汽車為什么會(huì)"跑

【專家解說(shuō)】：發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器。在每次轉(zhuǎn) 換過(guò)程中，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功和排出廢氣四個(gè)行程，完 成了它的一個(gè)工作循環(huán).
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部主要運(yùn)動(dòng)部件是活塞，它的運(yùn)動(dòng)方式有繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的 ；也有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。凡活塞運(yùn)動(dòng)往復(fù)經(jīng)過(guò)上述四個(gè)行程完成一個(gè)工作 循環(huán)的，稱之為四行程發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)兩個(gè)行程完成一個(gè)循環(huán)的稱之為 二行程發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料為汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)，凡是先使汽油和空氣在化油器 內(nèi)混合成混合氣再送處氣缸，經(jīng)過(guò)上述行程而產(chǎn)生動(dòng)力的稱之為化油 器式汽油機(jī)；凡將汽油直接噴入氣缸或進(jìn)氣管內(nèi)再與空氣混合成混合 氣，經(jīng)過(guò)上述各行程的，稱之為直接噴射汽油機(jī)。燃料為柴油的發(fā)動(dòng) 機(jī)，一般是利用噴油泵將柴油直接噴入氣缸，經(jīng)過(guò)與壓縮空氣相混合 后，在高溫高壓下自動(dòng)燃燒而產(chǎn)生動(dòng)力稱之為壓燃式柴油機(jī)。在當(dāng)今 全世界能源短缺和環(huán)保的要求下，還有用其他清潔燃料如天然氣、液 化石油氣等的發(fā)動(dòng)機(jī)。但其工作原理是相似的。
下面讓我們具體地談?wù)劽總€(gè)行程。

混合氣如遇到火星就很容易爆炸。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中正是利用這種 爆炸所產(chǎn)生的力，將氣缸內(nèi)的活塞從最上的位置推到最下?；钊麖淖?上到最下所走的距離稱之為行程。上述的第一個(gè)行程收進(jìn)氣行程(見 圖2a)，活塞被曲軸通過(guò)連桿向下拉，混合氣通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸活 塞的頂部。第二個(gè)行程叫壓縮行程(見圖2b)，此時(shí)進(jìn)氣門和排氣門都 關(guān)閉。活塞向上行，將吸入的混合氣再次被曲軸下拉時(shí)為止。第三個(gè) 行程叫作功行程(見圖2c)。此時(shí)兩個(gè)氣門仍被關(guān)閉，由分電器供給的 高壓電使燃燒室內(nèi)的火花塞打出火花，點(diǎn)燃混合氣，產(chǎn)生爆炸力推動(dòng) 活塞下行，此時(shí)氣缸內(nèi)充滿熾熱的濃煙。待到活塞再次上行時(shí)，排氣 門打開。這些濃煙被活塞擠出氣缸燃燒室，進(jìn)入排氣管。這就是最后 一個(gè)行程稱排氣地程(見圖2d)。之后，發(fā)動(dòng)機(jī)又開始了下一個(gè)工作循 環(huán)的第一個(gè)行程，如此循環(huán)不已地工作下去。

為了更進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，有必要將其各部件的功能 介紹如下：

氣缸體和氣缸蓋

發(fā)動(dòng)機(jī)部件中以氣缸體(見圖3)最重，體積最大 。它是將發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)組裝成一體的基本部件。氣缸體內(nèi)有 幾個(gè)圓柱形空筒，那是活塞運(yùn)動(dòng)的空間，稱之為氣缸。有幾個(gè)空筒就 叫有幾缸。一般有四個(gè)的就叫4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然還有更多的，如6缸、 8缸甚至12缸的。缸數(shù)愈多，發(fā)動(dòng)機(jī)的勁頭愈大。但是，讓活塞在氣 缸內(nèi)和缸筒全面接觸，它的運(yùn)動(dòng)阻力還是不小的。為了減少相互接觸 的面積，于是在活塞上套上幾道活塞環(huán)。讓活塞環(huán)和缸筒壁接觸，這 就大大地減少了活塞運(yùn)動(dòng)的阻力。一般的活塞上有不止一道的活塞環(huán) ，其中有氣環(huán)和油環(huán)兩類。

由于缸筒表面經(jīng)常和高溫高壓的燃燒氣相接觸，又有活塞在其上 作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此制造筒的材質(zhì)必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。 為了滿足這些要求，一般采用加入少量鎳、鉬、鉻、磷等合金元素的 優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵，并經(jīng)珩磨加工，獲得粗糙度、形狀和尺寸精度很高的 工作表面。

