發動機的結構特點

首先，根據所用燃料的不同類型

根據發動機使用燃料的不同，發動機分為汽油機和柴油機兩大類。

1，汽油發動機

體積小，重量輕，價格便宜；啟動性能好，最大功率時轉速高；工作時振動和噪音低；適用於中、小型車，尤其是高速車。由於爆燃的限制，汽油機的壓縮比不能太高，熱效率和經濟性都不如柴油機。

汽油機的混合氣主要是在氣道中形成，然後進入氣缸。當壓縮接近尾聲時，它被火花塞點燃。駕駛員通過油門踏板控制混入氣缸的空氣量來控制發動機的負荷，這就是所謂的量調節。汽油機的燃油供給系統和點火系統是故障率較高的部件。汽油機尾氣排放中的壹氧化碳、氯氟烴、氮氧化物等有害成分高於柴油機，但隨著電控燃油噴射系統等尾氣凈化裝置的使用，這方面有了很大的改善。另外，汽油機的扭矩特性非常適合汽車使用，可以明顯降低駕駛員的勞動強度。

2.柴油機

與汽油發動機相比，柴油發動機體積大、重量重、價格高且起動性能差(尤其是在低溫下)。工作時振動和噪音大；超載容易冒黑煙。柴油發動機主要用於中型和重型車輛。柴油發動機的特點是:

1)柴油機壓縮比很高是因為不受爆燃的限制，滿足柴油自燃的需要。熱效率和經濟性都比汽油機好。

2)同等功率條件下，柴油機最大功率時扭矩大，轉速低，適合卡車使用。

3)柴油機的混合氣是在缸內形成的，進氣口沒有節氣門，所以進氣阻力小。駕駛員通過加速路緣來改變發動機的負荷，以控制噴油量，這就是所謂的品質調節。因為沒有缺氧問題，所以尾氣中壹氧化碳和碳氫化合物的含量比汽油機少。

4)因為沒有點火系統，供油裝置故障率低。所以柴油機的故障比汽油機少。

5)柴油機的扭矩特性不適應汽車行駛工況的需要，行駛中頻繁使用檔位，增加了駕駛員的勞動強度。

二、發動機氣缸數量和排列

發動機的排量等於每個氣缸工作容積的總和。增加缸數不僅可以增加發動機排量和輸出功率，還可以使發動機運轉平穩，降低振動和噪聲。現代汽車使用多缸發動機。微型車發動機多為3缸，小型貨車、客車、中型以下轎車發動機多為4缸。中型貨車、大型轎車、客車的發動機多為6缸；重型卡車壹般是6 ~ 8缸。6缸以下發動機氣缸多為單排直列模式；8缸發動機呈V形；為了降低發動機高度，縮短長度，壹些汽車采用V6和V8布置。大多數微型汽車的發動機都是3缸斜置的。直列發動機結構簡單，價格低廉。缺點是發動機高，長度長。是壹種多用的方式。v型發動機高度低，長度短，但結構復雜，價格昂貴，適用於大型發動機。水冷發動機的缸體都是整體鑄造的。小型發動機用鋁合金，中大型發動機多為鑄鐵。氣缸蓋通過螺栓固定在氣缸體的上平面上。除了密封氣缸形成燃燒室，還有進排氣通道，安裝氣門，火花塞，配氣機構。

三、汽油機的燃料供給方式

1，化油器燃油供給系統

汽油機的燃油供給系統分為化油器式和燃油噴射式。化油器主供油裝置的工作原理是發動機工作時，外界空氣在氣缸的吸力下被空氣濾清器過濾後進入氣缸。當空氣流過喉部時，由於截面的減小和流速的增加，壓力下降，形成壹定程度的真空。浮子室中的汽油在真空度的作用下從主噴嘴噴入進氣口，噴出的汽油被高速氣流吹成霧狀，稱為霧化。然後以空間蒸發和油膜蒸發的形式，使油量與氣道中的空氣混合，形成混合氣，進入氣缸。

為了達到經濟性，主供油裝置也采用空氣制動的方案。主噴嘴置於氣室中，其周圍開有數排通孔與氣室相通。當節氣門開度逐漸增大時，氣孔逐漸與空氣相通。不僅降低了真空度，使混合氣稀釋，而且進入主噴嘴的空氣有利於汽油的霧化。

