發動機是個統稱，在專業領域可以稱之為內燃機，通過燃料的不同可以大致分為汽油機和柴油機
我們可以從壹張圖開始說起，發動機主要工作部件有噴油嘴，壹般歧管噴射的車輛在進氣歧管處設置噴油嘴，通過向裏面噴射燃油與空氣混合；凸輪軸，凸輪軸負責控制氣門的打開和關閉，使空氣進出氣缸；搖臂，是凸輪軸與氣門之間作用的連接部件；氣門，控制進排氣歧管的打開和關閉，使空氣進入氣缸或排出氣缸。
整體稱之為氣缸，氣缸的數量或者結構取決於主機廠設計，例如有L4，V6，L6，V8等等，數字代表的是氣缸數量，L或者V代表著氣缸排列的直線型還是V型。
活塞，活塞上下運動做功，而連桿、曲軸是將活塞的直線運動的力轉化成旋轉的力，活塞通過連桿連接著曲軸，曲軸作為發動機動力輸出的主要部件；而曲軸連接著發動機內部所有的活塞，使得所有活塞產生的功都會傳遞到曲軸上。
火花塞，火花塞是點燃混合氣的部件。文章主要討論四沖程發動機，而兩沖程的下面會繼續聊，後面的言論大部分基於四沖程發動機。
吸氣（Intake），如果是歧管噴射的發動機，吸氣沖程就是將進氣歧管內的混合氣吸入氣缸內部。凸輪軸會使得進氣門打開（凸輪作用於搖臂，搖臂作用於氣門，並讓上面的彈簧壓縮，凸輪軸離開搖臂後，由於彈簧的作用，氣門關閉），當進氣門打開時，活塞下行，這樣，混合氣就進入了氣缸。
壓縮（Compress），吸氣沖程結束後，活塞到達下止點，壓縮過程中進氣門和排氣門都不會打開，隨後活塞上行，氣缸內的混合氣被壓縮。
做功（Power），壓縮沖程結束後，活塞到達上止點，火花塞產生火化，點燃混合氣，火焰會逐漸散開，活塞也會由於點燃後膨脹的混合氣推動，重新下行。
排氣（Exhaust），做功沖程完成後，活塞到達下止點，就需要把燃燒後的廢氣排出氣缸外，這時候就是排氣沖程，此時凸輪軸會推動搖臂，打開排氣門，活塞向上運動，推動燃燒後的廢氣，通過排氣門排出氣缸外。
當然，以上的所有沖程都是奧拓循環為基礎，並不包括阿特金森循環和米勒循環。
汽油發動機和柴油發動機的主要區別在於柴油發動機在壓縮沖程後才向氣缸內部噴油，汽油是有壹定的防爆性能的，例如92#，95#是衡量汽油防爆標準的標號，而柴油發動機則不同。
柴油發動機跟汽油發動機之間的區別在於柴油發動機在吸氣沖程時只有空氣進入氣缸，沒有汽油與之混合；隨後在壓縮沖程像汽油機壹樣活塞上行，在汽油發動機火花塞處取而代之的是壹個噴油嘴，由於壓縮時氣缸內沒有燃油，所以壓縮比可以達到比汽油機更高，例如15:1（普通汽油機壹般情況下在10:1左右，當然目前的汽油機能通過米勒循環等手段宣稱能達到更高壓縮比）。
壓縮比更高，意味著有更高的壓力，也意味著更高的溫度，隨著壓力和溫度的上升，壓縮沖程即將結束時的空氣是非常高溫的，讓柴油噴入時，柴油就會被點燃，隨後的做功沖程，排氣沖程跟汽油發動機壹致。
壓縮比是和燃油經濟性直接相關的，理論上壓縮比越高，燃油效率會更高，所以有著高壓縮比的柴油發動機理論上會比汽油發動機有更好的燃油經濟性。
此外，高壓縮比的柴油發動機還有另外壹個優點，當妳想要改裝柴油發動機時，例如更換更大的渦輪、機械增壓器等，唯壹需要擔心的是機械強度問題。但對於汽油機來講，假設壓縮比是15:1，在壓縮的時候，混合氣可能在火花塞點火之前就已經開始燃燒，就導致了爆震、抖動等問題，但柴油機因為壓縮的只有空氣，所以不存在這種情況。
