發動機
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歷史
隨著科技的進步_人們不斷地研制出不同用途多種類型的發動機_但是_不管哪種發動機_它的基本前提都是要以某種燃料燃燒來產生動力.所以_以電為能量來源的電動機_不屬於發動機的范疇.
回顧發動機產生和發展的歷史_它經歷了外燃機和內燃機兩個發展階段.
所謂外燃機_就是說它的燃料在發動機的外部燃燒_發動機將這種燃燒產生的熱能轉化成動能_瓦特改良的蒸汽機就是一種典型的外燃機_當大量的煤燃燒產生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時_高壓便產生了_然後這種高壓又推動機械做功_從而完成了熱能向動能的轉變.
明白了什麼是外燃機_也就知道了什麼是內燃機.這一類型的發動機與外燃機的最大不同在於它的燃料在其內部燃燒.內燃機的種類十分繁多_我們常見的汽油機、柴油機是典型的內燃機.我們不常見的火箭發動機和飛機上裝配的噴氣式發動機也屬於內燃機.不過_由於動力輸出方式不同_前兩者和後兩者又存在著巨大的差異.一般地_在地面上使用的多是前者_在空中使用的多是後者.當然一些汽車制造者出於創造世界汽車車速新紀錄的目的_也在汽車上裝用過噴氣式發動機_但這總是很特殊的例子_並不存在批量生產的適用性.
此外還有燃氣輪機_這種發動機的工作特點是燃燒產生高壓燃氣_利用燃氣的高壓推動燃氣輪機的葉片旋轉_從而輸出動力.燃氣輪機使用范圍很廣_但由於很難精細地調節輸出的功率_所以汽車和摩托車很少使用燃氣輪機_只有部分賽車裝用過燃氣輪機.
人類的智慧是無窮無盡的_各種新型的發動機不斷地被研制出來_但是_出於安全操控的需要_到目前為止_我們可愛的摩托車還只有一種選擇——往復式發動機.
參數
首先來看看最常見的一個發動機參數———發動機排量.發動機排量是發動機各汽缸工作容積的總和_一般用升(L)表示.而汽缸工作容積則是指活塞從上止點到下止點所掃過的氣體容積_又稱為單缸排量_它取決於缸徑和活塞行程.發動機排量是非常重要的發動機參數_它比缸徑和缸數更能代表發動機的大小_發動機的許多指標都同排氣量密切相關.一般來說_排量越大_發動機輸出功率越大.
了解了排量_我們再來看發動機的其他常見參數.很多初級車友都反映經常在汽車資料的發動機一欄中見到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣_想弄明白究竟是什麼意思.這些都表示發動機汽缸的排列形式和缸數.汽車發動機常用缸數有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等.
一般說來_排量1升以下的發動機常用3缸_例如0.8升的奧拓和福萊爾轎車.排量1升至2.5升一般為4缸發動機_常見的經濟型轎車以及中檔轎車發動機基本都是4缸.3升左右的發動機一般為6缸_比如排量3.0升的君威和新雅閣轎車.
排量4升左右的發動機一般為8缸_比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700.排量5.5升以上的發動機一般用12缸發動機_例如排量6升的寶馬760Li就采用V12發動機.在同等缸徑下_通常缸數越多排量越大_功率也就越高;而在發動機排量相同的情況下_缸數越多_缸徑越小_發動機轉速就可以提高_從而獲得較大的提升功率.
以上是有關發動機缸數的知識_下面我們接著了解“汽缸排列形式”這個重要參數.一般5缸以下發動機的汽缸多采用直列方式排列_常見的多數中低檔轎車都是L4發動機_即直列4缸.另外_也有少數6缸發動機采用直列方式排列.
直列發動機的汽缸體成一字排開_缸體、缸蓋和曲軸結構簡單_制造的本低_低速扭矩特性好_燃料消耗少_尺寸緊湊_應用比較廣泛_缺點則是功率較低.一般1升以下的汽油機多采用直列3缸_1至2.5升的汽油機多采用直列4缸_有的四輪驅動汽車采用直列6缸_因為其寬度小_可以在旁邊布置增壓器等設施_例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸發動機.
