发动机构造与图解

发动机作为汽车的核心动力部件，其功能是将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能，驱动车辆行驶，发动机的构造精密复杂，主要由两大机构和五大系统组成，各部分协同工作以实现高效稳定的动力输出，本文将通过文字图解的方式,详细解析发动机的构造及各部分功能。

曲柄连杆机构：动力传递的核心

曲柄连杆机构是发动机实现能量转换的主要部件，其作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为曲轴的旋转运动，同时将燃烧产生的动力传递给传动系统，该机构主要包括气缸体、活塞、连杆、曲轴和飞轮等部件。

• 气缸体：发动机的骨架，内部铸有气缸套和冷却水道，上部与气缸盖连接，下部安装曲轴，图1中，气缸体（1）呈块状结构，内部圆形孔道为气缸，活塞在其中往复运动。
• 活塞：顶部承受燃烧压力，通过活塞销（3）与连杆（4）连接，活塞环（2）分为气环和油环，气环密封气缸防止燃气泄漏，油环刮除气缸壁多余机油，图1中，活塞在气缸内上下运动，通过连杆推动曲轴旋转。
• 连杆：连接活塞与曲轴，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，同时传递动力，连杆杆身通常为“工”字形，以减轻重量并提高强度。
• 曲轴：将连杆的往复力转化为旋转扭矩，并通过飞轮输出动力，曲轴上设有平衡块以减少振动，主轴颈和连杆轴颈通过油道润滑，图1中，曲轴（5）旋转时，带动飞轮（6）储存和释放能量，使曲轴旋转更平稳。
• 飞轮：安装在曲轴后端，具有较大转动惯量，可帮助活塞越过上止点，并使发动机运转更平稳，同时作为离合器主动盘传递动力。

表：曲柄连杆机构主要部件及功能
| 部件 | 功能 |
|------------|----------------------------------------------------------------------|
| 气缸体 | 支撑曲柄连杆机构，形成气缸空间，提供冷却和润滑通道 |
| 活塞 | 承受燃烧压力，通过连杆驱动曲轴旋转 |
| 活塞环 | 密封气缸，防止燃气泄漏；刮除机油，减少机油消耗 |
| 连杆 | 连接活塞与曲轴，传递力和运动 |
| 曲轴 | 将活塞往复运动转化为旋转运动，输出动力 |
| 飞轮 | 储存能量，平稳转速，传递动力 |

配气机构：进排气的“指挥官”

配气机构的作用是根据发动机工作循环，适时开启和关闭进排气门，使可燃混合气（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，该机构主要由凸轮轴、气门、气门弹簧、摇臂、正时皮带/链条等组成。

• 凸轮轴：控制气门开闭的核心部件，其上的凸轮轮廓决定气门的升程和开启持续时间，图2中，凸轮轴（7）旋转时，凸轮推动液压挺杆（8），使气门（9）开启；气门弹簧（10）保证气门关闭复位。
• 气门组：包括进气门（9）和排气门（11），进气门直径大于排气门，以增加进气量，气门头部呈锥形，与气门座密封，防止漏气。
• 传动组：包括正时皮带（或链条）、张紧轮、导向轮等，用于曲轴与凸轮轴之间的传动，确保配气正时（曲轴转两圈，凸轮轴转一圈），图2中，正时皮带（12）连接曲轴齿轮和凸轮轴齿轮，保证两者同步运转。

配气机构的正时至关重要：当活塞处于压缩冲程上止点时，进排气门均关闭；进气冲程时，进气门开启；排气冲程时，排气门开启，若正时错误，会导致发动机动力下降、抖动甚至损坏部件。

表：配气机构主要部件及功能
| 部件 | 功能 |
|--------------|----------------------------------------------------------------------|
| 凸轮轴 | 通过凸轮控制气门开闭时刻和升程 |
| 气门 | 进气门吸入混合气/空气，排气门排出废气 |
| 气门弹簧 | 保证气门关闭，与凸轮配合实现气门开闭 |
| 正时皮带/链条 | 连接曲轴与凸轮轴，确保配气正时 |
| 摇臂/液压挺杆 | 将凸轮的运动传递给气门，减小摩擦 |