然而，如果氣缸體全部都采用上述優(yōu)質(zhì)材料來(lái)制造，未免過(guò)于浪 費(fèi)了。因?yàn)槌诉@些工作表面外，氣缸體的其余部分并沒(méi)有這樣高的 要求。所以發(fā)動(dòng)機(jī)上都廣泛采用活絡(luò)可拆裝的工作表面，即缸套。它 本身可用優(yōu)質(zhì)材料制造，氣缸體則可用普通鑄鐵或輕合金鑄造。缸套 以和冷卻水接觸與否而分干套和濕套兩類。后者的優(yōu)點(diǎn)是鑄造方便， 拆裝容易，冷卻效果好。缺點(diǎn)是剛性差，易漏水。

在氣缸體上部有一個(gè)將缸筒蓋住的氣缸蓋(見圖3)。它的主要功 用是封閉氣缸體上部，并和活塞頂部及缸筒一起構(gòu)成燃燒室。一般用 灰鑄鐵或合金鑄鐵以及鋁合金制成，內(nèi)含水套。通過(guò)螺栓與氣缸體擰 在一起。為了密封，在它們之間通常還加一層氣缸墊。在氣缸蓋上每 個(gè)氣缸都有自己的進(jìn)氣門、排氣門、火花塞座孔或噴油器座孔以及氣 門導(dǎo)管孔等。缸蓋數(shù)量大各種發(fā)動(dòng)機(jī)上也不盡相同，有整個(gè)一塊的， 也有分成幾個(gè)缸一塊的。前者優(yōu)點(diǎn)是能縮短發(fā)動(dòng)機(jī)整體長(zhǎng)度。缺點(diǎn)是 剛性差、受熱受力容易變形，影響密封，損壞后須整體更換。由缸蓋 部分構(gòu)成的燃燒室，它的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響很大。因而對(duì)它的 基本要求有：結(jié)構(gòu)緊湊，冷卻表面小，讓混合氣在燃燒前產(chǎn)生渦流。 其目的是為了減少熱量損失，縮短火焰擴(kuò)散的行程，提高燃燒速度， 保證及時(shí)和充分地燃燒，以獲得最大的動(dòng)力和減少排出廢氣內(nèi)含的有 害物質(zhì)。一般用水冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)，在氣缸體下部有一個(gè)鑄成一體的曲 軸箱。它的內(nèi)部是曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。曲軸就吊掛在曲軸箱的下邊。在 曲軸箱的下部還有一個(gè)類似盤子的部件，叫作油底殼(見圖4)。主要 用來(lái)貯存機(jī)油和封閉曲軸箱的。機(jī)油泵就設(shè)在油底殼內(nèi)。油底殼還設(shè) 有擋板，以防止機(jī)油晃動(dòng)過(guò)甚。在底部裝有磁性放油塞，以吸收機(jī)油 中的金屬屑。在油底殼的一側(cè)，還有一把機(jī)油尺，用來(lái)檢驗(yàn)油底殼的 機(jī)油量。

曲軸活塞連桿組

發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)最主要的運(yùn)動(dòng)部件就是曲軸、活塞和連桿。它由曲軸、 活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及飛輪等部件組成。

(1)曲軸
它是一根拐了幾道彎的軸(圖1)。曲拐數(shù)取決于發(fā)動(dòng)機(jī) 有幾個(gè)氣缸以及它的排列方式，一根連桿連一個(gè)曲拐的，其曲拐數(shù)等 于氣缸數(shù)；兩根連桿連一個(gè)曲拐的，其曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半。

曲軸要求耐沖擊、耐磨，一般都用中碳鋼或中碳合金鋼鍛造而成 ，也有用球墨鑄鐵鑄造成的曲軸。

圖1所示是一根帶飛輪的曲軸。位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的主軸頸，它借助 一墳軸瓦和曲軸箱相連。不在轉(zhuǎn)動(dòng)中心的軸頸叫連桿軸頸或曲柄銷， 它借助于連桿軸瓦和螺栓與連桿相連。

由于曲軸要在高速下旋轉(zhuǎn)，所以它需要不間斷地用機(jī)油對(duì)磨擦表 面加以潤(rùn)滑。因此在曲軸的主軸頸、連桿軸頸的曲軸本體內(nèi)都鉆有油 道，以便機(jī)油能通過(guò)這些油道，潤(rùn)滑這些部位。

