Engine如果汽车有生命，发动机就是它的“心脏”，是它的动力之源。人的心脏差别较小，但汽车不同.汽车心脏不仅大小不一，而且构造差别也很大，导致力量和性格都千差万别，甚至排出的废气都不是一个味儿
跳转到目录2.发动机基本原理Engine Principle
2.1 汽车动力来源气缸汽车动力来源：发动机。发动机的“心脏”：气缸！气缸：是产生汽车驱动力的源头，一切动力都来自气缸内部由燃料在气缸内部燃烧后推动活塞运动；再通过连杆、曲轴、变速器、传动轴、差速器和半轴等，将动力传递到车轮上从而推动汽车前进。汽油发动机构造剖视图直列4缸汽油发动机构造图2.2 气缸数不能太多气缸数增加的好处在同样功率的要求下，缸数越多，缸径就可越小，转速就可提高，发动机的运转平衡性也更好。气缸数增加的弊端随着气缸数的增加，发动机的零部件数也成比例增加从而使发动机结构更复杂、可靠性降低、重量增加、制造成本和使用费用增加、油耗增加等。气缸数选择汽车发动机的气缸数都是根据 车型定位、发动机用途和性能要求 等，在权衡各种利弊之后做出的合适选择。随着增压技术和燃油喷射技术的进步，现在汽车发动机的 气缸数有减少的趋势，最少的汽车发动机气缸数只有3缸。跳转到目录3.气缸排列形式Cylinder Arrangement
3.1 内燃机和外燃机外燃机利用燃料在发动机气缸的外部燃烧来产生动力的。如早期的蒸汽机，它利用燃料（木材、煤、煤气、柴油等）烧开锅炉中的水，使之产生高压蒸汽并进入气缸内，利用蒸汽压力推动活塞做功，从而产生动力。比如原来火车上用的蒸汽机，发电厂和轮船上使用的汽轮机等，都是外燃机。内燃机是相对外燃机而言的，它的燃料在气缸内燃烧。现在，汽车上用的汽油发动机和柴油发动机，都是内燃机。外燃机(左)和内燃机(右)工作原理图示 ------- 3.2 发动机气缸的排列形式3种气缸排列形式在往复式活塞发动机中，汽车发动机一般由多个圆筒状的气缸组成，每个气缸可以独立工作。所有气缸的动力汇合在一起，共同驱动汽车前进。气缸可按不同形式组合，从而产生出不同形式的发动机。目前，最常见的有3种气缸排列形式：直列、V形和水平对置。注：W形气缸排列形式，较为少见，且与V形发动机较为相似3种气缸的演变V形发动机和水平对置发动机，都可看成是由直列发动机演变而来的。V形发动机：将所有气缸分成两组，把相邻气缸以一定的夹角布置在一起（一般为90°），从侧面看气缸呈V字形水平对置发动机：将V形发动机的夹角继续扩大到180°，让相邻气缸成对立设置直列发动机气缸排列示意图水平对置发动机气缸排列示意图宝马V8发动机构造示意图3.3 V形发动机的优缺点优点：高度和长度相对直列发动机较小，在汽车上布置起来较为方便 (发动机舱盖更低，驾驶舱更大)气缸成一角度对向布置，还可以抵消一部分振动缺点：必须使用两个气缸盖，结构较为复杂。宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安排其他装置。3.4 W形发动机应用少W形发动机的构成将V形发动机的每侧气缸再进行小角度的错开（如大众汽车W8发动机为15 °），就成了W形发动机。与V形发动机相比，W形发动机发动机和曲轴更短，能节省空间，减轻重量。但是，宽度更大，使得发动机舱更满W形发动机最大的问题:发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时引起的振动更大现在应用极少。针对这一问题，大众汽车:在W形发动机上设计了两个反向转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。