| 词条 | 汽车发动机 |
| 释义 | 汽车发动机 § 定义 发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体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。汽车的动力来自发动机。 § 分类 按所用的燃料分类 根据所用的燃料不同,常见的发动机可分为汽油发动机(简称汽油机)和柴油发动机(简称柴油机)两种。汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料。近年来，由于世界能源紧缺和对环保要求的不断提高，人们十分重视发动机代用燃料的研究，甲醇、乙醇、液化石油气等作为在发动机上得到应用，故又有甲醇、乙醇、液化石油气发动机。而在一些汽车发动机上，则同时以汽油和液化石油气作为燃料，称双燃料发动机。 按点火方式分类 根据点火方式不同，发动机可分为点燃式和压燃式两种。点燃式发动机利用电火花使可燃混合气着火，如汽油机。压燃式发动机则是通过喷油泵和喷油器，将燃油直接喷入气缸，和在气缸内经压缩升温后的空气混合，使之在高温下自燃，如柴油机。 按活塞行程数分数 在发动机气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转变成机械能的一系列连续过程(进气、压缩、做功、排气)称发动机的一个工作循环。对于往复活塞式发动机，可以根据每一个工作循环所需的活塞行程数来分类。凡活塞往复4个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复2个单程即完成一个工作循环的则称为二冲程发动机。汽车发动机多为四冲程发动机。 按冷却方式分类 根据冷却方式不同，发动机可分为水冷式和分冷式两种。水冷式发动机以水为冷却介质，风冷式发动机以空气作为冷却介质。汽车发动机多为水冷式。 按气缸数分类 发动机只有一个气缸的称单缸发动机；有2个以上气缸的称为多缸发动机。多缸发动机还可根据气缸的具体数目及其排列进一步分类。 按进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气式（非增压式）发动机和强制进气式（增压式）发动机。汽油机常采用自然吸气式。 § 型号 为了便于发动机的生产管理、使用与维修，我国于1991年制定了新的国家标准GB/T725 - 1991《发动机产品名称和型号编制规则》。该标准的主要内容如下：[1]名称。发动机产品名称均按采用的燃料命名，如汽油机、柴油机。[2] 型号。发动机型号用阿拉伯数字和汉语拼音字母表示。例 1.汽油机：462Q——四缸、直列、四冲程、缸径62mm 、水冷式、车用。例 2.柴油机：12V135Z——十二缸、V型、四冲程、缸径135mm 、增压、通用型。 （1）曲柄连杆机构 由汽缸体、汽缸盖、活塞、连杆曲轴和飞轮等机件组成。 （2）配气机构 由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等组件等组成。 （3）燃料供给 化油器式由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器等组成。 电控燃油喷射式由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。 （4）点火系统 传统式由蓄电池、发电机、点火线圈、断电器、火花塞等组成。 普通式和传统式点火系统类似，只是用电子元件取代了断电器。 电子点火式全部是全电子点火系统，完全取消了机械装置，由电子系统控制点火时刻，包括蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞和电子控制系统等。 （5）冷却系统 水冷式由水套、水泵、散热器、风扇、节温器等组成。 风冷式由风扇和散热片等组成。 （6）润滑系统 由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。 （7）起动系统 由起动机机器附属装置组成。 由于柴油机是通过压燃的方式驱动的，所以没有点火系统，其他部分系统构造和汽油机几乎相同。 § 概述 发动机是汽车上结构最复杂、故障率最高的一个总成。它的性能好坏对汽车的经济性、动力性及汽车大修间隔里程具有决定性的影响。发动机是产生动力的机器，故常称“发动机是汽车的心脏”。它通过燃料在其内部燃烧，将热能转化为机械动力驱使汽车行驶，这种能量的转化主要是靠活塞的往复运动完成的，所以叫做往复活塞式内燃发动机。 § 运动关系 发动机是由气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等主要机件组成的。活塞安装在圆柱形的气缸内，可在气缸内上下移动。