发动机是一种能量转换机器，它能将燃料的化学能转化为机械能。汽车的发动机其实可以分为很多种：按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数分为四冲程往复活塞式内燃机和二冲程往复活塞式内燃机。根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油发动机和柴油发动机两种。今天我们就以最常见的四冲程往复活塞式汽油发动机为例，来说说发动机的工作原理。
汽车发动机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。发动机在工作过程中，以上的机构与系统协调配合作业，让发动机顺利的运行。
那么发动机是如何自动的运转起来的呢？下面我们就来详细的说说发动机的工作原理。
四冲程往复活塞式汽油发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气
第一个冲程－进气冲程：
在进气冲程，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，汽油和空气的混合气被吸入气缸，当活塞到达下止点，进气冲程结束。
进气终了时，气缸内气体压力约为0.08～0.09 MPa，温度达到320～400 K。
第二个冲程－压缩冲程：
在进气气冲程结束后，活塞已经到达下止点，此时气缸内已充注汽油和空气的混合气。 曲轴继续带动活塞由下止点向上止点运动，进气门和排气门均关闭，混合气被压缩，压力和温度升高，至活塞到达上止点， 压缩冲程结束。
压缩终了时，混合气压力可达0.8～1.5 MPa，温度可达600～750 K。
第三个冲程－作功冲程：
压缩冲程即将结束，活塞到达上止点前的某一刻，点火系统提供的高压电作用于火花塞，火花塞跳火，点燃气缸的混合气，因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点，同时混合气迅速燃烧膨胀作功，推动活塞下行，带动曲轴输出动力，到达下止点，作功冲程结束。
燃烧最高压力可达3～6.5 MPa，最高温度可达2200～2800 K。作功终了时，气体压力降低到0.35～0.5 MPa，气体温度降低到1200～1700 K。
第四个冲程－排气冲程：
作功冲程结束后，活塞到达下止点，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，此时排气门要打开，燃烧后的废气经排气门排出。排气结束，活塞处于上止点，开始下一个进气冲程。
排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.105～0.12 MPa，温度约为 900～1100 K。
将发动机完成进气、压缩、作功、排气称为一个工作循环，完成这一个工作循环需要四个冲程，曲轴转两圈。这个过程说起来很漫长，但发动机运转起来的时候，每个行程的时间都是非常短的，以发动机转数1800转/分钟为例，每一个行程的时间大约只有0.017秒，运转的速度是极快的。而发动机做功所需要的空气和燃料都要做这样短的时间内进入发动机燃烧室并混合燃烧，对发动机的进排气系统提出了极高的要求，现代发动机的每一次进步几乎都是进排气系统的改进，配气机构成为了发动机上最复杂、最精密的机构。
发动机最初运转的动力来源于起动机。起动机带动发动机运转，完成这四个工作循环，然后发动机正常点火燃烧，这四个行程反复循环动作，发动机就变成自动运转，源源不断的输出动力，带动汽车飞奔。
最基本的活塞发动机，就是把空气（主要是氧气）和燃料的混合物送进气缸，在被点燃后，产生的空气膨胀就推动活塞做往复运动了~
活塞运动
下图是活塞运动最基本的运动形式——曲柄滑块机构，结合了「曲轴」和「连杆」，就把活塞缸里的直线运动变成圆周运动，达到周而复始的目的了。
既然作为驱动力~像是人的心脏要泵送全身的血液一样，强力可以怎么实现呢？组合吧！
常见引擎
当我们把上面的基本单元通过不同的空间结构组合到一起时，就产生了不同类型的往复式活塞内燃机结构，这就提供了更强大的动力。
比如最常见的直列四缸发动机。
横着趟的水平四缸发动机。
以及动力更加强劲的 V6 发动机，多加两个缸排成 V 字型。
除了直列、水平、V形...这些我也能勉强想到的组合方式，还有没有更奇葩的啊？
当然有啊！比如飞机上用的星型发动机 →_→
星型发动机
如果把一组活塞运动的基本元件呈车轮辐条状组合起来，我们的星型发动机就闪亮登场啦~酷不酷！
正面图是长这样的：
在星型发动机中飞轮产生的惯性联结了多个曲柄滑块机构，就使得整体结构运动平滑了。涡轮发动机出现之前，很多飞机上采用的都是这样的星型发动机。
我是 Cast，学机械设计的
好奇各种东西都咋做的？我来带你看个究竟！
校对：江小丧、王叉叉
文中 Gif 截取自：wikipedia 和 SuchRandomVideos
很高兴能回答你的问题。在回答问题前，首先需要搞明白几个概念：
1.发动机的概念是什么？
简单的说，发动机是一种将其他形式的能转化为机械能的装置（这里的能量种类可以使电能、内能、化学能），更为广义的理解是一切能产生动力的机械装置都可以成为发动机（如电动机、内燃机、外燃机等）
