汽车原理讲解

汽车发动机，就是将燃料的化学能转变为机械能的机器。它包括燃料的供给、燃烧、做功和排气等过程，是汽车的心脏。

汽车发动机主要由曲轴箱，汽缸，活塞，连杆，连杆轴承，气门及点火系等组成。工作过程是：发动机利用曲轴旋转时产生的动力带动汽缸内的活塞作直线往复运动，同时把燃料燃烧产生的热能转化为机械能。

燃料通过活塞环与气缸壁之间的间隙进入汽缸内燃烧产生热能；而燃料燃烧时产生的高温高压气体经过进气门和排气门进入汽缸内膨胀做功；活塞在连杆和曲轴的带动下在汽缸内作直线往复运动。

当发动机转速提高时，活塞下行速度减慢，在重力和惯性力作用下，曲轴转角大于凸轮轴转角。

一、进气门

进气门是进气道的第一道关卡，也是发动机燃烧室内的空气与进入气缸的空气的过渡站。它是发动机进气系统中最重要的部件，进气门工作是否正常，直接影响发动机的进气量。

进气门一般有两种：机械气门和电磁气门。

机械气门是靠凸轮轴带动连杆带动进气管运动来实现进气的；电磁气门是靠电磁铁来带动进气阀片运动来实现进气的。进气管和进气凸轮轴组成了一个齿轮系，齿轮系由主齿轮、副齿轮、导套、凸轮轴等组成。主齿轮和副齿轮均用耐磨材料制成，导套是用金属或金属与非金属材料混合制成，用来导进空气。

电磁气门是靠电磁铁来带动凸轮轴，从而使进气管运动。进气阀片由曲轴或连杆驱动，并由固定在气门弹簧座上的弹簧顶起，使其与进气阀片顶成一定角度，从而使气门关闭。进气门还装有防倒滑装置，以防止发动机在高速运转时出现倒转现象。

二、排气门

排气门是用来排出废气的，它有两个作用：一是将排出的废气经排气管带入燃烧室燃烧；二是将燃烧室内产生的高温高压气体经排气门排出气缸。当发动机转速降低，进气门关闭，废气由废气通道进入排气道，此时排气道处于真空状态。此时，若未关闭的排气门打开，则废气将通过排气通道进入汽缸内燃烧。排气门有三种类型：直列、斜列和圆型。直列式排气扇与发动机曲轴平行，斜列式排汽气门在曲轴顶部布置；圆型排气扇与曲轴垂直，圆型排汽气门在曲轴尾部布置。图中所示为直列式和斜列式排气门的示意图。

三、配气机构

配气机构的主要作用是保证空气与燃料的正确配比，以便将正确的可燃混合气送入气缸中燃烧，同时还能将燃烧后产生的废气排出气缸。其主要结构形式有凸轮轴式、挺柱式和对置式等。

凸轮轴式配气机构是由凸轮轴、气门和飞轮组成。这种机构具有结构简单，可靠性高，但效率低，零件磨损大，维修困难等缺点。

挺柱式配气机构是由挺柱、摇臂和挺柱支架组成。当曲轴旋转时，摇臂与凸轮轴连接，摇臂上的气门打开，气体进入气缸；当曲轴不旋转时，摇臂与摇臂支架连接，摇臂上的气门关闭，气体不能进入气缸。这种机构效率较高，但结构复杂、零件多、制造困难、维修不便。因此目前已很少采用。对置式配气机构是目前使用最广泛的一种配气机构。

 四、进排气门的行程和气门座的行程

气门是进、排气门，它的作用是改变气体的流速和流向，使进入气缸内的气体与水蒸气混合，并将混合气带入汽缸内燃烧。

进气门和排气门的行程与发动机转速有关，一般为转速的1/1000,即发动机转速每提高1000r/min，进气门和排气门的行程为20 mm，若转速每提高500r/min，进气门和排气门的行程为10 mm。气门开启的初始位置一般在发动机中、高速挡时为10°~20°。

气门座是一个平面，它的作用是将汽缸内进入发动机的新鲜空气与从排气管排出的废气隔开。当汽缸内有压缩动作时，进气门关闭；当汽缸内有膨胀动作时，排气门关闭。因此气门座也叫气门摇臂。它是由连杆、摇臂和气门组成。

五、凸轮轴的作用

凸轮轴的作用是控制发动机的进、排气，它是发动机中与曲轴相连的一个部件，凸轮轴由节气门、凸轮轴、主轴承盖、气门挺杆等组成。节气门在吸气时打开，排气门在排气时打开，其开闭位置对进排气起着控制作用。当发动机需要加速时，节气门会迅速关闭；当发动机需要减速时，节气门会迅速开启。凸轮轴在控制进排气方面有三个作用：

1、控制进气量。通过凸轮轴的控制，可以控制进气量的大小，进而影响发动机的进气量，进而影响到发动机的进气量。

通过凸轮轴的控制，可以调节进入气缸中的可燃混合气的比例，进而调整气缸中气体燃烧的速度和程度，进而影响发动机的排气速度和效果。

3、调节燃气压力。通过凸轮轴对进、排气门开闭程度的控制，可以调节燃气压力和压缩终了压力，进而调节气体燃烧速度和程度。

六、配气相位

配气相位是指发动机进气口与排气口在进气冲程和排气冲程内的开闭时间，也就是进气门开启（或关闭）时间与排气门开启（或关闭）时间的配合。由于发动机进气、排气是在曲轴的带动下进行的，所以，发动机每一次进排气过程都要受到进气冲程和排气冲程内曲轴转角的影响，而进气门、排气门均是在曲轴转角作用下打开或关闭的。由于不同的进气门、排气门开启（或关闭）时间不同，所以就需要通过凸轮轴来控制进气门、排气门在每个工作循环内的开启（或关闭）时间。

配气相位对发动机进气和排气过程有很大影响，发动机进气量和排气量是在一定配气相位下产生的。当气门开启（或关闭）时，进气量减少；而当气门关闭时，进气量增加。另外，发动机在不同的转速下，其配气相位也有所不同。在高速行驶时，配气相位可适当提前；而在低速行驶时，配气相位应适当推迟。

七、气门间隙

气门间隙是指气门打开后，从气门头到气门室盖之间的最小距离。通常在每缸气门均有一个气门间隙，这是保证各缸进排气门在工作时，能在某一时刻全部打开，保证气缸内有足够的新鲜空气。

当气门在关闭时，由于关闭不严，空气会从气门座和气门导管的间隙中进入汽缸，使进气量减少，从而影响发动机的动力性、经济性和排放。

当发动机转速超过5000r/min时，由于振动和惯性力的作用，进气阀可能发生关闭不严的现象。