连杆一端用活塞销与活塞连接，另一端安装在曲轴的连杆轴颈上，曲轴由气缸体上的轴承支承，可在轴承内转动。曲轴转动时，连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动，并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。反之，当活塞受高压气体作用，由上向下移动时，通过连杆推动曲轴旋转。曲轴每转一周，活塞上、下各运行一次。 § 基本术语 1、上止点 活塞顶所能到达的最高点位置。 2、下止点 活塞顶所能到达的最低点位置。 3、活塞行程 上、下止点间的距离。 4、燃烧室容积 活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间。 5、气缸工作容积 活塞从上止点运行到下止点所让出的容积。 多气缸发动机，各气缸工作容积之和，叫发动机工作容积，也叫发动机排量。 6、气缸总容积 活塞位于下止点时，活塞顶上方的空间。 7、压缩比 气缸总容积与燃烧室容积的比值。 压缩比表示进入气缸内的气体被压缩的程度，它是发动机的一个重要参数。在一定范围内适当提高压缩比，可以改善发动机的经济性和动力性。汽油发动机的压缩比一般为6～10，柴油发动机的压缩比一般为16～22。 § 四冲程汽油发动机工作原理 发动机的作用就是将燃料燃烧时的热能转化为机械能，从而输出动力。上述能量的转换，是通过反复进行“进气——压缩——作工——排气”四个连续过程来实现的，每进行一次这样的连续过程，就是一个工作循环。 活塞往复四个行程完成一次工作循环的，称为四冲程发动机。活塞往复两个行程完成一次工作循环的，称为二冲程发动机。现代汽车大都采用四冲程发动机。发动机的连续运转是工作循环的重复，只要了解了一个工作循环的过程，就了解了发动机运转的工作原理。 1、进气行程 进气门开，排气门闭，活塞在曲轴带动下由上止点向下止点移动，活塞顶上方的容积逐渐增大，气缸内产生真空吸力。在真空吸力的作用下，可燃混合气经进气门被吸入气缸内。当活塞到达下止点时，曲轴转过第1个半周（180°），进气门关闭，进气行程结束。在进气终了时，气缸内的气体压力略低于外界的大气压力。 2、压缩行程 在压缩行程过程中，进、排气门均保持关闭。活塞在曲轴带动下由下止点向上止点移动，活塞上方的容积逐渐减小，可燃混合气被压缩至燃烧室内，其温度和压力升高(温度可达300～500°C，压力约为600～1500kPa )，因而很易被点燃。当活塞到达上止点时，曲轴转过第2个半周，压缩行程结束。 3、做功行程 做功行程时，进、排气门仍保持关闭。火花塞产生高压电火花，引燃被压缩的可燃压缩的可燃混合气，使气缸内的温度和压力急剧升高（瞬时压力可达3～5MPa）。燃烧气体的膨胀压力推动活塞迅速下行，通过连杆使曲轴旋转而做功。随着活塞下行，其上方容积增大，温度和压力下降。当活塞到达下止点时，曲轴转过第3个半周，做功行程结束。 4、排气行程 做功行程终了时，排气门开启，进气门仍关闭。活塞在曲轴带动下由下止点向上止点移动，将气缸内燃烧后的废气经排气门排至大气中去。当活塞到达上止点时，曲轴转过第4个半周，排气门关闭，排气行程结束。 § 四冲程柴油发动机工作原理 柴油比汽油黏度大、蒸发性差，故柴油发动机采用在气缸内部靠高压喷射形成混合气的方式。柴油自燃温度比汽油低，易自燃，所以柴油发动机采用压缩自燃的着火方式。 1、进气行程 它不同于汽油发动机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。 2、压缩行程 不同于汽油发动机的是压缩的纯空气，且由于柴油压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高（温度可达500~700℃，压力可达3~5MPa）。 3、做功行程 此行程与汽油机有很大不同，压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气形成混合气，因为此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度，柴油便立即着火燃烧，且此后一段时间那边喷射边燃烧，气缸内温度、压力急剧升高（瞬时温度可达1500~1900℃，瞬时压力可达5~10MPa），推动活塞下行做功。 4、排气行程 与汽油发动机排气行程基本相同。 § 多缸发动机的工作情况 四冲程发动机工作时，只有一个行程产生动力，其余三个行程是消耗动力的。因此，单缸四冲程发动机既不能平稳运转，又不能发出足够的动力，所以，汽车上实际应用的是多缸发动机，它是由若干个相同的气缸排列在一个机体上，共用一根曲轴输出动力。四冲程单缸发动机曲轴转过两周（720°），进、排气门各开启一次，活塞走过四个行程，发动机完成一次工作循环。多缸发动机曲轴旋转720°，各缸均完成一次工作循环。 