技能點：識別發(fā)動機的分類及總體構(gòu)造

汽車零部件與總成識別2.1識別發(fā)動機的分類及總體構(gòu)造

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發(fā)動機（Engine）是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。發(fā)動機既可以按照燃燒的位置進(jìn)行分類，也可以按照車輛的類型進(jìn)行分類。其中，首先要了解的是發(fā)動機的基本工作原理以及總體構(gòu)造。汽車零部件與總成識別2.1.1發(fā)動機的分類

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發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器。根據(jù)燃燒的位置，燃燒的類型，內(nèi)部運動的類型等分為以下幾類。1．內(nèi)燃發(fā)動機（internal-combustionengine）

燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒發(fā)生。燃燒過程直接在必須移動以產(chǎn)生機械能的部件發(fā)生。汽油發(fā)動機、摩托車發(fā)動機等都是內(nèi)燃發(fā)動機，如圖所示。汽車零部件與總成識別

重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)2．外燃發(fā)動機（externalcombustionengine）

在外燃發(fā)動機內(nèi)，燃燒遠(yuǎn)離必須被移動的部件。如圖所示，蒸汽發(fā)動機的鍋爐就在外部，它不接觸活塞。汽車零部件與總成識別

重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)3．間歇燃燒發(fā)動機（Intermittentcombustionengine）

發(fā)動內(nèi)的燃燒有開始和停止現(xiàn)象。常見的汽油、柴油等發(fā)動機都是間歇燃燒發(fā)動機。4．持續(xù)燃燒發(fā)動機（Continuouscombustionengine）

持續(xù)燃燒發(fā)動機內(nèi)的燃燒是一直持續(xù)的。采用持續(xù)燃燒的發(fā)動機有直升機發(fā)動機、火箭發(fā)動機、噴氣發(fā)動機等。汽車零部件與總成識別

重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)5．往復(fù)式發(fā)動機（reciprocatingengine）

在往復(fù)式發(fā)動機，燃油內(nèi)部能量產(chǎn)生的運動使部件上下移動。在發(fā)動機中，這種往復(fù)運動必須隨后轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。常見的汽油、柴油發(fā)動機都是往復(fù)運動發(fā)動機，如圖所示。汽車零部件與總成識別

重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)6．轉(zhuǎn)子發(fā)動機（rotarypistonmachine）

轉(zhuǎn)子發(fā)動機的轉(zhuǎn)子兼起往復(fù)式發(fā)動機的活塞和連桿的作用，并把燃?xì)鈮毫鹘o主軸。目前在國外，轉(zhuǎn)子發(fā)動機還只限于裝在一些賽車上。7．其它分類方法

（1）按發(fā)動機完成一個工作循環(huán)活塞行程數(shù)分為：二行程和四行程發(fā)動機。（Twostrokeandfourstrokeengine）

（2）發(fā)動機冷卻方式不同分為：水冷和風(fēng)冷發(fā)動機。（Watercooledandaircooledengine）

（3）按燃料的種類分為：汽油、柴油、燃?xì)獍l(fā)動機等。（Gasoline、diesel、gasengine）

（4）按點火方式分為：有火花塞點火和壓縮點火發(fā)動機。（sparkplugandcompressionignitionengine）汽車零部件與總成識別2.1.2車用發(fā)動機的類型

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在汽車中使用發(fā)動機，根據(jù)車輛的不同，可以采用直列、V型、斜置或?qū)χ檬綒飧撞贾眯褪健?．直列發(fā)動機（in-lineengine）

所有的氣缸都放在一排，缸體是一個整體鑄件，所有氣缸都垂直排列，如圖所示。2．V型發(fā)動機（V-engine）

V型發(fā)動機有兩排氣缸，見圖所示，這兩排氣缸之間大約為60～90度。這種類型的發(fā)動有兩個缸蓋。汽車零部件與總成識別

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3．氣缸斜置式發(fā)動機（inclinedcylinderengine）

