第1章　汽車發(fā)動機(jī)維修基礎(chǔ)知識

1.1　汽車發(fā)動機(jī)認(rèn)知

1.1.1　發(fā)動機(jī)的定義及分類

細(xì)節(jié)一：發(fā)動機(jī)的基本概念

通俗來說：發(fā)動機(jī)就是發(fā)出動力的機(jī)器，是汽車的心臟，是汽車動力的來源，是將一種能量（如熱能、電能、太陽能等）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，如圖1-1所示。

目前，大部分汽車使用的是內(nèi)燃機(jī)。它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過飛輪向外輸出動力，并通過底盤的傳動系統(tǒng)與行駛系統(tǒng)驅(qū)動汽車行駛。

內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動機(jī)的一種，其特點(diǎn)為將液體或氣體燃料在發(fā)動機(jī)氣缸外部或內(nèi)部混合均勻后，最終在氣缸內(nèi)部燃燒從而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。

內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、體積小、熱效率高、便于移動以及啟動性能好等，故廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船以及汽車、拖拉機(jī)、坦克等各種車輛上。但是，內(nèi)燃機(jī)通常要求使用石油燃料，并且排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。

內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要部件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。

活塞式內(nèi)燃機(jī)又可根據(jù)活塞運(yùn)動方式分為往復(fù)活塞式（圖1-2）與旋轉(zhuǎn)活塞式（圖1-3）兩種。目前，汽車上廣泛應(yīng)用的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。

細(xì)節(jié)二：發(fā)動機(jī)的分類

應(yīng)用于汽車的發(fā)動機(jī)通常按燃料種類、行程、氣缸排列方式以及冷卻方式等的不同進(jìn)行分類。

（1）按使用燃料分類　根據(jù)使用燃料的不同，汽車發(fā)動機(jī)可以分為汽油發(fā)動機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、CNG（壓縮天然氣）發(fā)動機(jī)、LPG（液化石油氣）發(fā)動機(jī)及雙燃料發(fā)動機(jī)。

①使用汽油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)。汽油機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，噪聲小，啟動容易，制造成本低。汽油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

②使用柴油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。柴油機(jī)的特點(diǎn)是壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能與排放性能都比汽油機(jī)好。柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。

③使用壓縮天然氣（CNG）作為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為CNG發(fā)動機(jī)。天然氣主要成分是甲烷，燃燒后生成二氧化碳和水，是一種綠色能源。CNG發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。

④使用液化石油氣（LPG）作為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為LPG發(fā)動機(jī)，液化石油氣的特點(diǎn)是熱值高，燃燒充分，排氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔锖土蚧锖康偷取PG發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。

⑤可同時(shí)使用兩種燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為雙燃料發(fā)動機(jī)，如氫/汽油發(fā)動機(jī)、LPG/汽油發(fā)動機(jī)、CNG/汽油發(fā)動機(jī)等。雙燃料發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。

（2）按行程分類　根據(jù)發(fā)動機(jī)工作行程的不同，汽車發(fā)動機(jī)又可分為四沖程發(fā)動機(jī)與二沖程發(fā)動機(jī)。

①曲軸轉(zhuǎn)兩圈（720°），活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四沖程發(fā)動機(jī)。四沖程發(fā)動機(jī)在汽車中廣泛使用，做功間隔時(shí)間長，但進(jìn)排氣過程分界顯著，利于制成多缸，且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。四沖程發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。

②曲軸轉(zhuǎn)一圈（360°），活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二沖程發(fā)動機(jī)。做功間隔時(shí)間短，無明顯進(jìn)排氣過程分界，不利于制成多缸，且運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)。在摩托車上使用較多。二沖程發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。

（3）按冷卻方式分類　根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻方式的不同，汽車發(fā)動機(jī)還可分為水冷式發(fā)動機(jī)與風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)。

①水冷式發(fā)動機(jī)是利用在氣缸體與氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷式發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)是冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代汽車上。水冷式發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。

