汽油發(fā)動機油路(汽車發(fā)動機的基本知識)
1.汽車發(fā)動機的基本知識
汽車用的發(fā)動機是靠燃料在汽缸里燃燒推動活塞做功，進而轉化為機械能驅動車子前進的，如今車用發(fā)動機不外乎是二種類型：汽油機和柴油機。
最早的汽車發(fā)動機是19世紀末開發(fā)出來的，是很簡單的單氣缸的汽油發(fā)動機，輸出只有功率只有幾馬力，相當于現(xiàn)在普通摩托車的功率，例如德國一個叫戴姆勒的人就是制造汽車發(fā)動機的先驅，后來戴姆勒與制造世界上第一輛汽車的人——本茨合作，兩家公司合并，于是就有了現(xiàn)在赫赫有名的“戴姆勒—奔馳”公司，簡稱奔馳公司。20世紀早期汽車比賽的興起，大大地推動了發(fā)動機技術的進步，法拉利、美洲虎、馬莎拉蒂等車廠都曾經(jīng)在賽場上有過輝煌。
那時候，大排量，多氣缸的汽車發(fā)動機已經(jīng)應用在賽車和豪華車上，只不過當時由于技術限制，汽車的發(fā)動機都是直列氣缸的，而且不能做太復雜，否則體積就會太大，可*性就會降低，這樣就大大限制了高性能發(fā)動機在普通汽車上的應用。二戰(zhàn)以后，V型排列的發(fā)動機開始廣泛應用的高檔車上，普通汽車還是應用結構簡單、經(jīng)濟性好的直列汽缸發(fā)動機，而且隨著技術的不進步，汽車油耗也在不斷降低，而為了達到更好的舒適性和耐用性以及更好的性能，普通經(jīng)濟型汽車發(fā)動機的排氣量也有不斷增大的趨勢。
衡量發(fā)動機性能指標的二個最基本參數(shù)是：氣缸數(shù)量和氣缸工作容積，后者也就是通常所用的排氣量。一般來說，發(fā)動機氣缸數(shù)量越多，排量越大，它的性能就會越好，而氣缸數(shù)也是與排量緊密聯(lián)系在一起的，大排量的發(fā)動機通常氣缸數(shù)量也會越多。
現(xiàn)時世界上絕大多數(shù)的轎車發(fā)動機氣缸數(shù)都在4—12之間，而排量在1—6升之間?，F(xiàn)時大多數(shù)轎車裝備的都是汽油發(fā)動機。
2.汽車發(fā)動機的基礎知識
發(fā)動機是汽車的“心臟”，下面將以活塞往復式發(fā)動機為例進行詳細說明：發(fā)動機的結構圖解，組成發(fā)動機的零部件。
發(fā)動機由各式各樣的零部件組成，如下圖所示：往復式發(fā)動機的工作原理是，向氣缸中噴入燃油和空氣的混合氣體并點火，混合氣體燃燒時體積膨脹，產(chǎn)生的能量推動活塞移動，再通過曲軸將活塞的上下移動轉變?yōu)樾D運動，使發(fā)動機運轉。幾乎所有汽車都采用該類發(fā)動機。
發(fā)動機性能上的飛速發(fā)展比其機械零部件的進化更為顯著。近年來，發(fā)動機大多采用電子控制單元（ECU,Electronic Control Unit）來控制燃油和空氣的混合方法、混合氣體噴入氣缸的時間及噴入量，因此發(fā)動機的性能比之前有了很大的提高。
氣缸：氣缸指的是氣缸體內(nèi)的圓筒形部件，燃油和空氣的混合氣體是在氣缸中進行燃燒的。因為混合氣體在氣缸內(nèi)燃燒會導致壓力和溫度迅速上升，所以氣缸需要有足夠的強度來承受高壓和高溫。
活塞要在氣缸內(nèi)上下移動，因此氣缸是圓筒形的?；旌蠚怏w燃燒時產(chǎn)生的熱量和活塞移動時產(chǎn)生的熱量都會轉移到氣缸體內(nèi)。
氣缸蓋：氣缸蓋安裝在氣缸體上方，其上裝有進氣門、排氣門、控制氣門開閉的凸輪以及凸輪軸。發(fā)動機的工作原理：混合氣體燃燒所爆發(fā)出的能量使活塞上下移動，從而帶動曲軸等部件進行旋轉運動。
上下移動轉換為旋轉運動：空氣由進氣歧管供給，燃油從噴油器中噴出，將空氣和燃油充分混合后通過進氣門輸送至氣缸?；旌蠚怏w在氣缸內(nèi)經(jīng)火花塞點燃后燃燒，氣體的體積急劇膨脹，壓力和溫度迅速升高。
在氣體壓力的作用下，活塞迅速向下移動，隨后因廢氣的排出又向上移動。與活塞相連接的連桿同時也固定在曲軸上，通過連桿可以將活塞的上下移動轉換為曲軸的旋轉運動。
活塞的上下移動分為進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，擁有這四個沖程的發(fā)動機就稱為四沖程發(fā)動機?；钊夯钊惺軞飧變?nèi)混合氣體燃燒所產(chǎn)生的高壓和高溫，因此對活塞的強度有特別的要求。
活塞需要上下移動，為了提高其移動的效率，活塞應選用較輕的材料，且與氣缸壁之間的移動阻力要盡量小。另外，為了保證氣缸的套筒與活塞間存在一定的阻力，還需要在活塞上安裝活塞環(huán)。
連桿：連桿是連接活塞和曲軸的棒狀零部件。連桿的小端連接活塞，大端連接偏移曲軸的旋轉部位，因此將活塞的上下移動傳遞到了曲軸上。
同活塞一樣，為了提高效率，要求連桿的材料也擁有輕量、高強度、低移動阻力的性能。曲軸：曲軸通過連桿接受活塞傳遞來的上下移動，并將其轉變?yōu)樾D運動。
