田美月
汽油发动机的工作原理基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。有两点需注意：1．内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。2．同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。二．燃烧是关键汽车的发动机一般都采用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机运转两周。理解4冲程过程如下1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。三．汽缸数发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。四．排量混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在5L~0L之间。每缸排量5L，4缸的排量为0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。五．发动机的其他部分凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。活塞环 在气缸壁和活塞中提供密封：1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油汽油的分类90号、93号、97号是三种标号的无铅汽油（现在的汽油早已告别了有铅的时代），此外还有95号，100号等。不同的标号指的是此标号汽油辛烷值的大小，如：93号汽油，指汽油的辛烷值是93，而辛烷值又表示此标号汽油的抗爆性，汽油的标号越高，也就是辛脘值含量越高，越不容易发生爆燃，也就是说燃烧时发动机的抗爆性越好。应根据发动机的压缩比选用汽油，压缩比高的车辆应该选用高标号汽油，从而保证在发动机不发生爆燃的情况下动力输出最佳、成本最低。压缩比是指发动机气缸的总容积(即工作容积+燃烧室容积)与燃烧室容积之比(压缩比=气缸的总容积/燃烧室容积)。压缩比是发动机的一个非常重要的结构参数，它表示活塞在下止点压缩开始时的气体体积与活塞在上止点压缩终了时的气体体积之比。从动力性和经济性方面来说，压缩比应该越大越好。压缩比高，动力性好、热效率高，车辆加速性、最高车速等会相应提高。但是受汽缸材料性能以及汽油燃烧爆震的制约，汽油发动机的压缩比又不能太大。通常，压缩比在5～0应选用90号车用汽油；压缩比在0～5应选用90号～93号车用汽油；压缩比在5～5应选用93号～95号车用汽油；压缩比在5～10应选用95号～97号车用汽油。一般可以在汽车说明书中查到压缩比，除说明书以外，有的车辆生产厂也会在油箱盖内侧标注推荐使用的燃油标号。车主应严格按发动机不同的压缩比，选用相应标号的车用汽油，才能使发动机发挥出最佳的效能。如使用比规定要求低号数的无铅汽油，发动机将出现爆震现象。一般在急加速及爬坡时出现爆震现象，如果由于汽油标号低，使发动机长期出现爆震，将会损坏发动机，甚至打坏活塞、缸体等。但是选择汽油也不是标号越高越好，汽油标号选择的主要依据是发动机的压缩比。压缩比、点火提前角等参数已经在发动机电脑中设置，车主只要严格按照使用说明的要求选择汽油就没有问题。盲目使用高标号汽油，其高抗爆性的优势无法发挥出来，也会造成金钱的浪费。如果查不到自己车辆的压缩比，请尽量使用高标号汽油，以免对你的爱车造成伤害汽油发动机柴油发动机有何不同两篇论文请参考 
发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。
目前，除了怠速转速的稳定性控制之外，怠速控制还可以实现起动控制、暖机控制以及负荷变化控制等功能，这样多种功能的集中，不仅简化了机构，而且也提高了怠速控制的精确性。 怠速控制系统根据进气量控制方式的不同可分为节气门直动式和旁通空气式两种，后者的应用较广，其中的执行器—怠速控制阀的发展较快，相应有步进电机型、旋转电磁阀型、占空比型和开关控制型等，各自在怠速控制中有不同程度的应用。 (四)排气再循环(EGR)电控系统 国外的早期研究发现，将少量的排气(5%～20 %)再次循环进入气缸与新鲜可燃混合气混合后燃烧，可有效抑制 NOx 的产生。事实上，除了可采用气门重叠产生排气回流的内部EGR方式外，更常用的措施是用专门的管道将部分排气引至进气管，由ECU控制EGR阀改变流通截面来调节排气量，实现再循环排气率的变化。通常在发动机暖机、怠速、低负荷、高负荷等工况不需进行EGR控制。 EGR控制的一般过程是：ECU根据发动机的转速、节气门开度、冷却水温等信号，计算最佳再循环排气率，再通过控制 EGR阀的开度来实现EGR控制。而ECU对EGR阀的控制，实质上是通过对真空调节阀的控制来实现的。真空调节阀一般是电磁式的，用于将ECU输出的电信号转换为气压变化，从而实现对气动式EGR阀的控制。并且，ECU还通过压力传感器测量再循环排气率信号来进行反馈控制。在实施反馈控制时，最初使用的是独立式压力或压差传感器，而今又出现了与EGR阀共为一体的EGR位置传感器，提高了控制精度。 (五)增压电控系统 发动机中增压系统的安装日渐增多，其目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发使增压技术又跨上了一个新台阶。目前，应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统。通常增压器是为与发动机低速小负荷工况相匹配而设计的，当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏，为此，电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮室处增加了一旁通气道，由ECU控制切换阀的开度大小进行调整。通常情况下切换阀闭合，废气通过涡轮气室排出;一旦发动机大负荷运行将导致废气涡轮转速升高，当进气压力超过限值，ECU便会通过相应机构开启切换阀，使旁通气道导通，废气不经涡轮室而直接由旁通气道排出，增压器停止工作。 (六)故障自诊断系统 现代轿车发动机的电控系统中，ECU一般都带有故障自诊断系统，自行监测、诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器，可通过检测其信号是否超出规定范围来直接进行判断;对于执行器，则在其初始电路中增设专门回路来实现监测，对于ECU本身，也有专用程序进行诊断。 故障自诊断系统时刻监测各控制系统的工作情况，当出现故障时，一般轿车仪表板上的故障指示灯可闪烁报警，同时将故障信息以代码的形式保存在微机的存储器中，维修时不仅可以通过故障指示灯间断闪烁来显示，也可以通过专用的检测仪器以数字的形式显示故障代码，以便进一步通过手册查出故障原因。自诊断系统很好地解决了复杂电控系统难以判断故障的问题。 (七)故障保险系统及故障备用控制系统 当自诊 断系统检测出传感器及其电路故障后，ECU中的故障保险系统随之自动启动发挥作用。故障保险系统会用程序设定的数据取代故障部分输入的非正常信号，进行直接控制。故障保险系统一般通过软件编程来实现。 而当微机或主要传感器(如进气歧管压力传感器)出现故障时，ECU立即将主控权由微机切换至故障备用系统中，由其代替微机工作。故障备用系统作为 ECU的一个集成电路模块，根据起动信号和怠速触点状态信号，一般只能确定维持汽车运行的最简单的控制方案，保证轿车“缓慢回家”以便修理，而不能达到微机控制时的最佳性能。 (八)其他电控系统 进气涡流电控系统进气涡流可以促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合，提高燃烧效率。电控进气涡流在某些轿车(特别是采用稀燃技术的轿车)上应用较多。其结构是在进气口附近增设一涡流控制阀，通过ECU采集转速、节气门开度、冷却水温等信号，并加以处理后控制其旋转角度，引导气流偏转产生涡流，调节涡流比，实现涡流控制。 可变进气控制系统可变进气控制系统是从增加进气量、提高进气效率的角度出发来改善发动机动力性能的，该系统有两种类型：一种是可变流通面积控制方式，它通过ECU控制安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变其进气流通截面，满足不同工况对进气量的需求;另一种是可变流通长度控制方式，由ECU控制进气管道中的控制阀来调整进气管的长度。实践证明，可变进气控制系统可增强发动机动力性和经济性。 进气温度预热控制系统 进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度来促进汽油蒸发，改善排放性能。预热方式主要有排气管预热、水温预热和正温度元件(PTC)预热3种型式。 4 燃油蒸发电控系统燃油蒸发电控系统用来降低燃油箱中汽油蒸气排向大气所造成的污染。目前，活性炭罐蒸发电控装置得到了广泛应用。停车期间，利用活性炭罐吸收汽油蒸气，防止向大气扩散;发动机运行后，ECU控制活性炭罐与进气管之间的导通，利用进气真空度将活性炭罐中吸附的汽油蒸气吸入进气管，这样可有效防止汽油蒸气的外逸，降低 HC的排放污染。 曲轴箱强制通风电控系统曲轴箱强制通风电控系统的目的是将气缸中经活塞环间隙渗入曲轴箱内的气体再次循环进入进气管中，以减少该部分气体直接排向大气造成的污染。现代电控系统中，由ECU根据节气门位置信号、转速信号等控制强制通风阀，从而实现曲轴箱内气体与进气管之间的导通，再利用曲轴箱内气体。 二次空气喷射系统二次空气喷射作为早期控制污染物排放的措施之一，目前与催化转换器配合使用。它同样由ECU控制二次空气喷射气道的导通，将空气引入催化转换器中，实现对 NOx、CO、HC的转变。在将空气引入排气管的方式中，除了空气泵控制外，还可用排气脉冲波来实现。另外，随着研究的进一步深入，又出现了许多新技术。如停缸控制，它可根据负荷的不同要求，停止部分气缸的燃油供给与点火控制，减少浪费，提高发动机效率;再如加速踏板电控系统，可避免机械式加速踏板因为磨损而产生的误差，增加控制精度。 三、结束语 随着微机、电子技术的日臻完善以及材料工艺的蓬勃发展，再加上控制理论的不断成熟完善，发动机电控技术有望取得更大的突破。
