汽车发动机基本知识

汽车是指由独立的动力装置驱动，有4个或4个以上的车轮，可以单独行驶并完成运载任务的非轨道无架线的车辆。

汽车的总体构造：发动机、底盘、电气设备和车身等四个主要部分组成。

发动机工作原理和总体构造

发动机是将热能转化为机械能的机器。它利用燃料在气缸内燃烧所产生的热能使气体膨胀以推动曲柄连杆机构运动，并通过传动系驱动汽车行驶。作用是将化学能通过燃烧转化为热能，再通过受热气体膨胀将热能转化为机械能。

现代汽车一般采用往复活塞式内燃机，根据其不同的工作特征和结构可分为：点燃式与压燃式发动机，四（行）冲程和二（行）冲程发动机，汽油机、柴油机和新型燃料发动机，化油器和喷射式发动机，单缸和多缸发动机，风冷和水冷发动机，增压式和非增压式发动机，气门顶置式和侧置式发动机。（蓝色加粗为现代常用。）

发动机基本术语

上止点：活塞顶部在气缸内的最高位置，即活塞距离曲轴回转中心最远处。

下止点：活塞顶部在气缸内的最低位置，即活塞距离曲轴回转中心最近处。

活塞行程S：指气缸上、下止点间的距离。活塞从一个止点运动到另一个止点间的距离称为一个活塞行程行程，单位为mm。

曲柄半径R：曲轴连杆轴颈中心的距离。活塞移动一个行程，曲轴转过半圈（180度），即

S=2R。

气缸的工作容积:指活塞从上止点到下止点让出空间所对的容积。（即上下止点间的气缸容积）

发动机工作容积：多缸发动机各缸的工作容积之和，也称发动机的排量。

燃烧室容积：指活塞在上止点时，活塞顶部以上的空间。

气缸总容积：指活塞在下止点时，活塞顶部以上的空间。

压缩比：指气缸总容积和燃烧室容积的比值。

四行程汽油机工作原理：四行程发动机曲轴转两圈，活塞在气缸内依次往复运动经历进气、压缩、作功和排气四个行程，完成一个工作循环。

进气行程：曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。活塞顶部空间增大，气缸内压力降低到小于外界大气压。空气和汽油经混合形成的可燃混合气通过进气管道、进气门被吸入气缸。

压缩行程：进气结束，进、排气门都关闭。曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，活塞顶部的可燃混合气被压缩。

作功行程：当压缩行程接近上止点时，进、排气门都处于关闭状态，火花塞发出电火花点燃可燃混合气，混合气迅速燃烧使气体温度和压力急剧升高，推动活塞下止点运动，经过连杆使曲轴旋转作功，并对外输出功。

排气行程：曲轴带动活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭。在活塞和废气自身的压力作用下，废气经排气门排出气缸，活塞到达上止点时排气结束。

四行程柴油发动机工作原理：

进气行程：汽油机在进气行程中吸入的是可燃混合气，而柴油发动机吸入的是纯空气

压缩行程：汽油机在压缩行程压缩的是可燃混合气，柴油机压缩的是空气。柴油机靠压缩自燃，其压缩比远大于汽油机。

作功冲程：压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸高温高压的气体中，迅速形成混合气，而混合气在高温下自行着火燃烧，同时保持边喷射边燃烧，由燃烧产生的高温高压的气体推动活塞下行作功。

排气行程：与汽油机基本相同。

综合上述：四行程发动机完成一个工作循环，经历进气、压缩、作功、排气四个行程，发动机的正常运转就是工作循环连续不断交替。曲轴每转两圈（720度）完成一个工作循环，一个行程对应曲轴转角为180度。作功和进气行程活塞是从上止点向下止点运动；压缩和排气行程活塞是从下止点向上止点运动。四个行程中只有作功行程是有效输出动力行程，其余三个是辅助行程，靠飞轮惯性维持转动，因而飞轮转速是不均匀的，必须具有足够的转动惯量才能保证发动机运转平稳。现代汽车发动机采用多缸，按照一定的工作顺序保证发动机运转平稳。（四行程内燃机的工作顺序一般为1-3-4-2，六缸发动机大都采用1-5-3-6-2-4）发动机的组成：发动机由两大机构，五大系统组成，分别是曲柄连杆机构、配气机构；燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系。

机构或系统名称主要部件主要作用

曲柄连杆机构机体组、活塞连杆组、曲轴飞

轮组活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，把作用在活塞上的气体压力转变为曲轴输出

1.机体组：气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件。

2.活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销和连杆

3.曲轴飞轮组：曲轴和飞轮等不动件。

发动机配气机构可分为气门组和气门传动组两部分。气门组由进排气门、气门导管、气门座、气门内外弹簧、气门弹簧座、气门弹簧锁片和气门油封等组成；气门传动组由凸轮轴、液压

挺柱、正时齿形带、正时齿轮及中间轴齿轮、张紧轮等。

配气机构的分类：顶置式气门和侧置式气门两类。顶置式配气机构优点很多，如：进气阻力少，燃烧室结构紧凑等，因此被广泛运用，而侧置式配气机构已被淘汰。

顶置式配气机构按每缸气门的数量可分为双气门式和四气门式；按凸轮轴的位置可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上（顶）置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式和同步齿形带传动式等。

燃油供给系

汽油机燃油供给系的作用：

1.根据发动机各个工况的不同要求，准确配制合适的空气与燃油的混合比；

2.为汽车储存行驶一定里程的汽油；

3.将燃烧作功后的废气排出。

汽油机燃料供给系两种基本形式：化油器燃料供给系和汽油喷射式燃料供给系。

燃油供给装置：汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管等组成。作用：汽油储存、输送和清洁。空气供给装置：即空气滤清器。作用：空气的输送、清洁和预热。

可燃混合气形成装置：即化油器。作用：将燃料与空气混合成可燃混合气。

可燃混合气供给装置和废气排出装置：由进、排气管和排气消声器组成。作用：可燃混合气供给、排气消声和废气排出。

储油指示装置：由燃油表、燃油表传感器组成。作用：显示储油状态。

可燃混合气：按一定比例混合的汽油与空气混合物称为可燃混合气。这种可燃混合气中燃油含量的多少称为可燃混合气浓度。而可燃混合气浓度通常有两种方法表示，即空燃比（R）和过量空气系数（α）表示：空燃比（R）=混合气空气质量（kg）／混合气中燃料质量（kg) 理论上讲，1kg汽油完全燃烧需要空气14.8kg。

所以空燃比R=14.8为理论混合气

R<14.8为浓混合气

R>14.8为稀混合气

过量空气系数（α）=燃烧1kg燃料实际供给的空气质量／完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量，可见1.α=1为理论混合气：理论上推算的完全燃烧的混合气浓度

2.α<1为浓混合气：由于汽油分子较多，燃烧速度快、压力大、热损失小，发动机输出功率大，因此称其为功率混合气。但浓混合气燃烧不完全，产生大量的一氧化碳，导致排气冒黑烟、放炮、燃烧室积碳、功率下降、耗油量显著增大，排放污染严重，经济性降低。

3.α>1为稀混合气：保证所有的汽车分子获得足够的空气实现完全燃烧，因