汽車發動機的基本工作原理

　　日常生活中，我們或多或少都會接觸過汽車，下面是小編收集整理的汽車發動機的基本工作原理，歡迎閱讀。

　　我們以單缸汽油發動機為例，講解一下汽油機的工作原理。

　　氣缸內裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接。活塞在氣缸內做往復運動，通過連桿推動曲軸轉動。為了吸入新鮮氣體和排出廢氣，設有進氣門和排氣門。

　　活塞頂離曲軸中心最遠處，即活塞最高位置，稱為上止點。活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低位置，稱為下止點。上、下止點間的距離稱為活塞行程，曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離稱為曲軸半徑。活塞每走一個行程相應于曲軸轉角180°。對于氣缸中心線通過曲軸中心線的發動機，活塞行程等于曲柄半徑的兩倍。

　　活塞從上止點到下止點所掃過的容積稱為發動機的工作容積或發動機排量，用符號VL表示。

　　沖程發動機的工作循環包括四個活塞行程，既進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（作功行程）和排氣行程。

　　進氣行程

　　化油器式汽油機將空氣與燃料先在氣缸外部的化油器中進行混合，然后再吸入氣缸。進氣行程中，進氣門打開，排氣門關閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而氣缸內的壓力降低到大氣壓力以下，即在氣缸內造成真空吸力。這樣，可燃混合氣便經進氣管道和進氣門被吸入氣缸。

　　壓縮行程

　　為使吸入氣缸內可燃混合氣能迅速燃燒，以產生較大的壓力，從而使發動機發出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。在這個過程中，進、排氣門全部關閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程稱為壓縮行程。

　　壓縮終了時，活塞到達上止點，活塞上方形成很小空間，稱為燃燒室。壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比，以ε表示：

　　壓縮比愈大，在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便愈高，，燃燒速度也愈快，因而發動機發出的功率愈大，經濟性愈好。但壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒情況，反而會出現爆燃和表面點火等不正常燃燒現象。爆燃是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃造成的一種不正常燃燒。爆燃時火焰以極高的速率向外傳播，甚至在氣體來不及膨脹的情況下，溫度和壓力急劇升高。同時，還會引起發動機過熱，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面點火是由于燃燒室內熾熱表面與熾熱處（如排氣門頭，火花塞電極，積炭處）點燃混合氣產生的另一種不正常燃燒（也稱為熾熱點火或早燃）。表面點火發生時，也伴有強烈的敲擊聲（較沉悶），產生的高壓會使發動機件負荷增加，壽命降低。

　　作功行程

　　在這個行程中，進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時，裝在氣缸蓋上的火花塞即發出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣被燃燒后，放出大量的熱能，因此，燃氣的壓力和溫度迅速增加，所能達到的最高壓力約為3—5Mpa，相應的溫度則為2200—2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械能，除了用于維持發動機本身繼續運轉而外，其余即用于對外作功。

　　排氣行程

　　可燃混合氣燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進行下一個進氣行程。

　　當膨脹接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，繼續將廢氣強制排到大氣中。活塞到上止點附近時，排氣行程結束。在排氣行程中氣缸內壓力稍高于大氣壓力，約為0.105—0.115Mpa。排氣終了時，廢氣溫度約為900—1200K。

　　由于燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時，不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。

　　綜上所述，四沖程汽油發動機經過進氣、壓縮、燃燒作功、排氣四個行程，完成一個工作循環。這期間活塞在上、下止點間往復移動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩周。

　　拓展閱讀：

　　汽車發動機保養的誤區

　　發動機保養十大誤區一、不按期保養汽車發動機

　　通常人們總是喜歡在改裝上投入很多錢，但卻容易忽視按期給發動機做保養。據有經驗的汽修師傅說，在他們所經手維修的汽車中，車輛因發動機保養不良造成的故障占總故障的50%。可見發動機保養對延長車輛使用壽命能起到至關重要的作用。當然也會給你減少不必要的損失，要不怎么會有“以養代修”這個說法。

