汽车专业英语2版参考译文 - 第2章 内燃机

第二章内燃机

2.1 工作原理

使用煤气作燃料、成功地以四冲程工作循环进行工作的最早的内燃机由尼古拉斯·奥古斯特·奥托于1876年研制成功。奥托是一位在道依茨公司（许多年来，一直是世界上最大的内燃机制造商）工作的自学成才的德国工程师。奥托的助手之一戈特利布·戴姆勒后来研制成功了一台使用汽油的发动机，1885年的4315号专利对该发动机进行了描述。戴姆勒首次将这种发动机用于汽车上。

汽油机将空气与汽油的可燃混合气吸入气缸，当这些混合气得到压缩后，通过一个定时的火花将可燃混合气点燃。因此，这样的发动机有时也被称为点燃式（S.I.）发动机。

为了完成一个工作循环，这些发动机的活塞需要走过四个行程：离开气缸盖向外运动，从而吸入空气与燃油的进气行程；向里朝向气缸盖运动，从而使混合气得到压缩的压缩行程；向外运动的做功行程以及向里的排气行程。

进气行程。进气门开启，排气门关闭。活塞下行，离开气缸盖（见图2-1a）。活塞沿着气缸的快速运动导致了压力降低或叫做低压。在该行程完成三分之一时，此低压会达到低于大气压力约0.3巴的最大值。实际上产生的低压将取决于发动机的转速和负荷，而一个典型的平均值为低于大气压力0.12巴。这个低压会将按照10~17份空气与1份汽油的比例（重量比）进行混合的新鲜空气与雾化汽油的混合物吸入气缸。

一种利用缸内低压来实现进气的发动机被称为“通常进气”或“自然吸气”式发动机。

压缩行程。进、排气门都关闭。活塞开始上行，朝向气缸盖运动（见图2-1b）。在活塞达到最内的位置时，进入气缸的混合气会被压缩到原始气缸容积的1/8~1/10。这种压缩使空气和雾化的汽油分子会靠的更近，并且不仅提高了缸内气体压力，而且还提高了温度。一般，在节气门全开、发动机运转在大负荷下，最大的气缸压缩压力范围在8~14巴之间。

做功行程。进、排气门全关闭，并且就在活塞到达压缩行程的上止点之前，火花塞将浓可燃混合气点燃（见图2-1c）。到活塞到达其行程的最内的位置时，混合气已经开始燃烧，产生热量，并在气体作用力超过活塞运动阻力之前，使缸内压力迅速提高。然后，燃烧气体膨胀，从而改变了活塞的运动方向，推动活塞朝向最外位置移动。

缸内压力从全负荷时的大约60巴的最大压力逐渐下降，接近活塞运动的最外位置时压力约为4巴。

排气行程。在做功行程终了时，进气门保持关闭，而排气门开启。活塞改变其运动方向，从最外位置移向最内的位置（见图2-1d）。废气依靠残余压力能自行排出，返回的活塞将推动剩余废气，使其经过排气门排到大气中。

2.2 发动机的分类

今天的汽车发动机可以按照下列结构特点以不同的方式进行分类：

·按照工作循环进行分类。可分为二冲程和四冲程两种。四冲程发动机广泛用于道路车辆。然而，某些老车型已经使用二冲程发动机，并且某些未来汽车也将使用二冲程发动机。

·按照气缸数目进行分类。目前的发动机设计有3、4、5、6、8、10和12缸发动机。

·按照气缸布置进行分类。可分为水平对置式、直列式和V型。另有一些更加复杂结构型式也已经得到应用，见图2-2。

·按照配气机构的型式进行分类。发动机的配气机构或为顶置凸轮轴（OHC）式，或为下置凸轮轴顶置气门式（OHV）。有些发动机进气门与排气门使用各自独立的凸轮轴。这

些发动机以OHC型式为基础，因而被称为双顶置凸轮轴（DOHC）发动机（见图2-3）。因此，DOHC V型发动机具有四根凸轮轴，每侧两根。

图2-1 四冲程循环汽油机

A）进气行程B）压缩行程C）做功行程D）排气行程

·按照混合气点燃方式进行分类。有两种点燃方式：点燃与压燃。汽油机使用点火系统，因而属于点燃式发动机。在点燃式发动机中，空气燃油混合气通过电火花来点燃。柴油机即压燃式发动机没有火花塞。汽车柴油机利用空气被压缩期间所产生的热量，来点燃空气燃油混合气。