由于曲軸的形狀很不規(guī)則，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)就會(huì)晃動(dòng)，行家稱這種現(xiàn)象 為不平衡。如果發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)人造棉其發(fā)展，不但會(huì)產(chǎn)生極大的噪聲 ，而且機(jī)件的壽命也大大地縮短。造成不平衡的主要原因是曲軸旋轉(zhuǎn) 時(shí)產(chǎn)生了不規(guī)則的離心力和離心力矩，另外還有活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性 力。對(duì)于氣缸數(shù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，這些力和力矩有的存在，有的不存在 。因此需要根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)置平衡塊加以平衡。有的平衡塊和曲軸 制成一體，也有用螺栓固定在曲軸上的。

我們知道，一個(gè)質(zhì)量很大的輪子，一旦轉(zhuǎn)起來(lái)，如果沒(méi)有阻力， 它就會(huì)一直不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。因此在曲軸的后端裝上一個(gè)用灰鑄鐵或 球墨鑄鐵、鑄鋼制成的飛輪，這是一個(gè)轉(zhuǎn)起來(lái)慣性很大的圓盤，其邊 緣既寬又厚。它的功能主要有貯存發(fā)動(dòng)機(jī)給的動(dòng)能、克服曲軸連桿組 運(yùn)動(dòng)的阻力，克服短時(shí)間的過(guò)載，保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速均勻 。此外它還是磨擦式離合器的驅(qū)動(dòng)件，因此它也需要和曲軸一起進(jìn)行 平衡。

(2)活塞
它像一個(gè)倒扣著的杯子，杯底朝上，構(gòu)成燃燒室的一個(gè) 部分，杯壁有圓孔，可穿入活塞銷。從杯口穿入連桿，通過(guò)活塞銷和 活塞相連。它的主要作用是將混合氣燃燒所產(chǎn)生的爆炸力通過(guò)活塞銷 傳給連桿，來(lái)推動(dòng)曲軸的曲柄，令曲軸旋轉(zhuǎn)(圖2)

活塞的工作條件很苛刻，頂部和高溫燃?xì)饨佑|，承受帶沖擊性的 高壓和因高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的慣性力，整個(gè)活塞各部分受到拉、壓、 彎的綜合力和力矩，而受熱也不均勻。因此要求活塞的質(zhì)量要小，熱 膨脹量小，傳熱性好，耐磨。用鋁合金制的活塞兼?zhèn)湟陨闲阅埽钱?dāng) 前的汽車活塞選用材料。

活塞的基本結(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部三個(gè)部分。

活塞頂部有平頂、凹頂之分，表面力求光潔?；钊^部有幾道矩 形斷面的環(huán)槽，用來(lái)安置各種活塞環(huán)，環(huán)槽底部鉆有許多徑向小孔， 可使從缸壁上刮下的機(jī)油，通過(guò)這些孔流向油底殼?；钊^部承受并 傳遞混合氣燃燒后的爆發(fā)力；能傳導(dǎo)混合氣燃燒后產(chǎn)生的熱量；與活 塞環(huán)一道構(gòu)成部分的燃燒室。活塞的裙部是指從活塞環(huán)槽到杯口的好 個(gè)部分。它的主要功能是活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中起著導(dǎo)向作用，以 及承受缸壁給它的側(cè)壓力。

活塞在氣缸內(nèi)工作時(shí)，受熱受力是很不均勻的，因而會(huì)帶來(lái)不均 勻的變形，遂使活塞與氣缸筒壁之間的縫隙有的很大，有的很小，也 會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象和擦傷缸壁表面的可能。嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡死，將活塞損壞 。

為了使活塞在正常的工作溫度下和氣缸筒壁有較均勻的間隙，雖 然氣缸筒本身仍是圓柱形的，而活塞則制成橢圓形，令活塞在工作時(shí) 能膨脹成類似的圓柱形。所以活塞在普通狀態(tài)下為上端直徑小，下端 直徑大的近似圓錐形或橢圓形。