另據專業人士介紹_直列6缸發動機的動平衡較好_振動相對較小_所以也為一些中、高級轎車所采用.6到12缸的發動機一般采用V形排列_其中V10發動機主要裝在賽車上.V形發動機長度和高度尺寸小_布置起來非常方便.一般認為V形發動機是比較高級的發動機_因而成為轎車級別的標志之一.
V8發動機結構非常復雜_制造成本很高_所以使用的較少_V12發動機過大過重_只有極個別的高級轎車采用_比如上面提到的寶馬760Li.而大眾公司近來還新開發出了W型發動機_有W8和W12兩種_即汽缸分四列錯開角度布置_形體緊湊_大眾的頂級轎車輝騰就有一款采用了排量6.0升的W12發動機.
結構
機體是構成發動機的骨架_是發動機各機構和各系統的安裝基礎_其內、外安裝著發動機的所有主要零件和附件_承受各種載荷.因此_機體必須要有足夠的強度和剛度.機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成.
氣缸體
水冷發動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體_稱為氣缸體——曲軸箱_也可稱為氣缸體.氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成_氣缸體上部的圓柱狀空腔稱為氣缸_下半部為支承曲軸的曲軸箱_其內腔為曲軸運動的空間.在氣缸體內部鑄有許多加強筋_冷卻水套和潤滑油道等.
氣缸體應具有足夠的強度和剛度_根據氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同_通常把氣缸體分為以下三種形式.
(1) 一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高度.這種氣缸體的優點是機體高度小_重量輕_結構緊湊_便於加工_曲軸拆裝方便;但其缺點是剛度和強度較差
(2) 龍門式氣缸體其特點是油底殼安裝平面低於曲軸的旋轉中心.它的優點是強度和剛度都好_能承受較大的機械負荷;但其缺點是工藝性較差_結構笨重_加工較困難.
(3) 隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式_采用滾動軸承_主軸承孔較大_曲軸從氣缸體後部裝入.其優點是結構緊湊、剛度和強度好_但其缺點是加工精度要求高_工藝性較差_曲軸拆裝不方便.
為了能夠使氣缸內表面在高溫下正常工作_必須對氣缸和氣缸蓋進行適當地冷卻.冷卻方法有兩種_一種是水冷_另一種是風冷.水冷發動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套_並且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通_冷卻水在水套內不斷循環_帶走部分熱量_對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用.
現代汽車上基本都采用水冷多缸發動機_對於多缸發動機_氣缸的排列形式決定了發動機外型尺寸和結構特點_對發動機機體的剛度和強度也有影響_並關系到汽車的總體布置.按照氣缸的排列方式不同_氣缸體還可以分成單列式_V型和對置式三種.
(1) 直列式
發動機的各個氣缸排成一列_一般是垂直布置的.單列式氣缸體結構簡單_加工容易_但發動機長度和高度較大.一般六缸以下發動機多采用單列式.例如捷達轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發動機均采用這種直列式氣缸體.有的汽車為了降低發動機的高度_把發動機傾斜一個角度.
(2) V型
氣缸排成兩列_左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°_稱為V型發動機_V型發動機與直列發動機相比_縮短了機體長度和高度_增加了氣缸體的剛度_減輕了發動機的重量_但加大了發動機的寬度_且形狀較復雜_加工困難_一般用於8缸以上的發動機_6缸發動機也有采用這種形式的氣缸體.
(3) 對置式
氣缸排成兩列_左右兩列氣缸在同一水平面上_即左右兩列氣缸中心線的夾角 γ=180°_稱為對置式.它的特點是高度小_總體布置方便_有利於風冷.這種氣缸應用較少.