轉子發動機是區別於活塞發動機的壹種發動機形式，由德國人汪克爾發明，所以轉子發動機也被稱之為汪克爾發動機。
從圖可以看到，轉子發動機中間有壹個腔室，壹個三角形的轉子在其中。轉子發動機的結構相當簡單，分別有前側壁、轉子室、中間側壁、轉子室、以及後側壁組成（因為壹般轉子發動機由2個轉子室組成，可以理解為2個氣缸）。
其中最著名的是馬自達的13B轉子發動機，這臺發動機運用在大名鼎鼎的RX7、RX8等車型上面，下面我們以13B發動機為例，介紹壹下轉子發動機。
轉子就相當於是活塞發動機的活塞；偏心軸就相當於活塞式發動機的曲軸，由它去連接兩個轉子圍繞著偏心軸旋轉，從而輸出動力。
從轉子室可以清楚看到轉子發動機的工作流程，同樣，轉子發動機也是四沖程發動機。轉子室的側面有進氣口，當轉子旋轉掃過它們時，就創造了壹個真空來吸入空氣，需要註意的是，進氣口在轉子兩側都有，也就是前後兩個側壁上都有，中間的側壁也有，所以空氣會從兩邊同時進入。
從側面可以看到，轉子室側面有兩個圓孔，這兩個圓孔是安裝火花塞的位置，因為轉子在旋轉時燃燒室很長，需要加入混合氣的燃燒速度，所以使用了兩個火花塞。隨著轉子的旋轉，會把燃燒後的廢氣從排氣孔排出，至此完成了四個沖程。
需要知道的是，在轉子室裏不同階段的循環是在同時發生的（轉子有三個面，三個面同時處於不同的沖程）此外，還有另壹個轉子相位和第壹個轉子相差180度，兩個轉子室內的轉子發生相反的狀態（從偏心軸上也可以看出），這樣壹來，在軸上的平衡的，在旋轉的時候也是平衡的，如果兩者有偏差就會出現不平衡問題，隨之而來的就是振動。由於兩個轉子相差180度，所以在偏心軸前後會有俯仰力矩，由於偏心軸隨時在旋轉，而在垂直於軸向上的力的平衡的，所以發動機的震動會很小，同時也會很平順。
從圖上可以看到，轉子室除了上面說的孔洞以外，還有壹個機油孔，這麽做的原因是要從這裏註入機油來潤滑各種密封條，活塞發動機可以在活塞下方噴射機油來潤滑活塞環，而轉子發動機由於結構的原因，所以需要噴油嘴來噴入機油。機油泵連接著每個噴油嘴，本質上機油泵是通過油門控制，當駕駛員踩下油門時，機油泵就會開始往裏面噴射機油，所以轉子發動機在設計上就是需要燃燒機油的。
轉子發動機另外壹個挑戰是密封問題，需要保證每個腔室之間的密封性才能擁有不錯的效率，為了達到密封的目的，轉子發動機會有邊封和菱封，菱封通過安裝在三角轉子的尖端同時使用彈簧將其壓緊，使他能夠隨時貼合轉子室內壁，同時使用角封固定，在轉子旋轉的時候就可以保持密封性。邊封也是如此，通過彈簧使得邊封與轉子室內部緊密貼合。最後還有油環，同樣需要彈簧來保持密封性。
與此同時，轉子上會有不同的鉆孔，當轉子被制造出來以後，工程人員會將轉子放在動平衡機上，就可以看出轉子不平衡的地方，隨後根據指示讓它變得更加平衡，所以每個轉子都有可能有不壹樣的鉆孔。轉子側面通過切削轉子上的壹部分材料來增加轉子排量的工藝槽。
第壹、轉子發動機的零部件非常少，正是由於其設計簡單，所以其可靠性更強。
第二、轉子發動機沒有往復運動，所有的運動都是旋轉的，往復式發動機其中有壹個弊端就是存在往復部件，往復部件在高轉速時就會存在壹個類似氣門懸浮效應的情況（由於轉速太高，導致氣門在關閉時跟不上凸輪的運動，導致發動機效率下降，排放變差，甚至損壞發動機）而轉子發動機就可以達到非常高的轉速，因為它沒有往復部件。
