第二章　发动机的维修

第一节　发动机总体构造

一、发动机在轿车上的位置及种类

1.发动机在车上的位置

轿车的类型虽然很多，但基本构造都是由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。发动机在车上的位置如图2-1所示。

2.发动机的种类

轿车发动机是将燃料燃烧的热能转变为机械能的热力发动机。热力发动机可分为外燃机和内燃机。燃料在外部燃烧，燃烧的热能通过其他介质转变为机械能的称为外燃机，如蒸汽机。燃料在内部燃烧，燃烧的热能直接转变为机械能的称为内燃机，如汽油机和柴油机。内燃机具有热效率高、结构紧凑、体积小、便于装车、启动性能好等优点，因而应用广泛，现代轿车发动机都属内燃机。

轿车用内燃机种类繁多，可以按不同特征加以分类，内燃机常用种类如表2-1所示。

二、发动机的总体构造

1.汽油机的总体构造

汽油机的剖视图如图2-2所示。汽油机主要由“两大机构、五大系统”组成。“两大机构”指曲柄连杆机构和配气机构，“五大系统”指燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统和启动系统。

①曲柄连杆机构。曲柄连杆机构是发动机实现热能与机械能相互转换的核心机构，其功用是将燃料燃烧所放出的热能通过活塞、连杆、曲轴等转变成能够驱动轿车行驶的机械能。

曲柄连杆机构主要由汽缸体、汽缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等机件组成。

②配气机构。配气机构的功用是根据发动机的工作需要，适时地打开进气通道或排气通道，以便使可燃混合气（燃料与空气的混合物）及时地进入汽缸，或使废气及时地从汽缸内排出；而在发动机不需要进气或排气时，则利用气门将进气通道或排气通道关闭，以便保持汽缸密封。

配气机构主要由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等零部件组成。

③燃料供给系统。汽油机燃料供给系统的功用是根据发动机的工作需要，配制出一定数量和浓度的可燃混合气并送入汽缸。

燃料供给系统有化油器式和电控燃油喷射式两种类型。化油器式燃料供给系统一般由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气装置等组成，电控燃油喷射式燃料供给系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。

④点火系统。汽油机点火系统的功用是根据发动机的工作需要，及时地点燃汽缸内的混合气。

按对点火时刻的控制方式不同，点火系统可分为传统点火系统、普通电子点火系统和微型计算机控制电子点火系统三种。传统点火系统利用机械装置控制点火时刻，通常由蓄电池、发电机、点火线圈、断电器、分电器、点火提前角调节器、火花塞和点火开关等组成；普通电子点火系统利用电子点火器控制点火时刻，其组成与传统点火系类似，只是用电子元件取代了断电器，但仍保留部分机械装置，如真空式点火提前角调节器和离心式点火提前角调节器；微型计算机控制电子点火系统是一种全电子点火系统，完全取消了机械装置，由电控系统来控制点火时刻，通常包括蓄电池、发电机、点火线圈、分电器（有些无分电器）、火花塞和电子控制系统等。

⑤冷却系统。冷却系统的功用是帮助发动机散热，以保证发动机在最适宜的温度下工作。

发动机的冷却系统可分水冷式和风冷式两种。水冷式冷却系统通常由水套、水泵、散热器、风扇、节温器等组成。风冷式冷却系统主要由风扇、散热片组成。

⑥润滑系统。润滑系统的功用是向作相对运动的零件表面输送清洁的润滑油，以减小摩擦和磨损，并对摩擦表面进行清洗和冷却。

润滑系统一般由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。

⑦启动系统。启动系统的功用是使发动机由静止状态进入到正常工作状态。启动系统包括启动机及其附属装置。

2.柴油机的总体构造

四冲程水冷式柴油机由“两大机构、四大系统”组成，“两大机构”指曲柄连杆机构和配气机构，“四大系统”指燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、启动系统。常见传统的柴油机如图2-3所示。

