【发动机的概述】
【发动机的历史】
【发动机的分类】
【发动机的原理】
【发动机的指标】
【发动机的组成】
【发动机的保养】
【发动机的概述】 发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提
高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，
【发动机的历史】 发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
往复活塞式四冲程汽油机是德国人奥托(Nicolaus A.Otto)在大气压力式发动机基础上，于1876 年发明并投入使用的。由于采用了进气、压缩、做功和排气四个冲程，发动机的热效率从大气压力式发动机的11%提高到14%，而发动机的质量却降低了70%。
1892 年德国工程师狄塞尔(Rudolf Diesel)发明了压燃式发动机(即柴油机)，实现了内燃机历史上的第二次重大突破。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率比当时其他发动机又提高了1 倍。1956年，德国人汪克尔(F.ankel)发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅度的提高。1964年，德国NSU公司首次将转子式发动机安装在轿车上。
1926 年，瑞士人布希(A.Buchi)提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。50 年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到应用，使发动机性能有很大提高，成为内燃机发展史上的第三次重大突破。
1967 年德国博世(Bosch)公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统(ElectronicFuel Injection，EFI)，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统(Engine Management System，EMS)已逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。
1971年，
第一台热气发动机——斯特林机（Strling）的公共汽车已开始运行。1972年，日本本田技研工业在市场售出装有复合涡流控制燃烧的发动机[CVCC(Compound Vertex Controlled Combustion)engine)]的西维克（Civic）牌轿车，打响了稀薄气体燃烧发动机的第一炮。这种发动机是在普通发动机燃烧室的顶部加上一个槌状体的副燃烧室，先将这处副燃烧室中较浓的混合气体点燃，然后其火焰延燃到主燃烧室的稀薄混合气中，使之全部燃烧做功，废气中的CO和HC很少，减少了有害气体的排放。
1967年，美国进行了一次氢气汽车行驶的公开表演，那辆氢气汽车在80公里时速下，每次充氢10分钟可运行121公里。该车有19个座位，由美国比林斯公司制造。
1977年，在美国芝加哥召开了第一次国际电动汽车会议。会议期间，展出了各种电动汽车一百多辆。
1978年，日本研究成功复合动力汽车，即内燃机——电力汽车。
1979年8月，巴西制造出以酒精为燃料的汽车——菲亚特147型和帕萨特型轿车，及“小甲虫”汽车。巴西是现在世界上使用酒精汽车最多的国家。
1980年，人本研制成功液态氢气车。在后部装有保持液态氢低温和一定压力的特制贮存罐。该车用85公升的液氢，行驶了400公里，时速达135公里。但目前在使用上还有困难，费用也比油高。
1980年，美国试制成功了一种锌氯电池电动汽车。
1980年，西班牙试研制成功一种太阳能汽车。
1980年，西德汉堡市西北伊策霍的一位工程师，发明了一种利用电石气（乙炔气）作动力的汽车。先将电石变成气体，然后用这种气体燃烧推动喷气式发动机来驱动汽车，其速度和安全性均不亚于汽油车，20公斤电石块可以使汽车至少行驶300公里。
1980年，美国开始研究“烧铝”的汽车，这是由加州大学国立罗伦兹研究室的约翰.库伯和埃尔文.贝伦提出的。他们设计出一种新型的电池作为汽车动力；在氢氧化钠的参与下，使铝与水和空气发生化学反应而产生电流。经实验证明，电动汽车重量为1300公斤，载上司机和4名乘客，每更换一次铝板，可行驶约5000公里，以每小时90公里的速度行驶时，每行驶20公里消耗1公斤铝。而在相同的条件下，1公斤汽油却只能走14.18公里。
1981年，美国研制出的一种新的节约能源的风能汽车，这辆汽车现在还不能全部使用风能，而是与燃料交替使用。它是在一辆普通的轿车车顶上，装有一台带有风动螺旋桨的空气透平机，用以随时为车内装有12V60A电池组充电。汽车行驶时，现以燃料发动，当车速达到每小时55公里时，透平机才开始工作。
1982年，日本东京大学一尚次教授，经过多年的研究，终于成功地研制出世界上第一辆盐水发动机汽车。该车可乘两人，其发动机以蒸汽为动力，而蒸汽是通过向硫酸或苏打等盐类溶液里加水，发生化学加热反应，利用释放出来的化学热能烧沸锅炉里的水而产生的。
1983年，世界上第一辆装备柴油陶瓷发动机的汽车运行试验成功。所装发动机是日本京都陶瓷公司研制的，其主要零部件由陶瓷制成，省去了冷却系统，重量轻，节能效果显著，在同样条件下可比常规发动机多走30%的路程。
1984年，前苏联研制出一种双重燃料汽车。当汽车发动时，首先使用汽油，然后专用天然气。试验证明，这种车排污少，燃料价格便宜，每辆车每年可节省燃料费500卢布。
1984年，美国美孚石油公司的阿莫柯比化学公司，研制出了一种叫杜隆塑料的合成材料，该公司采用这一塑料成功地制造出了世界上第一台全塑料汽车发动机，其重量只有84公斤。目前，美国的洛拉T-616GT型汽车用的就是这种全塑发动机。
1984年，澳大利亚工程师沙里许经10年研究，花费了1300万美元后，研制成功了一种在功率、燃烧效率和降低污染多方面优于四冲程内燃机的OCP发动机。它采用压缩空气形成超细油滴和空气的混合物进入燃烧室，燃烧更为充分，从而改善了总的效果。实验表明，OCP发动机的功率较等重量的四冲程发动机大二倍，并且除节油25%外，废弃污染也大大降低。
1985年，澳大利亚一位叫彼兰丁的发明家，经过多年努力，研制出一种安全可靠、启动灵活、高速而又不冒烟的蒸汽机汽车。车上的锅炉采用封闭回路式，蒸汽不向外排除，而是聚集在散热器里，然后重新回到下一个工作循环去。这种车时速可达130公里，是防止环境污染的一种理想车型。
1986年，日本的三洋电气公司研制成功首辆由太阳能电池带动的汽车，这是全世界第一辆太阳能运输车。该车有3个小轮子，全长2.1米，宽0.9米，净载重量为110公斤，时速可达24公里。
1994年，澳大利亚研制出用柴油机改装的燃烧椰子油的汽车。试验表明，12个椰子榨出的椰子油可达1升。
1994年，英国的戴维.伯恩发明了另一种风力汽车，并已投入批量生产。这种被称为风力汽车的新设计构思很巧妙。其驱动装置是两个电动马达，分别安装在两个前轮上。底盘上装有一个“风圆锥”，看上去活像个巨大的蛋卷冰淇淋。在普通汽车安装散热护栅处则装着一根进风管，直径为1.37米，长度与车身相等，并与“风圆锥”连接。当汽车行驶时，空气通过进风管进入“风圆锥”连接。