氣缸直接镗在氣缸體上叫做整體式氣缸_整體式氣缸強度和剛度都好_能承受較大的載荷_這種氣缸對材料要求高_成本高.如果將氣缸制造成單獨的圓筒形零件(即氣缸套)_然後再裝到氣缸體內.這樣_氣缸套采用耐磨的優質材料制成_氣缸體可用價格較低的一般材料制造_從而降低了制造成本.同時_氣缸套可以從氣缸體中取出_因而便於修理和更換_並可大大延長氣缸體的使用壽命.氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種.
干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體後_其外壁不直接與冷卻水接觸_而和氣缸體的壁面直接接觸_壁厚較薄_一般為1～3mm.它具有整體式氣缸體的優點_強度和剛度都較好_但加工比較復雜_內、外表面都需要進行精加工_拆裝不方便_散熱不良.
濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體後_其外壁直接與冷卻水接觸_氣缸套僅在上、下各有一圓環地帶和氣缸體接觸_壁厚一般為5～9mm.它散熱良好_冷卻均勻_加工容易_通常只需要精加工內表面_而與水接觸的外表面不需要加工_拆裝方便_但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好_而且容易產生漏水現象.應該采取一些防漏措施.
曲軸箱
氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱_曲軸箱分為上曲軸箱和下曲軸箱.上曲軸箱與氣缸體鑄成一體_下曲軸箱用來貯存潤滑油_並封閉上曲軸箱_故又稱為油底殼.油底殼受力很小_一般采用薄鋼板沖壓而成_其形狀取決於發動機的總體布置和機油的容量.油底殼內裝有穩油擋板_以防止汽車顛動時油面波動過大.油底殼底部還裝有放油螺塞_通常放油螺塞上裝有永久磁鐵_以吸附潤滑油中的金屬屑_減少發動機的磨損.在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊_防止潤滑油洩漏.
氣缸蓋
氣缸蓋安裝在氣缸體的上面_從上部密封氣缸並構成燃燒室.它經常與高溫高壓燃氣相接觸_因此承受很大的熱負荷和機械負荷.水冷發動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套_缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通.利用循環水來冷卻燃燒室等高溫部分.
缸蓋上還裝有進、排氣門座_氣門導管孔_用於安裝進、排氣門_還有進氣通道和排氣通道等.汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔_而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔.頂置凸輪軸式發動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔_用以安裝凸輪軸.氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成_鋁合金的導熱性好_有利於提高壓縮比_所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多.
氣缸蓋是燃燒室的組成部分_燃燒室的形狀對發動機的工作影響很大_由於汽油機和柴油機的燃燒方式不同_其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大.汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上_而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑.這裡只介紹汽油機的燃燒室_而柴油機的燃燒室放在柴油供給系裡介紹.
汽油機燃燒室常見的三種形式.
(1) 半球形燃燒室
半球形燃燒室結構緊湊_火花塞布置在燃燒室中央_火焰行程短_故燃燒速率高_散熱少_熱效率高.這種燃燒室結構上也允許氣門雙行排列_進氣口直徑較大_故充氣效率較高_雖然使配氣機構變得較復雜_但有利於排氣淨化_在轎車發動機上被廣泛地應用.
(2) 楔形燃燒室
楔形燃燒室結構簡單、緊湊_散熱面積小_熱損失也小_能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運動_有利於提高混合氣的混合質量_進氣阻力小_提高了充氣效率.氣門排成一列_使配氣機構簡單_但火花塞置於楔形燃燒室高處_火焰傳播距離長些_切諾基轎車發動機采用這種形式的燃燒室.
(3) 盆形燃燒室
盆形燃燒室_氣缸蓋工藝性好_制造成本低_但因氣門直徑易受限制_進、排氣效果要比半球形燃燒室差.捷達轎車發動機、奧迪轎車發動機采用盆形燃燒室.
氣缸墊
氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間_其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封_防止漏氣_漏水和漏油.