氣缸的布置型式是斜置式結(jié)構(gòu)，如圖所示。其目的是為了縮短發(fā)動機頂部與底部之間的距離，具有更好的空氣動力學(xué)特性。4．氣缸對置式發(fā)動機（opposed-cylinderengine）

氣缸對置式發(fā)動機用在發(fā)動機的垂直空間很小的車輛上，兩排氣缸之間的夾角通常是180度，如圖所示。汽車零部件與總成識別2.1.3發(fā)動機的常見術(shù)語

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發(fā)動機的常見術(shù)語示意圖，如圖所示。汽車零部件與總成識別

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（1）上止點：活塞上下往復(fù)運動時活塞頂離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置。 （2）下止點：活塞上下往復(fù)運動時活塞頂離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近處，即活塞最低位置。 （3）活塞行程（S）：活塞上、下止點間的距離稱為活塞行程。曲軸每轉(zhuǎn)動半圈（即180度）相當(dāng)于一個行程。 （4）曲柄半徑（R）：指與連桿大端相連接的曲柄銷的中心線到曲軸回轉(zhuǎn)中心線的距離。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞移動兩個曲柄半徑，即S=2R。 （5）氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積，稱氣缸工作容積。其計算公式為：

式中S-活塞行程，單位為mm，D—氣缸直徑，單位為mm汽車零部件與總成識別

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（6）燃燒室容積（Vc）：活塞位于上止點時，活塞頂上方的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積。

（7）氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞位于下止點時，活塞頂上方的整個空間稱為氣缸總?cè)莘e。Va=Vh+Vc

（8）發(fā)動機工作容積（VL）：多缸發(fā)動機各氣缸工作容積之和，稱為發(fā)動機工作容積或發(fā)動機排量。若發(fā)動機的氣缸數(shù)為i，則汽車零部件與總成識別

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（9）壓縮比（ε）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，稱為壓縮比。通常用符號ε表示。壓縮比是發(fā)動機的一個很重要的參數(shù)。它反映了在壓縮行程中氣缸內(nèi)的可燃混合氣被壓縮的程度。排量相同的發(fā)動機，壓縮比越高，作功行程時膨脹能力就越強，輸出功率越大。汽油機壓縮比一般為6～11，柴油機為16～22。 （10）發(fā)動機工況：發(fā)動機在某一時刻的運行狀況稱為發(fā)動機工況，用發(fā)動機此時輸出的轉(zhuǎn)速和有效功率表示。 （11）工作循環(huán)：在氣缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一系列連續(xù)過程（進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣）稱為發(fā)動機的工作循環(huán)。汽車零部件與總成識別2.1.4發(fā)動機的基本工作原理

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發(fā)動機的基本工作原理可以分為兩種：一種是四沖程汽油機工作原理，一種是四沖程柴油機工作原理。1．四沖程汽油機的工作原理

四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)需要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個行程，對應(yīng)活塞上下往復(fù)運動四次，相就的曲軸旋轉(zhuǎn)720度（兩圈），如圖所示。汽車零部件與總成識別

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（1）進(jìn)氣行程

進(jìn)氣行程開始時，活塞位于上止點，排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開啟，活塞被曲軸帶動從上止點向下止點移動，曲軸由0度沿順時針方向轉(zhuǎn)到180度。此時，汽缸內(nèi)活塞上方的容積增大，壓力低到小于大氣壓力，可燃混合氣在壓差作用下被吸人汽缸。進(jìn)氣終了時汽缸內(nèi)的壓力為0.075～0.090MPa。

流進(jìn)汽缸內(nèi)的可燃混合氣，因與汽缸壁、活塞頂?shù)雀邷貦C件接觸并與前一行程（排氣行程）留下的高溫殘余廢氣混合，所以它的溫度上升到370～403K。

（2）壓縮行程

壓縮行程開始時，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞自下止點向上止點移動，曲軸由180度轉(zhuǎn)到360度。由于活塞上方容積不斷縮小，可燃混合氣受到壓縮，其溫度和壓力不斷升高至易燃程度。壓縮終了時，可燃混合氣的溫度為600-750K，可燃混合氣壓力為0.8～2.0MPa。