1、直列六缸发动机工作情况 为使发动机运转平稳，，曲轴应每转120°（720°/6）有一个缸做功。即直列六缸发动机做功间隔角为120°。为使曲轴受力合理，并防止相邻两缸发生连续进气（抢气）现象，工作顺序应在发动机的前半部和后半部交替进行。直列六缸发动机的工作顺序通常为 1→5→3→6→2→4 。有些直列六缸发动机工作顺序为 1→4→2→6→3→5，如五十铃TD50A—D型和日野KM400型发动机。 2、直列四缸发动机工作情况 直列四缸发动机做工间隔角为180°（720°/4）工作顺序通常为 1→2→4→3。 有些直列四缸发动机工作顺序为 1→3→4→2，如上海桑塔纳轿车和北京切诺基汽车的发动机。 § 发动机的总体构造 由于发动机的工作原理相似，基本结构也就大同小异。汽油发动机通常是两大机构五大系统组成，柴油发动机通常是由两大机构四大系统组成（无点火系）。 发动机总成 曲柄连杆机构——实现热能转换的核心，也是发动机的装配基础。 配气机构——保证气缸适时换气。 燃料系——控制每循环投入气缸燃油的数量，以调节发动机的输出功率和转速。 冷却系——控制发动机的正常工作温度。 润滑系——减少摩擦力，延长发动机的使用寿命。 点火系——适时地向汽油发动机提供电火花（柴油发动机无点火系） 起动系——使曲轴旋转完成发动机起动过程。 § 曲柄连杆机构 曲柄两杆机构在做功行程时，将燃料燃烧以后产生的气体压力，经过活塞、连杆转变为曲轴旋转的转矩；然后，利用飞轮的惯性完成进气、压缩、排气3个辅助行程。曲柄连杆机构气缸曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组3部分组成。 一、气缸体曲轴箱组 1、气缸体和曲轴箱 气缸体和曲轴箱通常铸成一体，统称为气缸体，它是发动机的外壳及装配基础，一般采用优质合金铸铁或铝合金制成，其结构形式有直列型、V型、对置型3种。直列六缸发动机的气缸体。该发动机为直列六缸水冷式汽油发动机。气缸体内呈圆柱形的空间称为气缸，气缸表面称为气缸壁。气缸是气体交换、燃烧的场所，也是活塞运动的轨道。为保证活塞与气缸的密封及减少磨损，气缸壁应具有有效较高的加工精度和较低的表面粗糙度。为了使气缸在工作时的热量得到散发，在气缸体、气缸套机体之间制有能够容纳冷却液的夹层空腔，称为水套。 在气缸体的下部有7道主轴承座，用于安装曲轴飞轮组。气缸体的侧面设有挺杆室，用于安装气门传动机件。气缸体的上平面安装气缸盖，下平面安装机油盘，前端面安装正时齿轮盖，均加有衬垫并用螺栓紧固密封。气缸体的后端面安装飞轮壳。 为了增强缸体的耐磨性，延长气缸体的使用寿命，气缸体内大都镶有气缸套。气缸套分为干式和湿示两种。干式气缸套不与冷却液接触，为防止缸套向下窜动，可在上（下）止口限位。湿式缸套外表面直接与冷却液接触，为防止漏冷却液，缸套下止口处装有1～3个橡胶密封圈。 2、机油盘 机油盘的作用是储存润滑油，故俗称油底壳。它一般采用薄壁钢板冲压而成，内部设有稳油挡板以防止润滑油过分激荡，底部设有放油塞以便更换润滑油。 3、气缸盖 气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，并与活塞顶构成燃烧室。气缸盖上有燃烧室、水套、火花塞座孔（柴油发动机有喷油器安装孔）、进排气道、气门座、气门导管座孔等。上部装有摇臂轴总成，用气缸盖罩封闭，结合面间装有密封点垫。汽油发动机气缸盖一般是整体的，但也有例外，如EQ6100—1型发动机就是两个气缸盖。气缸直径较大的柴油发动机采用一缸一盖或二缸一盖，最多不超过三缸一盖，以防止气缸盖变形。 4、气缸垫 气缸垫俗称气缸床，安装在气缸盖与气缸体之间，其作用是密封气缸体与气缸盖的结合平面，以防止漏气、漏冷却液及漏油。气缸垫多采用石棉板材料制成，有些用石棉板两面包铜皮或铁皮制成，有些用中间钢片两面贴适合应性好的乳胶石棉板制成。燃烧室孔采用双层或单层金属包边，以防燃烧气体冲坏石棉层。 § 二、活塞连杆组 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成， 1、活塞 活塞的主要作用是承受气缸内气体压力，并通过活塞内气体压力，并通过活塞销和连杆传给曲轴。活塞由顶部、环槽部、裙部三部分组成。活塞顶是燃烧室的组成部分，可根据燃烧室的需要制成平顶、凸顶或凹顶。环槽部用以安装气环和油环。裙部包括活塞与气缸接触的圆柱部分及活塞销座。圆柱部分是活塞在气缸内运动的导向部分，并承受较大的侧压力。活塞销座是活塞与连杆相互传力的作用面。活塞销两端设有供安装锁环用的锁环槽。现代汽车发动机普遍采用铝合金活塞。铝合金活塞具有质量轻、导热性和耐磨性好等性能；但线膨胀系数大，热态时因直径变大有可能卡滞在气缸中，为此通常采取以下防胀措施： 1）根据活塞上下受热程度的不同，将裙部制成上小下大的锥形或阶梯形，使它在工作时上下各处的间隙趋于均匀。 