氣缸墊的材料要有一定的彈性_能補償結合面的不平度_以確保密封_同時要有好的耐熱性和耐壓性_在高溫高壓下不燒損、不變形.目前應用較多的是銅皮——棉結構的氣缸墊_由於銅皮——棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮_壓緊時較之石棉不易變形.有的發動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網或有孔鋼板為骨架_兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊.
安裝氣缸墊時_首先要檢查氣缸墊的質量和完好程度_所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊.其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓.擰緊氣缸蓋螺栓時_必須由中央對稱地向四周擴展的順序分2～3次進行_最後一次擰緊到規定的力矩.
OHV
發動機的凸輪軸布局形式分為OHC（頂置凸輪軸）和OHV（底置凸輪軸）這兩種.目前日本及歐洲的汽車廠家較為青睐頂置凸輪軸這種設計；而底置凸輪軸_通常只有在美國車上才能看見.
OHC（頂置凸輪軸）_歷經發展現在被分成SOHC（單頂置凸輪軸）和DOHC（雙頂置凸輪軸）.單頂置凸輪軸就是依靠一根凸輪軸來控制進、排氣門的開合.通常來說單頂是配合兩氣門發動機的設計_由於兩氣門發動機在進、排氣效率比多氣門要低_氣門間角布置局限性大.而雙頂置凸輪軸就能把這些問題優化_因為一根凸輪軸只控制一組氣門（進氣門或排氣門）_因此省略了氣門的搖臂_簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構.總的說來_雙頂置凸輪軸由於傳動部件少_進、排氣效率高_更適合發動機高速時的動力表現.對於追求高功率的日本、歐洲廠商_凸輪軸頂置設計當然是最合適不過了.
底置凸輪軸這種設計的發動機一般都是大排量、低轉速、追求大扭矩輸出_因為底置凸輪軸_是依靠曲軸帶動_然後凸輪與氣門搖臂采用一根金屬桿來連接_是凸輪頂起連桿_連桿推動搖臂來實現發動機氣門的開合_所以過高的轉速會使頂桿承壓過大以致折斷.但是這種用頂桿的設計_也有它的優點_結構簡單_可靠性高、發動機重心底、成本低等.因為發動機轉速低_強調的是扭矩表現_所以底置凸輪軸設計是足夠滿足這種需求的.
既然這兩種設計偏向不同_前者是最求大功率_後者是追求大扭矩.我們知道汽車提速快、牽引力強靠的是扭矩_而實現最高速度是依靠功率.這裡還有一個簡單的公式：功率=轉速X扭矩.自然吸氣時發動機提升功率最簡單的辦法_就是提高轉速_轉速越高升功率自然就越高.
爆震傳感器
發動機工作時因點火時間提前過度（點火提前角）、發動機的負荷、溫度及燃料的質量等影響_會引起發動機爆震.發生爆震時_由於氣體燃燒在活塞運動到上止點之前_輕者產生噪音及降低發動機的功率_重者會損壞發動機的機械部件.為了防止爆震的產生_爆震傳感器是不可缺少的重要部件_以便通過電子控制系統去調整點火提前時間.
發動機發生爆震時_爆震傳感器把發動機的機械振動轉變為信號電壓送至ECU.ECU根據其內部事先儲存的點火及其他數據_及時計算修正點火提前角_去調整點火時間_防止爆震的發生.
鉑金火花塞
火花塞分很多種_就材料而言主要有：鎳合金、鉑金等_這些材料本身都有良好的導電性.火化塞散熱形式有冷型火花塞和熱型火花塞_火花塞的電極結構主要有單極、雙極、四極等.其中出於想提升車輛點火性能方面的考慮_很多人都會想著把自己的單極火花塞改為多極的_或者將自己的鎳合金火花塞改為鉑金的.
火花塞是由絕緣體和金屬殼體兩部分組成_金屬殼體帶有螺紋_擰在發動機氣缸上_在金屬殼體中有一個中心電極_它通過絕緣材料與金屬殼體絕緣_在中心電極上端有接線螺母_連接從分電器的過來的高壓線_在金屬殼體下面還焊有接地電極_在中心電極與接地電極之間有很小的間隙_脈沖高壓電擊穿兩個電極之間的空氣_產生電火花點燃可然混合氣做功_由於火花塞工作在高溫高壓的惡劣環境_對它的材料和制造工藝都要求十分高_但在大多經濟型車常采用鎳合金火花塞_只有中高檔車才會使用鉑金火花塞或白金火花塞.
