汽车发动机分类与结构

一、汽车发动机的类型

发动机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把发动机分成不同的类型。

1.按照所用燃料分类

内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。

2.按照行程分类

内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈（720°），活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一圈（360°），活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。

3.按照冷却方式分类

内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。

4.按照气缸数目分类

内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

5.按照气缸排列方式分类

内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角小于180°（一般为90°）称为V型发动机，若两列之间的夹角等于180°称为对置式发动机。

6.按照进气系统是否采用增压方式分类

内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。

7.按活塞运动方式分类

活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车发动机也有用柴油机的。以风冷或二冲程活塞式内燃机为动力的汽车为数不多。特别是从20世纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲程活塞式内燃机为动力的轿车和旋转活塞式两种。

二、发动机的基本结构

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备一些机构和系统。图2-1所示为典型发动机结构剖视图。

图2-1　典型发动机结构示意图

汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并由曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。其中机体组包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫和油底壳等零件；活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等零件；曲轴飞轮组包括曲轴和飞轮等零件。

2.配气机构(www.xing528.com)

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

3.冷却系统

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

冷却系主要由水泵、散热器、膨胀水箱、风扇、节温器入气缸体及气缸盖内的循环水套、分水管和其上的放水开关等组成。

4.燃料供给系统

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去，现在一般有化油器式和电子控制式两种；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

化油器式燃料供给系主要由空气供给装置、燃油供给装置、混合气形成装置和混合气供给及废气排出装置等组成。其中主要机件有空气滤清器、汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器、进气歧管、排气歧管和排气消声器等。

电子控制汽油喷射系统主要由空气供给系统、燃油供给系统和控制系统等组成。空气供给系统包括空气滤清器、进气流量（或进气压力）传感器、进气温度传感器、节流阀体等；燃油供给系统包括汽油箱、电动汽油泵、汽油压力调节器、汽油滤清器、供油导架、喷油器等；控制系统包括各种传感器、电控单元（ECU）和执行器等。

电控发动机怠速运转时，根据相关传感器输入的信号，电控单元控制怠速控制阀（或步进电动机）工作，使发动机在不同怠速工况下稳定运转。

5.润滑系统

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

6.点火系统

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。现在点火系一般分为传统电子点火系和电控电子点火系两种。

点火系的作用是利用点火系统产生的高压电火花，通过火花塞定时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。

传统点火系主要由蓄电池、发电机、点火线圈、分电器、火花塞和点火开关等组成。

电控点火装置（ESA）根据各种传感器或断电器触点产生的点火信号，由电控单元确定点火提前角和通电时间，并发出点火控制信号，通过点火控制器和点火线圈，将电源的低压电转变成高压电，以控制点火系的工作。目前这种点火系统在汽车上应用广泛。

7.起动系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。

四冲程水冷式柴油机的总体构造如图2-2所示，它包括两大机构和四大系。其中曲柄连杆机构、配气机构、润滑系、冷却系和起动系与汽油机结构相似。所不同的是柴油机没有点火系，而且燃料供给系与汽油机的区别较大。

柴油机燃料供给系主要由柴油箱、柴油粗滤器、两级柴油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器、喷油器、空气滤清器和进、排气装置等组成。

图2-2　四冲程水冷式柴油机的总体构造