第三、動力輸出平順，因為偏心軸每轉壹圈每個轉子就會有壹次做功沖程（活塞發動機是轉2圈才有壹次做功沖程）。
第四、結構緊湊，由於省略了很多非必要零件，同時沒有往復式運動，所以轉子發動機的體積相當緊湊。這樣在很小、很輕的情況下輸出很高的動力，同時為發動機布置創造了更多的空間。
第壹、由於設計問題，轉子發動機的熱效率較低。同時壓縮比比較低也是轉子發動機的問題，這是由轉子發動機燃燒室形狀決定的。火花塞點燃混合氣後，轉子旋轉，同時火焰開始燃燒，但是燃燒室的形狀是逐漸開始變大的，同時傳播距離非常長，與此同時需要把所有的油氣完全燃燒，隨著燃燒室的擴張，點燃所有的混合氣就會變得更加困難。隨後排氣口打開後，有些還沒完全燃燒的混合氣就會直接被排放到發動機外，這也是為什麽經常能看到轉子發動機的車排氣有火焰噴出，這是因為在做功沖程時沒能把所有燃油燃燒幹凈，所以其熱效率較低，燃油經濟性也不好，同時排放也比較差。
第二、密封性問題。由於每個腔室分別擔任不同的沖程，並且不希望氣體能夠任意穿梭腔室，這樣每個沖程就會變得沒有意義了，所以會有菱封、油環、邊封來密封轉子，防止竄氣。但難點是，轉子室兩側由於壹邊是吸氣，另壹邊是做功，做功沖程會比吸氣的溫度高，造成了兩者的溫差較大，不同位置的金屬膨脹不壹樣，所以非常難保持密封性，於是會有壹定的竄氣現象發生。
第三、排放差。上文說過，轉子發動機燃燒時會有壹定量的機油被註射到轉子室內來幫助各個邊密封並且潤滑，防止磨損，所以車主需要定期檢查機油量，添加機油保證機油處於正常水平。當機油參與到燃燒時，排放就會變得很差。
第四、燃油經濟性差。將轉子發動機跟傳統活塞發動機相比，就會發現轉子發動機的燃油經濟性實在是特別差，同時動力上也沒有提升特別多。以馬自達RX-8上的發動機為例，該車的百公裏平均油耗為12.8L，但發動機輸出只有235匹；奔馳A45 AMG2.0T發動機381匹馬力，百公裏油耗大約為12.11L，可見轉子發動機的油耗表現是多麽糟糕。
HEMI是壹個縮寫，在1900年代早期的時候，發動機的氣缸頂部是平的，被稱為Flat head設計，這樣做的好處是體積小並且杠頭的面積大，HEMI是半球式（Hemispherical）缸頭的名稱，也就是HEMI名稱的由來。它使得表面積最小，內部體積最大，在燃燒做功時氣缸的內表面會散失熱量，那麽表面積越小，消耗掉的熱量也就越少，燃燒產生的熱是用來做功的，散失熱量越多，發動機的功率也就越低，所以盡量減少熱量損失能夠有助於提高車輛的發動機效率。
HEMI的目標就是減少熱損失，同時也使得它的功率更大壹些，此外HEMI的火花塞被放在半球的頂部，這會使得發動機的燃燒效果更好。但是壓縮比較低是HEMI發動機的缺點，而高壓縮比又是高效發動機的壹個必要條件，所以工程師會將活塞頂部改造，將活塞頂部也變成半球形，以符合燃燒室造型設計，但是這麽做會讓活塞變重，曲軸運轉的時候就需要克服多余的重量產生額外的力，所以這種設計並不是好的設計，所以在技術進步的同時，工程師也在繼續改善HEMI發動機的設計。