五大系统：保障发动机正常工作

燃料供给系

根据发动机类型不同，燃料供给系可分为汽油机供给系和柴油机供给系。

• 汽油机：包括油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、喷油器、节气门等，图3中，汽油从油箱（13）被泵出，经滤清器（14）过滤，由ECU控制喷油器（15）向进气歧管（16）喷射雾化汽油，与空气混合后进入气缸。
• 柴油机：包括油箱、输油泵、高压油泵、喷油器等，柴油机通过高压油泵将柴油压力升高至10-200MPa，由喷油器直接喷入气缸，压缩自燃。

润滑系

润滑系的作用是减少运动部件的摩擦和磨损，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、油底壳、限压阀等组成，图3中，机油从油底壳（17）被机油泵（18）抽出，经滤清器（19）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，最后流回油底壳循环使用。

冷却系

冷却系的作用是将发动机多余热量散发出去，保持其在最佳工作温度（80-95℃），主要由水泵、节温器、散热器、冷却风扇、气缸体水套等组成，图3中，冷却液（20）在水泵（21）作用下进入气缸体水套（22），吸收热量后流入散热器（23），经风扇（24）冷却后返回水泵，实现大循环或小循环（节温器控制）。

点火系（仅汽油机）

点火系的作用是在压缩冲程末期点燃可燃混合气，主要包括蓄电池、点火线圈、火花塞、ECU等，ECU根据传感器信号控制点火线圈产生高压电，使火花塞（25）跳火点燃混合气。

起动系

起动系的作用是驱动发动机曲轴旋转，使发动机从静止过渡到运转状态，主要由起动机（26）、蓄电池（27）和点火开关组成，起动时，蓄电池向起动机供电，起动机驱动小齿轮与飞轮齿圈啮合，带动曲轴旋转，发动机开始工作。

表：五大系统主要部件及功能
| 系统 | 主要部件 | 功能 |
|------------|-----------------------------------|----------------------------------------------------------------------|
| 燃料供给系 | 油箱、喷油器、高压油泵（柴油机） | 向气缸供给燃料，形成可燃混合气（汽油机）或直接喷入柴油（柴油机） |
| 润滑系 | 机油泵、机油滤清器、油底壳 | 减少摩擦，冷却、清洁、密封部件 |
| 冷却系 | 水泵、散热器、节温器 | 散发多余热量，保持最佳工作温度 |
| 点火系 | 点火线圈、火花塞、ECU | 适时点燃可燃混合气（汽油机） |
| 起动系 | 起动机、蓄电池、点火开关 | 驱动发动机曲轴旋转，实现起动 |

发动机工作循环：能量转化的过程

四冲程发动机（汽油机/柴油机）每个工作循环包括进气、压缩、做功、排气四个冲程，曲轴旋转两圈，活塞往复运动四次。

1. 进气冲程：活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，混合气（汽油机）或空气（柴油机）被吸入气缸。
2. 压缩冲程：活塞从下止点向上止点运动，进排气门均关闭，混合气/空气被压缩，温度和压力升高（柴油机压缩比更高，可达16-22，汽油机为8-12）。
3. 做功冲程：压缩冲程末，汽油机火花塞跳火点燃混合气，柴油机喷油器喷入柴油自燃，高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆驱动曲轴旋转输出动力。
4. 排气冲程：活塞从下止点向上止点运动，排气门开启，废气被排出气缸，完成一个循环。

发动机的构造精密且各部分紧密配合：曲柄连杆机构实现能量转换与传递，配气机构控制进排气时机，五大系统则分别提供燃料、润滑、冷却、点火和起动保障，通过文字图解的解析，可清晰了解各部件的结构与功能，为发动机的维护、故障诊断奠定基础。

FAQs

问：发动机出现“拉缸”是什么原因？如何预防？
答：“拉缸”是指活塞与气缸壁表面发生干摩擦，导致金属熔融、拉伤的现象，主要原因包括：润滑不足（机油量少、机油压力低）、冷却不良（高温导致活塞膨胀过大）、异物进入气缸（如积碳碎屑）、活塞环间隙过小等，预防措施：定期更换合格机油，保持机油压力正常；避免发动机长时间高负荷运行；及时清理积碳；确保发动机冷却系统正常工作。

问：为什么涡轮增压发动机需要安装中冷器？
答：涡轮增压发动机通过涡轮增压器压缩进气，提高进气密度，从而增加进气量和功率，但空气被压缩后温度会显著升高（可达100-150℃），高温空气会导致发动机爆震倾向增加、充气效率下降，中冷器的作用是降低经涡轮增压后的高温空气温度，提高空气密度，增加进气量，从而提升发动机功率和扭矩，同时降低爆震风险,改善燃油经济性。