现在，只有大众汽车集团某些品牌车型采用W形发动机，如W8、W12和W16等发动机3.5 W形发动机构造图奥迪W12发动机构造图W形发动机气缸夹角示意图W12发动机气缸排列示意图W12发动机气缸体3.6 水平对置发动机水平发动机Boxer Engine，“拳击手发动机”，简称为B型发动机。比如B6、B4发动机，分别代表水平对置6缸和4缸发动机所有气缸呈水平对置排列，就像是拳击手在搏斗，活塞就是拳击手的拳头水平发动机的优点：相邻两个气缸水平对置，相互抵消振动，使发动机运转更平稳。重心低，能让车头设计得又扁又低，增强行驶稳定性。发动机左右对称，变速器等可放置在车身正中，让汽车左右重量对称而大多数汽车的重心偏向一侧动力输出轴方向与传动轴方向一致，不需要改变动力传递方向，直接与离合器、变速器对接，提高动力传递效率，起动和加速更迅猛。水平发动机的缺点：维修不方便，而且各缸点火间隔不一致，使其排气声音比较怪异。普通汽车极少装配水平对置发动机，现在只有保时捷、斯巴鲁和丰田等仍在生产和使用这种发动机水平对置6缸发动机构造图跳转到目录4.发动机工作过程Engine Working Process
4.1 发动机动力来自于爆炸汽车的动力来源汽车的动力来源：来自于汽油或柴油燃烧时产生的爆炸力。汽车发动机的原理设计：如果在一个密封容器中装入汽油和空气，然后点燃它们，便会产生爆炸现象。合适的燃烧比例汽油和空气按照最适合的燃烧比例（1∶14.7）混合，并大力压缩使温度上升此时点燃它们就会产生更大的爆炸力将这种力量通过一系列的机构“引导”到车轮上，便会推动汽车前进。汽油在气缸内燃烧爆炸示意图4.2 动力与排量发动机排量气缸排气量是指活塞 从下止点到上止点 所扫过的气体容积，它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各气缸排量的总和，一般用cc（立方厘米）、mL（毫升）或L（升）来表示。发动机排量可近似标示为2.0L、2.4L等由于气缸体是圆柱体，它的容积不太可能正好是整升数。排量与动力成正比发动机的排量越大，每次吸入的可燃混合气就越多，燃烧时产生的动力就越强。发动机排气量和压缩比计算方式跳转到目录5.发动机燃烧原理Engine Combustion Principle
5.1 发动机燃烧反应的化学物质转换燃油和氧气一起燃烧爆炸，释放能量来驱动汽车前进，同时还排放出水和二氧化碳等物质汽油中最主要的成分是碳氢化合物。在汽油爆炸燃烧时，碳氢化合物与氧产生反应，生成 二氧化碳和水分子。吸入空气量不足时，会生成一部分 一氧化碳。另外，高温使得 氮原子被氧化生成 一氧化氮和二氧化氮。因此，汽车排气中的主要成分就是 一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮 等。5.2 汽油蕴含巨大能量同等重量情况下，汽油所含能量大约是糖的3倍，木头的5倍，电池的200倍。要想用电池取代汽油，还需要电池技术研发人员加倍努力。跳转到目录6.发动机工作循环Engine Working Cycle