頂置凸輪軸
凸輪軸英文全稱為Overhead camshaft_簡稱OHC.一般發動機的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式.頂置凸輪軸是將凸輪軸被放置在汽缸蓋內_燃燒室之上_直接驅動搖臂、氣門_不必通過較長的推桿.與氣門數相同的推桿式發動機（即頂置氣門結構）相比_頂置凸輪軸結構中需要往復運動的部件要少得多_因此大大簡化了配氣結構_顯著減輕了發動機重量_同時也提高了傳動效率、降低了工作噪音.盡管頂置凸輪軸使發動機的結構更加復雜_但是它帶來的更出色的引擎綜合表現（特別是平順性的顯著提高）以及更緊湊的發動機結構_使發動機制造商很快在產品中廣泛應用這一設計.頂置凸輪軸與頂置氣門結構的驅動方式並不一定不同.動力可以通過正時皮帶、鏈條甚至齒輪組傳遞到頂置的凸輪軸上.
分電器
汽油發動機點火系統中按氣缸點火次序定時的將高壓電流傳至各氣缸火花塞的部件.在蓄電池點火系統中_通常將分電器和點火器安裝在同一軸上_並由凸輪軸驅動_同時它還帶有點火提前角調整裝置和電容器等.
點火器的斷電臂用彈簧片使觸點閉合_凸輪軸帶動斷電凸輪使觸點開啟_開啟間隙約為0.30～0.45毫米.斷電凸輪的凸起數與氣缸數相同.當觸點開啟時_分電器的分電臂正好對准相應的側電極_感應產生的高壓電由次級線圈經過分電臂、側電極、高壓導線傳至相應氣缸的火花塞.
缸線
缸線是傳統點火系中必不可少的一部分_是點火線圈把能量傳給火花塞的介質.缸線大體上分為四部分.第一是導電材料_第二是絕緣膠皮_第三是點火線圈接頭_第四是火花塞接頭（還有一些缸線外面再包裹一層隔熱材料_防止缸線被燒壞）.
缸線數目與發動機缸數相同.隨著科技發展_現在很多車已經沒有了缸線_缸線和點火線圈做到了一起_每缸一個點火線圈_體積大大減小_為每缸獨立點火提供了更加便利的條件.
活塞
發動機好比是汽車的“心髒”_而活塞則可以理解為是發動機的“中樞”_除了身處惡劣的工作環境外_它還是發動機中最忙碌的一個_不斷的進行著從下止點到上止點、從上止點到下止點的往復運動_吸氣、壓縮、做工、排氣等_活塞的內部為掏空設計_更像是一個帽子_兩端的圓孔連接活塞銷_活塞銷連接連桿小頭_連桿大頭則與曲軸相連_將活塞的往復運動轉化為曲軸的圓周運動.
每個活塞的裙體處都有三條皺紋_是為了安裝兩道氣環和一道油環_且氣環在上.在裝配時_兩道氣環的開口需要錯開_起到密封的作用.油環的作用主要是刮除飛濺到缸壁上的多余潤滑油_並將潤滑油刮布均勻.目前廣泛應用的活塞環材料主要有優質灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等.
火花塞
通過電極之間的放電現象產生火花_汽油發動機是通過燃料和混合氣體的適時燃燒使之產生動力_但是作為燃料的汽油即使處於高溫環境下也很難自燃_要想使其適時燃燒有必要用“火”來點燃.這裡說的火花點火便是“火花塞”的作用.發動機整體性能的好壞完全是取決於火花塞閃出火花的良否來決定的.我們往往把發動機比作為“汽車的心髒”_但是更能把火花塞比作為“發動機的心髒”.