2.電子控制燃料噴射燃料供應系統

化油器供油裝置具有結構簡單、工作可靠、價格低廉、維修方便等優點。但它最大的缺點是不能精確控制混合氣的濃度，導致燃燒不完全，尾氣中有害成分增加，不符合當今環保的嚴格要求。

另外，由於喉部的存在，進氣阻力增大。還有各缸汽油分配不均，容易產生氣阻，結冰等現象。為了解決這些問題，電控燃油噴射系統在20世紀80年代被廣泛應用於汽車發動機。

(1)電控燃油噴射系統的優點:電控燃油噴射系統(EFI)具有以下優點:

1)在任何環境條件和發動機工況下都能精確控制混合氣濃度，使汽油完全充分燃燒。這大大降低了廢氣中有害成分的含量，使發動機具有優良的燃燒經濟性。

2)集中控制燃料供應、點火、溫度等。可以改善發動機的工作性能，增加發動機的輸出功率，降低油耗。

3)發動機能始終處於穩定的運行狀態，汽車能在各種工況下按照駕駛員的要求正常行駛。

4)由於沒有喉部，進氣阻力小。同時也不容易產生氣阻，汽油均勻分配到各個氣缸。燃油噴射系統的缺點是成本高，結構復雜，維護困難。

(2)電控燃油噴射系統的分類:

1)根據風量的檢測模式分為質量流量模式和速度密度模式。

2)根據噴油方式，有以下兩種分類。

按噴射位置可分為進氣歧管連接處噴射(SPI)和各進氣歧管噴射(MPI)兩種，也分別稱為單點噴射和多點噴射。目前，MPI被廣泛使用。

汽油發動機點火系統

汽油點火系統有三種:接觸式點火系統、電子點火系統和電腦控制點火系統。

氣缸體和氣缸蓋

發動機是壹種將燃料燃燒產生的熱能轉化為機械能的機器。在每個轉換過程中，都要經歷進氣、壓縮、膨脹、排氣四個沖程，完成壹個工作循環。發動機中主要的運動部件是活塞，它繞著自身運動；還有往復運動。當活塞在上述四個沖程中來回運動以完成壹個工作循環時，它被稱為四沖程發動機。二沖程發動機在兩個沖程之後完成壹個循環。以汽油為燃料的發動機稱為化油器式汽油機，汽油和空氣在化油器中混合成混合氣後送入氣缸，經過上述沖程後產生動力；凡汽油直接噴入氣缸或進氣管，然後與空氣混合形成混合氣的，經過上述沖程後稱為直噴式汽油機。以柴油為燃料的發動機，壹般用噴油泵將柴油直接噴入氣缸，與壓縮空氣混合後，在高溫高壓下自動燃燒產生動力，稱為壓燃式柴油機。在全世界能源短缺和環保的要求下，出現了使用天然氣、液化石油氣等其他清潔燃料的發動機。但是它的工作原理是相似的。下面詳細說說每壹次旅行。

如果混合物遇到火星，很容易爆炸。在汽車發動機中，正是這種爆炸產生的力將氣缸中的活塞從最高位置推向最低位置。活塞從頂部到底部移動的距離稱為沖程。在第壹沖程中，活塞被曲軸通過連桿拉下，混合氣通過進氣門進入氣缸活塞頂部。第二個沖程稱為壓縮沖程，此時進氣門和排氣門關閉。活塞向上移動，直到吸入的混合氣再次被曲軸拉下。第三次行程稱為動力行程。此時兩個氣門仍處於關閉狀態，分電器供給的高壓電使燃燒室中的火花塞產生火花，點燃混合氣，產生爆炸力推動活塞向下運動，此時氣缸內充滿熱煙。當活塞再次上升時，排氣閥打開。這些濃煙被活塞推出氣缸燃燒室，進入排氣管。這是最後壹段旅程，叫做疲憊之旅。之後發動機開始下壹個工作循環的第壹個沖程，無休止的工作。

