火，能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。 钻木取火，人类第一次学会使用自然的力量；而古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。 现代的热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机、火箭上。热机到底是怎样将内能转化成我们需要的能量的呢？ 通过这一章的学习，你就会清楚了。
18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。 汽车是如何获得机械能的呢？
人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机（heat engine）。 热机的发明及广泛使用，使人类迈入了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要的作用。 热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机是现代社会中最常见的一种热机。 汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。图14.1-2是一种内燃机的剖面图。 内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
汽油机
图14.1-3是四冲程汽油机的剖面图。汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞， 活塞用连杆跟曲轴相连。汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
要使汽油机连续工作，活塞必须能在汽缸内往复运动。活塞在汽缸内往复运动时， 从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 图14.1-4是四冲程汽油机的工作示意图。
柴油机
柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有 火花塞，而有一个喷油嘴。
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。 在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过柴油的燃点， 此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高， 从而推动活塞对外做功。由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机， 因而可以输出更大的功率。
由于柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度， 因此柴油机比较笨重，主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。 随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的缺点都逐步得到了改善，越来越多的汽车也开始使用柴油发动机了。
科 学 世 界
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。 汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构， 将动力传给车轮，使汽车行驶（图14.1-5）。汽车电气设备的作用主要是产生电火花以点燃汽缸中的可燃气体、启动发 动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等。
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机（图14.1-2为四缸发动机），每个汽缸都进行这种四冲程循环。 由于各个汽缸交替做功，所以发动机转动比较平稳。
随着电子技术的发展，许多汽车已经采用了电子燃油喷射系统。 微电脑可以根据内燃机的工作状态和空气的温度等多种因素精确控制喷油的数量和时机，提高燃烧效率。 采用电子燃油喷射系统的发动机与过去的发动机相比， 可以减少有害气体的排放，降低燃料的消耗，同时提高发动机的功率。电子技术在汽车上的应用，使汽车有了更广阔的发展空间。 未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。
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