2）根据活塞销座部位膨胀量大的特点，将裙部预先加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向。 3）在裙部加工出横槽和竖槽，横槽位于油环槽的下面，以减少头部的热量向下传导。竖槽使裙部具有一定的弹性，从而使冷态下的气缸间隙尽可能小，而在热态下利用竖槽的补偿作用使活塞不致卡死在气缸内。 4）采用双金属活塞，即在铝合金销座的两侧铸入线膨胀系数较小的合金钢片，以减少裙部的热膨胀。这种活塞结构刚性好，允许有较小的装配间隙。 不少高速发动机将活塞销座向左（面对发动机前部）偏移1～2mm ，这样可使活塞在上、下止点换向运动时侧压力变化缓和，减轻敲击。 2、活塞环 活塞环可分为气环和油环两种。 气环的作用是密封活塞与气缸壁之间的缝隙，防止气体漏入曲轴箱，并将活塞上部热量传给气缸壁。活塞环在自由状态下外径大于气缸直径，装入气缸之后，产生弹力，紧紧贴在气缸壁上，这样才能起到密封、传热的作用。 为防止气环因受热膨胀卡死在气缸和环槽中，环开口处应留出一定的间隙，称为开口间隙或端隙；环与环槽在高度方向应留有间隙，称为侧隙；环的背面与环槽底部的间隙，称为背隙。 油环的作用是挂掉气缸壁上多余的润滑油，防止窜入燃烧室形成积碳。油环可分为整体式油环和组合式油环两种。 3、活塞销 活塞销用于连接活塞和连杆，并把活塞所受的力传给连杆。活塞销为一空心轴销，中部与连杆小头配合，两端支承在活塞销座中。活塞销与连杆的连接方式分为全浮式和半浮式两种。全浮式是指发动机在正常工作温度下，活塞销与连杆小头、活塞销座呈间隙配合，能自由转动。半浮式是指活塞销与连杆小头呈紧固配合。 4、连杆 连杆的作用是连接活塞和曲轴，把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，并把活塞的推力或压力传给曲轴。连杆由小头、杆身和大头三部分组成。连杆小头制有销孔，用于安装活塞销。连杆杆身制成工字形截面，具有质量轻、抗弯强度高的特点。连杆大头由两个半圈件组成。被分开的半圆件组成，被分开的半圆件叫连杆盖，两部分用高前度精制螺栓按规定力矩拧紧。连杆大头孔内安装两片半圆形的连杆轴承（俗称小瓦）。连杆轴承用低碳钢带做瓦背，内表面浇注有减磨合金。 § 三、曲轴飞轮组 曲轴飞轮组包括曲轴、正时齿轮、起动爪、带轮、飞轮等。 1、曲轴 曲轴的作用是把连杆传来的推力变成旋转的扭力，经飞轮传给离合器，同时还带动凸轮轴及风扇、水泵、发电机等工作。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲轴、平衡块、曲轴前端和曲轴后端等部分组成。 （1）主轴颈 主轴颈是支撑曲轴的部分，经曲轴主轴承（俗称大瓦）安装在气缸体的主轴承座上。曲轴大多采用全支承，即每道连杆轴颈的两侧均有主轴颈。 （2）连杆轴颈 连杆轴颈用来安装连杆大头。直列型发动机曲轴的连杆轴颈与气缸数相同，V型发动机曲轴的连杆轴颈等于气缸数的一半。 （3）曲轴臂 曲轴臂又称曲柄，连杆轴颈通过它与主轴颈相连。 （4）平衡块 平衡块位于曲柄的延长部分，其作用是平衡连杆大头、连杆轴颈等机件运转时所产生的离心力，以及活塞连杆组作往复运动时所产生的惯性力。平衡块通常与曲柄铸为一体，也有的曲轴是把平衡块与曲轴分开铸造，然后用螺栓联接在一起。 （5）曲轴前端 曲轴前端用来安装起动爪、带轮、正时齿轮（切诺基汽车发动机为正时链轮）等。 2、飞轮 飞轮的主要作用是贮存作工行程时所获得的能量，以克服进气、压缩和排气三个辅助行程的阻力，使曲轴运转平稳；在起动机带动下起动发动机；安装离合器，以输出发动机的动力。 § 配气机构 配气机构的作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，及时地开启和关闭进、排气门，使可燃混合气（汽油发动机）或新鲜空气（柴油发动机）进入气缸，并将废气排入大气。 一、类型及工作原理 四冲程发动机广泛采用气门凸轮式配气机构，它由气门组和气门传动组两部分组成。按其传动方式不同，可分为正时齿轮传动式和链条传动式两种；按凸轮轴的位置不同，可分为下置不同，可分为下置凸轮轴式、中置凸轮轴式和上置凸轮轴式。下置凸轮轴式配气机构，它的工作过程是：发动机工作时，曲轴通过一对互相啮合的正时齿轮带动凸轮轴旋转，当凸轮的凸尖上升到最高位置时气门开度最大。当凸轮的凸尖向下运动时，由于气门弹簧的弹力作用，气门及其传动机件恢复原位，将气道关闭。与下置凸轮轴式配气机构相比，中置和上置凸轮轴式配气机构因曲轴与凸轮轴距离较大，故多为正时链条或正时带传动。中置凸轮轴式省去了推杆；上置凸轮轴式省去了挺杆及推杆， 主要机件 1、气门组 气门组一般由气门、气门座、气门导管、气门油封、气门弹簧和气门锁片等组成。 （1）气门 气门分为进气门和排气门两种，其作用是分别用来关闭进、排气道。气门由头部和杆部组成，头部制成锥形，与气门座的锥面配合。