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汽车内燃机是现代交通工具的核心动力装置。它通过在密闭的气缸内燃烧燃料，将化学能转化为机械能。内燃机主要由气缸、活塞、曲轴、进气门、排气门和火花塞等关键部件组成。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆带动曲轴旋转，从而输出动力。
内燃机的工作循环包括四个连续的冲程。首先是进气冲程，活塞向下运动，进气门打开，吸入空气和燃料的混合气。接着是压缩冲程，活塞向上运动，将混合气压缩到很小的空间。然后是做功冲程，火花塞点燃压缩的混合气，爆炸产生的高压推动活塞向下做功。最后是排气冲程，活塞向上运动，排气门打开，将燃烧后的废气排出。
内燃机实现了三种能量形式的转换。首先，燃料中储存的化学能通过燃烧反应释放出来，转化为热能。燃烧产生的高温高压气体具有巨大的热能。接着，这些高温气体膨胀推动活塞运动，热能转化为活塞的机械能。最后，活塞通过连杆带动曲轴旋转，将往复运动转化为旋转运动，输出机械动力驱动汽车。
现代汽车通常使用多缸发动机，常见的有四缸、六缸或八缸。多缸发动机的各个气缸按照特定的顺序依次点火，比如四缸发动机的点火顺序通常是1-3-4-2。这样的设计确保了发动机能够连续平稳地输出动力，减少振动，提高效率。当一个气缸处于做功冲程时，其他气缸分别处于不同的冲程阶段，使整个发动机运转更加平稳。
现代汽车内燃机技术不断发展进步。涡轮增压技术通过压缩进气提高发动机功率密度。缸内直喷系统精确控制燃油喷射，提高燃烧效率。电子控制单元ECU实时监控和调节发动机工作参数。混合动力系统结合内燃机和电动机，在不同工况下选择最优的动力源，既保证了动力性能，又显著降低了燃油消耗和尾气排放，实现了更加环保和高效的汽车动力。