在發動機部件中，氣缸體是最重最大的。它是將發動機的所有機構和系統組裝成壹個整體的基本部件。缸體中有幾個圓柱形的空心圓柱體，是活塞運動的空間，稱為氣缸。當有幾個空缸時，就有幾個缸。壹般四缸發動機稱為四缸發動機。當然還有更多，比如6缸，8缸，甚至12缸。氣缸越多，發動機的功率越大。但如果活塞與缸筒完全接觸，其運動阻力仍然不小。為了減少接觸面積，活塞上放了幾個活塞環。讓活塞環與缸壁接觸，大大減少活塞運動的阻力。壹般活塞上不止壹個活塞環，包括氣環和油環。

由於氣缸表面經常與高溫高壓的燃燒氣體接觸，活塞在其上高速往復運動，因此氣缸的材料必須耐高溫、耐磨、耐腐蝕。為了滿足這些要求，通常使用含有少量合金元素如鎳、鉬、鉻和磷的優質合金鑄鐵，並對其進行珩磨，以獲得具有高粗糙度、形狀和尺寸精度的工作表面。

但如果缸體全部采用上述優質材料，那就太浪費了。因為除了這些工作面，缸體的其余部分沒有這麽高的要求。因此，在發動機中廣泛使用柔性和可拆卸的工作表面，即氣缸套。可用優質材料制造，缸體可用普通鑄鐵或輕合金鑄造。氣缸套根據是否接觸冷卻水分為幹套和濕套。後者鑄造方便，拆裝容易，冷卻效果好。缺點是剛性差，容易漏水。

在氣缸體的上部有壹個氣缸蓋，用來蓋住氣缸筒。它的主要作用是密封氣缸體的上部，與活塞頂和氣缸筒形成壹個燃燒室。壹般由灰鑄鐵或合金鑄鐵和鋁合金制成，內含水套。通過螺栓與氣缸體擰在壹起。為了密封，通常在它們之間加壹層氣缸墊。在氣缸蓋上，每個氣缸都有自己的進氣門、排氣門、火花塞座孔或噴油器座孔和氣門導管孔。氣缸蓋的數量很多，不同的發動機有不同的氣缸蓋，有的分為幾個氣缸。前者的優點是可以縮短發動機的整體長度。缺點是剛性差，受熱易變形，影響密封，損壞後需要整體更換。

氣缸蓋組成的燃燒室形狀對發動機工作有很大影響。因此，它的基本要求是:結構緊湊，冷卻面小，使混合氣在燃燒前能產生渦流。其目的是減少熱量損失，縮短火焰擴散路程，提高燃燒速度，保證燃燒及時充分，從而獲得最大的功率，減少廢氣中所含的有害物質。

通常，水冷發動機在氣缸體的下部有壹個鑄造的曲軸箱。它的內部是曲軸運動的空間。曲軸懸掛在曲軸箱的正下方。在曲軸箱的下部還有壹個板狀部件，叫做油底殼。主要用於存放機油和密封曲軸箱。機油泵位於油底殼中。油底殼還配有擋板，防止機油晃動過大。底部裝有磁性放油塞，用於吸收機油中的金屬屑。在油底殼的壹側，還有壹個油尺，用來檢查油底殼中的油量。

曲軸活塞連桿組

發動機中的主要運動部件是曲軸、活塞和連桿。它由曲軸、活塞、活塞環、活塞銷、連桿和飛輪組成。

(1)曲軸

這是壹根轉了好幾圈的軸。曲柄的數量取決於發動機有多少個氣缸及其排列。如果連桿與曲柄相連，曲柄的數量等於氣缸的數量。如果兩個連桿用壹個曲柄連接，曲柄的數量是氣缸數量的壹半。

曲軸要求抗沖擊性和耐磨性。壹般用中碳鋼或中碳合金鋼鍛造，也用球墨鑄鐵鑄造。

帶飛輪的曲軸。位於旋轉中心的主軸頸通過軸承襯套與曲軸箱相連。不在旋轉中心的軸頸稱為連桿軸頸或曲柄銷，通過連桿軸瓦和螺栓與連桿連接。

由於曲軸高速旋轉，需要不斷用機油潤滑摩擦面。因此，在曲軸的主軸頸和連桿軸頸的曲軸體中鉆出油道，以便油可以通過這些油道並潤滑這些零件。

因為曲軸的形狀很不規則，所以旋轉的時候會晃動。專家稱這種現象為不平衡。如果人造棉在發動機工作時發展，不僅會產生很大的噪音，還會大大縮短零件的壽命。不平衡的主要原因是曲軸旋轉時產生的不規則離心力和離心力矩，以及活塞往復運動的慣性力。對於不同缸數的發動機，這些力和力矩存在或不存在。所以需要根據具體結構設置平衡塊來平衡。有的平衡塊與曲軸是壹體的，有的通過螺栓固定在曲軸上。

