机由300至600个精密零部件构成，这些零部件被整合在两大机构和五大系统之中。

发展历程

汽车发动机的发展史贯穿了整个汽车工业的演进。1769年，法国炮兵工程师尼古拉斯·古诺将蒸汽机装在一辆木制三轮车上，制成最早的机动车。1860年，法国技师埃铁米·列诺尔制成煤气机。1866年，德国人奥托制成第一台四冲程往复活塞式内燃机。1876年，奥托试制出一台卧式四冲程循环发动机，奠定了现代汽油机的基本架构。1892年，德国发明家鲁道夫·狄塞尔发明了柴油发动机。1936年，奔驰公司制造出第一台装有狄塞尔发动机的轿车。1956年，德国人汪克尔发明转子式发动机。1967年，德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统。2001年，一汽解放第一台自主知识产权发动机问世。2025年4月，赛德·轭水平对置发动机在上海车展首秀。

分类

汽车发动机可按多种维度进行分类。

按动力来源划分，可分为汽油发动机、柴油发动机、电动汽车电动机以及混合动力等类型。汽油发动机以汽油为燃料，通过火花塞点燃混合气使气体膨胀做功，具有转速高、结构简单、质量轻、运转平稳等特点。柴油发动机以柴油为燃料，利用压缩空气的高温自燃实现燃烧，具有扭矩大、经济性好的优点，但噪声和振动相对较大。

按工作循环划分，可分为四冲程发动机和二冲程发动机。四冲程发动机完成一个工作循环需要活塞四个行程（进气、压缩、做功、排气），是现代汽车的主流形式。

按气缸排列形式划分，可分为直列发动机、V型发动机、水平对置发动机和转子发动机等。直列发动机结构简单、成本较低，广泛应用于家用轿车；V型发动机具有较短的长度和较高的运转平稳性，多见于中高端车型。

按冷却方式划分，可分为水冷式和风冷式，水冷式因冷却效果稳定、温度控制精确而成为现代汽车的主流选择。

基本构造

以常见的汽油发动机为例，其总体构造可归纳为两大机构和五大系统。

两大机构包括曲柄连杆机构和配气机构。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成，作用是将燃料燃烧时产生的热能转化为活塞的往复运动，再通过连杆和曲轴转换为旋转运动并对外输出动力。配气机构由正时齿轮、气门组和气门传动组组成，负责按照发动机各气缸的工作循环和发火次序，定时开启和关闭进、排气门，确保新鲜充量及时进入气缸、废气及时排出。

五大系统包括燃料供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和起动系统。燃料供给系统负责将燃油按一定比例与空气混合后送入气缸；点火系统（汽油机特有）负责在压缩冲程末期产生电火花点燃混合气；冷却系统通过冷却液循环将发动机多余热量带走，防止过热；润滑系统通过机油泵将润滑油输送到各运动部件表面，减少磨损；起动系统则通过起动机带动发动机曲轴旋转，实现首次着火启动。柴油发动机因采用压燃方式，无需点火系统，因此只有四大系统。

工作原理

四冲程汽油发动机完成一个工作循环需经历四个冲程。

进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，进气门打开，排气门关闭。活塞下行产生的负压将空气与燃油的混合气吸入气缸。

压缩冲程：进气门和排气门均关闭，活塞从下止点向上止点移动，将混合气压缩至原体积的几分之一到十几分之一，使混合气温度升高。

做功冲程（燃烧膨胀冲程）：在压缩冲程接近终了时，火花塞产生电火花点燃被压缩的混合气。混合气迅速燃烧，产生高温高压气体，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆驱动曲轴旋转，对外输出机械功——这是唯一产生动力的冲程。

排气冲程：排气门打开，活塞从下止点向上止点移动，将燃烧后的废气推出气缸，排入大气。排气冲程结束后，进气门再次打开，进入下一个工作循环。

柴油发动机的工作原理与汽油机类似，区别在于柴油机在压缩冲程末期将高压雾状柴油直接喷入已压缩至高温的气缸内，依靠压缩空气的高温自燃着火，无需火花塞。

常见故障与诊断

汽车发动机在日常使用中可能出现多种故障。最常见的故障类型包括启动困难或无法启动、动力不足、油耗异常增加、发动机过热、异常振动、异响、漏油、漏水及烧机油等。故障诊断通常遵循系统化的流程。询问情况——了解行驶里程、保养记录及故障前的异常现象。直观检查——通过眼看、手摸、耳听等方式检查有无明显的漏油、漏水、漏气及异常声响。读取故障码——使用专用诊断仪器连接车辆的诊断接口，读取发动机电控系统存储的故障代码。仪器检测——使用发动机综合分析仪等设备进行深度检测。车载自诊断系统（OBD-Ⅱ）的发展使故障诊断更加高效和精准。

维修与保养

发动机的维修按作业深度可分为小修和大修。发动机大修是指对发动机进行全面解体、清洗、检测、更换磨损件并重新装配的深度维修作业。国家标准GB/T 3799-2021《汽车发动机大修竣工出厂技术条件》 于2022年7月1日正式实施，规定了发动机大修的基本要求、主要零部件要求、装配要求、竣工检验要求及质量保证。该标准适用于以汽油、柴油为燃料的载客汽车和载货汽车发动机。此外，GB/T 19910-2022《汽车发动机电子控制系统修理技术要求》 于2023年5月1日实施，规范了发动机电子控制系统的修理流程与技术要求。

日常保养是延长发动机使用寿命的关键。主要包括定期更换机油和机油滤清器、定期更换空气滤清器和燃油滤清器、检查冷却液液位和品质、定期检查火花塞（汽油机） 以及定期清洗节气门和进气道等。

行业发展趋势

截至2026年，在全球政策低碳转型与电动化浪潮的驱动下，汽车发动机产业正加速向零碳化、智能化和高效化方向迭代升级。热效率的提升是内燃机技术创新的核心方向——2025年至2026年间，中国车企在这一领域取得了一系列突破。2025年，中国汽油机量产热效率已达43%以上，混动专用发动机热效率突破45%。2026年6月，奇瑞汽车发布鲲鹏天擎混动发动机，峰值热效率达到48.57%，刷新全球同类型发动机热效率纪录。同期，吉利也开发出热效率达48.41% 的发动机，其混动系统通过AI控制进一步改善燃油经济性。目前市场上主流汽油发动机的热效率普遍在38%至45%区间。

在技术趋势层面，内燃机的发展呈现四大方向：精益化——通过引入AI等手段提升热效率、功重比和研发速度，有望将发动机开发周期从36至48个月缩短至18至24个月；平台化——推动不同排量、不同燃料和不同动力形式的融合开发；结构性创新——V型两缸小增程器、转子发动机等传统构型在混动和增程场景中重新获得生命力；新赛道开拓——内燃机凭借更高的能量密度和续航能力，正向飞行汽车、无人机等低空经济领域拓展。内燃机正从地面交通动力源演变为立体出行时代的关键技术之一。