头部锥角，一般为45°。同一台发动机的进气门头部直径大于排气门头部直径，以提高发动机的充气量。气门杆部为圆柱形，与气门导管内孔配合，杆的端部制有环槽，用来安装气门弹簧座锁片。（2）气门座 气门座用来保证气门密封，并将气门头部的热量传给气缸盖。气门座一般用特种合金制成环状，紧密地镶在气缸盖上。 （3）气门导管 气门导管用来引导气门作往复直线运动，保证气门与气门座闭合位置正确。为防止气缸盖上润滑油从气门与气门导管之间的间隙进入燃烧室，气门导管上端装有气门油封。 （4）气门弹簧 气门弹簧是圆柱形螺旋弹簧，它可使气门迅速关闭，并使气门头部与气门座相互压紧，保证密封。 2、气门传动组 气门传动组的作用是按照发动机的工作顺序，适时地开启和关闭气门，并保证气门有足够的开度。 （1）凸轮轴 凸轮轴用于控制气门开闭，并驱动汽油泵、机油泵和分电器等机件工作。凸轮轴上制有进气凸轮、排气凸轮、轴颈、驱动机油泵及分电器的齿轮、推动汽油泵摇臂的偏心轮等，进气和排气凸轮是凸轮轴的重要组成部分，它们在凸轮轴上的排列顺序由进、排气道的布置来决定。 （2）正时齿轮及正时链条或正时带轮 曲轴与凸轮轴的传动通常是由正时齿轮、正时链条或正时传动带来完成的，如CA6102、BJ492Q型发动机为正时齿轮传动；北京切诺基汽车发动机为正时链条传动；上海桑塔纳汽车发动机为正时带传动。四冲程发动机曲轴旋转两周，凸轮轴应旋转应一周，使进、排气门各开、闭一次，并且气门开闭时机须与各缸工作循环的需要相适应。因此，无论是齿轮传动还是链条传动，都必须按照规定的记号装配，其记号一般为轮齿部位的凹坑。 （3）气门挺杆 挺杆的作用是将凸轮的推力传给推杆或气门。挺杆的类型有菌型、筒形非液压式、筒形液压式等，筒形液压式等，筒形液压式挺杆无气门间隙，可以减少发动机的噪声，但精度要求严、成本高，多应用于高级轿车发动机。 （4）气门推杆 其作用是将挺杆的推力传给摇臂，驱动气门开启。推杆的上、下端头经热处理并抛磨，以提高耐磨性；杆身有实心和空心两种。 （5）摇臂及摇臂轴总成 其作用是改变推杆（下置凸轮轴式）、挺杆（中置凸轮轴式）或凸轮（上置凸轮轴式）的推力方向，使气门开启。摇臂轴总成固定在气缸盖上部，主要由摇臂、摇臂轴支座等组成，摇臂制成两臂不等长，这样使挺杆、推杆以较小的升程就能获得气门较大的开度。摇臂长臂一端与气门杆相对应，短臂一端装有调整螺钉及螺母，用来调整气门脚间隙。摇臂轴为空心轴，与摇臂轴支座、摇臂有贯通的润滑油道，以润滑配气机构部分的摩擦表面。 § 三、气门间隙 气门间隙 （俗称气门脚间隙），是指气门摇臂与气门杆端的间隙，该间隙是为了给挺杆、推杆、气门杆身在热态时的轴向伸长留出膨胀余地。气门间隙应按规定的数值调整，若过大会使配气机构产生撞击声；过小会使气门在热态时关闭不严而漏气。 § 四、配气相位 四冲程发动机工作循环原理时，对气门的开闭时间与活塞行程、曲轴转角三者之间的关系，作了理论上的简化。实际上因发动机转速很高，活塞每行程所占的时间仅千分之几秒至百分之几秒，如EQ6100-1型发动机在最大功率时的转速为300r/min，一个行程仅有0.01s,在这极短的时间内要使进气充分和排气彻底是很困难的。为了延长进排气时间，四冲程发动机气门采取了提前开启和延迟关闭的措施。也就是说，气门开启过程中对应的曲轴转角大于180°。用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。配气相位的各个角度可用配气相位图来表示。 § 汽油发动机燃料系 一、作用 汽油发动机燃料系的作用是根据发动机不同工作情况的需要，将纯静的空气和汽油配制成适当比例的可燃混合气，送入各个气缸进行燃烧后所产生的废气排入大气中。 二、类别及性能对比 汽油机燃料系，按照可燃混合气形成方式的不同，可分为化油器式燃料系和汽油喷射式燃料系两种。两种型式的燃料的燃料系，在汽车上都有应用，汽油喷射式燃料系在汽车上得到了更快的推广。化油器式燃料系曾经在汽车上有着广泛的应用。这种结构的汽油机燃料系，具有工作可靠、结够简单、使用方便和成本较低的特点。但是，化油器不能满足现代汽车进一部降低排污和提高动力性、经济性的迫切要求，而逐渐丧失昔日的主流地位。为了克服化油器式燃料系的上述缺点，人们在发展化油器式燃料系的同时，一直在寻求别的更好的混合气形成方法。在20世纪50年代，对汽油喷射技术的研究还只是一个序幕。当时的研究重点是如何提高发动机的输出功率和瞬间反应性能，而对燃油经济性考虑少，对排放污染则尚未触及，对于电子控制系统的优点也认识不足。1967年，Bosch公司推出了D-Jetronic电子控制汽油喷射系统，迎来了发动机电控技术百花竟开的春天。排放法规出台和汽油危机这两个方面的压力，加上电子技术的飞速发展，使此后的电喷技术发展驶上了快车道。1981年，热线式空气质量流量计的推出，提高了对空燃比的控制误差。尤其是微机的加入以及微机速度、容量的提高，使控制功能越来越完善。