现代汽车发动机的基本构造及工作原理可编辑Word文件下载.docx

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　　8、发动机排量总排量：

多缸发动机各缸气缸工作容积的总和称为发动机排量。

它等于气缸排量与缸数的乘积。

　　9、工作循环：

燃料的热能转换为机械能需经进气、压缩、作功、排气等一系列连续过程，每完成一次称为一个工作循环。

　　10、四冲程发动机：

是指活塞往复四个行程，曲轴旋转两周，完成一个工作循环的发动机。

11、二冲程发动机：

是指活塞往复二个行程，曲轴旋转一周，完成一个工作循环的发动机。

（三）现代发动机的构造

发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。

发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。

柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。

1．曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。

这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。

2．配气机构

配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。

其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。

3．燃料供给系

由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。

汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

4．冷却系?

机动车一般采用水冷却式。

水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。

5．润滑系

润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。

其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。

6．点火系

汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。

7．起动系

起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。

四行程汽油机经过进气、压缩、作功和排气行程完成一个工作循环。

进气行程活塞从上止点向下止点运动，排气门关闭，进气门打开。

可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。

压缩行程

曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。

作功行程

作功行程，进气门和排气门仍然保持关闭。

当活塞位于压缩行程接近上止点即点火提前角位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。

随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。

排气行程当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。

曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。

在每一个工作循环中，活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。

汽油喷射系统电控汽油喷射系统是利用各种传感器检测发动机的各种状态，经电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气。

电子控制喷油系统是通过空气流量计、歧管绝对压力传感器或节气门位置传感器来检测发动机进气量，电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。

电控汽油喷射系统由进气系统、燃油系统、点火系统和控制系统四部分组成。

进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。

空气经空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气歧管进入气缸。

在燃油系统中，油箱中的汽油从燃油泵泵出，流经汽油滤清器到喷油器，在多点喷油系统中喷油压力在2巴以上一般为2～5.5巴范围内；

单点喷油系统压力为0.7～1.2巴。

多余的燃油经压力调节器流回油箱。

喷油量由喷油器通电时间的长短来控制。

电子控制单元产生的点火定时信号送给点火器，接通、断开点火线圈的初级电路，使火花塞跳火，与此同时点火器反馈给电子控制单元一个点火确认信号。

控制系统是由传感器、电子控制单元和执行器组成。

其核心是电子控制单元。

电子控制单元通过进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的信号计算进气量，并根据进气量和发动机的转速获得基本喷油持续时间和基本点火提前角，然后通过冷动水温度、进气温度、节气门开启角度、电瓶电压等各种工作参数进行修正，得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油持续时间或最佳点火提前角。

根据发动机的要求，电子控制单元还可控制怠速、排气再循环和其他系统。

润滑部位与润滑油路

润滑系的主要部件有机油泵、机油滤清器，各种阀，机油散热器以及检视设备。

机油泵的功用是提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环。

为了保证输送到各运动零件表面的润滑油的清洁，在润滑系中还设有机油滤清器。

发动机工作时，机油泵通过吸油盘从油底壳内吸入机油，并提高机油压力，通过机油滤清器滤清后，把干净的机油以一定的压力送到主油道，然后再通过各支油道送给各运动零件表面。

发动机主要润滑零件有曲柄连杆机构、配气机构和传动齿轮。

冷却系的大小循环

通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。

节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。

当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环；

当冷却水温低于70时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；

当发动机的冷却水温在70～80范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。

气缸体与上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体－曲轴箱，简称气缸体。

气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸；

下部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。

为了使气缸散热，在气缸外部制有水套（水冷式发动机）或散热片（风冷式发动机）。

在上曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承座孔，有的发动机还制有凸轮轴轴承座孔。

为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。

发动机气缸排列常见的有单列式和双列式两种形式：

单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置。

但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜甚至水平的。

双列式发动机左、右两列气缸中心线的夹角γ＜180°

者称为V型发动机。

活塞的主要作用是承受气缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。

此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室

由于活塞顶部直接与高温燃气接触，承受很高的热负荷；

活塞还承受周期性变化的的气体压力和惯性力的作用，因此要求活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能要好，要有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时，尺寸及形状的变化要小。

汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用合金铸铁或耐热钢制造活塞。

活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。

活塞顶部。

活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。

根据不同的目的和要求，活塞顶部制成各种不同的形状：

常见的有平顶活塞、、凸顶活塞、凹顶活塞及成型顶活塞。

活塞头部。

活塞头部是活塞环槽以上的部分。

其主要作用是承受气体压力，并传给连杆；

与活塞环一起实现对气缸的密封；

将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。

活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。

汽油机活塞一般有3～4道环槽，上面2～3道用以安装气环，下面一道用以安装油环。

在油环槽底面上钻有若干径向小孔，以使被油环从气缸壁上刮下来的多余机油经过这些小孔流回油底壳。

活塞裙部。

活塞环槽以下的部分称为活塞裙部。

其作用是引导活塞在气缸内作往复运动，并承受侧压力。

在混合动力汽车和氢燃料电池汽车的成本还没能控制到很低的时候，如何在现有发动机的基础上充分改进效率也就成了重要的技术。

目前，国际常用的做法是，柴油发动机的增压技术和汽油发动机的缸内直喷技术。

其中，轿车用增压柴油机在欧洲早已非常普遍了

汽油机直喷技术也是各大汽车企业研究的重点。

目前，在国外一些高档轿车上已经开始普遍使用，其好处就是燃料的利用率高，更加节油、环保，动力性能也更好。

但是直喷发动机对于油品要求较高，而国内油质还达不到要求。

因此，宝马、奥迪等在国内等中国生产的汽车都没有采用缸内直喷技术。

二、现代电喷发动机的故障诊断与维修

一电喷发动机常见故障与诊断

1、发动机的ECU（电子控制单元）虽然可靠性很高，轻易不会出现问题，但是对那些使用年限较长的老车（行驶里程超过15000Okm，尤其是使用条件恶劣者）难免会出现这样或那样的故障。

如某个集成块损坏，ECU固定脚螺栓松动，某电子元件焊脚接头开焊以及电阻、电容元件失效等，都可能造成发动机起动困难、怠速不稳、油耗增大、动力性差、排放劣化等恶果。

出现这些故障时，依规应送特约维修部门去检测和修理；

实在没有条件时，可采用置换比较的方法去验证，即借用同型号车上相应的完好元、器件，换装后进行效果比较以确定故障原因。

　　2、插接件联接故障。

电控系统的电路中有很多插接件，常常因为使用时间长造成插件老化，或由于多次拆装使插件接头松动而接触不良导致发动机工作不稳定（时好时坏）。

这是因为ECU中的一个接脚接触不良，或气流传感器插件中与电动油泵开关相联的插头接触不良而造成发动机不易甚至不能起动。

还有其它种种故障也都是源于“接触不良”或“短路”，譬如一台车的发动机两缸不工作，竟是仅仅因为电控喷油阀的电源插线脱落而致。

可见，插接件虽小，却轻视不得。

　　3、传感器故障。

汽车用传感器虽结构不尽相同，但大致是以下几种类型，如热敏电阻式、真空压力式、电磁式、机械传动式等。

由于传感器中的易损零件损坏，如弹片弹性弱、真空膜片破损、回位弹簧疲软、断裂或脱落，都将及时、准确地反馈发动机的工况，从而使得电子控制系统工作失常甚至失效，继而导致发动机工作不协调，甚至根本不能工作。