當(dāng)然，你如果留心，還會(huì)發(fā)現(xiàn)有的活塞裙部開有縱向和橫向的溝 槽。開橫向槽的目的主要是阻斷從活塞頂部傳向裙部的熱量，迫使裙 部的膨脹不致過(guò)大。如橫向橫位于油環(huán)槽內(nèi)，尚可起到油孔的作用。 開縱向槽的作用是在活塞冷狀態(tài)下裝配時(shí)獲得盡可能小的與氣缸筒壁 間的間隙；在熱狀態(tài)下，活塞不致在氣缸筒內(nèi)卡死?？v向槽的方向與 活塞運(yùn)動(dòng)方向不平行，斜槽可以防止活塞劃傷缸壁。

(3)活塞環(huán)
活塞必須與缸壁的配合很緊密，在活塞上嵌入活塞環(huán) 正是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題所采取的措施?；钊h(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種，前者防 止燃燒混合氣竄入曲軸箱；后者防止合金鑄鐵制成，開有斜口，富有 彈懷，套在活塞上時(shí)，有向外張緊貼在氣缸筒壁的特性。如果密封狀 態(tài)被破壞出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)喪失部分動(dòng)力，燃料和機(jī)油損耗 增加，活塞和燃燒室的表面出現(xiàn)嚴(yán)重積碳，并造成環(huán)境污染。

一般活塞上裝2～3道氣環(huán)，1～2道油環(huán)，在保證密封的要求下， 應(yīng)盡量減少環(huán)的數(shù)量。氣環(huán)雖有好幾個(gè)，但對(duì)各個(gè)環(huán)的要求也不盡相 同。離頂部最近的是第一道氣環(huán)，由于它靠近燃燒室，在溫度壓力最 高及潤(rùn)滑最難的環(huán)境下工作，所以在它的工作表面上一般都鍍上多孔 性鉻，此舉不但提高了表面硬度，尚能貯存少量機(jī)油改善潤(rùn)滑條件， 提高使用壽命。其他各氣環(huán)一般只鍍錫或作磷化處理。由于第一道氣 環(huán)的工作溫度高，它的切口間隙也較大。當(dāng)將各道活塞環(huán)裝在活塞上 時(shí)，須將它們各自的切口相互錯(cuò)開，這對(duì)氣缸的密封是有所裨益的。

(4)活塞銷
它是活塞與連桿小頭的連接件(見圖2)，起著將活塞 蝗受力傳給連桿的作用。因?yàn)樵诟邷貤l件下承受周期性的沖擊力，而 且潤(rùn)滑條件又差，所以要求它有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。為了減 少慣性，一般將它制成空心圓柱體，以減小它的質(zhì)量?；钊N一般用 低碳鋼制成，表面滲碳，再加以珩磨和拋光，以提高其表面的硬度和 整體的韌性?；钊N裝入活塞銷孔和連桿小頭孔內(nèi)是浮動(dòng)的，在發(fā)動(dòng) 機(jī)工作時(shí)，它可以在銷座孔內(nèi)繞自身主軸緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得較為均勻 的磨損。為了防止活塞銷沿主軸方向竄動(dòng)，在活塞銷孔內(nèi)淫卡環(huán)嵌在 銷座凹槽內(nèi)予以限位。

(5)連桿
(圖4) 它以上端的小頭連接活塞銷，以下端的大頭連接 曲軸，可將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它正像你騎自行 車時(shí)大腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)那樣。連桿一般采用中碳鋼或合金鋼材料經(jīng)鍛造 、機(jī)加工和熱處理而成。因?yàn)檫B桿工作時(shí)受到壓縮、拉伸和彎曲的周 期性變化的力量，所以要求它質(zhì)量盡可能小，而又足夠的剛度和強(qiáng)度 ，如果剛度不夠會(huì)造成大頭孔失圓，軸瓦潤(rùn)滑不良而燒毀；桿身彎由 會(huì)造成氣缸漏氣、竄油等現(xiàn)象。

連桿大頭一般都制兩個(gè)半圓塊，一塊是連桿大頭的下端，另一塊 叫連桿蓋，用連桿螺栓將兩者擰在一起(圖5)。這兩塊是一起進(jìn)行加 工(鏜孔)的，大頭孔的表面為了和軸瓦緊密配合，它的光潔度很高， 其表面還銑出定位軸瓦的凹槽和小的油孔。

連桿螺栓的工作條件和連桿一樣，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳 素鋼材料，經(jīng)煅造或冷鐓而成。安裝連桿大頭時(shí)，必須按工廠規(guī)定的 扭矩?cái)Q緊連桿螺栓，并采取措施防止自行松開。

