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汽车基本构造与基础知识（附图）_玻璃心的世界

引擎基本构造：缸径冲程排气量与压缩比　
引擎是由凸轮轴、汽门、汽缸盖、汽缸本体、活塞、活塞连杆、曲轴、飞轮、油底壳…等主要组件，以及进气、排气、点火、润滑、冷却…等系统所组合而成。以下将各位介绍在汽车型录的「引擎规格」中常见的缸径、冲程、排气量、压缩比、SOHC、DOHC等名词。
　　缸径：
　　汽缸本体上用来让活塞做运动的圆筒空间的直径。

　　冲程：
　　活塞在汽缸本体内运动时的起点与终点的距离。一般将活塞在最靠近汽门时的位置定为起点，此点称为「上死点」；而将远离汽门时的位置称为「下死点」。

　　排气量：
　　将汽缸的面积乘以冲程，即可得到汽缸排气量。将汽缸排气量乘以汽缸数量，即可得到引擎排气量。以Altis 1.8L车型的4汽缸引擎为例：

　　缸径：79.0mm，冲程：91.5mm，汽缸排气量：448.5 c.c.
　　引擎排气量＝汽缸排气量×汽缸数量＝448.5c.c.×4＝1,794 c.c.
　　压缩比：
　　{zd0}汽缸容积与最小汽缸容积的比率。最小汽缸容积即活塞在上死点位置时的汽缸容积，也称为燃烧室容积。{zd0}汽缸容积即燃烧室容积加上汽缸排气量，也就是活塞位在下死点位置时的汽缸容积。

　　Altis 1.8L引擎的压缩比为10：1，其计算方式如下：
　　汽缸排气量：448.5 c.c.，燃烧室容积：49.83 c.c.
　　压缩比＝(49.84＋448.5)：49.84＝9.998：1≒10：1

引擎基本构造─SOHC单凸轮轴引擎

引擎的凸轮轴装置在汽缸盖顶部，而且只有单一支凸轮轴，一般简称为OHC (顶置凸轮轴，Over Head Cam Shaft)。凸轮轴透过摇臂驱动汽门做开启和关闭的动作。
在每汽缸二汽门的引擎上还有一种无摇臂的设计方式，此方式是将进汽门和排汽门排在一直在线，让凸轮轴直接驱动汽门做开闭的动作。有VVL装置的引擎则会透过一组摇臂机构去驱动汽门做开闭的动作。

引擎基本构造─DOHC双凸轮轴引擎
此种引擎在汽缸盖顶部装置二支凸轮轴，由凸轮轴直接驱动汽门做开启和关闭的动作。仅有少数引擎是设计成透过摇臂去驱动汽门做开闭的动作。有VVL装置的引擎则会透过一组摇臂机构去驱动汽门做开闭的动作。

DOHC较SOHC的设计来得优秀的主要原因有二。一是凸轮轴驱动汽门的直接性，使汽门有较佳的开闭过程，而提升汽缸在进气和排气时的效率。另一则是火星塞可以装置在汽缸盖中间的区域，使混合气在汽缸内部可以获得更好更平均的燃烧。

DOHC的迷思
早期强调高性能的引擎多会采DOHC设计，因为DOHC的设计在高速运转时仍有相当高的xx性，使得引擎能在高转速输出较大的功率。近来各家车厂在车辆的性能数据上竞争，使一般家庭房车的引擎也多采用DOHC的设计，甚至造成消费者认为SOHC引擎为过时设计，而非DOHC不买的迷思。其实引擎在一般使用下，不论SOHC、DOHC、一缸两汽门的设计或是一缸多汽门的设计，都足敷使用，甚至很多八汽门引擎 (四缸) 在低速表现会优于多汽门引擎。再者，DOHC引擎比SOHC引擎多出一支凸轮轴 (V型引擎多出两支)，引擎就需要多克服一倍的摩擦力，及承担多一支凸轮轴的重量。所以像Mercedes-Benz等欧洲车厂，仍有许多现役的SOHC引擎。
笔者在此并非贬低DOHC引擎的价值，而是要让读者了解，SOHC并非过时的设计。一个适合自己驾驶习惯、省油且耐用的引擎，就是好引擎；当然，如果您是性能派的热血份子，DOHC的引擎是您{zj0}的选择。

直压式与摇臂式

我们在「引擎概论」单元中，对凸轮与汽门之间的作动、何谓DOHC及SOHC、可变汽门正时等题目，其实已经有很详细的论述，在「引擎详论」中仅再作一些补充。对于凸轮如何带动汽门的启闭，最常见的是「直压式」与「摇臂式」。直压式汽门通常见于DOHC引擎，此式汽门弹簧座上会会有一圆形套筒，凸轮则直接置于套筒上，所以当凸轮{jd0}与套筒接触时，会透过套筒把汽门往下压，使汽门开启；而摇臂式汽门通常使用在SOHC引擎上，因为SOHC引擎缸头内只有一支凸轮轴，却要驱动多个汽门，所以会以摇臂方式，由一个凸轮带动两个汽门。摇臂是利用杠杆原理，当凸轮{jd0}将摇臂一端挺起时，另一端会向下将汽门压下以使汽门开启。

凸轮直接压动汽门的直压式设计是现在常见的设计

摇臂式与直压式汽门驱动设计各有其优缺点，以力量传递效率来说，直压式比摇臂式来的直接、xx；以维修保养来说摇臂式则容易的多，因为直压式之凸轮与汽门上之套筒的间隙，是靠不同厚度的填隙片来调整，所以当引擎使用一定时数，汽门间隙增大时，要再调整较不易；而摇臂式之汽门间隙通常都以一螺栓调整，只要一支扳手就能搞定。然而目前直压式汽门的填隙片材质皆有一定的耐磨度，磨损的机率很低。

凸轮透过摇臂控制汽门的动作，便是遥臂式的设计

发动机基本工作原理

一、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，

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。（

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，发动机完成一个周期(2圈)。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，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

集团的W型，实际上是两个V组成）。见下图

直列4缸

水平对置4缸
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，{zd0}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1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0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出密封：
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.

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