壓縮終了時，可燃混合氣的壓力和溫度取決于壓縮比，壓縮比愈大，燃燒速度愈大，因而發(fā)動機發(fā)出的功率便愈大，經(jīng)濟(jì)性愈好。但壓縮比過大時，不僅不能進(jìn)一步改善燃燒狀況，反而會出現(xiàn)爆燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象。汽車零部件與總成識別

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（3）做功行程

在做功行程中，進(jìn)、排氣門仍關(guān)閉。當(dāng)活塞在壓縮行程接近上止點時，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵?，放出大量的熱能，使燃?xì)獾膲毫蜏囟燃眲∩?。最高壓力?～6.5MPa，相應(yīng)的溫度為2200-2800K，且體積迅速膨脹，從而使活塞被高壓氣體推動從上止點下行，帶動曲軸從360度旋轉(zhuǎn)到540度，并輸出機械能。能量除了維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)消耗一部分外，其余部分都用于對外做功，所以該行程稱為做功行程。

（4）排氣行程

排氣行程開始時，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟，活塞從下止點向上止點運動，曲軸由540度旋轉(zhuǎn)到720度，廢氣被排出。排氣終了時，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，為0.105～0.120MPa，廢氣溫度為900-1100K。

因燃燒室占有一定容積，故排氣終了時，不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。汽車零部件與總成識別

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2．四沖程柴油機的工作原理簡介

四沖程柴油機每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個行程，如圖所示。由于柴油機用的柴油粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，且自燃溫度比汽油低，因此柴油機可燃混合氣的形成及點火方式不同于汽油機。

1—進(jìn)氣門（intakevalve）；2—空氣（air）；3—氣缸（cylinder）；4—活塞（piston）；5—連桿（connectingrod）；6—曲軸（crankshaft）；7—噴油器（injector）；8—排氣門（exhaustvalve）；9—廢氣（exhaustgas）汽車零部件與總成識別

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（1）進(jìn)氣沖程（圖a）

第一沖程——進(jìn)氣，它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)進(jìn)氣沖程開始時，活塞從上止點開始下行，吸入的是純空氣。

（2）壓縮沖程（圖b）

壓縮時活塞從下止點間上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行著火作準(zhǔn)備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞上行，進(jìn)氣門關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細(xì)小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和溫度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc＝3～5MPa，Tc＝750～1000K，大大超過了柴油的自燃溫度，故柴油噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與高溫高壓空氣混合后，便立即自行著火燃燒。汽車零部件與總成識別

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（3）做功沖程（圖c）

在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，氣缸內(nèi)壓力上升到6～9Mpa，溫度上升到2000～2500K。活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動，對外作功。

（4）排氣沖程（圖d）

排氣沖程的功用是把燃燒后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。

柴油機與汽油機相比，各有其特點。柴油機的熱效率高，燃油經(jīng)濟(jì)性較好，且沒有點火系統(tǒng)，所以故障較少保養(yǎng)容易，工作可靠。但柴油機轉(zhuǎn)速較汽油機低（一般轉(zhuǎn)速為1800～3000r/min），質(zhì)量大，制造和維修費用高，噪聲大，啟動困難等。

汽油機轉(zhuǎn)速高（目前載貨車用汽油機轉(zhuǎn)速一般為3000～4000r/min，轎車用汽油機最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6000～8000r/min），適應(yīng)性好，工作平穩(wěn)、柔和，操作方便省力，質(zhì)量輕，噪聲小，造價低，容易啟動等，故在轎車和中小型貨車及軍用越野車上得到廣泛的應(yīng)用。但汽油機燃料消耗率較高，經(jīng)濟(jì)性較差，排氣凈化指標(biāo)低。汽車零部件與總成識別2.1.5發(fā)動機的總體構(gòu)造