进气道汽油喷射由简单的多点喷射技术发展到顺序喷射，进一步改善了排放和瞬态性能。多种传感器的应用，控制器能了解整个发动机的运行条件和环境条件，进而针对不同工作模式进行智能化控制。随车故障诊断系统能对喷射系统以致控制器本身进行检测，提高了使用的可靠性和维修的便利。由于这些原因，电控汽油喷射系统得到了迅速的产业化发展。相比而言，汽油喷射式燃料系具有以下优点：① 进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，充气性能好，有利于提高发动机的输出功率。② 混合气的各缸分配均匀性能好。③ 可以随着汽车运行工矿的变化而相应地配置最佳的可燃混合气浓度，确保发动机的动力性、经济性，特别时降低排气污染的要求。④ 具有良好的加速等过度性能。 汽油喷射式燃料系在发展过程中尚需解决的主要的问题是系统的布置复杂和制造成本较高。 § 三、化油器式燃料系 1、基本组成 化油器式燃料系的基本组成，它可分为汽油供给装置（包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵）、空气供给装置（包括空气滤清器、进气消声器、冷暖风转换机构等）、混合气形成装置（化油器）、进气和排气装置（包括进气支管、排气支管和消声器）。 § 2、基本工作原理 当发动机工作时，在汽油泵的作用下，汽油从汽油箱中被吸出，经油管流入汽油滤清器，汽油滤清器将汽油中的杂质滤除后被汽油泵压送到化油器中；空气则经空气滤清器滤除所含杂质后，进入化油器。在化油器内部，汽油与空气雾化混合，形成可燃混合气，经进气支管分配到各个气缸后燃烧做功。燃烧后所产生的废气经排气支管汇集，由排气管及消声器减轻噪声并灭掉火星后，排到大气中去。 ●清理空气滤清器 空气滤清器直接关系到汽车在行驶过程中发动机的进气问题，车辆只在城市中行驶，空气滤清器还不会堵塞，但是汽车如果在灰尘较多的路面上行驶后，就需要特别关注一下空气滤清器的清洁问题了。 如果空气滤清器发生堵塞或积尘过多就会致使发动机进气不畅，而且大量的灰尘进入汽缸，会加快汽缸积炭速度，使发动机点火不畅，动力不足，车辆的油耗就自然会升高。如果在正常的城市公路上行驶，空气滤清器在汽车行驶5000公里时就应该进行检查，如果滤清器上积尘过多，可以考虑用压缩空气从滤芯内部向外吹，将灰尘吹净。但压缩空气的压力也不能过高，以防滤纸被损坏。在清洁空气滤清器时切不可用水或油，以防止油水浸染滤芯。 ●清洗喷油嘴积炭 因为燃烧室容易产生积炭，而积炭会导致启动困难；喷油嘴积炭也会导致油道堵塞、汽油喷射变形燃油消耗自然也会增大。 对于燃烧室的清洗可以采用专用退炭剂，使燃烧室和喷油嘴上的积炭软化并与零件表面脱离，然后将软化的积炭除去。这种除炭方法效果好，不损伤零件表面并且除炭的效率也得到了大大的提高。 ●清除节气门油泥 节气门处油泥产生的原因是多方面的，有些是燃料燃烧的废气在节气门处形成积炭；再就是没有被空气滤清器过滤的杂质在节气门处残留形成。油泥多了进气会产生气阻，从而导致油耗的增加。 车一般在行驶1万到2万公里时就应该对节气门进行清洗。在清洗节气门时，首先要拆除进气喉管，露出节气门，拆掉电瓶负极，关闭点火开关，把节气门翻板扳直，往节气门内喷少量“化油器清洗剂”然后用涤纶抹布或者高纺“无纺布”小心擦洗，节气门深处，手够不着的地方可以用夹子夹住抹布小心擦洗，清洗干净后装好进气喉管和电瓶负极就可以点火了！ § 正确保养 发动机是一辆汽车动力输出的关键，也与油耗密切相关。所以给发动机及其附件各个系统定期进行清理，做好保养也是可以降低油耗的。 § 技术讲解 发动机基本构造 曲柄连杆机构 冷却系统 配气机构 起动系统 润滑系统 燃料供给系 点火系统 发动机分类 按进气系统分类 按气缸数目分类 按行程分类 按气缸排列方式分类 按冷却方式分类 按所用燃料分类 发动机技术解析 涡轮增压发动机 机械增压发动机 汽油直喷技术 全铝发动机 可变正时气门技术 转子发动机 水平对置发动机 共轨柴油喷射系统 § 热点成型技术比拼 车型 排列 双顶凸轮轴 全铝发动机 可变正时气门技术 增压发动机 汽油直喷技术 功率（千瓦） 本田 思域 直4 ● 103 宝马 523i 直6 ● ● ● 139 本田 思迪1.5 直4 79 东风标致 206 直4 ● ● 78 帕萨特 领驭1.8T 直4 ● ●（涡轮） 110 一汽大众 速腾1.8T 直4 ● ●（涡轮） 110 中华 骏捷1.8 直4 ● 100 福特 福克斯2.0 直4 ● ● 104 现代 雅绅特 直4 ● 75 锐志 2.5 V6 v6 ● ●（Dual VVT-i） 145 别克 君越2.4 直4 ● ● ●（EcotecD－VVT） 125 铃木 雨燕1.3 直4 ● 63 马自达3 2.0 直4 ● ● 110 三菱 欧蓝德2.4 直4 ● 128 奔驰 E200K 直4 ● ● ● ●（机械） 120 日产 TIIDA骐达 直4 ● ● ●(CVTC) 80 奥迪A6 3.0 v6 ● ● ● 160 本田 雅阁 直4 ● ●（i-VTEC ） 125 奥迪A4 2.0FSI 直4 ● ● ● ●（涡轮） ● 147 § 国内常用机型比较 发动机型号 介绍 排放 优点 缺点 适用车型 丰田8A－FE 丰田8A－FE发动机是水冷式4冲程4缸16气门电喷式汽油机。