轿车发动机的结构主要由哪些核心部件和系统组成？

轿车发动机作为车辆的核心动力部件，其结构设计直接影响着动力输出、燃油经济性、排放性能及可靠性，现代轿车发动机多采用往复活塞式内燃机，主要由两大机构和五大系统组成,通过精密配合实现燃料化学能向机械能的转化。

曲柄连杆机构：动力转换的核心

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环、产生动力的基本结构，主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。

• 机体组：作为发动机的骨架，包括气缸体、气缸盖、气缸套、油底壳等，气缸体是安装各部件的基础，内部铸有冷却水套（用于散热）和润滑油道（向运动部件供油）；气缸盖封闭气缸顶部，安装有凸轮轴、气门等部件，其燃烧室形状（如半球形、楔形）影响压缩比和燃烧效率；油底壳则位于气缸体底部，储存润滑油并密封曲轴箱。
• 活塞连杆组：活塞顶部承受燃烧气体压力，通过活塞环（气环和油环）密封气缸并刮除多余润滑油，连杆连接活塞与曲轴，将活塞的直线往复运动转换为曲轴的旋转运动，活塞材料多为铝合金，以减轻重量；连杆通常采用合金钢，需承受高压和高温。
• 曲轴飞轮组：曲轴将连杆的推力转化为扭矩，通过飞轮传递给变速箱，同时飞轮储存能量，帮助活塞完成进、排气冲程，曲轴主轴颈和连杆轴颈需精密加工，配合轴承（轴瓦）减少摩擦；飞轮外缘的齿圈与起动机啮合，用于启动发动机。

配气机构：进排气的“指挥官”

配气机构根据发动机工作循环，适时开启和关闭进、排气门，确保可燃混合气（汽油机）或纯净空气（柴油机）进入气缸，并将废气排出，主要由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

• 气门组：包括气门、气门弹簧、气门座圈、气门导管等，气门头部呈锥形，与气门座圈紧密密封，防止漏气；气门弹簧保证气门关闭时与座圈贴合，传动组则通过凸轮轴驱动气门开闭。
• 气门传动组：包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂等，凸轮轴是配气机构的“大脑，其凸轮轮廓决定气门开闭时刻和升程；现代发动机多采用顶置凸轮轴（OHC），分为单顶置（SOHC）和双顶置（DOHC），后者可独立控制进、排气门，提升充气效率。
• 配气正时：通过正时皮带或正时链条连接曲轴与凸轮轴，确保曲轴旋转两圈（四个冲程）时，凸轮轴旋转一圈，进、排气门各开闭一次，避免气门与活塞碰撞。

燃料供给系：能量供给的“输血管”

燃料供给系根据发动机工况，按比例供给燃料和空气，形成可燃混合气，现代轿车多采用电子控制燃油喷射（EFI）系统，主要由油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、喷油器、进气歧管、燃油压力调节器及ECU（电子控制单元）组成。

• 工作流程：燃油泵从油箱吸油，经滤清器过滤后，以一定压力输送至喷油器；ECU根据传感器（如空气流量计、节气门位置传感器、氧传感器）信号，控制喷油器喷油量，喷油器将燃油雾化并喷入进气歧管或气缸内，与空气混合后进入气缸，柴油机则采用高压共轨系统，喷油压力可达200MPa以上，实现更精准的燃油控制。

点火系：点燃混合气的“火花塞”（仅汽油机）

汽油机需在压缩冲程末端点燃混合气，点火系的作用是产生高压电，通过火花塞跳火点燃混合气，主要包括蓄电池、点火线圈、火花塞、点火控制模块及曲轴位置传感器。

• 工作原理：ECU根据曲轴位置传感器信号确定点火时刻，控制点火模块初级线圈断电，次级线圈瞬间产生高压（2-3万伏），击穿火花塞间隙，形成电火花点燃混合气，火花塞需耐高温、耐腐蚀，其热值（散热能力）需与发动机匹配。

冷却系：温度调控的“恒温器”

发动机工作时，燃烧温度可达2000℃以上，冷却系通过循环冷却液（防冻液）吸收多余热量，保持发动机在80-95℃最佳工作温度，主要由水泵、节温器、散热器（水箱）、冷却风扇、水套和膨胀水箱组成。

• 冷却循环：水泵驱动冷却液经气缸体水套吸收热量，流入散热器，风扇强制空气流过散热片散热；节温器根据水温调节冷却液流量，低温时关闭小循环（不经过散热器），高温时打开大循环，确保温度稳定。

润滑系：减少摩擦的“保护层”

润滑系通过机油减少运动部件摩擦，同时起到冷却、清洁、密封和防锈作用，主要由机油泵、机油滤清器、机油道、限压阀和油底壳组成。

• 工作流程：机油泵从油底壳吸油，经滤清器过滤后，通过主油道输送至曲轴轴颈、连杆轴颈、凸轮轴等部位，飞溅润滑气缸壁、活塞销等部位；限压阀调节机油压力，避免过高或过低。

起动系：唤醒发动机的“钥匙”

起动系用于驱动发动机曲轴旋转，实现着火条件，主要由蓄电池、起动机、点火开关和起动继电器组成。

• 工作过程：转动点火开关，起动机电磁开关接通，驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，起动机带动曲轴旋转，同时喷油器和点火系开始工作，发动机启动后，起动机自动脱开。

各系统主要部件及功能归纳

系统	主要部件	核心功能
曲柄连杆机构	气缸体、活塞、连杆、曲轴、飞轮	将热能转化为机械能，输出动力
配气机构	凸轮轴、气门、挺柱、摇臂	控制进排气，保证气缸内换气效率
燃料供给系	燃油泵、喷油器、ECU、进气歧管	按比例供给燃油和空气，形成混合气
点火系	点火线圈、火花塞、ECU	产生高压电，点燃混合气（汽油机）
冷却系	水泵、节温器、散热器、冷却风扇	调节发动机温度，防止过热或过冷
润滑系	机油泵、机油滤清器、机油道	减少摩擦，冷却、清洁运动部件
起动系	蓄电池、起动机、点火开关	驱动曲轴旋转，启动发动机

相关问答FAQs

Q1：发动机气缸数越多越好吗？
A1：并非绝对，气缸数越多，理论上单位时间内做功次数越多，动力输出更平顺、强劲（如V8发动机），但也会增加结构复杂度、制造成本和摩擦损失，导致油耗上升，家用轿车多采用3-6缸发动机，平衡动力、经济性和成本；高性能车型可能用8缸或更多，而混动车型则可能通过电机辅助减少气缸数。

Q2：涡轮增压和自然吸气发动机结构主要区别是什么？
A2：核心区别在于进气系统，自然吸气发动机依靠活塞下行产生的负压直接吸气；涡轮增压发动机增加了涡轮增压器（由涡轮和压气机组成），利用发动机排出的废气驱动涡轮，带动压气机将空气压缩后送入气缸，提高进气密度，从而在相同排量下输出更大动力（如1.5T发动机动力接近2.0L自然吸气），涡轮增压需配备中冷器降低高温压缩空气温度，防止爆震,结构更复杂。