发动机类型和工作原理

一、发动机类型和工作原理

发动机是汽车动力的核心总成。燃料在气缸内燃烧，使燃料的化学能转化成热能，最终转变为机械能并输出。目前大部分汽车使用的是往复活塞式四冲程内燃机。

随着科学技术的进步，尤其是电子技术的发展，汽车发动机已经由最原始的机械总成演变成了机电一体化总成，目前大多数发动机不但包括多种电子控制系统，如电控燃油喷射系统、电控点火系统、废气再循环系统等，而且还通过CAN网络技术与其他控制系统（巡航控制系统、ABS防抱死控制和车身悬挂控制系统等）相连，实现了全车智能化。

（一）发动机分类

发动机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把发动机分成不同的类型。

1.按照所用燃料分类

内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。汽油机与柴油机各有特点：汽油机转速高，质量小，噪声小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。

2.按照行程分类

内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈（720°），活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈（360°），活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

3.按照冷却方式分类

内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于现代汽车的发动机。

4.按照气缸数目分类

内燃机按照气缸数不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机，如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

5.按照气缸排列方式分类

内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角小于180°（一般为90°），称为V型发动机；若两列之间的夹角等于180°，则称为对置式发动机。

6.按照进气系统是否采用增压方式分类

内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。

（二）发动机工作原理

1.四行程汽油机工作原理

汽油通过供油装置与空气混合成一定空燃比的混合气，在进气行程被吸入气缸，经压缩点火燃烧而变成热能，燃烧后的气体所产生的高温高压，作用于活塞顶部，推动活塞作直线运动，同时通过曲柄连杆机构而变为旋转的机械能，对外输出动力。

汽油机的工作过程可分为：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程，如图2-2-1所示。

图2-2-1　汽油机的工作过程

（1）进气行程。在进气行程开始时，活塞始于上止点，进气门开启，排气门关闭。曲轴转动活塞从上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，压力降低，可燃混合气在压力差作用下进入气缸。

（2）压缩行程。压缩行程开始，进、排气门关闭，活塞从下止点向上止点移动。活塞上方容积缩小，压缩混合气，使其压力和温度升高到易燃的程度。

（3）做功行程。做功行程时，进、排气门仍然关闭，当压缩接近终了时，火花塞发出电火花，点燃混合气，燃烧后产生的高温高压推动活塞向下运动。

（4）排气行程。排气行程开始，进气门仍关闭，排气门开启，使活塞由下止点向上止点移动，把燃烧后的废气排出气缸。

发动机完成进气、压缩、做功、排气一个工作循环，曲轴转两周。

2.四行程柴油机工作原理

柴油机与汽油机不同，燃料采用柴油，为压燃式结构，无火花塞，柴油机吸入气缸的为纯净空气，柴油由喷油泵通过喷油器直接喷入气缸，与压缩后的高温空气混合并进行自燃。