该款发动机还配有三元催化转换器，尾气排放达到欧洲Ⅱ号标准。 1342ml 燃油经济好、质量可靠，维修简便 动力小不适于大型车 夏利 威姿 夏利N3 吉利 三菱4G63 三菱4g6系列发动机分为4g63（2.0升）/4g64（2.4升）两大系列，直列4缸、16气门、单顶置凸轮轴、电子控制多点燃油喷射 2350/1997ml 维修方便、维护成本低 2.4排量油耗偏高 尊驰瑞虎 东方之子 哈弗 CEO Jeep2500 帕杰罗sport 欧蓝德（旧款） 金杯海狮阁瑞斯 飞碟UFO 得利卡 大众1.8T宝来发动机与另三款车的最大不同就在舱内的放置形式为横置式，而其他三款车是纵置式1781ml动力表现极佳涡轮有迟滞，维护成本高途安 速腾 帕萨特 A4 A6（旧款） 宝来 五菱B系列16V双顶置凸轮轴发动机结构，MPI多点式燃油电子喷射系统，1206ml成本低、油耗低、功率大。最大的技术亮点是升功率达到52.2KW动力小不适于大型车五菱鸿途 § 基本构造 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。 曲柄连杆机构起动系统 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。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。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 点火系统 冷却系统 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。 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。 润滑系统 配气机构 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。 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。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 燃料供给系统 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；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 § 具体分类 内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型，下面让我们来看看内燃机是怎样分类的。 按照进气系统分类 按照气缸排列方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。 按照气缸数目分类 按照冷却方式分类 内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。 按照行程分类 按照所用燃料分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。 内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。 涡轮增压发动机（Turbo) 机械增压发动机（Supercharger） 增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。它通过采用专门的压气机，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的 机械增压的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好。但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，从而影响到发动机转速的提高。 优点：在不增加发动机排量的基础上，可大幅度提高功率和扭矩。 优点：响应性好完全没有涡轮的迟滞现象，可以在任何时候都能输出源源不断的扭力。 缺点：涡轮工作有迟滞现象，并且保养费用高。 缺点：高转速时会产生大量的摩擦，从而影响到转速的提高，并且噪音大。 