②風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)是利用流動于氣缸體和氣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。外界溫度對風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)冷卻效果影響較大，冷卻不夠均勻，且噪聲大，大多應(yīng)用于賽車或摩托車的發(fā)動機(jī)上。風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。

（4）按氣缸數(shù)目分類　根據(jù)發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)目的不同，發(fā)動機(jī)又可分為單缸、雙缸和多缸發(fā)動機(jī)。

（5）按氣缸排列方式分類　根據(jù)氣缸的布置（或排列）方式，汽車發(fā)動機(jī)有直列、斜置、V形、對置及W形五種常見形式。

①直列式發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是缸體和曲軸結(jié)構(gòu)十分簡單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，而且可以共用一個(gè)氣缸蓋，制造成本較低。直列發(fā)動機(jī)穩(wěn)定性高，低速轉(zhuǎn)矩特性好，而且燃料消耗也較少。但機(jī)體較高，縱向穩(wěn)定性稍差。直列式發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。

②斜置式發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較矮，縱向穩(wěn)定性較好，檢修方便。但設(shè)計(jì)制造比較繁瑣，橫向穩(wěn)定性稍差，且容易出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象。

③V形發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，曲軸長度短，剛性好，不易變形。氣缸對向分布，還可抵消一部分振動，使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，且噪聲低。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造困難，維修成本高。V形發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-14所示。

④發(fā)動機(jī)活塞均勻分布在曲軸兩側(cè)在水平方向上左右運(yùn)動。發(fā)動機(jī)的整體高度下降，長度縮短，整車的重心降低，使得車輛行駛平穩(wěn)。發(fā)動機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的慣性力矩相互抵消，有效地降低車輛在行駛中的振動，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升，噪聲較小。

⑤W形發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可使發(fā)動機(jī)做得更短一些，曲軸也更短些，這樣即可以節(jié)省發(fā)動機(jī)所占的空間，同時(shí)質(zhì)量也可小些。但它的寬度更大，使得發(fā)動機(jī)室更滿，且結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造更困難，維修成本較高。一般用于高檔轎車、SUV、MPV和一些跑車上。W形發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。

（6）按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類　根據(jù)進(jìn)氣系統(tǒng)有無增壓裝置，發(fā)動機(jī)可分為自然吸氣（非增壓）式發(fā)動機(jī)與強(qiáng)制進(jìn)氣增壓式發(fā)動機(jī)分別如圖1-16和圖1-17所示。

（7）按照供油方式分類根據(jù)供油方式不同，汽油發(fā)動機(jī)還可分為化油器式和電噴式（又可分為缸外噴射和缸內(nèi)直噴兩種）等幾種結(jié)構(gòu)形式。

①化油器特點(diǎn)：具有憑借進(jìn)氣負(fù)壓吸取燃油的結(jié)構(gòu)，以及利用各種節(jié)流和泄壓原理調(diào)節(jié)出油濃度的供油結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單，肉眼可見，方便戶外維修。但工作靈敏度差，反應(yīng)不及時(shí)，混合氣濃度和數(shù)量不均勻。發(fā)動機(jī)加速性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性均較差。目前已經(jīng)停止生產(chǎn)，只見于一些老式汽油發(fā)動機(jī)上。化油器式發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-18所示。

②電噴供油特點(diǎn)：應(yīng)用多個(gè)傳感器測量進(jìn)氣流量與溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷，使用電腦來計(jì)算控制燃油輸出量和點(diǎn)火角，利用電磁柱塞泵噴射燃油，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電腦化控制。能夠做到很精細(xì)的控制效果，節(jié)油環(huán)保效果比較明顯。缸外噴射式電噴發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-19所示。

③直噴發(fā)動機(jī)特點(diǎn)：燃油噴油器安裝在氣缸內(nèi)，直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與空氣混合。噴射壓力也進(jìn)一步提升，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例控制噴油并且與空氣混合，同時(shí)消除了缸外噴射時(shí)造成燃油損失及產(chǎn)生進(jìn)氣阻力的缺點(diǎn)。缸內(nèi)直噴式電噴發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-20所示。