機濾
機濾全稱機油濾清器_它的作用是去除機油中的灰塵、金屬顆粒、碳沉澱物和煤煙顆粒等雜質_保護發動機.
在發動機工作過程中_金屬磨屑、塵土、高溫下被氧化的積碳和膠狀沉澱物、水等不斷混入潤滑油.機油濾清器的作用就是濾掉這些機械雜質和膠質_保待潤滑油的清潔_延長其使用期限.機油濾清器應具有濾清能力強_流通阻力小_使用壽命長等性能.
機油冷卻器
機油冷卻器的作用是冷卻潤滑油_保持油溫在正常工作范圍之內.在大功率的強化發動機上_由於熱負荷大_必須裝用機油冷卻器.發動機運轉時_由於機油粘度隨溫度升高而變稀_降低了潤滑能力.因此_有些發動機裝用了機油冷卻器_其作用是降低機油溫度_保持潤滑油一定的粘度.機油冷卻器布置在潤滑系循環油路.
節氣門
節氣門是控制空氣進入發動機的一道可控閥門_氣體進入進氣管後會和汽油混合成可燃混合氣_從而燃燒做工.它上接空氣濾清器_下接發動機缸體_被稱為是汽車發動機的咽喉.節氣門有傳統拉線式和電子節氣門兩種_傳統發動機節氣門操縱機構是通過拉索（軟鋼絲）或者拉桿_一端連接油門踏板_另一端連接節氣門連動板而工作.電子節氣門主要通過節氣門位置傳感器_來根據發動機所需能量_控制節氣門的開啟角度_從而調節進氣量的大小.
節溫器
節溫器是根據冷卻水溫度的高低自動調節進入散熱器的水量_改變水的循環范圍_以調節冷卻系的散熱能力_保證發動機在合適的溫度范圍內工作.節溫器必須保持良好的技術狀態_否則會嚴重影響發動機的正常工作.如節溫器主閥門開啟過遲_就會引起發動機過熱；主閥門開啟過早_則使發動機預熱時間延長_使發動機溫度過低.
冷卻系統
冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去_保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作.冷卻系按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷_如果把發動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系.
而把這些熱量先傳給冷卻水_然後再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系.由於水冷系冷卻均勻_效果好_而且發動機運轉噪音小_目前汽車發動機上廣泛采用的是水冷系.
噴油嘴
噴油嘴其實就是個簡單的電磁閥_當電磁線圈通電時_產生吸力_針閥被吸起_打開噴孔_燃油經針閥頭部的軸針與噴孔之間的環形間隙高速噴出_形成霧狀_利於燃燒充分.
噴油嘴本身是一個常閉閥_當ECU下達噴油指令時_其電壓訊號會使電流流經噴油嘴內的線圈_產生磁場來把閥針吸起_讓閥門開啟好使油料能自噴油孔噴出. 噴射供油的最大優點就是燃油供給之控制十分精確_讓引擎在任何狀態下都能有正確的空燃比_不僅讓引擎保持運轉順暢_其廢氣也能合乎環保法規的規范.
平衡軸
平衡軸讓發動機工作起來更加平穩、順暢.平衡軸技術是一項結構簡單並且非常實用發動機技術_它可以有效減緩整車振動_提高駕駛的舒適性.
當發動機處在工作狀態時_活塞的運動速度非常快_而且速度很不均勻.當活塞位於上下止點位置時_其速度為零_但在上下止點中間位置的速度則達到最高.由於活塞在氣缸內做反復的高速直線運動_因此必然會在活塞、活塞銷和連桿上產生較大的慣性力.雖然連桿上的配重可以有效地平衡這些慣性力_但卻只有一部分運動質量參與直線運動_另一部分參與了旋轉.因而除了上下止點位置外_其它慣性力並不能完全達到平衡狀態_此時的發動機便產生了振動.