柴油机的曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、启动系统与汽油机基本相同。由于柴油机采用压缩自燃的着火方式，所以不需要点火系统。此外，由于柴油机与汽油机使用的燃料不同，其燃料供给系统存在较大的差异，柴油机的燃料供给系统通常利用高压油泵将柴油压力提高后，再利用喷油器将高压柴油直接喷入汽缸。

按对供（喷）油量等的控制方式不同，柴油机的燃料供给系统也可分为传统燃料供给系统和电子控制燃料供给系统。传统柴油机燃料供给系统通常由油箱、柴油滤清器、输油泵、高压油泵、喷油器等组成，早期的柴油机电子控制系统只是在传统燃料供给系统的基础上增加了一些电控元件，而后期的柴油机电子控制系统取消了高压油泵（但有些装用高压输油泵），并用共轨取代了各缸喷油器的高压油管，电子控制系统的功能更强大、精度更高。

三、发动机基本术语

发动机基本术语如图2-4所示。

①上止点。活塞顶离曲轴旋转中心最远的位置。即图2-4中活塞顶达到的最高位置。

②下止点。活塞顶离曲轴旋转中心最近的位置。即图2-4中活塞顶达到的最低位置。

③活塞行程。活塞在上、下止点所移过的距离。

④燃烧室容积。当活塞在上止点时，活塞顶上方的空间容积。

⑤汽缸总容积。当活塞在下止点时，活塞顶上方的整个空间容积。

⑥汽缸工作容积。活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。

⑦发动机排量。多缸发动机各汽缸工作容积的总和，等于汽缸工作容积与缸数的乘积。

⑧压缩比。汽缸总容积与燃烧室容积之比，它反映了汽缸内的气体被压缩的程度。

四、发动机工作过程

常见的轿车发动机大部分为四冲程汽油发动机。四冲程汽油发动机由进气、压缩、做功和排气四个过程周而复始地循环工作。四冲程汽油发动机的工作原理示意图如图2-5所示。

1.进气行程

进气行程是将汽油和空气混合成的可燃气体吸入汽缸。进气行程开始时，进气门打开，排气门关闭，曲轴转动使活塞由上止点向下止点运动，活塞上方容积增大，压力降低。由汽油和空气组成的可燃混合气在压力差的作用下进入汽缸［图2-5（a）］。曲轴转过半周，活塞行至下止点，进气门关闭，进气行程结束。进气终了时其压力为75～90kPa，混合气温度为80～130℃。

2.压缩行程

压缩行程提高可燃混合气的压力和温度，为其迅速燃烧创造条件。压缩行程开始时，进、排气门关闭，曲轴继续转动，活塞从下止点向上止点运动，活塞上方容积缩小，压缩可燃混合气使其温度和压力升高［图2-5（b）］。曲轴转过第二个半周，活塞到达上止点，压缩行程结束。压缩行程终了时的压力为800～1400kPa，混合气温度为350～450℃。

压缩比是压缩行程的重要指标，压缩比越大，压缩终了时混合气的压力和温度就越高，越有利于提高发动机的动力。但压缩比受汽油抗爆性能的限制，不宜过大，否则会引起发动机爆燃，反而会降低动力，使耗油量增加，加速机件损坏。

3.做功行程

做功行程使压缩终了的可燃混合气燃烧后膨胀做功。做功行程时，进、排气门仍然关闭，当压缩接近终了时，火花塞发出电火花，可燃混合气被点燃迅猛燃烧，使燃烧气体的压力和温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转而对外做功，所以做功行程也称为膨胀冲程［图2-5（c）］。

做功行程燃气最高压力可达2940～3920kPa，温度可达1800～2000℃。随着活塞向下运动，活塞上方容积增大，压力、温度随之降低。活塞运动至下止点，曲轴转过第三个半周，做功行程结束。此时燃气压力为300～500kPa，温度约为1200℃。

4.排气行程

排气行程排除汽缸内膨胀做功后的废气。排气行程开始时，进气门仍关闭，排气门开启，曲轴继续转动使活塞由下止点向上止点移动，把膨胀做功后的废气挤出汽缸［图2-5（d）］。曲轴转过第四个半周，活塞到达上止点，排气行程结束。排气行程终了时压力为105～120kPa，温度为600～900℃。