6.1 气缸结构及相关概念上止点与下止点：活塞在气缸中上下移动（默认如图倒扣状）活塞下行到的最低点叫下止点，上行到顶点的位置称为上止点。行程：上止点与下止点之间的距离称为行程。燃烧室：当活塞在上止点时，活塞顶端的空间称为燃烧室。气缸结构示意图：6.2 工作循环与四个行程工作循环与四个行程一个工作循环：活塞在气缸中要完成 吸气、压缩、燃烧和排气 四个行程活塞和曲轴：各2次在此期间，活塞要在气缸内上下各两次，曲轴则同时要旋转两周。汽车转速表与工作循环转速表的指针指向6：表明发动机转速为每分钟6000转，合计每秒钟100转，一个活塞每秒钟完成50个工作循环（一个工作循环内曲轴要转2周）一个气缸内要爆炸50次。如果是一台4缸发动机，那么在1秒内4个气缸则要产生200次爆炸。转速表指针指向3：表明发动机转速为每分钟3000转，合计每秒钟50转，一个活塞每秒完成25个工作循环，一个气缸内要爆炸25次。如果是一台4缸发动机，那么在1秒内4个气缸则要产生100次爆炸转速表含义转速表表面上是发动机转速，实际是发动机气缸内爆炸次数的体现。转速越高，说明发动机内发生的爆炸次数越多，动力输出就越大进气行程活塞在气缸内自上止点向下行到下止点时，进气门打开，排气门关闭气缸内可以产生部分的真空，将新鲜的空气和汽油的混合气吸进气缸内压缩行程进气门和排气门都关闭，活塞由下止点上行移动到上止点，将气缸的混合气压缩进入气缸的混合气越多，活塞越接近上止点位置，压缩力越大。在压缩行程内，气缸中混合气的最大压力称为压缩力。将混合气压缩是为了使混合气混合得更均匀，且提高温度易于燃烧，得到较大的动力。做功行程进气门和排气门都关闭火花塞跳出高压电火花适时将混合气点燃，使其燃烧并爆发出强大压力，将活塞从上止点推到下止点。火花塞的高压电火来自高压线圈，它能将火花能量放大，再由控制电脑（ECU）将高压火按顺序分配到各个气缸，从而点燃被压缩的混合气。排气行程活塞自下止点上行到上止点，此时进气门关闭，排气门打开气缸中已经燃烧过的废气由活塞向上移动时，经排气门和排气歧管排入大气。燃烧过的废气经过消声器的消声后，才不会产生太大的噪声发动机工作原理示意图6.3 冲程四冲程发动机活塞在气缸中移动四个行程，曲轴转720°（2周）才完成一次动力输出。二冲程发动机活塞在气缸中移动两个行程，曲轴转360°（1周）就可完成一次动力输出。二冲程发动机的 进气和压缩 在一个行程中完成，燃烧做功和排气 在另一个行程完成。二冲程发动机现在只在摩托车上使用。发动机内部构造图跳转到目录7.进气和排气系统Intake and Exhaust System
7.1 发动机进气和排气发动机进气系统作用：为发动机燃烧提供新鲜而充足的空气。进气系统主要包括两大部件：一是空气滤清器，它主要滤清空气，去除空气中的杂质；二是进气道，它将空气与燃油的混合气引入气缸。空气由进气口进入，通过空气滤清器过滤后，经进气歧管进入气缸，进气歧管内布置有 节气门 和 空气流量计 来控制和调节进气量。发动机排气系统作用：将已燃烧的废气排入大气。它主要由 排气歧管、排气管和排气消声器 组成，并在排气管段布置有 三元催化转化器，以净化排气汽油发动机进气和排气系统构造图7.2 节气门节气门的作用在进气道中有节气门，它可控制进入气缸的混合气的多少。节气门与加速踏板节气门与驾驶人脚下的加速踏板（俗称“油门踏板”）直接相连，加速踏板踏下越深，节气门开度越大，混合气进入就越多，发动机的转速就越高。电子节气门当加速踏板和节气门是通过电信号控制的，那么就称其为 电子节气门（俗称“电子油门”）而不是加速踏板和节气门通过拉索硬性连接时节气门图示节气门体节气门体和进气歧管节气门在发动机上的位置图进气歧管系统实物7.3 理想空燃比理想空燃比空气与汽油的混合比也称空燃比。理想空燃比：值大概在 14.7∶1左右 (单位：kg)按体积比：大概为 9000∶1，就是说要燃烧1升的汽油，必须吸入9000升的空气。即，汽车每分钟要吸入3000～5000升的空气提高进气量要想增强发动机的动力输出，让
