汽车发动机的基本构造

1.发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学
能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。

发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异，发动机的总体结构图如下所示。

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e.height*510/image.width;}}" border=0>汽油发动机
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汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。

柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。

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1．曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。

这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。

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2．配气机构
配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。

其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。

3．燃料供给系
由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。

汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

4．冷却系
机动车一般采用水冷却式。

水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。

5．润滑系
润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。

其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。

6．点火系
汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。

7．起动系
起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。

发动机工作原理
发动机将热能转变为机械能的过程，是经过进气、压缩、作功和排气四个连续的过程来实现的，每进行一次这样的过程就叫一个工作循环。

凡是曲轴旋转两圈，活塞往复四个行程完成一个工作循环的，称为四冲程发动机。

曲轴旋转一圈，即活塞往复两个行程完成一个工作循环的，称为两冲程发动机。

1.四冲程汽油机的工作原理：
(1) 进气行程。

曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。

活
塞移动过程中，气缸内容积逐渐增大，形成真空度，于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点，进气门关闭时结束。

由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为0.075MPa～0.09MPa。

由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，气体温度升
高到370K～440K。

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(2) 压缩行程。

进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸内容
积逐渐减小。

此时进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时压缩结束。

压缩过程中，气体压力和温度同时升高，并使混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa～1.2MPa，温度约为600K～800K。

(3) 作功行程。

在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。

作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3MPa～5MPa，瞬时温度可达
2200K～2800K。

(4) 排气行程。

在作功行程接近终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞
从下止点向上止点运动。

废气在自身剩余压力和在活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。

因排气系统存在排气阻力，排气冲程终了时，气缸内压力略高于大气压力，约为0.105MPa～0.115MPa，温度约为900K～1200K。

2．四冲程柴油机的工作原理：
由于使用燃料的性质不同，四冲程柴油机的可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。

下面主要叙述柴油机与汽油机工作循环的不同之处。

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(1) 进气行程。

进气行程中进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。

(2) 压缩行程。

压缩行程中将进入气缸的纯空气压缩，由于柴油的压缩比大，约为15～22，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达3MPa～5MPa，温度可达800K～1000K。

(3)作功行程。

在压缩行程终了时，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压
空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气。

由于气缸内的温度高于柴油的自燃温度（约500K
左右），柴油混合气便立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。

作功行程中，瞬时压力可达5MPa～10MPa，瞬时温度可达1800K～2200K。

(4)排气行程。

此行程与汽油机基本相同。

由上述四行程汽油机和柴油机的工作循环可知，两种发动机工作循环的基本内容相似。

四个行程中只有作功行程产生动力，其他三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，都要消耗一部分能量。

发动机起动时的第一个循环，必须有外力将曲轴转动，以完成进气和压缩行程。

当作功行程开始后，作功能量便通过曲轴储存在飞轮内，以维持以后的循环得以继续进行。

3．二冲程汽油机的工作原理：
二冲程发动机工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个过程，但它是在活塞往复两个行程内完成的。

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(1)第一行程。

活塞从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气
缸的可燃混合气被压缩，活塞继续上移至上止点时，压缩结束。

与此同时，活塞上行时，其下方曲轴箱内形成一定真空度。

当活塞上行至进气孔开启时，新鲜的可燃混合气被吸入曲轴箱，至此，第一行程结束。

(2)第二行程。

活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃被压缩的可燃混合气。

燃烧形成的
高温、高压气体推动活塞下行作功。

当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压缩；活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后废气靠自身压力经排气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸，并排除气缸内残余废气。

这一过程称换气过程，它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排气孔为止。

活塞下行到下止点时，第二行程结束。

由上两个行程可知：第一行程时，活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进行进气；第二行程时，活塞上方进行作功、换气，活塞下方预压混合气。

换气过程跨越二个行程。

发动机活塞
活塞的主要作用是承受气缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。

此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室，
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由于活塞顶部直接与高温燃气接触，承受很高的热负荷；活塞还承受周期性变化的的气体压力和惯性力的作用，因此要求活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能要好，要
有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时，尺寸及形状的变化要小。

汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用合金铸铁或耐热钢制造活塞。

活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。

1.活塞顶部。

活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。

根据不同的目的和要求，
活塞顶部制成各种不同的形状：常见的有平顶活塞、、凸顶活塞、凹顶活塞及成型顶活塞。

(2)活塞头部。

活塞头部是活塞环槽以上的部分。

其主要作用是承受气体压力，并传给连杆；
与活塞环一起实现对气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。