連桿將上下移動傳遞到曲軸上距離旋轉中心偏移的部位，因此需要曲軸具有較大的剛性。曲軸將旋轉運動傳遞到飛輪上，成為發(fā)動機的驅動力。
曲軸運轉的同時，氣門也將隨著正時皮帶（正時鏈條）的聯(lián)動而開啟和關閉。飛輪：氣缸內(nèi)混合氣體燃燒后產(chǎn)生高壓，施加在活塞上帶動曲軸旋轉，但曲軸旋轉存在不均勻的現(xiàn)象，所以就需要飛輪作為維持慣性的工具，保證曲軸平順的運轉。
飛輪越重，就越能使帶慣性的發(fā)動機更加平滑地運轉，但這樣卻不利于急劇的轉速改變，因此選擇飛輪時一定要考慮平滑旋轉的扭矩和轉速改變等性能上的平衡。氣缸的排列：往復式發(fā)動機的活塞和氣缸相互配合，其數(shù)量和排列形式根據(jù)用途分為多個種類。
小排量發(fā)動機多為2~3氣缸，1~2L的發(fā)動機為4氣缸，較大排量的發(fā)動機是6氣缸。要想使活塞平滑移動，則需要更大的旋轉扭矩，但由于直列型氣缸的重量大且價格高，因此6缸發(fā)動機大多采用V型。
水平對置型發(fā)動機的優(yōu)點是振動少，中心高度低；缺點是加工工藝復雜。發(fā)動機的分類和基本（結構）構造原理發(fā)動機根據(jù)所用燃料分類：活塞式內(nèi)燃機主要分為：汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機三類。
以汽油和柴油為燃料的活塞式內(nèi)燃機分別稱作汽油機和柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內(nèi)燃機稱作氣體燃料發(fā)動機。
發(fā)動機按冷卻方式的不同分類：活塞式內(nèi)燃機分為水冷式和風冷式兩種。以水或冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱作水冷式內(nèi)燃機，而以空氣為向回應會式內(nèi)燃機。
往復活塞式內(nèi)燃機還按其在一個工作循環(huán)期間活塞往復運動的行程數(shù)進行分類。活塞式內(nèi)燃機每完成一個工作循環(huán)，便對外作功一次，不斷地完成工作循環(huán)，才使熱能連續(xù)地轉變?yōu)闄C械能。
在一個工作循環(huán)中活塞往復四個行程的內(nèi)燃機稱作四沖程往復活塞式內(nèi)燃機，而活塞往復兩個行程便完成一個工作循環(huán)的則稱作二沖程往復活塞式內(nèi)燃機。發(fā)動機按照氣缸數(shù)目分類可以分為：單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。
僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機。
現(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式：單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角180（一般為90）稱為V型發(fā)動機，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機。
發(fā)動機按進氣狀態(tài)不同分類活塞式內(nèi)燃機還可分為增。
3.如何預防汽油機油路故障
油路故障一般不外乎堵、漏、壞這三種情況。
（1）油路堵塞故障的預防。為防止油路堵塞，應保證汽油清潔及油路密封，并對油路進行經(jīng)常性維護。
注意不要用瓶子、棉紗等物品去油箱取油。維護清洗時一定要徹底，不要混入雜質(zhì)，并注意不要使油管凹癟。
（2）“氣阻”的預防。 預防“氣阻”時應注意在夏季行車時，應使油路遠離熱源或加強隔熱，同時注意行車時發(fā)動機的溫度不要過高。
途中停車時，要避免陽光直射油箱。 如果在行車過程中產(chǎn)生“氣阻”而使供油中斷時，應停車降溫，然后，擰松化油器進油管接頭，扳動汽油泵手搖臂，即可排除油道內(nèi)的空氣。
對于電控發(fā)動機則應擰松噴油器燃油導軌的進油管接頭，將點火開關打開、關閉數(shù)次，即可排除油道內(nèi)的空氣。 （3）油路漏油、漏氣故障的預防。
漏油、漏氣的原因主要是接頭緊固不好、襯墊不密封以及硬性損壞等，所以維護時要注意油管接頭拆裝得當，油管所經(jīng)路線，應避免與棱角機件、機體接觸，更不要隨意扳動油管改變所經(jīng)路線。 （4）油路機件損壞的預防。
適時進行常規(guī)維護，尤其是汽油泵的維護，維護時仔細檢查是否有腐蝕，焊縫是否完好，發(fā)現(xiàn)問題及時修復或更換。 總之，對于汽油發(fā)動機油路故障的預防，應通過正確的使用，合理的維護，使汽車處于良好的技術狀態(tài)，以保證發(fā)動機可靠地工作。