·按照冷却方式进行分类。可以将目前使用的发动机分为风冷式和水冷式。几乎今天所有的发动机都采用水冷。

·按照所用的燃料进行分类。汽车发动机目前所用的燃料有多种类型，其中包括汽油、天然气、甲醇、柴油和丙烷。虽然某些新型燃料正在试验中，但汽油仍是最常用的燃料。

图2-2 各种气缸布置型式

图2-3 顶置凸轮轴（OHC）（a图）和顶置气门（OHV）（b图）发动机

2.3 气缸体与气缸盖

2.3.1 气缸体

气缸体是一台发动机上安装所有零部件的刚性金属基础件（见图2-4）。气缸体内由气缸，气缸体还用来支撑曲轴和凸轮轴。附件和离合器壳都用螺栓连接在气缸体上。气缸体或用铸铁制造或用铝制造。

气缸是在气缸体上加工成形的圆孔。气缸对活塞的起导向作用，并用作完成混合气吸入、压缩、点燃和废气排出的场所。气缸可用钢或铸铁制成，到目前为止，铸铁仍是最流行的汽缸材料。当希望在铝质气缸体上有钢质的气缸时，这些气缸就会以气缸套（圆形管状衬套）的形式安装在气缸体上。这些缸套或铸入或压入气缸体上。有些发动机采用可拆卸式缸套。当气缸磨损后，将旧缸套拉出，再压入新缸套。

图2-4 气缸体、气缸盖和凸轮轴

2.3.2 气缸盖

气缸盖固定在气缸体的顶部（见图2-4），其下侧与活塞顶一起构成燃烧室。轻型货车的直列式发动机的所有气缸共用一个气缸盖，大型直列式发动机可以采用两个或更多的气缸盖。与气缸体一样，气缸盖可以用铸铁或铝合金制造。

2.4 活塞、连杆与曲轴

2.4.1 活塞与连杆

为了产生真空，将含油混合气吸入气缸，活塞必须从气缸中向下运动。然后，在向上运动，对吸入的混合气进行压缩。在混合气被点燃之后，气体膨胀的压力作用于活塞顶部，以强大的推力推动活塞在气缸内向下运动，从而将气体膨胀的能量传递给曲轴。然后，活塞再在气缸内向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。

活塞通常用铝制成。铝活塞常常镀锡，以便在发动机投入使用之后，能进行适当的磨合。铝活塞可以用锻造制造，但是更常使用铸造。对于低速发动机活塞，铸铁是一种很好的材料。它具有优异的耐磨特性，并会提供良好的性能。

顾名思义，连杆用于连接活塞和曲轴（见图2-5）。连杆的上端孔，活塞销从此孔中穿过。连杆大端的底部必须移走，这样才能使连杆安装在曲轴轴颈上（见图2-6）。这个被移走的部分叫做连杆盖。连杆通常用合金钢制造。制造时，先经锤锻，再进行机械加工。2.4.2 曲轴

发动机曲轴（见图2-7）提供一个恒定的旋转力给车轮。曲轴上具有连接连杆所用的曲柄，曲轴的作用是将活塞的往复运动转变成驱动车轮的旋转运动。

曲轴借助一系列的主轴承保持在一定的位置上。一根曲轴的主轴颈最大数目比气缸数大1。主轴颈数目还可以小于缸数。多数发动机都使用结构与连杆轴承相同的精密镶嵌轴承作主轴承，但是，它们的尺寸较大。有一个主轴承除了支承曲轴外，还要控制曲轴的前后运动。

图2-5 活塞、连杆与曲轴