連桿軸瓦和連桿大頭一樣，也是制成兩半的，軸瓦的基體是薄鋼 板，內(nèi)表面澆鑄上如巴氏合金等減磨合金層。減磨合金具有減少磨擦 ，加速磨合，保持油膜的作用。

軸瓦與連桿大頭和連桿蓋相配合的表面要有極高的光潔度。軸瓦 在未裝入前，半個(gè)軸瓦并不半圓形的，當(dāng)裝入后，因有壓量(過(guò)盈)， 所以軸瓦能緊貼在大頭孔壁上。為了防止軸瓦工作中轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向位移 ，在軸瓦上沖壓定位凸臺(tái)分別嵌入大頭和連桿蓋的凹槽內(nèi)。軸瓦內(nèi)表 面還有油槽，以保證良好的潤(rùn)滑。

我們知道，進(jìn)入氣缸燃燒室混合氣量愈多，它燃燒時(shí)放出熱量愈 大，爆發(fā)力也愈強(qiáng)。對(duì)于某一具體的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，它的燃燒室總?cè)莘e 是一定的。要想往燃燒室內(nèi)多充混合氣，必須讓混合氣的壓力要高， 溫度要低。但由于混合氣必須通過(guò)進(jìn)氣管才能進(jìn)入氣缸，在流動(dòng)過(guò)程 中不免產(chǎn)生阻力使充氣壓力下降；此外由于上一循環(huán)終了后殘留氣缸 內(nèi)的高溫廢氣以及相鄰部件的高溫，加熱了剛剛進(jìn)入氣缸的混合氣， 所以要百分之百地達(dá)到這個(gè)要求是很困難的。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師們一般都 從改進(jìn)結(jié)構(gòu)有利于降低進(jìn)氣和排氣阻力、進(jìn)氣和排氣門開啟和持續(xù)時(shí) 間著手，使進(jìn)氣和排氣量盡可能地保持充分。氣門在發(fā)動(dòng)機(jī)上是個(gè)很 重要的部件，它們必須按準(zhǔn)確的時(shí)間開啟或關(guān)閉。按氣門布置形式可 分頂置式和側(cè)置式。按每個(gè)氣缸氣門數(shù)目可分有二氣門式、四氣門式 甚至更多。

最常見的氣門布置形式是頂置式，它的進(jìn)氣門和排氣門吊掛在缸 蓋上，大頭在下，小頭在上，由一套配氣機(jī)構(gòu)保證各氣門適時(shí)開閉。

如上所述，為了按準(zhǔn)確的時(shí)間使氣門開啟和關(guān)閉，必須有一套配 氣機(jī)構(gòu)。

3、配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)由凸輪軸、挺桿、推桿、搖臂、搖臂軸、氣門彈簧及氣 門導(dǎo)管等一些相關(guān)部件組成。

凸輪軸(圖1)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置有下置，側(cè)置和頂置。現(xiàn)代發(fā)動(dòng) 機(jī)上常采用頂置式，它位于氣缸蓋上。凸輪軸直接通過(guò)搖臂驅(qū)動(dòng)氣門 ，省去了一大套如挺桿、推桿等往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件，很適用于高轉(zhuǎn)速發(fā) 動(dòng)機(jī)，但也帶來(lái)傳動(dòng)軸的困難，由于凸輪軸在氣缸蓋上，氣缸蓋拆裝 較為麻煩，并且噴油器的布置也較困難。另有一種頂置式是凸輪軸的 幅輪直接驅(qū)動(dòng)氣門。這種形式的優(yōu)點(diǎn)不但機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、慣性小、對(duì)凸輪 軸的要求不高，故在新式汽車應(yīng)用廣泛。

那么凸輪軸是靠什么帶動(dòng)使它旋轉(zhuǎn)的呢?最早形式的汽車多采用 正時(shí)齒輪(見圖1)傳動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)它前端的一對(duì)齒輪來(lái)帶動(dòng)凸 輪軸，有時(shí)還增加一個(gè)中間齒輪(惰輪)。為了降低傳動(dòng)的噪聲，使嚙 合平穩(wěn)，正時(shí)齒輪多用夾布膠木制成，且為斜齒。在頂置氣門傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)上多采用鏈條傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)。皮帶的基體為氯丁橡膠，中間夾入 玻璃纖維或尼龍織物，強(qiáng)度高，噪聲小，質(zhì)量小，價(jià)格低，近年來(lái)己 廣泛用。

