汽车发动机是汽车的核心部件,负责为汽车提供动力,并且直接影响着汽车的动力性、经济性、稳定性和环保性。常见的汽车发动机主要有两种:汽油机和柴油机。这两种发动机都属于往复活塞式内燃机,通过将燃料的化学能转化为机器的动能。
汽油机的优点在于转速高、质量小、噪音小、起动容易以及制造成本低。而柴油机则具有压缩比大、热效率高、经济性能和排放性能优越的特点。
内燃机的分类方式有很多,可以根据进气系统的工作方式分为自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压四种类型;按照活塞运动方式可分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式发动机;按照气缸排列型式可以分为直列发动机、V型发动机、W型发动机和水平对置发动机等;按照气缸数目可以分为单缸发动机和多缸发动机,现代汽车多采用三缸、四缸、六缸和八缸发动机;按照冷却方式可分为水冷发动机和风冷发动机,其中水冷发动机冷却效果好,被广泛应用于现代车用发动机;按照冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机,而汽车发动机广泛使用的是四冲程内燃机。
汽油机的工作原理是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程中被吸入汽缸,经过压缩点火燃烧产生热能,高温高压的气体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。而四冲程柴油机的工作原理与汽油机类似,每个工作循环包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。柴油机采用压缩终点压燃着火,而汽油机则通过火花塞点燃。
发动机主要由曲柄连杆机构和配气机构两大机构,以及冷却、润滑、点火、燃料供给、启动系统等五大系统组成。主要部件包括气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴和飞轮等。
往复活塞式内燃机的工作腔称作汽缸,汽缸内表面为圆柱形。活塞在汽缸内作往复运动时,连杆推动曲轴旋转,反之,曲轴转动时,连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动,并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。曲轴每转一周,活塞上、下各运行一次,汽缸的容积在不断的由小变大,再由大变小,如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭,汽缸盖上装有进气门和排气门,进、排气门的开闭由凸轮轴驱动。
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包括动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标。动力性指标通常用发动机的有效扭转矩、有效功率和发动机转速等作为评价指标。