活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。

汽油机活塞一般有3～4道环槽，上面2～3道
用以安装气环，下面一道用以安装油环。

在油环槽底面上钻有若干径向小孔，以使被油环从气缸壁上刮下来的多余机油经过这些小孔流回油底壳。

(3)活塞裙部。

活塞环槽以下的部分称为活塞裙部。

其作用是引导活塞在气缸内作往复运动，
并承受侧压力。

直列式气缸体
气缸体与上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体－曲轴箱，简称气缸体。

气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸；下部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。

为了使气缸散热，在气缸外部制有水套（水冷式发动机）或散热片（风冷式发动机）。

在上曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承座孔，有的发动机还制有凸轮轴轴承座孔。

为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。

发动机气缸排列常见的有单列式和双列式两种形式：单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置。

但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜甚至水平的。

双列式发动机左、右两列气缸中心线的夹角γ＜180°者称为V型发动机。

发动机相关术语
(1)上止点－－活塞离曲轴旋转中心最远处，通常即活塞的最高位置。

(2)下止点－－活塞离曲轴旋转中心最近处，通常即活塞的最低位置。

(3)活塞行程－－上、下两止点间的距离。

(4)冲程－－活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程。

(5)曲轴半径－－曲轴与连杆大端连接的中心到曲轴旋转中心的距离。

(6)气缸工作容积－－活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积。

(7)发动机工作容积－－发动机所有气缸工作容积之和，也称发动机的排量。

(8)燃烧室容积－－活塞在上止点时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，它的容积称燃烧室容积。

(9)气缸总容积－－活塞在下止点时，活塞顶上面整个空间的容积，它等于气缸工作容积与燃
烧室容积之和。

(10)压缩比－－气缸总容积与燃烧室容积的比值。

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汽车故障排除三例
1.发动机移位引起变速器损坏
故障现象：一辆用NJ131底盘改装的中巴车，在上坡途中，由2档换1档时摘不掉档(离合
器分离正常)。

故障检查：打开变速器盖，用橇棒拨齿轮仍摘不掉档。

拆开变速器检查发现，第1轴和第2
轴已烧结在一起；307轴承前面防止第2轴轴向移动的锁环已折断脱出；前手刹车片已严重
磨损，后刹车片正常，在拆掉传动轴螺栓后也很难将传动轴取下。

故障分析：该故障的产生是由于NJ70F发动机的四个固定支点胶垫磨损变形后松动，加上纵
向拉杆折断后未及时发现和修复，使发动机向后移位(传动轴的固定位置是不变的)所致。

故障排除：将发动机前移到正常位置，更换胶垫，坚固四个支承，并焊接好纵向拉杆。

2.骑马螺栓松动引起转向不足
故障现象：一辆东风140车在山路上行驶，出现一边转向不足的故障，转弯时，平时打一把
方向盘可以通过的地方，现在需要打几把并倒车后才能通过。

故障检查：用千斤顶顶起前轴，转动方向盘，左边轮胎擦钢板弹簧时仍可继续向左打方向盘，而向右打方向盘则可明显看到右轮后部与钢板弹簧间距离较大。

进一步检查转向垂臂与摇臂轴上的标记是否对正，并仔细查看转向拉杆及悬架等相关部位，发现左边钢板弹簧骑马螺栓向后倾斜，钢板弹簧后移(相对钢板中心孔而言)。

故障分析：由于平时不注意检查骑马螺栓，螺丝松动，造成钢板弹簧移位，引起上述故障。

故障排除：用三角木塞在左前轮后方，起动着车并向后倒车，使钢板弹簧回位，然后紧固骑马螺栓。

试车，故障消失。

3.凸轮轴凸轮磨损引起进气管异响
故障现象：一台康明斯发动机进气管有异响，汽车行驶无力。

故障判断：检查气门间隙基本正常，初步诊断为进气门关闭不严。

拆下气缸盖检查气门，发现
6个进气门均有严重积碳，第5、6两缸气门密封带由于积碳过多已损坏。

进一步检查，又见
进气管壁上有机油，这些机油是空气增压器叶片轴上渗漏出来的，由于空气增压器长期漏机油，因此，进气门严重积碳。

更换空气增压器和进气门，研磨好气门后进行密封试验，方法是：装好气门后，把气缸盖侧置，进气管一侧朝上，倒入汽油，等待十分钟看有无渗漏现象。

密封试验不漏油后，将发动机气缸
盖装复试车，但进气管仍有回气的异响存在，不过比原先减轻许多。

再次对发动机进行反复检查，发现工作时第1缸排气门摇臂压下很少，判断可能是第1缸凸轮磨损过甚所致，拆卸油
底壳检查，证实判断正确。

故障排除：更换凸轮轴后，发动机工作正常，异响消失。

汽车搭铁不良的故障诊断与排除
在汽车上采用将蓄电池负极与车身的金属部分相连接，因此汽车上的负极导线通常称为搭铁线。

搭铁线在汽车电路中起着重要的作用，因此搭铁状态的好坏是汽车电器工作好坏的关键之一。

在修理工作中，查找搭铁不良故障，一般都要耗费大量的时间诊断。

本文介绍的是汽车搭铁线的作用及常见故障的分析与诊断。

1.汽车搭铁线的类型及作用
1．1 主搭铁线
在汽车上，搭铁线是构成电路回路的一部分，但有时候会发现大量的电器元件，就靠仅有的1—2根搭铁线来传递电流，这是因为对于电子线路，很多是数字信号及高精度的模拟信号电路，如果搭铁线有接触不良故障时，就相当于在电路中串联了一个接触电阻一样，就可能会使高精度的信号值失真。

因此，只有非常良好的搭铁线才能达到要求，所以在很多含有电子设备的线路中，有意识地装了少量的非常好的搭铁线(即主搭铁线)。

并且在搭铁线的两端还使用了特
殊形状的搭铁线连接端子、垫片和紧固螺钉，对部件的线路也给予了特殊的考虑。

主搭铁线如果出现故障将影响很多线路，而不只是一条线路工作不正常，因此维修人员在故障诊断时必须考虑主搭铁线故障，以免瞎猜乱测或更换一些价值昂贵的电器元件。

1．2备用搭铁线
备用搭铁线是指已经有了主搭铁线的同一电路的第2甚至第3搭铁线。

它是基于安全和性能
的考虑。

最简单的例子是计算机电路。

附加搭铁线不仅是备用搭铁线，而且还可以改善某些具有复杂电子电路部件的搭铁状况，也就是说，如果没有这一条看似多余的备用搭铁线，虽然能勉强工作，但电路的性能就会退化或者不稳定。

1．3防静电搭铁线
对汽车方面的静电而言，它的危害主要有2个方面：一是汽车上较精细的电子及无线电设备，二是汽车上的驾驶员及乘员。

为了减小汽车静电的危害，在汽车上装了很多防静电搭铁线来解决这一问题。

常见的防静电搭铁线主要安装在以下部位。

a．由于车轮产生大量静电，因此有些汽车甚至在燃料系统的周围加装防静电搭铁线。

在这一
部位的防静电搭铁线，如果不注意会看不见它。

b．由于汽车内乘员袖口附近、衣物及座椅等处都会产生静电，因此在底座内安装防静电搭铁线，人们可能会看不见它。

c．为了消散加油时积聚的电荷，在燃油油箱加油口处安装有防静电搭铁线，因为加油口加油
时有大量的燃油蒸气。

所以，拆下任何维修口处的搭铁线后，一定要记住把它重新接好。

如果加油口处的防静电搭铁线损坏了，应先装一条跨接线作为临时防静电搭铁线，且在防静电搭铁线装上前，不要将其拆下。

当安装电子组件时，特别是在仪表板下面安装时维修人员身体应搭铁。

因为维修人员身体向工作的位置滑动时，特别是沿着轿车的内饰件向仪表板下的工作位置滑动时，人体会产生大量静电。

2搭铁线故障诊断2．1 断路故障
断路就是电流的通路受阻，不能形成电流回路。

平常工作中所说的搭铁不良故障，大多是指搭铁线断路故障。

根据实践工作中的情况，按电流的流通状态可以分为完全断路和电流通道受阻(主要是接触不良)2种状况。

a．完全断路
一般有导线断开、连接端子锈蚀、搭铁导线根本没有与车身搭铁几种情况。

对于这类故障，其搭铁线失去了任何作用，严重时可能导致电器不能工作或较明显的工作不良。

通常情况下都能通过目视检查发现故障，如果通过目视检查不能发现故障，可以进行电阻值的测量。

b．导通不良
主要有导线断股、连接端子锈蚀、连接端子松动、基体件导电不良等几种情况。

通常情况下都能通过目视检查发现故障，如果通过目视检查不能发现故障，可以进行电阻值的测量。

2．2 短路(搭铁)
a．线路馈电端短路
线路馈电端是指在电机、灯、电磁线圈等用电器前面的线路。

线路馈电端短路通常是由于导线绝缘层损坏引起的。

造成导线绝缘层损坏的原因有：在安装某些车身零件时固定螺钉拧得太紧；安装品质差、导线太松、绝缘层内进入液体变质；绝缘层与发动机灼热的零件(如排气歧管)靠得太近而被烧穿，或被车身金属的锋刃割破，或与车身部件间摩擦磨损等。

大多数损坏部位可较容易看见，但并不是所有的损坏部位都能直接看见，因为有的损坏部位可能藏在门内或内饰嵌后面。

现在，汽车上的线束密集而复杂，对于不易看见的短路故障是很难发现的。

可用万用表进行电压、电阻的测量，也可用检测灯和专用蜂鸣器来检查短路。

为安全起见，在检查前可用干电池取代汽车上的12V蓄电池作电源。

因为出现短路故障时通
常要烧毁熔断丝，所以在检查时首先将已打到电压档或欧姆档的万用表或欧姆表或电压表的红表笔接到断路熔断丝的负荷端，黑表笔接车身搭铁部位，然后从熔断丝座开始沿着线束移动手指，扭捏、抖动、摇晃线束(用手每次移动检查的导线长度大约为10cm-20cm)。

当手触到短
路部位时，万用表或欧姆表或电压表的读数应回到0(或接近于0)。

若用检测灯和专用蜂鸣器
检查短路，此时检测灯亮，蜂鸣器发出蜂鸣声。

如果线束的安装较隐蔽，用上述方法不能对短路部位进行确定时，则必须拆下其饰件进行检查。

很多汽车维修资料中都有汽车的布线图。

可先用短路检测器进行检查，它至少可以帮助确定短路位置是否在壁板的后面或地毯的下面等。

对处于壁板后面的线束，只要认真地检查，就可用短路检测器找到与线束短路非常接近的部位，从而可避免为了接近导线束而拆掉所有部位的壁板。

b．线路搭铁端短路
线路搭铁端即用电器之后的线路。

线路搭铁端出现短路故障的诊断比较麻烦。

因为很多用电器都在搭铁端用开关控制，如果短路点是在手开关或其它控制开关之前甚至是开关本身短路，驾驶员将不能断开用电器。

用电器不能断开时，一般都从用电器开始进行诊断，先断开用电器的搭铁线路，如果线路断路(例如灯熄灭或电机停转)，说明问题出在线路的搭铁端。

然后对照
电路图沿着电路一次检查一个连接点。

对于在搭铁的—端开关，可用欧姆表或电池检测灯等检
查其是否短路。

如果开关在断开位置电路仍然是导通的，说明开关短路，应予以更换。

在实际维修中，为了节约时间，特殊情况下可采用跨接布线法，即在可以确定哪根导线出了故障时，将这根导线两端断开，在2个相应端头间接一根新导线，将其敷设在配线的外面，但
要注意其敷设的路线必须是在无保护的条件下能够避免损坏，这样做只是绕过了故障部位，而不是检查了这个部位。

例如，车身螺钉穿透了配线，而且仍然在原来的位置上，很可能其它线路已经被损坏，不久就可能引起故障，所以必须根据情况决定是否进行更彻底的修理。

3．1 雪佛兰子弹头客车ABS故障灯有时亮起
一辆雪佛兰子弹头3．8L客车，ABS故障灯有时亮有时不亮，如果亮起后断开点火开关再重
新起动时，ABS故障灯又会熄灭。

通过解码器读取相关故障内容为系统电压过低。

检查电源电压、电路及继电器等均没发现问题；最后检查作为电路一部分的搭铁线，发现左侧前照灯内侧的搭铁线接触不良，将其处理好后，故障排除。

3．2 日产蓝鸟U13轿车不能起动
一辆92款日产蓝鸟U13轿车发动机在一次水灾后出现起动不了的故障。

检查发现该车高压无火、故障报警灯不亮、关闭钥匙后仪表灯不灭。

由于该车发动机刚进行保养，可排除机械部件不良的故障原因。

结合该车在暴雨后出现故障，判断故障可能在电路部分。

检查时发现该车为改装车，装备的微机型号为23710—58Y11(48+16PIN)。

检查故障报警灯电路(该车故障报
警灯由微机34PIN脚控制搭铁)，电路正常，怀疑微机内部或外部搭铁不良。

于是人为地为
微机提供搭铁，将107PIN脚搭铁时，故障报警灯点亮；关闭钥匙后仪表灯熄灭；发动机能。