我們知道，質量大的輪子壹旦轉動，就會毫無阻力地壹直轉下去。因此，在曲軸的後端裝有壹個由灰鑄鐵或球墨鑄鐵和鑄鋼制成的飛輪，它是壹個慣性很大，邊緣又寬又厚的圓盤。它的主要作用是儲存發動機給予的動能，克服曲軸連桿組運動的阻力，克服短時過載，保證發動機輸出均勻的扭矩和轉速。另外，它也是摩擦離合器的傳動部分，所以也需要與曲軸平衡。

(2)活塞

它就像壹個倒置的杯子，杯底朝上，形成燃燒室的壹部分，杯壁上有壹個圓孔，活塞銷可以穿過這個圓孔。連桿穿過杯口，通過活塞銷與活塞連接。它的主要作用是將混合氣燃燒產生的爆炸力通過活塞銷傳遞給連桿推動曲軸的曲柄，使其旋轉。

活塞的工作條件非常惡劣。活塞頂部與高溫氣體接觸，承受著高速往復運動產生的沖擊和慣性力帶來的高壓。活塞各部分都受到拉、壓、彎的綜合力和力矩，受熱不均勻。因此，要求活塞質量小、熱膨脹小、傳熱好、耐磨。鋁合金活塞具有上述性能，是目前汽車活塞的首選材料。

活塞的基本結構可分為三部分:頂部、頭部和裙部。

活塞頂部分為平頂和凹頂，表面盡量光滑。活塞的頭部有幾個橫截面為矩形的環形槽，用於容納各種活塞環，環形槽的底部鉆有許多徑向孔，這樣從氣缸壁上刮下的機油就可以通過這些孔流向油底殼。活塞頭承受並傳遞混合氣燃燒後的爆炸力；可以傳導混合氣體燃燒後產生的熱量；與活塞環形成壹部分的燃燒室。活塞的裙部是指從活塞環槽到杯口的好的部分。它的主要作用是活塞在缸內往復運動中起導向作用，並承受缸壁給予它的側向壓力。

活塞在缸內工作時，受熱應力很不均勻，會帶來不均勻的變形，所以活塞與缸壁的間隙或大或小，也會有漏氣和擦傷缸壁表面的可能。在嚴重的情況下，它會卡住並損壞活塞。

為了使活塞在正常工作溫度下與缸壁有均勻的間隙，雖然氣缸本身仍是圓柱形，但把活塞做成橢圓形，使活塞工作時能膨脹成類似圓柱形。因此，在正常情況下，活塞大致呈圓錐形或橢圓形，上直徑小，下直徑大。

當然，如果妳留心的話，還會發現有些活塞裙上有縱向和橫向的凹槽。開橫向槽的目的主要是阻擋熱量從活塞頂部傳遞到裙部，以迫使裙部不要膨脹太大。如果水平位於油環槽內，還能起到油孔的作用。縱向槽的作用是在冷狀態下裝配活塞時獲得與缸壁的最小間隙；在熱狀態下，活塞不會卡在缸筒裏。縱向槽的方向不平行於活塞運動方向，傾斜槽可以防止活塞劃傷缸壁。

(3)活塞環

活塞必須與缸壁緊密配合，在活塞中嵌入活塞環就是解決這壹問題所采取的措施。活塞環分為氣環和油環。前者防止燃燒混合物逃逸到曲軸箱中。後者防止合金鑄鐵制成，有斜開口，有彈性。當它套在活塞上時，具有向外伸展，緊貼缸壁的特性。如果密封狀態損壞，漏氣，發動機會損失壹部分動力，燃油和機油損失增加，活塞和燃燒室表面會出現嚴重的積碳，造成環境汙染。

