學習汽車發動機基本常識的啟示
—— 學會知識，更要學會學習

◆文/上海 莊開明

學習汽車發動機基本常識的啟示
—— 學會知識，更要學會學習

◆文/上海 莊開明

莊開明先生所學專業為汽車設計，畢業后從事汽車電氣設計開發工作，后轉向汽車診斷維修工作，再后來又從事汽車專業職業教育工作。從汽車設計與制造，到汽車維修與汽修人才的培養，莊開明先生的職業經歷覆蓋了大半條汽車產業鏈。

莊開明個人語錄：

“凡是大家認為對的，往往是錯誤的。”

“任何復雜的事物，往往有簡單的道理；簡單的事物，往往有豐富的內涵。”

“別人的失敗，乃我成功之母。”

“學技術重要，學會學習更重要。”

“只有按程序、按規范工作，才是真正的汽車維修診斷專家。”

“改變思維，一切變得簡單。”

大家常說，發動機就是汽車的心臟。這句話對嗎？如果對的話，那這句話僅是針對車主和對汽車不夠了解的人，用形象比喻的方法來解釋發動機是什么，汽車發動機像心臟一樣，是給車輛提供動力的裝置。如果說這句話不對，一樣是正確的。因為上面這句話沒有解釋發動機的技術含義，即發動機基本定義。當對汽車專業人士講發動機是什么的時候，必須用技術語言來描述發動機，即我們所說的術語。那么，當我們使用術語與大家進行交流和學習時，發動機是什么呢？發動機就是汽車中將其他能量轉換成機械能的機器。發動機術語的內涵給我們帶來什么啟示呢？在這里，我們先要確定研究的方向和目標—— 發動機診斷和發動機維修。

發動機到底是什么

我們做什么事情，包括學習知識，都必須先專心后聯想。先聯想是胡思亂想、空想、瞎想；后聯想才能發明創造。

發動機的內涵告訴我們(針對診斷與維修)：機器由機構組成，可以實現能量的轉換。機構只實現運動、力的傳遞轉換和能量的傳遞。分析發動機不僅要考慮運動學、力學，更要考慮能量學。從診斷學意義上講，輸入能量與轉換效率的乘積就是有效機械能的輸出。關注輸入能量多少，轉換效率高低，就確定了診斷思路。圍繞能量多少和轉換效率高低，可以確定診斷主線和思路，把它們轉化為我們需要證明的診斷信息即診斷參數，就可以證明故障原因和部位了。

汽車發動機(在這里僅討論活塞往復式的發動機)是什么呢？就是將燃料的化學能通過燃燒轉化為熱能，熱能通過熱力循環轉化為壓力能，壓力能通過曲柄連桿機構轉化為機械能，并有效輸出的裝置。以上解釋告訴我們什么信息呢？一個輸入，即輸入一定量的燃料(能量)，它決定發動機量的因素。三個轉化效率，即燃燒效率、熱力循環效率、機械效率，它們決定發動機質的因素。一個有效輸出，即輸出機械能，表現為輸出轉速、扭矩、功率、負荷。兩個無效輸出，即冷卻系統熱能和排放廢氣熱能。以上這些，是分析發動機問題前需要了解的。

關于發動機的五條推論

由汽車發動機定義、系統學、數學邏輯可以證明以下問題。

1.如果發動機在不同工況下，有效輸出和無效輸出正常，則發動機工作正常。

2.如果發動機輸入正常，三個轉換效率正常，則發動機有效輸出一定正常。

3.如果發動機工作不正常，則發動機或輸入或轉換效率不正常。

4.如果發動機或輸入或轉換效率不正常，發動機工作一定不正常。

5.發動機工作正常，發動機一定正常；發動機正常，發動機工作不一定正常。

多角度了解發動機

以大家經常遇見的多點噴射式汽油發動機為例，我們所診斷或維修的是內燃式熱力循環四沖程五過程凸輪氣門式活塞往復電子控制汽油發動機。從設計理論、工作原理、結構組織、配氣方式、著火理論、負荷調節、電子控制方面，筆者總結出的發動機信息如下。