　　4、管路密封不严。

如胶管老化、管口破裂或卡子松弛，会造成气、水、油的渗漏，结果导致混合气过稀，润滑、冷却失效等，从而使发动机起动困难，或怠速运转不稳、运转无力等。

　　5、电控燃油喷射系统的汽油雾化，颇类似于柴油机的高压喷嘴喷油雾化的情况。

不过前者的喷嘴多是由于组电磁线圈、衔铁开关、喷油针和阀座组成。

针阀开启时就喷油雾化，而针阀的开启动作是由ECU输来的电脉冲控制的。

有时候会因为电磁线圈工作不良或喷油针被阻滞卡死，而造成某缸汽油雾化不良或不雾化（滴油）从而导致该缸的工作不良或不工作。

　　6、电子控制燃油喷射系统中也有起动加浓装置。

它只在起动时刻起作用--“起动加浓电磁线圈”在起动瞬间打开针阀，起动后即刻关闭针阀。

它工作的好坏，直接影响发动机的起动性能。

我们曾遇到一台车，总是不好起动，但一旦起动着火后便一切正常了。

经反复检查发现就是起动加浓装置不起作用，更换一只新的起动加浓阀后，即排除了这一故障。

　　7、气流传感器是一个关键器件，它的故障会引起发动机工作不正常。

其故障主要原因：

一是触点在碳膜镀层上频繁滑动，逐渐磨损而产生沟槽，使其电阻值发生变化且不稳定，故检测信号就不准确；

二是在传感器转轴上装有预紧度可调的弹簧发条，如果该项调整不当或发条弹力变差，会使供油量发生变化或加油滞后，而导致发动机加速不良。

　　8、电控燃油喷射系统中，汽油压力调节器虽然是不可调的，但却不容忽视。

如果忘记接上真空软胶管，由于回油量受到了影响，因此便喷油嘴两端的压力差发生了变化而造成发动机始终无法起动（不着火）。

如果压力调节器内的膜片破损，也会产生类似故障。

这类故障一般也只能用置换比较的方法来判断。

　　9、为了确保输油泵只在发动机运转而进气支管产生真空时才供油，电喷系统中的燃油泵也得受气流传感器的控制。

气流传感器片上装有微动开关，有时会因拆装不当或其它原因使其杠杆动作延迟而造成输油泵不泵油或泵油不足。

此故障可在起动中拆下汽油滤清器进油管的接头，看是否泵油来判定。

　　10、空气滤清器堵塞造成混合气过浓或汽油滤清器滤芯堵塞造成混合气过稀而导致发动机起动困难和转速不稳以及运转无力。

这与传统的化油器供油系统的故障是相似的。

（二）发动机分解前的检验

为做到对发动机有针对性地修理，在发动机解体前应对发动机进行外部和动态的检测。

检测的内容为检查发动机的密封情况、异响、气缸压力等内容，根据检查结果，判断发动机的磨损状况并确定修理作业的内容及深度。

认真做好发动机分解前的检验工作，可以降低修理成本，提高修理作业的效率。

1.检查发动机外部密封部位泄漏情况

检查发动机各个结合面的密封情况，可以帮助确定发动机分解后对泄漏部位的修理内容；

检查发动机所有胶管的密封和老化情况，可以确定是否更换；

检查发动机漏油情况，确定油封和轴颈配合情况。

2.异晌的判断

起动发动机，操控油门踏板逐渐提高发动机转速，注意倾听发动机有无以下异响:

发动机敲缸响多发生在气缸严重磨损需要大修时，该响声一般发生在冷车怠速与怠速稍高的转速时，响声随转速呈有规律地变化，响声比较清脆；

气门脚响多发生在气门调整不当、气门调整螺钉松动时，该响声一般发生在怠速到中低速阶段，响声尖锐清脆并随转速变化，转速升至中高速时，响声逐渐被发动机噪音所掩盖；

发动机窜气响发生在气缸拉缸故障时，该响声在怠速稍高时比较明显，响声随转速升高且有规律变化，发动机转速再度升高时，响声开始不清晰；

连杆轴承响多发生在严重磨损的发动机上，该响声在发动机加速时比较明显，响声随转速升高且在稍高负荷下容易辨别；

曲轴轴承响也多发生在磨损严重的发动机上，随着维修水平的提高现已很少发生，该响声表现的时机和特征与连杆轴承响声类似，但响声比较沉闷。

3.测量气缸压力

测量气缸压力，可以确定气缸密封程度。

如果各缸压力均低于规定，说明气缸磨损严重，需要进行大修；

如果某个气缸压力偏低，可能该缸存在着拉缸或气门密封不严等故障；

如果相邻两气缸压力过低且压力相同时，表明这两气缸间的缸垫可能损坏。

（三）电喷系统的检修

以桑塔纳2000和捷达5气门电喷发动机为例介绍电喷系统的检修内容。

1.检修电喷系统注意事项

（1）严禁在发动机运转时将蓄电池从中断开，以防产生瞬变过电压将传感器和电子控制单元损坏；

（2）跨接起动其他车辆时，须先断开点火开关，才能拆装跨接线；

（3）在车身进行电弧焊时，必须先断开电子控制单元电源；

（4）不能直接测试电子控制单元；

（5）点火开关关闭30秒后，才可以拆装电子控制单元接线插头；

（6）蓄电池搭铁极性切不可接错，必须负极搭铁；

（7）电子控制单元、传感器必须防止受潮，不允许将电子控制单元或传感器的密封装置损坏，更不允许用水冲洗电子控制单元和传感器；

（8）电子控制单元必须防止受剧烈振动；

（9）电控汽油喷射装置对汽油的清洁度要求很高，使用中应注意定期更换燃油滤清器；

（10）电喷车上不宜安装功率较大的无线电台。

若要必须安装时，电台天线应尽量远离电子控制单元，以免对电子控制单元工作产生不良影响；

（11）燃油系统管路具有一定的压力，打开之前应将抹布放到连接处，然后小心地松开连接以卸压；

（12）在发动机运行时或起动时，请勿触摸或拔下点火高压线；

（13）喷油和点火系统以及测试仪器的导线仅在关闭点火状态下才可拔下或插上；

（14）当发动机需以起动转速运转而不起动时，例如检查气缸压缩压力，应断开发动机传感器插头，做完该项工作后，应查询电子控制单元故障存储器；

（15）对燃油供给系统/喷射系统检修时遵守下述清洁规定：

松开接头前彻底清洗接头及周围区域；

拆下的零件放在清洁的表面上且覆盖好，不能用有绒毛的布；

只能安装清洁的部件，安装前才打开包装；

燃油系统打开后，尽量不要用压缩空气吹洗，尽量不移动车辆。

2.发动机电喷系统故障诊断方法

电喷系统的可靠性比较高，在使用中一般不容易出现故障和损坏现象。

多数故障为电气和电子装置的插接件的接触不良而导致故障，接触不良常常是因为其表面氧化物和污染物绝缘的结果。

常拆装或研磨各触点，能改善各连接插接件间的导电性。

判断电喷系统故障对操作人员的技术要求较高，并需要专用的诊断仪，电喷系统故障判断可按下列顺序进行：

（1）向车主了解情况：

故障产生的时间、表现特征、出现的条件，如果发生，是否已检修，检修的部位等；

（2）外观检查：

系统各部件外观接线、连接管是否松动或脱落等；

（3）基本检查：

接上该车型的故障诊断仪，打开点火开关，运行5min，检查车上电子控制单元中的故障记忆；

（4）诊查具体原因：

按故障记忆提示内容检查线路和传感器；

（5）发动机熄火并关闭点火开关，按故障显示或故障代码检查需检项目；

（6）按查明的原因检修；