壹般活塞配有2 ~ 3個氣環和1 ~ 2個油環。在保證密封的要求下，盡量減少環數。雖然有幾個氣環，但對每個氣環的要求並不相同。第壹個氣環離頂部最近。由於靠近燃燒室，工作在溫度壓力最高、潤滑最困難的環境中，壹般在其工作表面鍍多孔鉻，既提高了表面硬度，又儲存了少量機油，改善了潤滑條件，延長了使用壽命。其他氣環壹般只鍍錫或磷化。由於第壹氣環的工作溫度高，其缺口間隙也大。在活塞上安裝各活塞環時，其各自的槽口必須錯開，這樣有利於氣缸的密封。

(4)活塞銷

它是活塞和連桿小端之間的連接件，起著將活塞蝗蟲的力傳遞給連桿的作用。由於它在高溫下承受周期性沖擊力，潤滑條件差，所以要求有足夠的剛度、強度和耐磨性。為了減少慣性，壹般將其做成空心圓柱體，以減輕質量。活塞銷壹般由低碳鋼制成，表面經過滲碳處理，然後進行珩磨和拋光，以提高其表面硬度和整體韌性。活塞銷安裝在活塞銷孔和連桿小頭孔中時是浮動的。當發動機工作時，它可以在銷座孔中繞其主軸緩慢轉動，以獲得更均勻的磨損。為了防止活塞銷沿主軸方向移動，活塞銷孔中的卡環嵌入銷座的凹槽中進行限位。

(5)連桿

連桿連接上端小端的活塞銷和下端大端的曲軸，可以將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。就像妳騎車時大腿的運動壹樣。連桿壹般由中碳鋼或合金鋼經鍛造、機加工和熱處理制成。由於連桿在工作時承受壓縮、拉伸和彎曲的周期性變化的力，所以要求連桿盡可能小，並具有足夠的剛度和強度。剛度不夠，大端孔不圓，潤滑不良會燒壞軸瓦。桿體彎曲會導致氣缸漏氣和漏油。

連桿頭壹般由兩個半圓塊組成，壹個是連桿頭的下端，壹個叫連桿蓋，兩者用連桿螺栓擰在壹起。這兩個零件是壹起加工(鉆孔)的。大端孔的表面具有高光潔度，以便緊密配合軸承襯套，並且表面還銑有用於定位軸承襯套的凹槽和小油孔。

連桿螺栓的工作條件與連桿相同。壹般由優質合金鋼或優質碳鋼制成，鍛造或冷鐓。安裝連桿大端時，連桿螺栓必須按制造廠規定的扭矩擰緊，並采取措施防止其自行松動。

連桿軸瓦和連桿大頭壹樣，也是對半制成。軸瓦底座為薄鋼板，內表面鑄有巴氏合金等減磨金層。磨合期減金可以減少摩擦，加速磨合期，維持油膜。

與連桿大端和連桿蓋相配合的軸瓦表面應具有非常高的光滑度。軸承襯套的壹半在加載前不是半圓形的。當它被加載時，由於壓力(幹涉)，軸承襯套可以緊貼大孔的壁。為了防止軸瓦在工作時轉動或軸向位移，軸瓦上的沖壓定位凸臺分別嵌入大頭和連桿蓋的凹槽內。軸承襯套的內表面上有油槽，以確保良好的潤滑。

我們知道，進入氣缸燃燒室的混合氣越多，燃燒時釋放的熱量就越多，爆炸性就越強。對於特定的發動機，其燃燒室的總容積是壹定的。為了用更多的混合氣體填充燃燒室，混合氣體的壓力必須高，溫度必須低。但由於混合氣只能通過進氣管進入氣缸，在流動過程中必然會產生阻力，降低充氣壓力；此外，由於氣缸中的高溫廢氣和最後壹次循環後相鄰部件的高溫加熱了剛剛進入氣缸的混合氣體，因此很難100%滿足這壹要求。

發動機設計者壹般從改進結構入手，以降低進排氣阻力、進排氣門的開度和持續時間，盡可能保持足夠的進排氣量。氣門是發動機中非常重要的零件，它們必須在準確的時間打開或關閉。按閥門排列方式可分為頂置式和側置式。根據每個氣缸的氣門數量，有兩個氣門，四個氣門，甚至更多。

