# Car Engine Fuel to Power

汽油里的化学能如何经过吸气、压缩、点火和排气，变成活塞的往复运动，再变成车轮转动，并看看多少能量最终被浪费掉。

By merry\-fox\-3df33480

Topic: Machines

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## Transcript

### 1. 一滴汽油的力量

汽车发动机能把汽油里藏着的能量变成转动的力量，让车轮滚起来。这台发动机被切开了一半，露出里面的一个气缸。拖动空白处可以转动它，看看每个角落。

大多数汽油车有四个或更多气缸，每个气缸的工作方式都一样。

### 2. 第一步：吸气

活塞（能在气缸里上下滑动的金属块）往下走，左边的进气门打开。空气和喷油嘴喷出的细细油雾一起被吸进气缸。蓝色就是这团油气混合物。

汽油要先变成细雾、和空气充分混合，才能烧得又快又干净。

### 3. 第二步：压缩

两个气门都关紧，活塞往上推，把油气挤进原来大约十分之一的空间。被挤压的气体变热，压力也变大，正等着被点燃。

这个挤压的比例叫压缩比，现代汽油机大约是10比1到13比1。

### 4. 第三步：点火做功

顶上白色的火花塞会放出一个小电火花。按下“点火”，看火焰在气缸里迅速蔓延，热气体膨胀，把活塞用力推下去。四步里只有这一步产生动力。

这不是爆炸，而是一团火焰在千分之几秒内平稳地扩散开。

### 5. 第四步：排气

右边的排气门打开，活塞再次上行，把烧过的气体推进排气管。接着进气门又会打开，新的一轮重新开始。

吸气、压缩、做功、排气，四步一轮，曲轴正好转两圈。

### 6. 上下变成转圈

连杆把活塞的上下运动传给曲轴，让它转起圈来，就像骑车时双腿踩动脚踏板。后面沉重的飞轮靠惯性一直转，带着活塞完成另外三步。拖动滑块改变转速。

发动机每分钟转3000圈时，这个气缸每秒要点火25次。

### 7. 能量去哪儿了？

燃烧放出的热量不能全部变成动力。即使是很好的汽油机，也只有大约三到四成能量变成推动曲轴的力量（金色）。其余大多随排气管（红色）和冷却液（蓝色）散走了。

这不是设计失误：热机的物理规律决定了总有一部分热量必须散掉。

### 8. 从活塞到车轮

曲轴的转动经过变速箱和传动轴，最后传到车轮。汽油里的化学能变成热，热变成气体的压力，压力推动活塞，转动最后让汽车前进。

有好几个气缸的发动机会轮流点火，所以运转起来更平稳。