今天的HEMI發動機的活塞頂部的曲線已經變得更加平緩，之所以這麽做，主要是為了克服：火花塞點火後，火焰是逐步傳播到各個角落的，對於傳統的HEMI發動機來說，傳播距離很長，就會需要更長的時間，所以更加緊湊的燃燒室會讓燃燒效果更優秀。
如今大部分汽車的氣缸頂部都是屋脊型設計，屋脊型缸頭從側面看就像是壹個三角形，它可以壹個氣缸布置4個氣門，想想壹下，如果對於HEMI發動機缸頭來說，它的頂部是半球形的，如果要布置四個氣門就會很困難，但是對於屋脊型設計就簡單得多，只需要簡單地將四個氣門分成兩排即可，壹個氣缸有四個氣門會有更好的進排氣氣流，快速換氣對於發動機來說會有明顯幫助。屋脊的設計另外壹個好處就是可以布置頂置凸輪軸，HEMI發動機會用推桿，推桿式凸輪軸設計需要克服更多的慣性問題。
目前的HEMI發動機會有兩個火花塞，原因就在於如果只使用壹個火花塞，難以符合嚴格的排放需求，所以有兩個火花塞就會有兩個點火點，會比壹個點火點的火焰擴散得更快，燃燒的速度也會加快。
總的來說，HEMI發動機的主要特點就是擁有半球形的燃燒室
兩沖程發動機和四沖程發動機主要的區別在於兩沖程發動機曲軸每旋轉壹圈就點火壹個，而四沖程發動機曲軸每兩圈點火壹次。根據上文，我們可以知道四沖程發動機的工作原理，對於兩沖程發動機來說，它把四個沖程合並，但是活塞只會上下壹次，當活塞上行時，也就是壓縮沖程，到達上止點時就點火；當活塞下行時，做功、吸氣和排氣都會在這壹步完成。
兩沖程發動機沒有氣門、沒有凸輪軸去控制氣門，發動機上有孔相當於是進排氣門，這個孔通過活塞控制，當活塞下行時，排氣孔會首先打開，燃燒後的氣體排出；當活塞繼續下行時，會壓縮到曲軸箱裏面的氣體，曲軸箱內的油氣混合物，活塞繼續下行就會打開進氣孔，於是油氣混合物就會進入到氣缸內，隨後活塞上行，將吸入的油氣混合物向上壓縮，當活塞開始上行時，由於下面曲軸箱的壓力變小，曲軸箱旁邊的壹個小單向閥會打開，讓油氣混合物進入到下面的曲軸箱內。
值得註意的是，進氣口和排氣口會有同時打開的時候，雖然工程師通過某些手段來防止可燃氣體直接流到排氣，不過這不能完全避免這種情況。其中壹個方法是循環掃氣（Loop Scavenging）以及另外壹種方法：通過設計壹種特殊的排氣可以產生壓力，將其送回。當壹些油氣混合物到排氣口時，而在前面燃燒後的氣體會在膨脹室擴張，之後就會被反彈回來，這樣就可以將那些未燃燒的可燃油氣混合物重新送回氣缸被壓縮和燃燒。
此外，兩沖程發動機在曲軸箱內會有油氣混合物，曲軸箱裏面有曲軸、連桿，而四沖程發動機的曲軸箱是封閉的，裏面是機油，潤滑效果也就更好，因此四沖程發動機的壽命也更長。兩沖程發動機的曲軸箱是油氣混合物，所以需要在汽油裏面添加機油，這樣才能潤滑曲軸箱裏面的運動部件，而添加了機油，就意味著兩沖程發動機的排放會很差，這也是兩沖程發動機的缺點之壹。
發動機或者說內燃機，是推動人類進步的最主要的工具之壹，更了解這個工具，有助於我們更了解這個世界，更了解您的愛車。仔細斟酌，妳會發現內燃機之美。以上就是教授發動機科普系列第壹篇文章，也許文章會相對長，看到這裏的朋友肯定也是喜歡機械原理的，如果妳有什麽想說了可以在下方留言，教授會壹壹聽取，並作改進。
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