了解汽車的“心臟”—發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造詳解

　　汽車要在道路上行駛必須先有動(dòng)力，而動(dòng)力的來源就是發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞是決定汽車行駛性能的最大因素。目前汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均屬于內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功能就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)成熱能再轉(zhuǎn)成機(jī)械能，而機(jī)械能也就是一般所謂的動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)在將燃料轉(zhuǎn)成動(dòng)力的過程中會(huì)經(jīng)過一定的工作程序，而且此程序是周而復(fù)始連續(xù)不斷的循環(huán)。

　　常見的車用發(fā)動(dòng)機(jī)依種類、大小及用途等等的不同而有許多的分類方式。

　　一、依工作循環(huán)方式：

　　1、奧圖循環(huán)(Ottocycle)：使用在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　2、狄塞爾循環(huán)(Dieselcycle)：使用在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　二、依使用燃料的種類：

　　1、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)：主要使用在汽車、航空器。

　　2、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)：主要使用在汽車、船、發(fā)電機(jī)。

　　3、重油發(fā)動(dòng)機(jī)：主要使用在船、發(fā)電機(jī)。

　　4、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)：主要使用在汽車。

　　三、依冷卻方式分：

　　1、氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)

　　2、水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)

　　四、依工作循環(huán)沖程分：

　　1、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：二個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)。

　　2、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：四個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)。

　　五、依活塞運(yùn)動(dòng)的不同分：

　　1、往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)(reciprocatingengine)

　　2、回轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)(rotaryengine)

　　六、依點(diǎn)火方式分：

　　1、壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)

　　2、火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)

　　七、依氣缸數(shù)量分：

　　1、單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)

　　2、多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)

　　八、依氣缸排列方式分：

　　1、直列式發(fā)動(dòng)機(jī)

　　2、V型發(fā)動(dòng)機(jī)

　　3、W型發(fā)動(dòng)機(jī)

　　4、水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)

　　現(xiàn)行汽車產(chǎn)品上所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，主要為采用奧圖循環(huán)、以汽油為燃料的往復(fù)式活塞四沖程多氣缸自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)，依不同的排氣量與工程需求，有直列四缸、V型六氣缸等形式。各種型式的發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的零件，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)外部的次系統(tǒng)零組件，都非常的相似。接下來我們將為大家一一的介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)零件和次系統(tǒng)的原理及功能。

　　（一）發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造─缸徑、沖程、排氣量與壓縮比

　　發(fā)動(dòng)機(jī)是由凸輪軸、氣門、氣缸蓋、氣缸體、活塞、活塞連桿、曲軸、飛輪、油底殼等主要組件，以及進(jìn)氣、排氣、點(diǎn)火、潤滑、冷卻等系統(tǒng)所組合而成。以下將分別介紹在汽車型錄的"發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格表"中常見的缸徑、沖程、排氣量、壓縮比、SOHC、DOHC等名詞。

　　缸徑：

　　氣缸體上用來讓活塞做運(yùn)動(dòng)的圓筒空間的直徑。

　　沖程：

　　活塞在氣缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的距離。一般將活塞在最靠近氣門時(shí)的位置定為起點(diǎn)，此點(diǎn)稱為"上止點(diǎn)"；而將遠(yuǎn)離氣門時(shí)的位置稱為"下止點(diǎn)"。

　　排氣量：

　　將氣缸的面積乘以沖程，即可得到氣缸排氣量。將氣缸排氣量乘以氣缸數(shù)量，即可得到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量。以豐田花冠1.8L車型的直列4氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例：

　　缸徑：79.0mm，沖程：91.5mm，氣缸排氣量：448.5cc；

　　發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量＝氣缸排氣量×氣缸數(shù)量＝448.5cc×4＝1794cc。

　　壓縮比：

　　最大氣缸容積與最小氣缸容積的比率。最小氣缸容積即活塞在上止點(diǎn)位置時(shí)的氣缸容積，也稱為燃燒室容積。最大氣缸容積即燃燒室容積加上氣缸排氣量，也就是活塞位于下止點(diǎn)位置時(shí)的氣缸容積。

　　豐田花冠1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為10：1，其計(jì)算方式如下：

　　氣缸排氣量：448.5cc，燃燒室容積：49.83cc；

　　壓縮比＝(49.84＋448.5)：49.84＝9.998：1≈10：1。

　　（二）發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造─凸輪軸與氣門

　　凸輪軸：

　　在一支軸上有許多宛如"蛋形"凸輪，其被安裝在氣缸蓋的頂部，用來驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣氣門和排氣氣門做開啟與關(guān)閉的動(dòng)作。

　　在凸輪軸的一端會(huì)安裝一個(gè)傳動(dòng)輪，以鏈條或皮帶與位于曲軸上的傳動(dòng)輪連接。在以鏈條傳動(dòng)的系統(tǒng)中此傳動(dòng)輪為一齒輪；在以皮帶傳動(dòng)的系統(tǒng)中此傳動(dòng)輪為一具齒槽的皮帶輪。