代表车型：宝来1.8T 速腾 1.8T 途安1.8T 帕萨特1.8T 奥迪A4 1.8T/2.0T 奥迪A6 2.0T 代表车型：北京奔驰E200K 路虎揽胜运动版 汽油直喷技术(FSI) 全铝发动机 FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。[ 两种材质发动机最大的不同就是重量，全铝合金发动机比铸铁发动机可以轻一半的重量。本来轿车的总重量就不高，发动机所占的比例可是不能忽略，重量减轻的最直接效果便是油耗方便表现的增强。而发动机的重量也直接影响车辆的行驶性能，由于一般轿车多为前轮驱动，如前舱重量过重，车辆拐弯时会引起过多转向，并且制动距离也会加长。 优点：在大幅提高了燃油的经济效率的同时增加发动机的功率。 优点：可以轻一半的发动机重量，能有效降低燃油消耗和提高操控表现。 缺点：对油品的要求十分苛刻。 缺点：铝制材料价格昂贵。 代表车型：奥迪A42.0T 奥迪A6 2.0T 代表车型：骐达 SWIFT雨燕 奥迪A8 可变正时气门技术(VVT-i VECT) 转子发动机 发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。[ 壳体的内部空间（或旋轮线室）总是被分成三个工作室。 在转子的运动过程中，这三个工作室的容积不停地变动，在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。 优点：在大幅提高了燃油的经济效率的同时增加发动机的功率。 优点：燃油经济效率高、发动机结构简单、振动小率。 缺点：对油品的要求十分苛刻。 缺点：耐用性不高，油耗大,加工成本高。 代表车型：本田雅阁 本田CR-V 丰田花冠 马自达6 新欧蓝德 宝马325 代表车型：马自达RX-8 水平对置发动机 共轨柴油喷射系统 水平对置发动机，发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动。使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，便发动机转速得到很大提升，减少噪音。 共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。[ 优点：大大降低车辆在行驶中的振动，发动机转速得到很大提升，减少噪音。 优点：很好经济效率，并且低速扭矩可以获得很好的动力。 缺点：发动机各部份的设计和生产工艺均要求相当苛刻。 缺点：发动机产生的噪音和震动大。 代表车型：斯巴鲁翼豹WRC保时捷 911 代表车型：宝来1.9TDI 奥迪A6 2.5TDI 华泰现代特拉卡2.9CRDi § 发展历程及前景 历史发展 生在德国，长在日本-------汽车发动机的发展史!!!!汽车发动机 发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。 18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。 1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。 未来汽车发动机的发展 目前汽车用的发动机都是内燃机，内燃机通过燃料的燃烧，把化学能转化为热能，再将热能转化为机械能的热动力机汽车发动机械。内燃机是热效率最高的热力机械，但仍存在着巨大的节能及降低尾气污染的潜力。对于量调节式的汽油机而言，在部分负荷时，会因节气门开度小而造成发动机的泵气损失大，从而降低发动机的机械效率，影响到经济性。取消节气门就是提高汽油机经济性的最根本措施。但由于目前的汽油机是用节气门来调节混合气量的，取消节气门，发动机的动力输出无法控制，因此必须探索新的途径。汽油直接喷射技术就是基于这一思路。将汽油机的节气门调节动力输出，改为用喷油量控制动力输出。这样一来，采用汽油直接喷射的汽油机与目前的电控喷射发动机相比，燃油消耗量可以减少１５％左右。但汽油机采用直接喷射技术后，现有的三效催化系统难以发挥作用，使发动机的废气排放品质下降，因此还需要重新探索新的途径。目前的混合气均质压燃理论为解决这一问题提供了很好的思路。该理论是在汽油机上取消节气门，用喷油量调节动力输出，采用大量的高温废气混合到适当比例的燃料和空气混合气中，用发动机的压缩行程用活塞压缩使混合气自己着火，从而解决汽油机无节气门下的动力输出与同时采用三效催化转化器的矛盾。同样这一理论也可以应用到柴油机上，使柴油机在均质混合气时压燃着火，而不是现在的边喷油、边着火的扩散燃烧模式，从而使柴油机的废气排放达到最低，特别是烟度排放和ＮＯＸ排放。目前均质混合气压燃着火的理论正在付诸实施之中。一旦这一新理论在实践得到应用，可以预见，今后的发动机会更加高效、更加清洁，汽车的使用将更加安全且有利于环保。 |
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