一般發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸只有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門。為了提高充 氣效率，現(xiàn)在多采用多氣門技術(shù)，例如每個(gè)氣缸有4個(gè)氣門。這種多 氣門結(jié)構(gòu)對(duì)燃油直接噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)特別有利，噴油器布置在燃燒室中 央，點(diǎn)火燃燒途徑均勻，各氣門的開度也可適當(dāng)減小。

每缸采用4氣門時(shí)，氣門排列有兩種：一是進(jìn)氣門和排氣門混合 排；另一種是進(jìn)氣門和排氣門各自排成一列。前者的所有氣門由一根 凸輪軸通過(guò)T形桿驅(qū)動(dòng)，但因氣門在進(jìn)氣道中所處位置不同，而導(dǎo)致 工作條件和效果不好，后者則無(wú)比缺點(diǎn)，但需配備兩根凸輪軸，凡遇 見DOHC字樣，就是指頂置式雙凸輪軸。近年來(lái)推出的發(fā)動(dòng)機(jī)多采用這 種形式，當(dāng)然每個(gè)氣缸氣門數(shù)多于4個(gè)的也不鮮見，主要目的不外是 為了提高充氣效率罷了。
4、化油器

要使汽車能持續(xù)不斷地工作(行駛)，必須不間斷地向發(fā)動(dòng)機(jī)供油 、送氣，不僅供給，還要使它們恰當(dāng)?shù)鼗旌希紵炅诉€要使廢氣能 順利地排出。為此，燃油需要儲(chǔ)存在一個(gè)油箱內(nèi)，將油箱中的燃油送 入發(fā)動(dòng)機(jī)，必須有油泵和管道。為了防止燃油遭受污染，需要濾清器 加以過(guò)濾。外界空氣含有沙塵，送入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣需要空氣濾清器予 以過(guò)濾。清潔的空氣如何與燃油按需要配制，則需要一個(gè)不可缺省的 部個(gè)，那就是化油器(圖2)。

化油器必須干兩件事：一是它必須讓燃油汽化；二是讓汽化的燃 油和一定比例的空氣相混合形成混合氣。

來(lái)自外界的空氣經(jīng)過(guò)濾清后進(jìn)入化油器，空氣進(jìn)量多少由阻風(fēng)門 位置的變化來(lái)控制。空氣沖過(guò)化油器內(nèi)的喉管產(chǎn)生吸力將燃油從浮子 室通過(guò)噴管吸出，并將其霧化。霧化的燃油和空氣混合后通無(wú)進(jìn)氣歧 管被氣缸吸入?；旌蠚獾倪M(jìn)量由一個(gè)油門踏板操縱，它位于化油器內(nèi) 的油門(節(jié)氣門)所控制。由汽油泵泵入浮子室的油量則由浮子室內(nèi)的 浮子控制。浮子在浮子室內(nèi)隨著油量多少而升降，當(dāng)浮子室內(nèi)充滿汽 油時(shí)，浮子上浮，用它的針閥將進(jìn)油口堵住。駕車人通過(guò)控制油門開 度大小來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就是簡(jiǎn)單化油器的工作原理(圖3)。 其混合氣的濃度是隨著油門開大而逐漸變濃的。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況要經(jīng)常在很大范圍內(nèi)變化，如汽車起步前 和在路口等待綠燈放行前，發(fā)動(dòng)機(jī)作怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)的負(fù)荷為零，油 門開度最小，轉(zhuǎn)速最低；汽車滿載爬坡時(shí)，油門全開，但轉(zhuǎn)速并不高 ；在平路上行駛，油門不必全開，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出中等負(fù)荷，車速和轉(zhuǎn)速 中等；在高速公路上行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)可能是滿負(fù)荷，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。在 如此眾多復(fù)雜的工作狀況下，對(duì)于混合氣要求也不能千篇一律。例如 在怠速和小負(fù)荷下，前者要求混合氣必須很濃，后者則要求濃度逐漸 變??；在中等負(fù)荷下，為了節(jié)油，又要求化油器供給耗油率最小的混 合氣；在滿負(fù)荷下，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率，要求化油器提供濃 混合氣。此外，如汽車?yán)淦饎?dòng)時(shí)，要求有較濃的混合氣；加速時(shí)要求 化油器在油門突然大開時(shí)，額外供給油量等等。綜上所述，汽油機(jī)在 正常工作狀態(tài)下，在小、中負(fù)荷時(shí)要求化油器隨著負(fù)荷增加能供給由 較濃逐漸變稀的混合氣，在滿負(fù)荷下又要求混合氣由稀變濃，根據(jù)上 述要求，僅靠前面所介紹的簡(jiǎn)單化油器是無(wú)法滿足的。