（7）用故障诊断仪再查询并清除故障记忆，验明故障是否确已排除。

3.电喷系统的分解

电喷系统一般只分解空气供给系统和燃油供给系统，控制系统一般不进行分解。

电子控制装置本身是不能进行调整和维修的，当该装置发生故障时，只能将其从车上拆卸下来并重新换上新的电子控制装置。

电子控制装置本身故障的确认，只能用专门检查仪器来进行检查。

如图1所示，电控汽油喷射系统从发动机上拆下的顺序如下：

（1）断开蓄电池负极；

（2）放掉发动机冷却液并装在适当的容器中；

（3）释放燃油系统的压力；

（4）拆下怠速调节器组件并进行分解；

（5）拆下燃油分配管组件并进行分解；

（6）拆下节流阀组件并进行分解。

4.电喷系统的外观检查

（1）在外观检查之前，要确保发动机特别是点火系统没有故障，然后检查全部电线束接头，其中包括：

接头是否松动或脱开；

电线是否断裂或脱开；

引线是否完全固定在接头外壳中；

引线接头中的电线是否存有断裂或擦破；

电线是否有腐蚀。

（2）检查起动发动机时，应用一块干净的抹布堵塞节气门端部的怠速旁通道，以便倾听是否存有真空泄漏，然后对有关真空管路进行外观检查，确保真空管路的接头连接可靠；

看管路是否有折断、压折或破裂现象。

（3）外观检查油路：

是否有漏油现象；

是否有扭折弯曲问题。

由于管路中的汽油存在高压，直接拧松燃油系统的管接头，燃油会从接头处喷出并可能引起火灾。

因此，对油路进行放泄压力应按下列步骤进行：

从压力管接头上取下护帽；

在管接头上安装一个减压阀；

用抹布或适当的容器接积冒出的汽油；

慢慢地拧紧减压阀，放卸压力；

取下减压阀，装上护帽。

5.电喷系统故障的初步诊断

在进行外观检查后若没有发现问题，则要进行初步诊断。

电控汽油喷射系统的发动机可能出现的问题与化油器式发动机相似，主要表现为：

发动机不能起动；

发动机起动后熄火；

发动机怠速不稳定；

发动机达不到最大功率；

发动机耗油量太高等。

对于这些问题的诊断一般要使用专门的汽油喷射诊断仪来检测。

下面以桑塔纳2000电喷发动机为例简介其故障判断过程。

对于每个故障的分析，首先要区分是由燃油问题引起的，还是由电气问题引起的。

可在油路中安装一个压力表，转动发动机，检查汽油压力，如果汽油压力正常（250-290kPa），则属于电气问题；

如果汽油压力不正常，则属于供油系统的问题。

（l）电气信号的检查：

如属于电气问题，则应使用诊断仪检查有关部件的电信号和电控单元：

检查起动信号。

起动器电磁线圈与电控单元（ECU）之间有一根导线提供发动机正常起动的信号。

电控单元利用该信号接通有关部件提供起动加浓汽油。

如果没有此信号，这个作用就不会产生，因而使起动产生障碍。

检查节气门限位开关信号。

节气门达到全开时向电控单元（ECU）提供的一个信号可以停止使喷油器产生脉冲。

如果没有此信号，电控单元就将连续向喷油器提供脉冲，形成发动机不能起动的条件。

检查冷却液温度传感器和进气温度传感器信号。

两个传感器都是向电控单元（ECU）提供发动机所处状态额外加浓混合气的信号，如果这些信号不能输送到电控单元，它就不能足够地延长脉冲持续时间，使发动机不能起动或运转不稳定。

检查电控单元（ECU）。

如果全部输入电控单元的信号都能按顺序产生，最后就可能是电控单元本身有故障。

一般情况下，电控单元很少有故障。

需要检查电控单元本身时，可用一个新的电控单元来代替被怀疑的装置，起动发动机，如果能顺利起动则说明原来电控单元确有问题。

如果没有一台可供使用的电控装置，那就必须借助汽油喷射仪中可替代的电子控制部分起动发动机，若发动机可以起动并且脱开试验仪仍可运转，而且起动信号、节气门限位开关、冷却液温度传感器的线路良好，则说明电控装置本身有故障。

（2）供