发动机作为汽车、船舶等动力设备的核心部件,其结构复杂且精密,通过将燃料的化学能转化为机械能,为设备提供动力,不同类型的发动机(如汽油机、柴油机)在结构细节上存在差异,但核心组成部分大致相同,主要可分为两大机构和五大系统,各部分协同工作以实现高效稳定的动力输出。
发动机的结构可从功能划分为基础机构和辅助系统,具体如下:
这是发动机实现动力传递的“骨架”与“中枢”,主要由三部分组成:
配气机构是发动机的“呼吸控制中枢”,负责根据工作循环需求,定时开启和关闭进排气门,确保新鲜可燃混合气(汽油机)或纯净空气(柴油机)进入气缸,并将燃烧后的废气排出,主要由气门组(气门、气门弹簧、气门座等)和气门传动组(凸轮轴、挺柱、推杆等)组成,现代发动机多采用顶置凸轮轴(OHC)结构,以减少动力损失。
该系统的核心任务是“精准供给燃料”,根据发动机工况提供适量燃料,汽油机通常采用电子控制燃油喷射(EFI)系统,包括燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、喷油器、ECU(电子控制单元)等;柴油机则采用高压共轨系统,通过喷油泵将柴油压力提升至数百兆帕,通过喷油器雾化喷入气缸。
润滑系统如同发动机的“保护屏障”,通过机油在运动部件表面形成油膜,减少摩擦、磨损,同时起到冷却、清洁、密封和防锈的作用,主要由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油道等组成,机油在油底壳中被泵起,经滤清后分配至曲轴、轴承、凸轮轴等部位。
发动机工作时会产生大量热量,冷却系统负责“维持正常工作温度”(通常为80-95℃),避免过热导致部件变形或润滑失效,常见水冷系统包括水泵、散热器(水箱)、节温器、风扇、气缸体水套等,通过冷却液循环吸收热量,经散热器散热后重新流入气缸体。
汽油机需点燃可燃混合气,点火系统的作用是在压缩冲程末端产生电火花,传统点火系统包括点火线圈、分电器、火花塞等;现代电子点火系统则由ECU控制,直接驱动点火线圈和火花塞,实现精确点火。
启动系统是发动机的“启动钥匙”,通过外力带动曲轴旋转,使发动机从静止过渡到自行运转,主要由启动机(直流电动机)、蓄电池、点火开关、启动继电器等组成,启动时蓄电池向启动机供电,驱动齿轮与飞轮齿圈啮合,带动曲轴旋转。
为更直观展示各部分结构与作用,以下为简要汇总:
组成部分 | 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 | 将活塞往复运动转化为曲轴旋转运动,传递动力 |
配气机构 | 凸轮轴、气门、挺柱、气门弹簧 | 定时控制进排气,实现气缸“呼吸” |
燃料供给系统 | 燃油泵、喷油器、ECU、燃油滤清器 | 根据工况供给适量燃料,形成可燃混合气 |
润滑系统 | 机油泵、机油滤清器、油道、机油冷却器 | 减少摩擦、冷却部件、清洁内部杂质 |
冷却系统 | 水泵、散热器、节温器、风扇、气缸体水套 | 维持正常工作温度,防止过热或过冷 |
点火系统(汽油机) | 点火线圈、火花塞、ECU、分电器(部分车型) | 产生电火花点燃混合气 |
启动系统 | 启动机、蓄电池、点火开关、启动继电器 | 带动曲轴旋转,启动发动机 |
Q1:发动机的“两大机构、五大系统”具体指什么?
A1:传统汽油机常概括为“两大机构、五大系统”:两大机构指曲柄连杆机构(实现动力传递)和配气机构(控制进排气);五大系统包括燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和启动系统,柴油机无点火系统,改为“四大系统”,但整体结构框架相似。
Q2:为什么发动机需要润滑系统和冷却系统?两者有何区别?
A2:润滑系统和冷却系统都是发动机正常工作的“保障系统”:润滑系统通过机油减少运动部件(如曲轴与轴承)的摩擦磨损,同时带走部分热量并清洁部件;冷却系统则通过冷却液循环,将发动机多余热量散发至外界,防止因过热导致材料强度下降或润滑失效,前者侧重“减少摩擦与内部清洁”,后者侧重“温度控制与外部散热”,功能互补但不可替代。
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