起動系統
為了使靜止的發動機進入工作狀態_必須先用外力轉動發動機曲軸_使活塞開始上下運動_氣缸內吸入可燃混合氣_然後依次進入後續的工作循環.而依靠的這個外力系統就是啟動系統. 目前幾乎所有的汽車發動機都采用電力起動機啟動.當電動機軸上的驅動齒輪與發動機飛輪周緣上的環齒嚙合時_電動機旋轉時產生的電磁轉矩通過飛輪傳遞給發動機的曲軸_使發動機起動.電力起動機簡稱起動機.它以蓄電池為電源_結構簡單、操作方便、起動迅速可靠.
氣門
氣門（Value）的作用是專門負責向發動機內輸入燃料並排出廢氣_傳統發動機每個汽缸只有一個進氣門和一個排氣門_這種設計結構相對簡單_成本較低_維修方便_低速性能較好_缺點是功率很難提高_尤其是高轉速時充氣效率低、性能較弱.為了提高進排氣效率_現在多采用多氣門技術_常見的是每個汽缸布置有4個氣門（也有單缸3或5個氣門的設計_原理一樣_如奧迪A6的發動機）_4汽缸一共就是16個氣門_在汽車資料上經常看到的“16V”就表示發動機共16個氣門.這種多氣門結構容易形成緊湊型燃燒室_噴油器布置在中央_這樣可以令油氣混合氣燃燒更迅速、更均勻_各氣門的重量和開度適當地減小_使氣門開啟或閉合的速度更快.
曲柄連桿機構
曲柄連桿機構是發動機實現工作循環_完成能量轉換的主要運動零件.曲柄連桿機構的主要零件可以分為三組_機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組.
發動機共有進氣、壓縮、做功、排氣四個行程_在做功行程中_曲柄連桿機構將活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動_對外輸出動力_而在其他三個行程中_由於慣性作用又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞的往復直線運動.總的來說曲柄連桿機構是發動機借以產生並傳遞動力的機構.通過它把燃料燃燒後發出的熱能轉變為機械能.
曲軸
曲軸是發動機的主要旋轉機構_它擔負著將活塞的上下往復運動轉變為自身的圓周運動_且通常我們所說的發動機轉速就是曲軸的轉速.
曲軸會因機油不清潔以及軸頸的受力不均勻造成連桿大頭與軸頸接觸面的磨損_若機油中有顆粒較大的堅硬雜質_也存在劃傷軸頸表面的危險.如果磨損嚴重_很可能會影響活塞上下運動的沖程長短_降低燃燒效率_自然也會較小動力輸出.此外曲軸還可能因為潤滑不足或機油過稀_造成軸頸表面的燒傷_嚴重情況下會影響活塞的往復運動.因此一定要用合適黏度的潤滑油_且要保證機油的清潔度.
潤滑系統
發動機工作時_各運動零件均以一定的力作用在另一個零件上_並且發生高速的相對運動_有了相對運動_零件表面必然要產生摩擦_加速磨損.因此_為了減輕磨損_減小摩擦阻力_延長使用壽命_發動機上都必須有潤滑系統.
潤滑系統的功用就是在發動機工作時連續不斷地把數量足夠、溫度適當的潔淨機油輸送到全部傳動件的摩擦表面_並在摩擦表面之間形成油膜_實現液體摩擦_從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機件磨損_以達到提高發動機工作可靠性和耐久性的目的.潤滑方式有壓力潤滑、飛濺潤滑、潤滑脂潤滑三種方式.
中冷器
中冷器一般只有在安裝了渦輪增壓的車才能看到.因為中冷器實際上是渦輪增壓的配套件_其作用在於提高發動機的換氣效率. 對於增壓發動機來說_中冷器是增壓系統的重要組成部件.無論是機械增壓發動機還是渦輪增壓發動機_都需要在增壓器與發動機進氣歧管之間安裝中冷器_由於這個散熱器位於發動機和增壓器之間_所以又稱作中間冷卻器_簡稱中冷器.
關鍵詞:氣缸 曲軸 凸輪軸
