图解·汽车（1）了解发动机的基本构造

窒息在爱里的鱼

开一个新专题，旨在用最简单明了的图片配合最少的废话和专业术语，客观地介绍一下汽车的基本构造。仅仅作为分享，希望大家喜欢，且请勿转载~~

发动机概述

众所周知，发动机是汽车的动力源泉，而发动机的动力则来源于气缸内部，发动机气缸就是一个把燃料的内能转化为动能的场所。



发动机

可以简单理解为，燃料在气缸内燃烧，产生巨大压力推动活塞上下运动，通过连杆把力传给曲轴，最终转化为旋转运动，再通过变速器和传动轴，把动力传递到驱动车轮上，从而推动汽车前进。



发动机剖视图



发动机分解图

发动机类型

• 汽油发动机
  

汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油黏性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。



汽油发动机剖视图

• 柴油发动机
  

柴油发动机是通过燃烧柴油来获取能量释放的发动机，与汽油发动机不同，采油机是直接将柴油喷入已充满压缩空汽的气缸，压缩自燃点火，而依靠火花塞的电流点火。



柴油发动机构造

• 转子发动机
  

转子发动机又称为米勒循环发动机，其活塞是一个扁平三角形，气缸是一个扁盒子，活塞偏心地安装在空腔内。



转子发动机构造

汽油燃烧产生的膨胀力作用在转子的侧面上，从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心，在向心力和切向力的作用下，活塞在气缸内做行星旋转运动。



《头文字D》中的转子发动机

发动机总体构造

汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构以及燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和启动系统组成；柴油机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构以及燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和启动系统组成，柴油机是压燃的，不需要点火系统。

• 曲柄连杆机构
  

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，它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

• 配气机构
  

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

• 冷却系统
  

冷却系统分解图

冷却系统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。



冷却系统工作原理（动图）

• 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要求，配制出一定数量和浓度的混合气，进入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系统的功用是把柴油和空气分别进入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。



燃料供给系统



燃油系统工作原理（动图）

• 润滑系统
  

润滑系统的功用是向做相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，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。



润滑系统

• 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统，点火系统通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。



点火系统

• 启动系统和充电系统
  

启动系统由蓄电池、点火开关、启动继电器、起动机等组成。启动系统的功用是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械能，启动发动机运转（图2-3-7）。



启动系统和充电系统

充电系统由发电机、调节器、蓄电池以及充电指示灯等组成，是汽车用电设备的电源。



点火&启动系统工作原理（动图）

发动机工作原理

• 四冲程汽油发动机工作原理
  

发动机之所以能源源不断地提供动力，得益于气缸内的进气、压缩、做功、排气这四个行程有条不紊地循环运作。



四冲程汽油发动机工作原理

进气行程：活塞从气缸内上止点移动至下止点时，进气门打开，排气门关闭，新鲜的空气和汽油混合气被吸入气缸内。
压缩行程：进、排气门关闭，活塞从下止点移动至上止点，将混合气体压缩至气缸顶部，以提高混合气的温度，为做功行程做准备。
做功行程：火花塞将压缩的气体点燃，混合气体在气缸内发生“爆炸”产生巨大压力，将活塞从上止点推至下止点，通过连杆推动曲轴旋转。
排气行程：活塞从下止点移至上止点，此时进气门关闭，排气门打开，将燃烧后的废气通过排气歧管排出气缸外。



四冲程汽油发动机工作原理（动图）

• 四冲程柴油发动机工作原理
  

四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大、不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点自燃着火。



四冲程柴油发动机工作原理

• 二冲程汽油发动机工作原理
  

发动机气缸体上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。



二冲程汽油发动机工作原理

第一冲程：活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱。
第二冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移做功。这时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃混合气被压缩；当活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出；随后换气孔开启，受预压的可燃混合气冲入气缸，驱除废气，进行换气行程。



二冲程发动机工作原理（动图）

• 转子发动机工作原理
  

转子发动机工作原理（动图）

壳体的内部空间（或旋轮线室）总是被分成三个工作室。在转子的运动过程中，三个工作室的容积不停地变动，在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个行程。每个行程都是在摆线形缸体中的不同位置进行。



转子发动机工作原理

发动机术语

• 上止点与下止点
  

上止点与下止点

上止点是活塞行程的最高点，或者说是气缸容积为最小时活塞的位置。而下止点正好相反，是活塞行程的最低点，或者说是气缸容积为最大时活塞的位置

• 燃烧室容积
  

燃烧室容积

燃烧室容积是指活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。一般用Vc表示。活塞顶部上方整个空间（活塞顶、气缸盖底面和气缸套表面之间所包围的空间，凹顶活塞包括凹坑的容积）的容积。

• 压缩比
  

压缩比

当活塞升至上止点时，与活塞降至下止点时相比，气缸内混合气体的体积比例被我们称为“压缩比”，以沃尔沃S60L T3为例，压缩比为10.4，也就是活塞在上下止点间，气缸内混合气体的体积比为1：10.4。

• 空燃比
  

空燃比

以汽油机为例，空气和汽油的理想比例（空燃比）是14.7：1。以此为界，汽油越多，越容易产生余烬造成浪费。相反，汽油越少，越难引燃，吸入的空气量大，但无法充分生成下压活塞的力。要检测发动机吸入的混合七天是否达到理想的空燃比，就需要用到发动机的氧传感器。

下期我们来详解发动机内部的每个组件。敬请期待。

文献来源：
1. 张金柱，《图解汽车原理与构造》化学工业出版社2016
2. HOW A CAR WORKS   https://www.howacarworks.com

茄莲

总是感觉转子发动机好奇怪

复利玩家

专业专业，多谢分享

多帮法律和心理咨询

转子发动机又称汪克尔发动机，米勒循环发动机是用于活塞往复式的，麻烦更正一下。

偶尔不老实

谢谢，太详细了

梦先知

感谢支持

总有一片天

这跟我买的这本书上竟然一字不差。。。

及鲁木思

是嘛，我看书也是这么写

九人

是起动系统，我们老师讲的时候还特地说了不是这个启动，让我们不要记错了

冰棒

你再加个视频演示，就太好了