最常見的閥門配置是頂置的。它的進氣門和排氣門掛在氣缸蓋上，大頭在下，小頭在上。配氣機構確保每個氣門的及時開啟和關閉。

傳輸系統的結構特征

傳動系統位於發動機和驅動輪之間，能使發動機輸出的動力特性適應汽車在各種工況下行駛的需要，使汽車正常行駛。最常見的是機械傳動系統，液壓機械傳動系統用於大型客車、豪華轎車和各種工程車輛。電驅動比較少見，只在大型礦用車上使用。

(1)機械傳動系統

1，組成主要由離合器、變速器、萬向傳動和驅動橋(包括主減速器、差速器、半軸和橋殼等)組成。).在越野車上，也有分動箱。負責將傳輸功率分配回每個驅動橋。

2.每個主要組件的結構特征

(1)離合器:

離合器位於發動機飛輪和變速箱之間。主動部分(壓盤和離合器蓋)固定在飛輪的後端面上，從動部分(摩擦片)位於飛輪和壓盤之間，通過中心花鍵孔與變速器第壹軸連接。壓縮部分位於壓盤和離合器蓋之間，摩擦片靠其彈力緊緊夾在飛輪和壓盤之間，主動和從動部分通過摩擦扭矩傳遞發動機輸出的扭矩。分離機構由安裝在離合器蓋和壓盤上的分離桿、套在變速器第壹軸軸承蓋套上的分離軸承和安裝在飛輪殼上的分離叉組成。分離叉通過機械裝置或液壓機構與駕駛室內的離合器踏板連接。離合器總是處於接合狀態來傳遞扭矩。只有踩下離合器踏板時，分離機構才向後移動壓盤，使其與摩擦片分離，呈現分離狀態。此時扭矩傳遞中斷，可以進行起步、換擋、制動等操作。當汽車傳動系統過載時，離合器會開始打滑，實現對傳動系統的過載保護。摩擦片上還有壹個扭矩阻尼器，使傳動系統工作更加平穩。傳統結構的離合器壓縮部分大多采用壹圈均勻分布的螺旋彈簧。除了離合器操作困難，彈力也不容易均勻。還有軸向尺寸大，高速時壓縮力小等缺點，正逐漸被膜片離合器取代。膜片離合器用壹個盤形膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿，不僅減小了軸向尺寸，而且操作方便，在任何情況下都能可靠壓緊。離合器的操縱機構是指離合器踏板和分離叉之間的傳動部分。大多數汽車采用機械結構，它們通過拉桿或鋼絲繩連接。還有壹些車輛采用液壓機構，通過液壓傳動來連接。

(2)傳輸:

在汽車駕駛中，所需驅動力的範圍很大，但發動機輸出扭矩的範圍有限。需要通過變速器使發動機輸出扭矩的範圍滿足汽車行駛的需要。同時，變速器還應該能夠實現汽車的倒車行駛和發動機的怠速運轉。目前汽車上廣泛采用的是機械式有級變速器，由變速傳動機構(傳遞和轉換扭矩)和變速操縱機構(用於換擋)組成。壹般有3 ~ 6個前進檔，1個倒檔。每個檔位都有壹個傳動比，可以將發動機的輸出扭矩提高到與傳動比相同的倍數。同時，將發動機轉速降低到與傳動比相同的倍數。檔位越低，傳動比越大。

(3)萬向傳動裝置:

萬向傳動裝置主要由萬向節和傳動軸組成，將動力從變速器或分動箱傳遞到驅動橋。

(4)驅動橋:

主減速器:

用來進壹步增加變速器輸出的扭矩，進壹步降低轉速。對於縱向發動機，旋轉平面也旋轉90度，變得平行於輪平面。

差異:

驅動橋上設置差速器，可以在必要時允許兩側驅動輪速度不同步，以滿足汽車轉向和不平路面行駛的需要。

半軸:

半軸有兩個，每個半軸的內端通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂機械連接。

橋殼和輪轂:

橋殼形成驅動橋的外殼。輪轂是車輪的壹部分，車輪通過輪轂安裝在驅動橋上。

分動箱: