汽车发动机组成及工作原理

浅谈汽车发动机组成及工作原理
摘要：发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，文章介绍了发动机的两大机构、五大系统，并对发动机工作原理进行了简要论述，为在发动机发生故障时检修提供了依据。

关键词：两大机构五大系统工作原理发动机
中图分类号：u464
发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，虽然发动机伴随着汽车走过了只有100多年的历史，但是无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，但其基本组成及工作原理却没有改变。

1 发动机的组成
总的来说，目前发动机由两大机构、五大系统组成
1.1 曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

1.2配气机构
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

进、排气门的开闭由凸轮轴控制。

凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。

进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构
1.3燃料供给系
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；
1.4 润滑系
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

1.5冷却系
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

1.6点火系
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。

当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

1.7起动系
理解这个并不难，要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。

2 发动机工作原理
2.1进气行程
作用：吸入混合气
过程：活塞在曲轴的带动下由上止点至下止点。

此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°，在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内气体压力降低，气缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃气体。

2.2压缩行程
作用：压缩混合气，为燃烧创造条件
过程：压缩冲程时，进、排气门同时关闭。

活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气体受到压缩后压力和温度不断升高。

压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。

但压缩比
过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。

爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。

爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。

同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。

表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。

表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。

2.3做功行程
作用：燃烧高温高压气体膨胀做功
过程：当活塞接近上止点时，由于火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使气缸内气体的压力和温度迅速提高，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。

2.4排气行程
作用：排出膨胀做功后的废气
过程：排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。

3 小结
综上所述，汽车发动机曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、启动系等两大结构，五大系统组成。

发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。

这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。

作为一个车辆技术工作者，一定要了解发动机的基本组成和工作原理，才能在检修时柔韧有余，更准确的排除汽车发动机故障。

参考文献
[1]发动机基本构成及原理简析，腾讯汽车网，2010.09。