2.发动机是如何分类的？
在这里我们说几种最常用的分类方式
（1）根据用途分，有航空发动机、船舶发动机、机车发动机等；
（2）按能量转换方式分有电动机（电能转换为机械能）、热机（将内能转换为机械能）等。其中，电机按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机；按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机（控制电机又有步进电动机和伺服电动机）；按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
热机根据燃料是否在机体内燃烧，氛围外燃机（蒸汽机）和内燃机。
（3）内燃机
由于内燃机与我们日常生活息息相关，我在这里做重点介绍。内燃机的分类方法较多，现在详细介绍：
按照内燃机消耗能源的不用，主要是柴油机、汽油机、混合燃料内燃机等；
按照内燃机着火方式的不同，由压燃式内燃机（柴油机为典型代表）和点燃式内燃机（柴油机为典型代表）；
按照进气方式不同，可分为自然吸气发动机和增压发动机；
按照内燃机气缸排列方式不同，可分为直列式、V型、水平对置式（V型的特殊形式）、W型（V型的另一种形式）；
按照活塞运动方式不同，可分为往复活塞式发动机（大部分的汽柴油发动机形式）和转子发动机（马自达为典型代表）；
按照气缸数目的不同，又分为单缸发动机（小型拖拉机、摩托车使用较多）和多缸发动机（双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十缸、十二缸、十六缸、三十二缸，其中后两种主要是用于火车）；
按照一个工作循环需要的冲程数，有两冲程（摩托车、林果机械使用的汽油机为典型代表）和四冲程（大部分的车用内燃机）；
按照冷却方式的不同，可以分为风冷发动机（摩托车为典型代表）和水冷发动机（需要加冷却液的）
不管怎么分类，全部内燃机工作原理都是通过燃料燃烧，将燃料化学能转化为缸内气体的内能，根据气体膨胀做功，再将气体内能转化为活塞往复运动的机械能，通过曲轴连杆组再将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，并将动力输出。
不论是柴油机还是汽油机，主要工作部件包括两大机构（曲柄连杆机构、配气机构）和四大系统（燃料供给系统，润滑系统、冷却系统、启动系统），除此以外，还有电气控制系统。
（1）曲柄连杆机构（主要是曲轴飞轮组和活塞连杆组，按照机械机构工作原理实际上是一个曲柄连杆机构）
活塞连杆组是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
（2）配气机构
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，通过内部机械传动，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现连续循环的换气过程。配气机构一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成，随着高速发动机的普及，为减少能连损失，增强控制精度，保证零部件可靠性大多采用顶置气门式配气机构，。
（3）燃料供给系统
柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出，柴油机现在最先进的燃油供给技术为高压共轨技术。汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去，现在汽油机汽油共给方式已由原来的化油器，升级到电子喷射，缸内直喷等技术。
（4）润滑系统
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，另外还有对零件表面进行清洗和冷却的作用。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
（5）冷却系统
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作，水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
（6）启动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
4、柴油机和汽油机的特点及应用
由于柴油机燃料共给方式、点火方式、机体结构的差异，导致两种内燃机，特点明显。
柴油机特点
优点：燃烧效率较汽油机高，燃油经济性较好；动力储备大，低速高扭特性明显；机体结构一般为铸铁，结构坚固，耐用；排放较好。
缺点：冷启动相对困难，振动大，噪音大，提速缓慢。
主要用于：船舶、内燃机车、拖拉机及运输车、工程机械等工作环境恶劣，需要较大扭矩输出的车辆及设备。
汽油机特点：
优点：结构一般使用铝合金，质量轻；采用点燃方式启动，低温易启动；提速快，噪音低。
缺点：燃油经济性比柴油机稍差，对工作环境要求较高，有害排放物较柴油机多。
主要用于:摩托车、汽车、林果机械等。
