一、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，是汽車動(dòng)力的源泉。在這一章里主要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的主要組成部件和系統(tǒng)原理。

汽車的發(fā)展與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步有著直接的聯(lián)系。發(fā)動(dòng)機(jī)在人類的探索中不斷發(fā)展變化，先后經(jīng)過了從外燃機(jī)到內(nèi)燃機(jī)、從化油器到進(jìn)氣道燃油系統(tǒng)和燃油直噴系統(tǒng)的演變。

1. 蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

18世紀(jì)中葉，瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，此后人們開始設(shè)想把蒸汽機(jī)裝到車上載人。法國的古諾（N.J.Cugnot）是第一個(gè)將蒸汽機(jī)裝到車子上的人。

2.煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)

1858年，定居在法國巴黎的里諾發(fā)明了煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并于1860年申請(qǐng)了專利。發(fā)動(dòng)機(jī)用煤氣和空氣的混合氣體取代了蒸汽，使用電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點(diǎn)燃爆發(fā)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)有氣缸、活塞、連桿、飛輪等，和現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)極其接近。

3.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明

1867年，德國人奧托（Nicolaus August Otto）受里諾研制煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)的啟發(fā)，對(duì)煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了大量的研究，制作了一臺(tái)臥式氣壓煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，后經(jīng)過改進(jìn)，于1878年在法國舉辦的國際展覽會(huì)上展出了他制作的樣品。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率高，引起了參觀者極大的興趣。在長(zhǎng)期的研究過程中，奧托提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程理論，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。德國人奧姆勒和卡爾·本茨根據(jù)奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，為汽車的發(fā)展鋪平了道路。

4.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

1892年，德國工程師狄塞爾根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機(jī)，并取得了制造這種發(fā)動(dòng)機(jī)的專利權(quán)。

5.轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

1957年，德國人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的零件數(shù)比往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)少40%，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高、功率大。日本東洋公司（馬自達(dá)公司）買下了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的樣機(jī)，并把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在汽車上。由于排放和油耗的要求，這款發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸退出了汽車市場(chǎng)。

6.進(jìn)氣道燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)

進(jìn)氣道燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)就是把汽油直接噴射在進(jìn)氣道內(nèi)，和空氣混合后進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)里面進(jìn)行燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)。

7.燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)

燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)就是讓燃油直接噴射在氣缸內(nèi)，然后再和空氣混合進(jìn)行燃燒。采用燃油直噴的形式可以讓燃油在很稀的條件下進(jìn)行燃燒，這樣能夠節(jié)省更多的燃油。

二、發(fā)動(dòng)機(jī)分類

（一）按氣缸形式分類

1. 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)

它代表了最早的發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)水平。所有氣缸成直線排列并與曲軸垂直。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：大量的氣缸導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)非常長(zhǎng)，不適合于橫向安裝。

2. V 型發(fā)動(dòng)機(jī)

為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)縮短，V型發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸布置成60°到120°的夾角，并讓氣缸的中心線與曲軸的中心線相交。

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)較短

缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)較寬，具有兩個(gè)分離氣缸蓋，因而需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和更大的發(fā)動(dòng)機(jī)艙容積。

3. VR型發(fā)動(dòng)機(jī)

為了滿足在中低檔車輛上橫向安裝大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，VR型發(fā)動(dòng)機(jī)誕生。六個(gè)相互成15°角偏置布置的氣缸容納在一個(gè)不太寬的且較短的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上。此類發(fā)動(dòng)機(jī)不同于早先的設(shè)計(jì)，只有一個(gè)氣缸蓋。這些優(yōu)點(diǎn)，使得高爾夫等車輛上能夠安裝緊湊的VR6型氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

4. W型發(fā)動(dòng)機(jī)

W家族的發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)原則糅合了兩個(gè)“VR氣缸組”。

單個(gè)氣缸組內(nèi)氣缸之間的夾角為15°，兩個(gè)VR氣缸組之間的夾角為72°。

（二）按活塞運(yùn)動(dòng)方式分類

按活塞運(yùn)動(dòng)方式的不同，活塞式內(nèi)燃機(jī)可分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。前者活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，后者活塞在汽缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（三）按所用燃料種類分類

根據(jù)所用燃料種類，活塞式內(nèi)燃機(jī)主要分為汽油機(jī)、柴油機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)三類。以汽油和柴油為燃料的活塞式內(nèi)燃機(jī)分別稱作汽油機(jī)和柴油機(jī)。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內(nèi)燃機(jī)稱作氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

（四）按冷卻方式的不同分類

按冷卻方式的不同，活塞式內(nèi)燃機(jī)分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。以水或冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱作水冷式內(nèi)燃機(jī)；而以空氣為冷卻介質(zhì)的則稱作風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)多用風(fēng)冷式。

（五）按工作循環(huán)期間活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程數(shù)進(jìn)行分類

活塞式內(nèi)燃機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，便對(duì)外作功一次，不斷地完成工作循環(huán)，才使熱能連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。在一個(gè)工作循環(huán)中活塞往復(fù)四個(gè)行程的內(nèi)燃機(jī)稱作四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，而活塞往復(fù)兩個(gè)行程便完成一個(gè)工作循環(huán)的則稱作二沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。

（六）按照進(jìn)氣狀態(tài)不同分類

按進(jìn)氣狀態(tài)不同，活塞式內(nèi)燃機(jī)還可分為增壓和非增壓兩類。若進(jìn)氣是在接近大氣狀態(tài)下進(jìn)行的，則為非增壓內(nèi)燃機(jī)或自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)；若利用增壓器將進(jìn)氣壓力增高，進(jìn)氣密度增大，則為增壓內(nèi)燃機(jī)。增壓可以提高內(nèi)燃機(jī)功率。