当汽车行驶时，空气通过进风管进入“风圆锥”，驱动安装在哪里的扇形涡轮机，接着再通过内置式发动机讲风能转化为电能，贮存在蓄电池中，用来驱动位于前轮的两个马达，使汽车得以行驶。
【发动机的分类】 按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。
按照进气系统分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。
按照气缸排列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式、双列式和三列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180?一般为90?称为V型发动机，若两列之间的夹角=180俺莆灾檬椒⒍Ｈ惺桨哑着懦扇校晌猈型发动机。
按照气缸数目分类：内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。
按照冷却方式分类：内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。
按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈(720?，活塞在气缸内上下往复运动四个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一圈(360?，活塞在气缸内上下往复运动两个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。
按照所用燃料分类：内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；
汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。
【发动机的原理】
往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。
一. 四冲程汽油机工作原理
汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。
(1) 吸气冲程(intake stroke)
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180啊Ｔ诨钊贫讨校兹莼鸾ピ龃螅啄谄逖沽Υ觩r逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.80～0.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K。
(2) 压缩冲程(compression stroke)
压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180啊；钊弦剖保ぷ魅莼鸾ニ跣。啄诨旌掀苎顾鹾笱沽臀露炔欢仙撸酱镅顾踔盏闶保溲沽c可达800～2 000kPa，温度达600～750K。在示功图上，压缩行程为曲线a～c。
(3) 做功冲程(power stroke)
当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000～6 000kPa，温度TZ达2 200～2 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时，其压力降至300～500kPa，温度降至1 200～1 500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180啊Ｔ谑竟ν忌希龉π谐涛遚-Z-b。
(4) 排气冲程(exhaust stroke)
buchi 排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180啊Ｅ牌趴羰保忌蘸蟮姆掀环矫嬖谄啄谕庋共钭饔孟孪蚋淄馀懦觯硪环矫嫱ü钊呐偶纷饔孟蚋淄馀牌Ｓ
捎谂牌低车淖枇ψ饔茫牌盏鉹 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～1.20)p0。排气终点温度Tr=900～1100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。
二. 四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。由
于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.
(1) 进气冲程
进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa= (0.85～0.95)p0，比汽油机高。进气终点温度Ta=300～340K，比汽油机低。
(2) 压缩冲程
由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16～22)。压缩终点的压力为3 000～5 000kPa，压缩终点的温度为750～1 000K，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。
(3) 做功冲程
当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5 000～9 000kPa，最高温度达1 800～2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。
(4) 排气冲程
柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700～900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机
【发动机的指标】 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机的性能指标主要有：动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标。
1. 动力性指标
动力性指标是表征发动机做功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、发动机转速等作为评价指标。
(1) 有效转矩
发动机对外输出的转矩称为有效转矩，
(2) 有效功率
发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率,
(3) 发动机转速
发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，
2. 经济性指标
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