第1章

發動機基本知識

1.1 概述

1.1.1 分類

車用內燃機，根據其將熱能轉變為機械能的主要構件的形式，分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式分為往復活塞式內燃機和旋轉活塞式內燃機兩種。往復活塞式內燃機在汽車上應用最為廣泛。

汽車發動機（主要指車用往復活塞式內燃機）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，汽車發動機可以分為汽油機和柴油機（圖1-1）。

以汽油為燃料的內燃機稱為汽油機；以柴油為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機轉速高，質量小，噪聲小，啟動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經濟性能和排放性能都比汽油機好。

2.按照沖程分類

按照完成一個工作循環所需的行程數，汽車發動機可以分為四沖程內燃機和二沖程內燃機（圖1-2）。

曲軸轉兩圈（720°），活塞在汽缸內上下往復運動四個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為四沖程內燃機；曲軸轉一圈（360°），活塞在汽缸內上下往復運動兩個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為二沖程內燃機。汽車發動機廣泛使用的是四沖程內燃機。

3.按照冷卻方式分類

按照冷卻方式不同，汽車發動機分為水冷發動機和風冷發動機（圖1-3）。

水冷發動機是利用在汽缸體和汽缸蓋冷卻水套中進行循環的冷卻液作為冷卻介質進行冷卻的；風冷發動機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進行冷卻的。水冷發動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應用于現代車用發動機。

4.按照汽缸數目分類

按照汽缸數目不同，汽車發動機可以分為單缸發動機和多缸發動機（圖1-4）。

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

5.按照汽缸排列方式分類

按照汽缸排列方式不同，汽車發動機可以分為單列式和雙列式（圖1-5）。

單列式發動機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；雙列式發動機把汽缸排成兩列，兩列之間的夾角小于180°（一般為90°），稱為V型發動機，若兩列之間的夾角等于180°，稱為對置式發動機。

6.按照進氣系統是否采用增壓方式分類

按照進氣系統是否采用增壓方式，汽車發動機可以分為自然吸氣（非增壓）式發動機和強制進氣（增壓）式發動機（圖1-6）。

1.1.2 汽車發動機的基本結構

汽車發動機的基本結構見圖1-7。發動機的工作腔稱做汽缸，汽缸內表面為圓柱形。在汽缸內作往復運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，構成曲柄連桿機構。因此，當活塞在汽缸內作往復運動時，連桿便推動曲軸旋轉，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，如此循環不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。在汽缸蓋上裝有進氣門和排氣門，進、排氣門是頭朝下尾朝上倒掛在汽缸頂端的。通過進、排氣門的開閉實現向汽缸內充氣和向汽缸外排氣。進、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動。進、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機構。通常稱這種結構形式的配氣機構為頂置氣門配氣機構。現代汽車內燃機無一例外地都采用頂置氣門配氣機構。構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體。

1-油底殼；2-機油；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-進氣管；22-點火開關；23-點火線圈；24-火花塞；25-進氣門；26-蓄電池；27-飛輪；28-啟動機

1.1.3 汽車發動機的基本術語

1.工作循環

活塞在汽缸內作往復運動所完成的進氣、壓縮、做功和排氣四個過程叫做一個工作循環。

2.上、下止點（圖1-8）

活塞在汽缸里作往復直線運動時，當活塞向上運動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉中心最遠的極限位置，稱為上止點。

活塞在汽缸里作往復直線運動時，當活塞向下運動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉中心最近的極限位置，稱為下止點。

3.活塞行程（圖1-8）

活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用S表示，對應一個活塞行程，曲軸旋轉180°。

4.曲柄半徑（圖1-8）

曲軸旋轉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）

活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，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.汽缸總容積（圖1-8）

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

7.發動機排量

多缸發動機各汽缸工作容積的總和，稱為發動機排量。一般用VL表示：

VL=iVh

式中Vh——汽缸工作容積；

i——汽缸數目。

8.壓縮比

壓縮比是發動機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，即汽缸總容積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——汽缸總容積；

Vh——汽缸工作容積；

Vc——燃燒室容積。

通常汽油機的壓縮比為6～10，柴油機的壓縮比較高，一般為16～22。