汽车发动机：汽油机与柴油机的区别，冷却系统的作用

发动机是汽车的动力装置，由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃料供给系统、点火系统（柴油机没有点火系统）和起动系统组成。

1.发动机的分类

（1）按照所用燃料分类 发动机按照所使用燃料的不同可以分为汽油发动机（汽油机）和柴油发动机（柴油机），如图7⁃3所示。使用汽油作为燃料的发动机称为汽油机，使用柴油作为燃料的发动机称为柴油机。汽油机与柴油机各有特点：汽油机转速高，质量小，噪声小，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。

图7⁃3 汽油机和柴油机

（2）按照冲程分类 发动机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程发动机和二冲程发动机，如图7⁃4所示。曲轴转动两圈（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发动机称为四冲程发动机；而曲轴转动一圈（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发动机称为二冲程发动机。目前的汽车主要使用四冲程发动机。

图7⁃4 四冲程发动机和二冲程发动机

（3）按照冷却方式分类 发动机按照冷却方式的不同可以分为水冷发动机和风冷发动机，如图7⁃5所示。水冷发动机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，而风冷发动机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。水冷发动机冷却均匀，冷却效果好，广泛地应用于现代车用发动机。

图7⁃5 水冷发动机和风冷发动机

（4）按照气缸数目分类 发动机按照气缸数目的不同可以分为单缸发动机和多缸发动机，如图7⁃6所示。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个及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。现在的汽车多采用四缸、六缸、八缸发动机。

图7⁃6 单缸发动机和多缸发动机

（5）按照气缸排列方式分类 发动机按照气缸排列方式的不同可以分为单列式和双列式，如图7⁃7所示。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°则称为对置式发动机。

图7⁃7 单列式和双列式发动机

（6）按照进气系统是否采用增压方式分类 发动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，如图7⁃8所示。汽油机常采用自然吸气式，柴油机为了提高功率多采用增压式。

图7⁃8 自然吸气式发动机和增压式发动机

2.发动机各组成的结构及作用

（1）曲柄连杆机构 它的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。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。在做功行程，它将燃料燃烧产生的热能通过活塞往复运动、曲轴旋转运动而转变为机械能，对外输出动力；在其他行程，则依靠曲轴和飞轮的转动惯性，通过连杆带动活塞上下运动，为下一次做功创造条件。

曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。机体组由气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳、气缸套等组成，如图7⁃9所示。活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆组成，如图7⁃10所示。曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴等组成，如图7⁃11所示。

图7⁃9 机体组的组成

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图7⁃10 活塞连杆组的组成

图7⁃11 曲轴飞轮组的组成

（2）配气机构 它的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进气阀、排气阀，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与做功行程中，保证燃烧室的密封。新鲜充量对汽油机而言是汽油和空气的混合气，对柴油机而言是纯空气。

图7⁃12 配气机构的组成

各式配气机构，按其作用都可分为气门组和气门传动组两大部分，如图7⁃12所示。气门组包括气门及与之相关联的零件，其组成与配气机构的形式基本无关；气门传动组包括从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同，它的作用是定时驱动气门使其开闭，一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。

（3）冷却系统 它的作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。发动机的冷却系统有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系统称为风冷系统，以冷却液为冷却介质的冷却系统称为水冷系统。

汽车发动机的冷却系统为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。水冷系统主要由水泵、散热器、冷却风扇、膨胀水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成，如图7⁃13所示。

（4）润滑系统 它的作用是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

发动机润滑系统由机油泵、集滤器、滤清器、油道、限压阀、机油表、机油压力报警器及油尺等组成，如图7⁃14所示。

图7⁃13 水冷系统的组成

图7⁃14 润滑系统的组成

（5）燃油供给系统 它的作用是向气缸内供给燃烧所需要的燃油。燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器等部件，如图7⁃15所示。

图7⁃15 燃油供给系统的组成

（6）点火系统 点燃式发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电（15～30kV），使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火模块、点火线圈和火花塞等组成，如图7⁃16所示。

（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，使活塞做往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀做功，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。

起动系统的作用是使发动机从静止状态过渡到工作状态，即通过起动机将蓄电池的电能转换成机械能，使发动机运转。起动系统由蓄电池、点火开关、起动继电器、起动机等组成，如图7⁃17所示。

图7⁃16 点火系统的组成

图7⁃17 起动系统的组成