4.汽油發(fā)動機工作原理
首先我們就以單缸為例，介紹一下四沖程汽油發(fā)動機的工作原理。
我們已經(jīng)知道，發(fā)動機是將化學能轉化為機械能的機器，它的轉化過程實際上就是工作循環(huán)的過程，簡單來說就是是通過燃燒氣缸內(nèi)的燃料，產(chǎn)生動能，驅動發(fā)動機氣缸內(nèi)的活塞往復的運動，由此帶動連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄，圍繞曲軸中心作往首先我們就以單缸為例，介紹一下四沖程汽油發(fā)動機的工作原理。 ？？我們已經(jīng)知道，發(fā)動機是將化學能轉化為機械能的機器，它的轉化過程實際上就是工作循環(huán)的過程，簡單來說就是是通過燃燒氣缸內(nèi)的燃料，產(chǎn)生動能，驅動發(fā)動機氣缸內(nèi)的活塞往復的運動，由此帶動連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄，圍繞曲軸中心作往復的圓周運動，而輸出動力的。
？？現(xiàn)在，我們分析一下這個過程：？？一個工作循環(huán)包括有四個活塞行程（所謂活塞行程就是指活塞由上止點到下止點之間的距離的過程）：進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（作功行程）和排氣行程。？？進氣行程？？在這個過程中，發(fā)動機的進氣門開啟，排氣門關閉。
隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而使氣缸內(nèi)的壓力將到大氣壓力以下，即在氣缸內(nèi)造成真空吸力，這樣空氣便經(jīng)由進氣管道和進氣門被吸入氣缸，同時噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充分混合。 在進氣終了時，氣缸內(nèi)的氣體壓力約為0。
075-0。09MPa。
而此時氣缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度已經(jīng)升高到370-400K。？？壓縮行程？？為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。
在這個過程中，進、排氣門全部關閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程，即壓縮行程。此時混合氣壓力會增加到0。
6-1。2MPa，溫度可達600-700K。
在這個行程中有個很重要的概念，就是壓縮比。所謂壓縮比，就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。
一般壓縮比越大，在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便愈高，燃燒速度也愈快，因而發(fā)動機發(fā)出的功率愈大，經(jīng)濟性愈好。一般轎車的壓縮比在8-10之間，不過現(xiàn)在最新上市的Polo就達到了10。
5的高壓縮比，因此它的扭矩表現(xiàn)相對不錯。但是壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒情況，反而會出現(xiàn)暴燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象（燃油質(zhì)量的影響也是占有相對重要的地位，這方面我們會在以后詳細講解）。
？？暴燃是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。暴燃時火焰以極高的速率向外傳播，甚至在氣體來不及膨脹的情況下，溫度和壓力急劇升高，形成壓力波，以聲速向前推進。
當這種壓力波撞擊燃燒室壁時就發(fā)出尖銳的敲缸聲。 同時，還會引起發(fā)動機過熱，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。
嚴重暴燃時甚至會造成氣門燒毀、軸瓦破裂、火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞現(xiàn)象。？？除了暴燃，過高壓縮比的發(fā)動機還可能要面對另一個問題：表面點火。
這是由于缸內(nèi)熾熱表面與熾熱處（如排氣門頭，火花塞電極，積炭處）點燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒（也稱作熾熱點火或早燃）。 表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲（較沉悶），產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機負荷增加，降低壽命。