　　一般雙頂置凸輪軸(DOHC)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其進(jìn)氣和排氣的凸輪軸均掛上一個(gè)傳動(dòng)輪，由鏈條或皮帶直接帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。有些發(fā)動(dòng)機(jī)為了減少氣門夾角，而將凸輪軸的傳動(dòng)方式改變成以鏈條傳動(dòng)方式帶動(dòng)進(jìn)氣或排氣的凸輪軸，再藉由安裝在進(jìn)氣和排氣的凸輪軸上的齒輪以鏈條帶動(dòng)另外一支凸輪軸。

　　豐田獨(dú)特的"TWINCAM"設(shè)計(jì)方式，則是以鏈條或皮帶去帶動(dòng)位于進(jìn)氣或排氣的凸輪軸上的傳動(dòng)輪，之后再以安裝在進(jìn)氣和排氣的凸輪軸上的無間隙齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)另外一支凸輪軸。

　　氣門：

　　控制空氣進(jìn)出氣缸的閥門。讓空氣或混合氣進(jìn)入的稱為"進(jìn)氣氣門"。讓燃燒后的廢氣排出的稱為"排氣氣門"。

　　（三）發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造─SOHC單凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸裝置在氣缸蓋頂部，而且只有一支凸輪軸，一般簡稱為OHC(頂置凸輪軸，OverHeadCamShaft)。凸輪軸透過搖臂驅(qū)動(dòng)氣門做開啟和關(guān)閉的動(dòng)作。

　　在每氣缸二氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)上還有一種無搖臂的設(shè)計(jì)方式，此方式是將進(jìn)氣門和排氣門排在一直在線，讓凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。有VVL裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)則會(huì)透過一組搖臂機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。

　　（四）發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造─DOHC雙凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)

　　此種發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸蓋頂部裝置二支凸輪軸，由凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣門做開啟和關(guān)閉的動(dòng)作。僅有少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)是設(shè)計(jì)成透過搖臂去驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。有VVL裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)則會(huì)透過一組搖臂機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)氣門做開閉的動(dòng)作。

　　DOHC較SOHC的設(shè)計(jì)來得優(yōu)秀的主要原因有二：一是凸輪軸驅(qū)動(dòng)氣門的直接性，使氣門有較佳的開閉過程，而提升氣缸在進(jìn)氣和排氣時(shí)的效率；另一則是火花塞可以裝置在氣缸蓋中間的區(qū)域，使混合氣在氣缸內(nèi)部可以獲得更好、更平均的燃燒。

　　直列發(fā)動(dòng)機(jī)VSV型發(fā)動(dòng)機(jī)

　　直列發(fā)動(dòng)機(jī)

　　一如其名，直列發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列成一條直線。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的所有氣缸均排列在同一平面上，形成一直列的情形，稱為直列發(fā)動(dòng)機(jī)。以直列四氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，常見的標(biāo)示方式有二種，一是取與排列外型相似的I做標(biāo)示，就標(biāo)示為"I4"。另外一種則是以英文Line做開頭，而標(biāo)示為"Line4"或"L6"以代表直列4氣缸或是直列6氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)之意。

　　V型發(fā)動(dòng)機(jī)

　　氣缸數(shù)增加，采用V型排列的發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)提及，增加車內(nèi)空間。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸分別排列在二個(gè)平面上，此二個(gè)平面相互產(chǎn)生一個(gè)夾角。氣缸呈V型排列的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因氣缸數(shù)量的不同，而有60、90、120度三種常見的角度。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列在兩個(gè)相交的V型平面上，則稱為"W型發(fā)動(dòng)機(jī)"，而夾角為180度的發(fā)動(dòng)機(jī)則另外稱為"水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)"。

　　可變氣門正時(shí)&可變長度進(jìn)氣岐管

　　可變氣門正時(shí)：

　　曲軸經(jīng)由齒狀的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣門在做開啟與關(guān)閉的動(dòng)作時(shí)會(huì)與曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度成一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　由于氣體流動(dòng)的性質(zhì)會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的快慢而改變，如何使氣缸在不同的轉(zhuǎn)速下都能夠獲得良好的進(jìn)氣效率？為此必須改變氣門在開啟與關(guān)閉時(shí)間。經(jīng)由安裝在凸輪軸前端的油壓裝置使凸輪軸可以另外做一小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，以使進(jìn)氣門在轉(zhuǎn)速升高時(shí)得以提早開啟。

　　可變長度進(jìn)氣岐管：

　　為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在高、低轉(zhuǎn)速時(shí)能夠維持平穩(wěn)的進(jìn)氣效率，如何制造出長度適合的進(jìn)氣管路就成了一件重要的課題。藉由在進(jìn)氣管路中設(shè)置閥門來使進(jìn)氣管路改變成長、短二種路徑。以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要流速快、動(dòng)能大的氣流；并且在低轉(zhuǎn)速時(shí)供給發(fā)動(dòng)機(jī)適當(dāng)流量的空氣。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)獲得較大的馬力，而在較低轉(zhuǎn)速時(shí)有較佳的油耗表現(xiàn)。