為了滿足這些要求，在現(xiàn)代化油器上配備了一系列的混合氣濃度 補(bǔ)償裝置。如主供油泵、怠速系、省油器、加速系及起動(dòng)系等，以確 保汽油機(jī)在不同工作狀態(tài)下，化油器能供給適當(dāng)濃度的混合氣。

別看化油器個(gè)頭不大，但內(nèi)部綜合了這么多的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)就變得 為復(fù)雜。籽保證化油器能經(jīng)常地正常工作，所以對(duì)它的定期維護(hù)保養(yǎng) 是非常重要的。使用化油器的主要缺點(diǎn)是向氣缸充氣和混合氣的分配 并不理想，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的提高，對(duì)達(dá)到排放要求很 不利。近年來(lái)各國(guó)為了滿足環(huán)保要求，采用了燃油直接噴射方式，以 取代化油器。直接噴射的優(yōu)點(diǎn)是充氣效率高，輸出功率大，混合氣分 配均勻，根據(jù)工作狀況的變化供給最佳成分的混合氣，耗油率低等。 缺點(diǎn)是難以在氣缸蓋上布置，制造成本高。按噴射的位置可分為缸內(nèi) 噴射和進(jìn)氣管噴射兩種，按控制系統(tǒng)分，有機(jī)械式和電子噴射式(電 噴)兩類。

從60年代起，由電子控制的汽油噴射系統(tǒng)即在歐美等國(guó)生產(chǎn)的轎 車發(fā)動(dòng)機(jī)上逐步采用。為了滿足汽車排放法規(guī)的要求，我國(guó)已開始穩(wěn) 步地推廣電噴車，在電噴系統(tǒng)中，設(shè)有能精確控制混合氣成分的調(diào)節(jié) 裝置，再加裝上三元催化器，使排氣中的有害成分大降低。

電噴系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)位于各部位的傳感器，將所采集到的 信息反饋輸入到一個(gè)微電腦中進(jìn)行處理，并由它發(fā)出指令來(lái)控制混合 氣中空氣與燃油的比例，使所供給的混合氣能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況 的需要。例如電腦根據(jù)空氣流量傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，甚至節(jié)氣門 的位置、冷卻水的溫度及空氣溫度等傳感器采集的信息經(jīng)過(guò)判斷并計(jì) 算出噴油的依據(jù)，確定各噴油器開啟時(shí)間，發(fā)出指令給噴油器，令其 噴油。

各傳感器在不同部位接受不同的信息：如分電器點(diǎn)火線圈接受發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的信息；空氣流量傳感器接受吸入空氣流量的信息；起動(dòng)開 關(guān)接受起動(dòng)信息；節(jié)氣門開關(guān)節(jié)氣門開度位置的信息；冷卻水溫傳感 器接受水溫信息，空氣溫度傳感器接受氣溫信息。這些信息通過(guò)電路 反饋給電腦。

在電噴系統(tǒng)中最重要的部件除電腦外就數(shù)噴油器了。一般的發(fā)動(dòng) 機(jī)每個(gè)氣缸只有一個(gè)噴油器，位于進(jìn)氣門的上方。燃油通過(guò)噴油器霧 化，再和從進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的空氣相混合。

為了滿足廢氣排放法規(guī)的要求，某些轎車的電噴系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè) 混合氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它主要利用氣管中的一個(gè)氧傳感器，它能向電腦反 饋混合氣稀或濃的信息。電腦根據(jù)信息重新指令噴油器，得到正確的 噴油量。

在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)上汽油噴射系統(tǒng)已和點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)合為一，體現(xiàn)了 混合氣成分和點(diǎn)火時(shí)間的優(yōu)化控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能大為改善。 以上介紹的是多點(diǎn)噴射。由于噴射是采用各自噴射的方式，4缸 機(jī)4個(gè)噴油器分別噴射，曲軸每轉(zhuǎn)一圈，各缸噴射一次。

此外，當(dāng)前還有一種單點(diǎn)噴射系統(tǒng)，又稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)。在 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)上只有一個(gè)噴油器，安裝在節(jié)氣門體上方，在進(jìn)氣管內(nèi)噴 油，與空氣混合后再通過(guò)進(jìn)氣管分配到各種氣缸內(nèi)。單點(diǎn)噴射也由電 腦控制。雖然性能稍差(噴油壓力低)，但因所用噴油器數(shù)量少，所以 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。其他部分與多 點(diǎn)噴射基本相同。

