详解发动机内部构造与原理

汽车作为一个行驶工具,能动、能开是最基本的要求,但安全性、操控性、舒适性和环保性也同样不可或缺。为了达到上述目的,就要求从外观到内饰以及发动机等部件相互配合,相互匹配。

从某方面来说又互相制约,互相影响。所以,这是一个相当复杂庞大的技术领域。而我们所要了解的就是简单的一些入门知识,同时这些又是使用中息息相关的。

『宝马M5的V10发动机』

发动机对于汽车的重要性不言而喻,它由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供油及燃油分配系统、电子传感器、点火系统和润滑系统以及散热系统等方面组成。它们各司其职综合在一起最终保证了发动机运转所必须的三要素—可燃混合气、电火花和汽缸压力。

『宝马M5的V10发动机零件一览』

一.机体组:对于一款四冲程发动机来说,一般情况下机体组由上到下可分为五块,分别是气门室盖、汽缸盖、缸体、曲轴箱和油底壳。根据工作压力和使用车辆成本的不同,材料主要选择铸铁、铝合金以及镁铝合金。其中铸铁的硬度较强,适用于涡轮增压车型,但散热效果差,所以往往都将压缩比设计的较低。铝合金重量轻,散热好,但硬度不强,主要用于高转的自然吸气车型。

『曲轴箱主体』

二.曲柄连杆机构:所谓曲柄连杆机构实际上就是我们通常所说的曲轴、连杆、活塞、活塞环、大小瓦。这些部件的作用主要就是用来将可燃混合气被点燃后爆发出的力量传递到离合器和变速箱中,根据发动机用途(强调马力输出或相对更低的油耗)来设计不同质量和惯性的曲轴及曲柄。

另外,机体组中和曲柄连杆机构的相互设计配合也往往决定了一款发动机的转速高低。一般来说,大缸径短冲程时的设计主要是为了更加追求转速高,功率大。而小缸径长冲程式的设计则多用来载重或者纯正越野车之类更强调低转大扭矩的车。

『用来汇集各缸输出动力的曲轴』

三.配气机构:配气机构的主要作用就是根据发动机的实时需要而提供相应的可燃混合气。它由两方面组成,其中发动机内部主要包括正时皮带(优点是噪音小,缺点是需要更换)或正时链条(优点是免于更换,但十万公里左右要调整松紧度,缺点是噪音大)或正时齿轮(优点是不用更换,不用维护,缺点是重量大、惯性大),凸轮轴、液压气门顶、气门、气门弹簧以及气门油封。它们之间的相互关系其实不难理解,讲的通俗一点就是曲轴旋转的力通过正时皮带传送到凸轮轴,然后再由凸轮轴带动气门进行上下运动。

『凸轮轴』

『液压气门顶』

除上述部件外,在发动机的外部还有一些为了配气的最终目的而工作的,按照从外到里的安装按后顺序分别是,空滤、空气流量计、进气温度传感器、节气门、进气歧管等。

『上缸盖』

『上缸盖侧面』

当然,在一些多点或单点电喷的发动机当中,还在进气歧管上安装了燃油分配器。这属供油系,不在这里进行讨论。

四.供油及燃油分配系统:汽油从油箱进入到汽缸中进行燃烧来产生动力,这不难理解。不过,在这个过程中,汽车各部件间的相互配合却是非常重要的。简单的来说,就是行车电脑根据许许多多的传感器(进气温度、空气流量、节气门开度、水温传感、爆震传感、氧传感、曲轴转速、档位和发动机负荷等)来不断的调整喷油时机和喷油量。

『上缸盖底面』

目前国际上主流的技术已经能够将喷油嘴安装到缸体上,喷油头在燃烧室内,这就是直喷。它多带来的直接好处就是喷射更准确,输出扭矩更强,也更加的环保。

『上缸盖侧面』

五.电子传感器:这方面刚才已经讲了,电喷车的工作就像是一个系统庞大的国家,中央政府(行车电脑)需要个个部委(传感器)来不断反馈相关信息然后调整政策。而结果就是不断的完善,不断的进步,运转的越来越好。同样,如果其中的某一个零件发生故障,传递来错误的信息,那结果可想而之,不但会发生故障,而且还有可能连累到其他传感器的“安危”

『宝马M5上的Valvetronic可变气门升程技术的电路板及驱动马达』

『排气系统』

六.点火系统:点火系统的部件主要包括、电瓶、点火开关、行车电脑、分电器、点火线圈、缸线以及火花塞。这套系统的主要作用就是将电瓶里的低压电被放大到数万伏后通过分电器来不断在每一个汽缸中点燃混合气。这套系统一般来说不容易损坏,但火花塞是一个耗材,一般来说3万公里更换一次。

『火花塞、高压帽及点火线圈』

有些车友喜欢将自己的点火系统改装,比如低阻值的导线、高热值的火花塞等等,实际上动力提升不太明显,在日常使用上也没有什么过人之处。并且也只适合与其它改装并用才能显示出效果。

当然,在柴油发动机上没有点火系统,关于它的一些方面,我会在接下来的几篇文章中讲到。

七.润滑系统:四冲程发动机的内部润滑主要有两种方式,分别是压力润滑和飞溅润滑。前者主要通过机油泵将机油源源不断的输送到凸轮轴、活塞底部、瓦片等等地方,而飞溅润滑的意思就是通过曲轴的旋转将机油甩出,目的是让缸桶内形成油膜,来进行润滑。

『水泵及水泵皮带轮』

很多高性能的赛车都采用干式油底壳式的设计,它知识通过机油泵将两组甚至更多的储油罐内的机油进行压力润滑到各个组件中,避免了传统方式所存在的惯性和润滑不良等问题。当然,除了润滑之外,机油还有散热以及密封等作用。


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