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汽油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、点火系和起动系组成；柴油机两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。
曲柄连杆机构由曲轴、连杆以及与连杆铰接的活塞组成。曲柄连杆机构的主要作用是把活塞的往复直线运动转化成曲轴的旋转运动并输出。曲轴由主轴和连杆轴间隔布置，主轴用来支承曲轴，连杆轴与连杆用滑动轴承连接。曲轴安装时其轴向间隙有要求，以免工作过程中发生轴向窜动。连杆一端与连杆轴相连，一端与活塞相连（滑动轴承连接）。活塞头上靠近连杆部分开有挡油环槽，远离连杆部分开有挡气环槽，用来隔开活塞两侧的油和气。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。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。
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配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，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，实现换气过程。配气机构由定时齿轮、桃形轴、活塞推杆（上有调节螺母）、摇臂轴、摇臂、气门、气门回位弹簧和气门座组成。定时齿轮带动桃形轴旋转，桃形轴上的偏心轮不同相位布置，与曲轴运动的相位对应。桃形轴推动活塞推杆，活塞推杆推动摇臂一端，使摇臂另一端压下气门和气门回位弹簧，使气门打开，油缸进气或者出气，活塞推杆离开摇臂时，气门在回位弹簧作用下复位，气门关闭。
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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。
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。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀等组成。润滑系是保证发动机正常运行的关键，直接关系到发动机的寿命和运行状况。其中活塞的润滑方式为溅油润滑
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；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。
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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。
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是*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。
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