冷卻和潤(rùn)滑

當(dāng)一輛汽車以50km／h的速度行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)每個(gè)活塞每 分鐘要上下運(yùn)動(dòng)6000次。燃燒室內(nèi)混合氣燃燒后會(huì)產(chǎn)生高溫高壓的燃 氣(約為800—2000℃)。所以必須對(duì)氣缸加以冷卻，否則其中的運(yùn)動(dòng) 件受熱膨脹而破壞了正常間隙、機(jī)械強(qiáng)度降低而損壞、潤(rùn)滑失效而卡 死。當(dāng)然如果冷卻過(guò)度也會(huì)造成氣缸充氣量減少、燃燒不正常、功率 下降、油耗增加及潤(rùn)滑不良等影響。在汽車上建立冷卻系的目的是要 使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在適當(dāng)?shù)臏囟认鹿ぷ鳌?

目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻廣泛采用水冷式。令發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的熱 量通過(guò)缸套、缸蓋傳導(dǎo)給周圍水套內(nèi)的冷卻水，然后將冷卻水所吸收 的熱量散人外界大氣中。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)水套內(nèi)剛水溫應(yīng)保持在80 ～90℃左右。

目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)(圖1)。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋 和氣缸體中都有水套。水泵將冷卻水從機(jī)外吸入加壓，使冷水在水套 內(nèi)流動(dòng)，帶走鄰近部件的熱量。冷卻水吸熱后自身溫度升高，進(jìn)入車 前端的散熱器(水箱)內(nèi)。由于汽車前進(jìn)和風(fēng)扇的抽吸，外界冷空氣通 過(guò)散熱器，帶走散熱器內(nèi)冷卻水的熱量并送入大氣。當(dāng)散熱器中的冷 卻水得到冷卻后，在水泵的作用下，再次進(jìn)入水套。如此循環(huán)不已地 冷卻了發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部件。

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及在不同季節(jié)下在最適宜的 溫度范圍內(nèi)工作，有些汽車還設(shè)置了百葉窗、節(jié)溫器和風(fēng)扇離合器等 。

散熱器位于汽車前端(個(gè)別的在車尾)汽車前進(jìn)時(shí)的迎風(fēng)處，上下 端各有一個(gè)貯水室，其間用眾多細(xì)的冷卻管相連。冷卻管大多采用扁 圓形截面。為了強(qiáng)化冷卻效果，在冷卻管外套上布置了許多金屬散熱 片，以增加散熱面積和散熱器本身的剛度和強(qiáng)度。由冷卻管和散熱片 組成的部件稱作散熱器芯。以上介紹的結(jié)構(gòu)稱之為管片式散熱器芯( 圖2)。

另一種被廣泛使用的是管帶式散熱器芯(圖3)，它是由波紋狀散 熱帶和冷卻管相間排列經(jīng)焊接而成。在散熱帶上開有擾動(dòng)氣流的小翅 ，以提高散熱能：力。由于這種形式的散熱效果好，便于制造，質(zhì)量 小，故被廣泛采用。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如管片式。

對(duì)散熱器芯的要求是所用材料的導(dǎo)熱性好，一般多用黃銅片制造 。為了節(jié)約用銅，鋁制的散熱器芯大有發(fā)展前途。目前多用在高級(jí)轎 車和賽車上。

冷卻水的加水口位于散熱器上貯水室，平時(shí)用蓋緊閉，以防冷卻 水溢出。倘若冷卻水中含水蒸氣過(guò)多，壓力過(guò)大，可能導(dǎo)致散熱器發(fā) 生破裂，因此必須設(shè)置排氣口減壓閥。由于冷卻水與大氣連通，故稱 之為開式冷卻系。這種形式的缺點(diǎn)是冷卻水會(huì)不斷地蒸發(fā)，需經(jīng)常檢 查和補(bǔ)充。另一種為閉式。發(fā)動(dòng)機(jī)在正常熱狀態(tài)下，整個(gè)系統(tǒng)封閉與 大氣隔開，排氣口關(guān)閉。若系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)大，高于大氣壓力，排氣口 開啟，與大氣相通。目前閉式冷卻系在排氣口上廣泛采用空氣—蒸汽 閥。