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图2.8 火花塞的剖面图
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当给火花塞接通1万伏的高压电时，就会从电极前端的狭窄间隙中飞溅出火花，成为点火源引燃混合气体。由于引燃之前混合气体已被充分压缩，所以一旦引燃，火焰就会迅速扩散。火焰传播（火焰扩散）的速度可以达到每小时50km~100km。
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气缸中混合气体的温度会因汽油的燃烧迅速升至数千摄氏度。同时，气缸内的压力也会达到50个大气压。熊熊燃烧的混合气体不断膨胀，强力下压活塞，此时活塞承受的力甚至可以达到数吨。
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在茶叶罐大小的气缸中瞬间点燃空气和汽油的混合气体，发动机即可产生几吨的力，带动曲轴旋转。
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空转时，汽车发动机的转速为每分钟500~600次。如果给汽车安装上发动机转速表，启动发动机后就能知道发动机的转速。加速时，为了让发动机最大限度地做功，发动机的转速甚至可以达到每分钟6000~7000次。由于在四冲程发动机中，曲轴每旋转两次就能进行一次燃烧，因此其燃烧次数就是转速的一半，即数吨的力在每分钟可产生3000次以上。
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能产生如此大的力真是令人相当震撼！
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2.3.2 从12伏到1万伏
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在上一节中我讲到“为火花塞接通1万伏的电”，说起来轻而易举，但实际上汽车中蓄电池的电压仅有12伏。你可以回想一下图2.4中蓄电池的构造。薄铅板浸泡在稀硫酸溶液中，外面包裹着树脂外壳。每枚铅板产生2伏电，那么蓄电池中的6枚铅板就会产生12伏的电。
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汽车中空调、音响、导航、电动车窗、雨刮器和车灯等电器的运转都是通过这12伏电进行的。并且，交流发电机发出的电也是12伏。日本的家用电压是100伏，汽车的电器所需要的电压远低于家用电压。
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然而，仅用12伏是无法让火花塞的电极蹦出火花的，因此需要用线圈暂时储存蓄电池放出的电，以便在引燃时瞬间释放出1万伏的高压电。线圈是在铁芯上一圈一圈绕上电线的绕组。当储存于铁芯中的电从火花塞前端小于1mm的狭窄的电极间隙中释放出来时，就会形成火花。
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这一结构利用了电的一个性质，即迅速切断电流能瞬间提高电压。大家使用家用电器的时候大概也有类似的体会。如果在电器未关闭的情况下从插座上拔下插头，插头前端的金属部分就会瞬间跳出火花。这就是因为迅速切断电流时电压会瞬间升高，和发动机的火花塞是同样的原理。
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2.3.3 转动凸轮，开启阀门
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下面我将讲解一个以前从没讲过的问题，即凸轮和始终与凸轮相连的凸轮轴（照片2.3）。
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照片2.3 发动机内的凸轮和凸轮轴※照片由丰田汽车提供
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之前我讲过，当空气和汽油的混合气体被吸入气缸时活塞下降，此时进气阀恰巧打开。当时你可能很纳闷活塞和阀门是如何联动的，因为当时这个问题出现在依次解释四冲程发动机的运转过程中，为了避免跑题，我就没有深入讲解下去。现在是时候仔细讲解一遍了。
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在时机的契合中发挥重要作用的，正是凸轮。凸轮是控制进气阀和排气阀开闭的零件（图2.9），呈鸡蛋状，头尖底圆。当转动凸轮使其尖头的前端下压阀门轴时，阀门就会下降。当底部的圆形部分靠近阀门时，阀门就会上升。这一上下运动就带动了阀门的开闭。
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图2.9 凸轮和阀门的联动※凸轮的尖头下压时，联动阀门开启，进行进气和排气
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凸轮数量与进排气阀的数量相同，凸轮一边转动一边下压阀门。当阀门下降到最低点时，需要借助线圈上弹簧的弹力恢复到原位。
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首先是进气。在进气行程中，位于进气一侧的凸轮尖头部分下压，随后进气阀下降，进气道打开。此时排气凸轮底部的圆形部分与阀门轴的前端相接，从而使阀门堵住了通道。
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在之后的压缩行程和膨胀行程中，进气凸轮和排气凸轮的尖头同时上升，此时进排气阀都处于关闭状态。最后到了排气行程，由于排气凸轮的尖头下压，因此便开启了排气道。
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