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現(xiàn)代汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)形式很多，但就其總體功能而言，基本上是由如下的機構(gòu)和系統(tǒng)組成：曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、供給系、潤滑系、冷卻系、起動系、點火系。柴油發(fā)動機則無點火系。如圖所示，為汽油發(fā)動機構(gòu)造示意圖。汽車零部件與總成識別

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1．曲柄連桿機構(gòu)（cranklinkmotiongear）

曲柄連桿機構(gòu)包括活塞連桿組和曲軸飛輪組。它是發(fā)動機產(chǎn)生動務(wù)，并將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力的機構(gòu)。2．配氣機構(gòu)（valvetrain）

配氣機構(gòu)主要由氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門導(dǎo)管、液力挺柱總成、凸輪軸、凸輪軸正時齒輪等組成。其作用是根據(jù)發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)或發(fā)火次序的要求，定時打開和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽油機）或空氣（柴油機）得以及時進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出，使換氣過程最佳，以保證發(fā)動機在各種工況下工作時發(fā)揮最好的性能。汽車零部件與總成識別

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3．燃料供給系統(tǒng)（fueldeliverysystem）

采用汽油噴射供油時，其供油系統(tǒng)主要由空氣系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部件組成。其作用是根據(jù)檢測的空氣量信號，計算發(fā)動機燃燒時所需要的汽油量，向噴射閥提供開閥信號，然后將加有一定壓力的汽油，通過開啟的噴射閥供給發(fā)動機。

柴油機供給系的主要功能是為柴油機氣缸內(nèi)混合氣形成與燃燒提供所需的燃料。其主要由燃油供給、空氣供給、混合氣形成及廢氣排出裝置組成。4．冷卻系統(tǒng)（coolingsystem）

冷卻系統(tǒng)主要由水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水溫表、水管及水套等組成。冷卻系統(tǒng)的基本功能就是從發(fā)動機內(nèi)部把熱量轉(zhuǎn)移到外面的空氣中，混合氣在發(fā)動機汽缸中的燃燒產(chǎn)生相當(dāng)高的熱量和溫度，熱量被汽缸壁、汽缸蓋和活塞吸收。這些部件需要冷卻系統(tǒng)保護(hù)，避免過熱。冷卻不僅保護(hù)發(fā)動機部件，而且防止部件上的潤滑油失去潤滑性能。汽車零部件與總成識別

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5．潤滑系統(tǒng)（lubricatingsystem）

潤滑系統(tǒng)主要包括油底殼、機油濾清器、機油泵、限壓閥和油桶標(biāo)尺等。潤滑系的基本任務(wù)就是將機油不斷地供給各零件的摩擦表面，減少零件的摩擦和磨損。流動的機油不僅可以清除摩擦表面上的磨屑等雜質(zhì)，而且還可以冷卻摩擦表面。氣缸壁和活塞環(huán)上的油膜還能提高氣缸的密封性。此外，機油還可防止零件生銹。6．起動系統(tǒng)（startingsystem）

起動系統(tǒng)主要由起動機、蓄電池、點火開關(guān)、電纜、起動繼電器和飛輪齒圈等組成。起動機的作用是從蓄電池中獲取電能，然后把所獲能量轉(zhuǎn)化為機械能，并通過驅(qū)動機構(gòu)傳遞給發(fā)動機飛輪，讓發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)。汽車零部件與總成識別

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7．點火系統(tǒng)（ignitionsystem）

點火系統(tǒng)包括蓄電池、點火開關(guān)、點火線圈、分電器、高壓導(dǎo)線、火花塞、傳感器、電控單元等組成。為了適應(yīng)發(fā)動機的工作，要求點火系能按照發(fā)動機的點火次序，在一定的時刻，供給火花塞以足夠能量的高壓電，使其兩極間產(chǎn)生電火花，點燃混合氣，使發(fā)動機作功。汽車零部件與總成識別2.1.6內(nèi)燃機的編號

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為了便于內(nèi)燃機的生產(chǎn)管理和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB