第1章

發(fā)動機(jī)基本知識

1.1 概述

1.1.1 分類

車用內(nèi)燃機(jī)，根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要構(gòu)件的形式，分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。前者又可按活塞運(yùn)動方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最為廣泛。

汽車發(fā)動機(jī)（主要指車用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)）按照不同的特征來分類。

1.按照所使用燃料分類

按照所使用燃料的不同，汽車發(fā)動機(jī)可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)（圖1-1）。

以汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)；以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪聲小，啟動容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。

2.按照沖程分類

按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)，汽車發(fā)動機(jī)可以分為四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)（圖1-2）。

曲軸轉(zhuǎn)兩圈（720°），活塞在汽缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四沖程內(nèi)燃機(jī)；曲軸轉(zhuǎn)一圈（360°），活塞在汽缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二沖程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)廣泛使用的是四沖程內(nèi)燃機(jī)。

3.按照冷卻方式分類

按照冷卻方式不同，汽車發(fā)動機(jī)分為水冷發(fā)動機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)（圖1-3）。

水冷發(fā)動機(jī)是利用在汽缸體和汽缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；風(fēng)冷發(fā)動機(jī)是利用流動于汽缸體與汽缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)。

4.按照汽缸數(shù)目分類

按照汽缸數(shù)目不同，汽車發(fā)動機(jī)可以分為單缸發(fā)動機(jī)和多缸發(fā)動機(jī)（圖1-4）。

僅有一個汽缸的發(fā)動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個以上汽缸的發(fā)動機(jī)稱為多缸發(fā)動機(jī)，如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機(jī)。現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。

5.按照汽缸排列方式分類

按照汽缸排列方式不同，汽車發(fā)動機(jī)可以分為單列式和雙列式（圖1-5）。

單列式發(fā)動機(jī)的各個汽缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把汽缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機(jī)把汽缸排成兩列，兩列之間的夾角小于180°（一般為90°），稱為V型發(fā)動機(jī)，若兩列之間的夾角等于180°，稱為對置式發(fā)動機(jī)。

6.按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類

按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式，汽車發(fā)動機(jī)可以分為自然吸氣（非增壓）式發(fā)動機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣（增壓）式發(fā)動機(jī)（圖1-6）。

1.1.2 汽車發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

汽車發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖1-7。發(fā)動機(jī)的工作腔稱做汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時，連桿便推動曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時，工作腔的容積也在不斷的由最小變到最大，再由最大變到最小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。在汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門和排氣門，進(jìn)、排氣門是頭朝下尾朝上倒掛在汽缸頂端的。通過進(jìn)、排氣門的開閉實(shí)現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門的開閉由凸輪軸控制。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪或鏈條驅(qū)動。進(jìn)、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機(jī)構(gòu)。通常稱這種結(jié)構(gòu)形式的配氣機(jī)構(gòu)為頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)。現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)無一例外地都采用頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)。構(gòu)成汽缸的零件稱做汽缸體，支撐曲軸的零件稱做曲軸箱，汽缸體與曲軸箱的連鑄體稱做機(jī)體。

1-油底殼；2-機(jī)油；3-曲軸；4-曲軸同步帶輪；5-同步帶；6-曲軸箱；7-連桿；8-活塞；9-水套；10-汽缸；11-汽缸蓋；12-排氣管；13-凸輪軸同步帶輪；14-搖臂；15-排氣門；16-凸輪軸；17-高壓線；18-分電器；19-空氣濾清器；20-化油器；21-進(jìn)氣管；22-點(diǎn)火開關(guān)；23-點(diǎn)火線圈；24-火花塞；25-進(jìn)氣門；26-蓄電池；27-飛輪；28-啟動機(jī)

1.1.3 汽車發(fā)動機(jī)的基本術(shù)語

1.工作循環(huán)

活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動所完成的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個過程叫做一個工作循環(huán)。

2.上、下止點(diǎn)（圖1-8）

活塞在汽缸里作往復(fù)直線運(yùn)動時，當(dāng)活塞向上運(yùn)動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點(diǎn)。

活塞在汽缸里作往復(fù)直線運(yùn)動時，當(dāng)活塞向下運(yùn)動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點(diǎn)。

3.活塞行程（圖1-8）

活塞從一個止點(diǎn)到另一個止點(diǎn)移動的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。一般用S表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。

4.曲柄半徑（圖1-8）

曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通常活塞行程為曲柄半徑的兩倍，即S=2R。

5.汽缸工作容積（圖1-8）

活塞從一個止點(diǎn)運(yùn)動到另一個止點(diǎn)所掃過的容積，稱為汽缸工作容積。一般用hVh表示：

Vh=（πD2/4×106）×S

式中D——汽缸直徑，單位mm；

S——活塞行程，單位mm。

6.汽缸總?cè)莘e（圖1-8）

活塞位于下止點(diǎn)時，其頂部與汽缸蓋之間的容積稱為汽缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見，汽缸總?cè)莘e就是汽缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va=Vc+Vh。

7.發(fā)動機(jī)排量

多缸發(fā)動機(jī)各汽缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機(jī)排量。一般用VL表示：

VL=iVh

式中Vh——汽缸工作容積；

i——汽缸數(shù)目。

8.壓縮比

壓縮比是發(fā)動機(jī)中一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示：

ε=Da/Vc=1+（Vh/Vc）

式中Va——汽缸總?cè)莘e；

Vh——汽缸工作容積；

Vc——燃燒室容積。

通常汽油機(jī)的壓縮比為6～10，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為16～22。