3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)

3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和基本組成

目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用內(nèi)燃機(jī)，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)具有熱效率高、體積小、質(zhì)量小、起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)外觀如圖3-1-1所示。

奧迪2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)概述

圖3-1-1 奧迪五缸發(fā)動(dòng)機(jī)

1.發(fā)動(dòng)機(jī)分類

車用內(nèi)燃機(jī)大體分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類，活塞式內(nèi)燃機(jī)按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。汽車上應(yīng)用最廣泛的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。

往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)根據(jù)工作行程的不同，可分為二沖程和四沖程兩類，如圖3-1-2所示。汽車普遍采用四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)（以下簡(jiǎn)稱四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)）。

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)燃料不同，可分為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及生物燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。目前在車用發(fā)動(dòng)機(jī)中，最常見的是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)的組成

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)種類及型號(hào)眾多，但其基本結(jié)構(gòu)大體相同，一般由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)，進(jìn)、排氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)。

圖3-1-2 二沖程和四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)的分類

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

（1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組組成，如圖3-1-3所示。在做功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿及曲柄轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

圖3-1-3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

（2）配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和過程定時(shí)開啟或關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過程。這種按照發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)配置進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻的過程稱為配氣正時(shí)。目前，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用頂置式氣門配氣機(jī)構(gòu)，主要包括氣門組和氣門傳動(dòng)組兩部分，如圖3-1-4所示。

圖3-1-4 配氣機(jī)構(gòu)

（3）進(jìn)、排氣系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)工作需要可燃混合氣，可燃混合氣是空氣和燃油按照一定比例混合形成的能夠燃燒的混合氣。可燃混合氣中的空氣由進(jìn)氣系統(tǒng)提供。

普通發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)一般由進(jìn)氣軟管、空氣流量計(jì)、空氣濾清器、節(jié)氣門體和進(jìn)氣歧管等組成，如圖3-1-5所示。空氣從進(jìn)氣口被吸入空氣濾清器進(jìn)行過濾，然后潔凈的空氣通過進(jìn)氣軟管、節(jié)氣門體和進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸。為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能并降低排放污染，有些發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣系統(tǒng)中采用了一些先進(jìn)的進(jìn)氣控制技術(shù)，例如機(jī)械增壓、渦輪增壓、可變進(jìn)氣歧管等。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的作用是將可燃混合氣燃燒后產(chǎn)生的廢氣排出氣缸，同時(shí)還具有凈化和過濾廢氣的作用。其組成主要包括排氣歧管、氧傳感器、三元催化轉(zhuǎn)化器、排氣管及排氣消聲器等，如圖3-1-5所示。

圖3-1-5 進(jìn)、排氣系統(tǒng)

（4）燃油供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)的作用是向發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)提供具有一定壓力的燃油。目前，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用電子燃油噴射技術(shù)，其燃油供給系統(tǒng)一般由燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油導(dǎo)軌、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器及進(jìn)油管和回油管等組成，如圖3-1-6所示。

圖3-1-6 燃油供給系統(tǒng)

（5）冷卻系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)使機(jī)體溫度越來越高，如果不及時(shí)散熱，則可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作。冷卻系統(tǒng)主要利用液體循環(huán)將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量散發(fā)掉，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度正常。

冷卻系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體水套、氣缸蓋水套、水泵、節(jié)溫器、散熱器、冷卻風(fēng)扇、膨脹水箱及水管等組成，如圖3-1-7所示。

圖3-1-7 冷卻系統(tǒng)

（6）潤(rùn)滑系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)及配氣機(jī)構(gòu)的摩擦部件由于運(yùn)行速度較快，需要良好的潤(rùn)滑，否則將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)部件磨損過快，直至損壞。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中有許多油道通向這些摩擦部件，并依靠機(jī)油泵向這些油道輸送機(jī)油。

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由機(jī)油泵、集濾器、油底殼、機(jī)油道、機(jī)油濾清器等組成，如圖3-1-8所示。潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要作用除對(duì)摩擦部件進(jìn)行潤(rùn)滑外，還具有冷卻、清洗、密封和防銹等功能。

圖3-1-8 潤(rùn)滑系統(tǒng)

（7）點(diǎn)火系統(tǒng)

在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是由電火花點(diǎn)燃的，因此汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)，火花塞電極間能夠按時(shí)產(chǎn)生電火花。

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)一般由低壓電源、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（或點(diǎn)火控制模塊）、點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓線及曲軸傳感器等部件組成，如圖3-1-9所示。

圖3-1-9 點(diǎn)火系統(tǒng)

3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程依次為進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程，見表3-1-1。

表3-1-1 四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程

一般原理

（續(xù)）