汽车发动机的总体构造

盖彦青

吉林市公交技校，吉林 吉林 132013

汽车是指以可燃气或者汽油作动力的交通运输工具，也是指有自身装备动力系统驱动的车辆。多数车是由4个或4个以上车轮，并依靠这些车轮在陆地行驶的车辆。汽车通常是用来运输乘客、货物和牵引客车轿厢、货用挂斗和其他特殊用途的专用车辆。自汽车于19世纪诞生至今100多年的期间，汽车工业从最初的小规模生产到现在大规模生产，一直以一种惊人的速度迅速发展，走进家庭。陆地上的交通工具就是汽车，是普及最广、数量最多、应用范围最大、运输量最高的现代化陆地交通工具。截止到目前为止，还没有哪种产品可以像汽车这样对人类社会产生如此广泛深远的影响，全球汽车的增长速度以每年几千万辆的速度增长，累计至今有几亿辆汽车。

1 发动机的分类

发动机可以将自然界中的能量转化为机械能并推动机械进行工作的装备。其中热力发动机可以将热能转化为机械能，热力发动机中有一种被称作内燃机，内燃机的特点是它的机械能来源于液体燃料或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能。大家熟知的飞机、汽车、船舶、坦克、拖拉机等各种交通运输工具均使用内燃机。但内燃机也有不利的一面，其使用以汽油、柴油等能源的内燃机所排出的气体含有很高的有害成分。目前全世界都在致力于汽车尾气净化以及其它新型能源为动力的发动机开展研究，以缓解能源危机和环境的污染。

1）根据使用不同的燃料分类：可分为柴油机、汽油机、天然气机、煤气机、酒精机等多种燃料发动机；

2）根据发动机的着火类型分类：可分为和点燃式发动机两种类型。压缩气缸内的空气或可燃气体，利用压缩时产生的高温，引起燃料着火的内燃机被称为压燃式发动机；压缩气缸内的燃料和空气的混合气，并用点火器将混合气体点燃的内燃机是点燃式发动机；

3）根据进气的不同类型分类：可分为增压和非增压发动机两种。在气体进入气缸前的空气或可燃混合气未经压气机压缩的发动机是非增压发动机；在气体进人气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内进行压缩，以增大气体密度的发动机是增压发动机；

4）根据冷却方式不同分类：可分为风冷式、水冷式发动机。水冷式发动机是用水或冷却液在发动机内循环散热的发动机；风冷式发动机是利用空气流动进行散热的的发动机；

5）根据气缸数量和分布位置分类：仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个气缸的称为双缸发动机，两个气缸以上的称为多缸发动机；根据气缸排列方式不同可分为对置式、赢列式、V形发动机等；气缸中心线与水平面垂直的是立式发动机、气缸有一定角度的发动机是斜置式发动机，气缸平行的发动机是卧式发动机；

6）根据冲程数量多少分类：可分为二冲程和四冲程发动机两种。在内燃机内，凡活塞往复两个单程（曲轴旋转一转）完成一个工作循环的称为二冲程发动机；活塞往复四个单程（曲轴旋转两转）完成一个工作循环的称为四冲程发动机。

2 四冲程汽油机工作原理

汽油机是吸气冲程将空气与汽油按着一定的比例混合成良好的混合气吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧后产生大量热能，由高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复运动，通过曲轴飞轮、连杆向外输出机械能。四冲程汽油机的一个工作循环分为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四步。

2.1 吸气冲程(intake stroke)

曲轴带动活塞由上止点移至下止点。这时进气门打开，排气门关闭，曲轴转动180°。移动过程中活塞使汽缸容积渐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，使汽缸内形成真空，空气和汽油的混合气体经进气门进入汽缸内部，这时在汽缸内进行混合，混合成可燃混合气体。由于汽缸内气体压力小于大气压力0 ，即pa= （0.80～0.90）0p，所以进气系统存在阻力 。进入汽缸内的可燃混合气的温度上升到350～410K。

2.2 压缩冲程(compression stroke)

进气门和排气门同时关闭。活塞由下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，气缸容积逐渐变小，缸内空气和汽油的混合气体经压缩后压力和温度不断提高，活塞运动到上止点时，其压力pc可达810kPa～2010kPa，温度可达610K～760K。

2.3 做功冲程(power stroke)

在活塞接近上止点时，可燃混合气由火花塞点燃，由于混合气进行燃烧释放出大量的热量，汽缸内正在燃烧的混合气体的压力和温度急速上升。使燃烧最高压力pZ达3100kPa～6100kPa，温度TZ达2300K～2900K。燃烧的混合气体的高压迫使活塞从上止点向下止点运动，产生的机械能通过曲柄连杆机构对外进行输出。随着活塞向下止点移动，汽缸内的容积不断增加，温度和压力逐渐降低，温度降至1100K～1400K，其压力降至290kPa～490kPa。完成做功冲程

2.4 排气冲程(exhaust stroke)

排气冲程时，排气门开启，进气门依然关闭，活塞从下止点向上止点运动，活塞运动到上止点时，曲轴完全转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一边在汽缸利用内外压差向缸外排出，一边通过活塞的运动排挤缸内的废气向缸外排气。由于排气系统的存在阻力，排气终点的压力稍高于大气压力，即pr=（1.04～1.10）p0。排气终点温度Tr=890K～1000K。废气在燃烧室中仍留有残留，这部分废气叫残余废气。

3 发动机的总体构造

发动机是一部由多种构件和系统组装而成的精密机械。现代发动机的结构形式很多，即使同一类型的汽车发动机也是多种多样的。由于工作原理相似，发动机的基本结构也就大同小异。汽油发动机通常是五大系统两大机构组成，柴油发动机通常是由四大系统两大机构组成（无点火系），下面以汽油发动机为例说明。

3.1 机体组

多数发动机由气缸体、气缸盖和油底壳机体组成。有将气缸体分铸为上下两部分的发动机，上部分是气缸体，下部分时曲轴箱。由发动机各构件、各系统构成机体组，机体组是曲柄连杆机构、供给系统、配气机构、润滑系统、冷却系统组成部分。，因为混合气要在机体组内燃烧，所以机体组必须能承受高温高压。

3.2 曲柄连杆机构

它是活塞做直线往复运动并将热能转换为机械能的输出动力机构。由连杆、活塞和带有飞轮的曲轴等组成的曲柄连杆机构。

3.3 配气机构

配气机构由进气门、气门间隙调节器、凸轮轴、排气门、摇臂以和凸轮轴定时带轮等组成。它的作用是将可燃混合气吸入气缸并及时从气缸中排出废气的装置。

3.4 供给系统

供给系统由汽油泵、汽油箱、汽油过滤器、化油器、进气管、空气滤清器、排气消声器、排气管等组成。其主要是把汽油与空气按比例混合并为供入气缸，以便进行能量的转换，并将废气排到发动机外。

3.5 点火系统

其中有供给低压电流的蓄电池、发动机、分电器、点火线圈、火花塞等。点火系统是保证在规定时间内点燃气缸内被压缩的汽油和空气的混合气。

3.6 冷却系统

由水泵、水套、风扇、散热片、分水管、等组成的冷却系统。主要作用就是把气缸内的热量散到空气中去，以保证发动机正常而稳定的工作状态。

3.7 润滑系统

由机油泵、润滑油道、机油过滤器、限压阀、机油滤清器等组成的润滑系统，主要功能是使润滑油润滑做相对运动的零件，减少机件之间的摩擦，降低机件之间的相互磨损，并清洗摩擦表面，同时也可以降低机件部分温度。

3.8 起动系统

启动系统由起动机及其附属装置组成，把静止的发动机启动并转入运行状态。发动机是一个精密和复杂的机器。发动机性能直接影响着整个车辆的运行，要想对汽车进行维修、故障分析与排除就必须了解发动机的工作原理和结构。

汽车的心脏是发动机，发动机决定了速度、加速性、爬坡性、牵引力；发动机故障时汽车维修中常见的故障；汽车的发动机的设计决定了燃料经济性和经常费用，由此可见发动机在汽车中的重要性。发动机的设计是汽车设计的基础，这就要求我们从事发动机设计工作的工作人员要在在发动机设计中对每个环节都要进行仔细考虑，对每个部件都要精益求精，因为发动机的好坏都对汽车的后期设计都起到决定性作用。

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