　　提醒：不僅僅是在常規的保養期限內要進行發動機的養護，在駕駛經過一些特別潮濕或者粉塵特別大的地區時，都要對發動機的相關部件做一些檢查保養。

　　發動機保養十大誤區二、盲目拆掉發動機節溫器

　　如果因發動機溫度高而盲目拆除節溫器，冷卻液只能進行大循環，不能調節冷卻強度，難以保證發動機在較適宜的溫度下工作，反而使發動機經常處于低溫狀態下工作，造成發動機功率下降，磨損加快，油耗增加。如果發動機節溫器發生故障檢修或更換之后，發動機溫度還高，就應檢修冷卻系統的其他部位，不能拆除節溫器。

　　發動機保養十大誤區三、發動機用怠速升溫

　　用怠速升溫時，由于轉速較低，機油泵不能較快地將潤滑油壓入各潤滑表面，油壓也低，使發動機各運動機件在干摩擦或半干摩擦狀態下工作;燃油因低溫霧化不良，使未燃燒的燃油竄入曲軸箱，沖刷掉缸壁上的油膜，也會加速機件的磨損。所以，發動機啟動數秒后，應用快怠速升溫，改善發動機的潤滑條件。

　　發動機保養十大誤區四、發動機溫度怕高不怕低

　　有些人認為行車時發動機溫度怕高不怕低。其實，發動機溫度低時危害性也很大。應根據汽車使用說明書規定的正常溫度行車，才能保證發動機的使用壽命。

　　發動機保養十大誤區五、用噴燈烘烤油底

　　冬季用噴燈烘烤油底，不但會使機油中的添加劑發生化學變化，失去原有的性能，而且還會使機油膠結、油底變形，容易引起火災。最好的做法是根據當地冬季的最低氣溫選用相適應的機油。在有條件的地方，最好把車輛停放在有保溫設施的車庫內。較先進的清除方法是超聲波清除法和噴核清除法，但用得最多、最簡單的方法是物理清除法和化學清除法。這兩種方法也可兼用。

　　發動機保養十大誤區六、水泵風扇皮帶越緊越好

　　皮帶越緊并非越好。皮帶過緊不僅會使其拉長或斷裂，縮短皮帶的使用壽命，而且還會因拉力過大，導致發電機軸、水泵軸變形彎曲和軸承的早期損壞。汽車發動機風扇皮帶的松緊度應符合技術要求，一般正常皮帶裝配時撓曲度為10-15mm為宜。

　　發動機保養十大誤區七、汽車機油變質及機油濾芯不暢

　　不同等級的潤滑油在使用過程中油質都會發生變化。車輛行駛一定里程(參配、圖片、詢價)之后，性能就會惡化，可能會給發動機帶來種種問題。為了避免這些故障的發生，應該結合使用條件定期給汽車換油，并使油量適中，一般以機油標尺上下限之間為好。

　　機油從機油濾芯的細孔通過時，把油中的固體顆粒和黏稠物積存在濾清器中。如濾清器堵塞，機油則不能順暢通過濾芯，會脹破濾芯或打開安全閥，從旁通閥通過，仍把臟物帶回潤滑部位，促使發動機磨損加快，內部的污染加劇。因此機油濾芯的定期更換同樣重要。

　　提醒：機油不要加少了，但也不要加多了，不是越貴的名牌合成機油就越好，適合你的愛車的機油才是最好的。

　　發動機保養十大誤區八、空氣濾芯堵塞

　　汽車發動機的進氣系統主要由空氣濾芯和進氣管道兩部分組成。根據不同的使用情況，要定期清潔空氣濾芯，可使用的方法有高壓空氣由里向外吹，把濾芯中的灰塵吹出。由于空氣濾芯為紙質，所以吹的時候要注意空氣的壓力不能過大，以免損壞濾芯。空氣濾芯一般在清洗3次后就應更換新的，清洗周期可以由日常駕駛區域的空氣質量而定。

　　提醒：購買質量好的廠家原裝提供的正廠件空氣濾芯也很重要。

　　發動機保養十大誤區九、進氣管道過臟

　　如果車輛經常行駛于灰塵較多、空氣質量較差的路況區域，就應該注意清洗進氣管道，保證進氣的暢通。進氣管道對于發動機的正常工作非常重要，如果進氣管道過臟，會導致效率下降，從而使發動機不能在正常的輸出功率范圍內運轉，加劇發動機的磨損和老化。

