汽车发动机解剖结构
原理图集
汽车发动机解剖结构原理图集
(2012-06-0321:32:07)
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汽油发动机的目的在于将汽油转换为运动，以便汽车能够开动。目前将汽油变成运动的最简单方法是在发动机中燃烧汽油。因此，汽车发动机是一种“内燃发动机”——燃烧发生在内部。需要注意两件事情：
有多种不同的内燃发动机。柴油发动机是一种，燃气轮机是另外一种。参见有关HEMI发动机、转子发动机和二冲程发动机的文章。每种发动机都有自己的优缺点。
还有一种外燃发动机。老式火车和蒸汽轮船中的蒸汽机是外燃发动机。在蒸汽机中，燃料（煤、木柴、石油等）在发动机外部燃烧并产生蒸汽，由蒸汽在发动机内部形成运动。内燃机的效率比外燃机高出许多（每公里消耗的燃料更少），而且内燃发动机比同等功率的外燃发动机要小巧很多。福特和通用这些公司之所以不使用蒸汽机，原因也在于此。
当前几乎所有汽车都使用往复式内燃发动机，因为这种发动机具有以下优点：
相对高效（与外燃发动机相比）
相对廉价（与燃气轮机相比）
相对来说易于加注燃料（与电动汽车相比）
这些优点使得其成为驱动汽车的首选技术。
为了了解往复式内燃发动机的工作原理，对“内部燃烧”的工作方式有一个直观的认识十分有帮助。加农炮是一个很好的例子。您可能在电影里看到过它们，士兵们向炮中填入火药和炮弹，然后点着它。这就是我们说的内部燃烧，但是很难想象发动机是如何完成这些过程的。下面是一个更为形象的例子：假如有一大段塑料的下水道管子，它的直径为8厘米，长度为90厘米，然后在它的一端安上一个盖子。接着，在管子中喷洒了一点WD-40，或者放了几滴汽油。然后，在管子里塞进一个土豆。就像这样：
我们现在拥有的这个装置通常称作土豆加农炮。
不建议您这样做！但是假如您这样做了，我们现在拥有的这个装置通常称作土豆加农炮。如果您在其中打出一个火花，那么就可以点着燃料。
有意思的是——而且我们讨论这样一个装置的目的就在于——土豆加农炮可以将土豆发射出大约150米远！几滴汽油就可以产生如此巨大的能量。
内部燃烧
土豆加农炮的基本原理与所有往复式内燃发动机完全一致：如果将一点儿高能燃料（例如汽油）放在一个小的密闭空间中并点燃它，它将以气体膨胀的形式释放出巨大能量。可以使用这些能量将土豆抛出150米远。在这个例子中，能量被转换为土豆的运动。也可以使用这些能量完成更有意思的工作。例如，如果可以建立一个循环，使得在每分钟内可以进行数百次爆炸，然后将能量用于有意义的事情，现在您已经接触到了汽车发动机的核心秘密！
目前几乎所有汽车都使用四冲程燃烧循环来将汽油转化为运动。四冲程方式又称作“奥托循环”，以此纪念1867年发明它的尼克劳斯•奥托(NikolausOtto)。这四个冲程如图1所示。它们分别是：
进气冲程
压缩冲程
燃烧冲程
排气冲程
循环过程
1.活塞开始时位于顶部，排气门打开，然后活塞向下运动，在发动机的气缸中充满空气和汽油的混合物。这便是吸气冲程。此时，只需要在空气中混合最少量的汽油即可。（图中部分1）
2.然后，活塞向上返回以压缩燃油/空气混合物。压缩过程使得爆炸更具威力。（图中部分2）
3.当活塞到达其冲程的顶部时，火花塞发出一个火花，点燃汽油。气缸中的汽油爆炸，推动活塞向下运动。（图中部分3）
4.在活塞到达其冲程的底部后，排气门开启，废气被排出气缸并进入排气尾管。（图中部分4）现在，发动机准备进行下一次循环，再次吸入空气和汽油。
注意，内燃发动机输出的运动是旋转运动，而土豆加农炮产生的运动是线性运动（直线）。在发动机中，活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。而旋转运动非常好，因为我们正好打算通过它让车轮转起来。
下面，让我们看看相互配合工作以实现这一切的所有部件。
发动机的核心是气缸和在气缸内部上下运动的活塞。上面介绍的发动机只有一个气缸。大多数割草机属于这种情况，但是大多数汽车都有多个气缸（通常有四个、六个或八个气缸）。在多缸发动机中，气缸的排列方式通常有三种：直列式、V型或卧式（也叫水平对置式）各种配置方式在平滑性、制造成本和外形特征方面均各有利弊。这些优点和缺点使它们分别
适合某些特定车辆的要求。
排量
燃烧室是发生压缩和燃烧过程的区域。随着活塞上下运动，可以看到燃烧室的容积也随之发生改变。存在最大容积和最小容积。最大容积和最小容积之间的差值称为排量，其单位为升或CC（立方厘米，1000立方厘米=1升）。
以下是一些例子：
链锯发动机的排量可能为0.04升。
摩托车发动机的排量可能为0.5或0.75升。
跑车发动机的排量可能为5升。
大多数标准汽车发动机的排量在1.5-4.0升之间。
如果是四气缸发动机并且每个气缸的排量为0.5升，则整个发动机为“2.0升发动机”。如果每个气缸的排量为0.5升，6个气缸以V型配置，则为“3.0升V-6”发动机。
通常，可通过排量大致了解发动机的功率。排量为0.5升的气缸可以容纳两倍于排量为0.25升的气缸的燃油、空气混合物，因此前者的功率是后者的两倍（如果其他条件相同）。所以，2.0升发动机的功率大致等于4.0升发动机的一半。
可以通过增加气缸数量或者增大所有气缸的燃烧室（或者同时增加二者）来提高发动机的排量。
火花塞
火花塞可提供火花来点燃空气/燃油混合物以使其燃烧。必须在正确的时刻打出火花才能正常工作。
气门
进气门和排气门在正确的时间开启，输入空气和燃油并排出废气。请注意，两种气门在压缩