膨脹行程（作功行程）？？在這個過程中，進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣。
可燃混合氣被燃燒后，放出大量的熱能，此時燃氣的壓力和溫度迅速增加。 其所能達到的最大壓力可達3-5MPa，相應的溫度則高達2200-2800K。
高溫高壓的燃氣推動活塞由上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械能，除了維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外，其余則用于對外輸出功率。在活塞的運動過程中，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都迅速下降，在此行程終了時，壓力降至0。
3-0。5MPa，溫度則為1300-1600K。
排氣行程？？當膨脹行程（作功行程）接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，強制降廢氣強制排到大氣中，這就是排氣行程。在此行程中，氣缸內(nèi)壓力稍微高于大氣壓力，約為0。
105-0。115MPa。
當活塞到達上止點附近時，排氣行程結束，此時的廢氣溫度約為900-1200K。？？由此，我們已經(jīng)介紹完了發(fā)動機的一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點間往復移動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩周。
5.汽油發(fā)動機供油系統(tǒng)設計
電噴發(fā)動機工作時，需要隨時從各種傳感器中獲取數(shù)據(jù)，然后由行車電腦運算后，送到各執(zhí)行部件進行調(diào)整來實現(xiàn)對發(fā)動機的控制的。簡單的說分以下幾種情況：（只對電噴型發(fā)動機）
1. 著車：當你將鑰匙轉動到on位時，行車電腦開始對各傳感器和執(zhí)行器進行自檢，并同時接通汽油泵繼電器供油，這時如果車子里很靜的話，你會聽到在油箱里的電子油泵轉動的聲音，1-2秒左右后，當油壓達到標準壓力后，汽油泵停轉。同時，電腦將向位于節(jié)氣門處的怠速步進電機供電，使其進入正常位置。這時將鑰匙轉向start位置，接通啟動繼電器，啟動機開始轉動；
2. 怠速：啟動機開始轉動后，電腦開始讀取位于發(fā)動機飛輪處的曲軸位置傳感器和位于分電器中的同步傳感器這兩個傳感器的讀數(shù)，如果讀數(shù)正常，且兩信號數(shù)據(jù)變化與啟動條件吻合，則電腦再根據(jù)當前的發(fā)動機冷卻水溫度，進氣岐管空氣溫度數(shù)據(jù)調(diào)整怠速步進電機，將怠速調(diào)整桿調(diào)整到合適位置。一切就緒后，電腦開始根據(jù)曲軸位置傳感器和同步傳感器傳來的信號計算出點火時機，并根據(jù)水溫和氣溫傳感器的數(shù)據(jù)計算出噴油咀開啟時隙（脈沖），然后根據(jù)計算結果開始向高壓包的低壓線供電和向噴油咀線路供電，其中，向噴油咀供電是以脈沖方式進行的。根據(jù)以上原理，在凍天啟動電噴車是不用加油門的，不然行車電腦還要將節(jié)氣們開啟度數(shù)據(jù)進行運算，會影響啟動效果。點火成功后，行車電腦將時刻監(jiān)視各傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)安裝在發(fā)動機進氣岐管上的進氣岐管絕對壓力傳感器所傳入的真空壓力值，結合水溫、進氣溫度等信號，調(diào)整怠速電機和噴油咀開啟脈沖，將轉速控制在最低的穩(wěn)定轉速下；
3. 加速：當你踩下油門時，電腦及時從節(jié)氣門上的節(jié)氣門位置傳感器讀到數(shù)值，并結合節(jié)氣門上的進氣岐管絕對壓力（真空度）傳感器和分動箱上（2021切諾基）的行車速度傳感器共同算出車輛負荷信息，調(diào)整噴油咀噴油脈沖（實際上是延長噴油時間），加大噴油量，完成加速動作；
4. 減速：當你松開油門時，電腦如上面加速一樣，根據(jù)各傳感器信號，調(diào)整噴油脈沖實現(xiàn)減速，但此時為保證減速效果平穩(wěn)，電腦會對噴油量進行控制，不會一減到低。當你松開油門后，又踏上了剎車板，電腦會從剎車板下的剎車開關處得到信號，該情況下，電腦會停止噴油咀噴油，以產(chǎn)生最好的發(fā)動機剎車效果，并且此時，電腦還會調(diào)整怠速電機到合適位置，保證在發(fā)動機轉速低到合適位置時開始噴油，保證不熄火。