　　提醒：盡量少走灰塵多的區域，同時，空調格也要注意更換。

　　發動機保養十大誤區十、曲軸箱油泥過多

　　汽車發動機在運轉過程中，燃燒室內的高壓未燃燒氣體、酸、水分、硫和氮的氧化物經過活塞環與缸壁之間的間隙進入了曲軸箱中，使其與零件磨損產生的金屬粉末混在一起，形成油泥。少量的油泥可在油中懸浮，當量大時從油中析出，堵塞濾清器和油孔，造成發動機潤滑困難，從而加劇發動機的磨損。此外，機油在高溫時氧化會生成漆膜和積炭粘結在活塞上，使發動機油耗增大、功率下降，嚴重時使活塞環卡死而拉缸。

　　提醒：要減少油泥產生，使用高質量的燃油是十分有必要的，所以建議車主加油時盡可能到正牌的加油站。此外，使用質量過關的潤滑油以及按照廠商規定的保養周期對潤滑油以及機油濾清器進行更換也是很關鍵的。另外，請經常檢查自己愛車的機油油位，不足時應盡快補充。

　　汽車發動機保養步驟

　　(1)起動發動機，傾聽發動機在怠速、中速和高速運轉時有無雜音異響。

　　(2)檢查風扇皮帶的松緊緊度，并進行調整。

　　(3)檢查、清洗化油器、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器(視需要更換機油)。

　　(4)檢查氣缸蓋，進、排氣歧管及消聲器的連接緊固情況，檢查并緊固發動機固定螺栓、螺母及飛輪殼螺栓。

　　(5)清潔機油粗、細濾清器及濾芯，放出濾清器中的沉淀物，檢查機油的多少和質量，檢查潤滑系(接頭)有無漏油現象，緊固油底殼螺栓。

　　(6)檢查空氣壓縮機的固定情況及管道有無漏油、漏氣，排除貯氣筒內的油水及污物。

　　(7)檢查散熱器、水泵固定情況及水管有無滲漏、百葉窗的效能及水泵軸加潤滑脂的情況

　　汽車發動機有哪些工作原理

　　一、燃燒是關鍵

　　汽車的發動機一般都采用4沖程，分別是：進氣、壓縮、燃燒、排氣。完成這4個過程，發動機完成一個周期。

　　活塞，它由一個活塞桿和曲軸相聯，過程如下：

　　1.活塞在頂部開始，進氣閥打開，活塞往下運動，吸入油氣混合氣

　　2.活塞往頂部運動來壓縮油氣混合氣，使得爆炸更有威力。

　　3.當活塞到達頂部時，火花塞放出火花來點燃油氣混合氣，爆炸使得活塞再次向下運動。

　　4.活塞到達底部，排氣閥打開，活塞往上運動，尾氣從汽缸由排氣管排出。

　　注意：內燃機最終產生的運動是轉動的，活塞的直線往復運動最終由曲軸轉化為轉動，這樣才能驅動汽車輪胎。

　　二、汽缸數

　　發動機的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內進行往復運動，上面所描述的是單汽缸的運動過程，而實際應用中的發動機都是有多個汽缸的(4缸、6缸、8缸比較常見)。我們通常通過汽缸的排列方式對發動機分類：直列、V或水平對置(當然現在還有大眾集團的W型，實際上是兩個V組成)。

　　不同的排列方式使得發動機在順滑性、制造費用和外型上有著各自的優點和缺點，配備在相應的汽車上。

　　三、排量

　　混合氣的壓縮和燃燒在燃燒室里進行，活塞往復運動，你可以看到燃燒室容積的變化，最大值和最小值的差值就是排量，用升(L)或毫升(CC)來度量。汽車的排量一般在1.5L~4.0L之間。每缸排量0.5L，4缸的排量為2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般來說，排量表示發動機動力的大小。

　　所以增加汽缸數量或增加每個汽缸燃燒室的容積可以獲得更多的動力。

　　四、發動機的其他部分

　　凸輪軸

　　控制進氣閥和排氣閥的開閉

　　火花塞

　　火花塞放出火花點燃油氣混合氣，使得爆炸發生。火花必須在適當的時候放出。

　　閥門

　　進氣、出氣閥分別在適當的時候打開來吸入油氣混合氣和排出尾氣。在壓縮和

　　燃燒時，這兩個閥都是關閉的，來保證燃燒室的密封。

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