1.從設計理論分析：采用奧拓(Otto)熱力循環基本原理，它由泵氣機和熱力循環機構成。

2.從工作原理分析：應用四沖程五過程實現泵氣和熱力循環。

3.從結構組織分析：由正時配氣機構和曲柄連桿機構構成。

4.從配氣方式分析：采用正時凸輪-氣門式，并或應用可變技術。

5.從著火理論分析：利用火花塞點燃，火焰傳播燃燒方式。

6.從負荷調節分析：采用空燃比基本不變，缸外預制可燃混合汽的方式，通過節氣門開度，實現進氣量調節負荷。

7.從電子控制分析：采用主動的空氣供給系統和被動的燃油供給系統，實現不同工況下的空燃比精確控制。

發動機的方向和位置

下面談談發動機的方向和位置及曲軸正反轉的確定。

工程師約定，站在發動機曲軸的延長線上，從發動機輸出端，即曲軸飛輪處往曲軸方向看，人的方向和位置就是發動機的方向和位置。你的左側就是發動機的左側，你的前部就是發動機的前端。當飛輪順時針旋轉時，就是曲軸正轉，即我們所說的正轉發動機。反之，就是反轉發動機，大部分發動機為反轉發動機。大部分人認為本田發動機是反轉發動機，這是錯誤的。如果從發動機前端看曲軸的旋轉方向是反轉的，就說是反轉發動機，是違反技術標準規定的。那么，這告訴我們什么信息呢？就是發動機方向和位置，是有標準的，是工程師的約定。就像約定電流的方向是正電荷移動的方向一樣，這便于發動機的各種作業和技術人員之間的交流。

發動機的形狀構成

接下來，再談談發動機的形狀構成。

工程師約定，站在與曲軸相平行的位置，即站在發動機左側或右側水平透視發動機形狀，它由上箱、下箱、上箱蓋、下箱蓋、前端蓋和后端蓋構成。①上箱：即汽缸蓋，安裝配氣機構；②下箱：即缸體-曲軸箱，安裝曲柄連桿機構；③上箱蓋：即氣門室蓋；④下箱蓋：即油底殼；⑤前端蓋：即時規蓋，安裝正時傳動機構(正時皮帶傳動或正時鏈條傳動)；⑥后端蓋：即曲軸后油封端蓋。

發動機的形狀構成告訴我們如下信息。

1.確定發動機由三個機構組成。正時傳動機構，安裝在發動機前端蓋；配氣機構，安裝在發動機上箱即汽缸蓋；曲柄連桿機構，安裝在下箱即缸體－曲軸箱。

2.確定拆裝基本原則。無論是立式直列式、臥式直列式、臥式對稱式，還是“V”型發動機，一般先拆上箱蓋、下箱蓋，后拆前端蓋、后端蓋，最后分解上箱和下箱。

3.確定診斷基本原則。只需要確定正時傳動機構和配氣機構診斷參數，不考慮曲柄連桿機構。即使曲柄連桿機構有問題，我們診斷時也會視為其正常，這并不影響診斷，而對于噪聲類故障需要考慮。

4.制造精度、材料性質和采用活塞環結構決定發動機必然有三個本體循環系統。潤滑循環系統，利用機油泵進行循環；冷卻循環系統，利用離心式水泵進行循環；曲軸箱通風循環系統，利用工作時產生的壓力差實現循環。

5.發動機正常與否只取決于發動機結構參數和精度。發動機工作正常與否與狀態參數、運行參數、物理參數有關。

6.結構特點。發動機由上箱和下箱構成兩個獨立氣室，一個是容積可變的，由各種工質組成的高壓氣室，即燃燒室。一個是容積基本不變，由機油蒸汽為主形成的常壓機油室。兩個氣室通過活塞環密封，理論上必然產生漏氣，即下排氣，需要曲軸箱通風循環系統解決。

簡單歸納，發動機形狀構成確定了發動機本體由三個機構和三個循環系統組成。即正時傳動機構、配氣機構、曲柄連桿機構；潤滑循環系統、冷卻循環系統、曲軸箱通風循環系統。

發動機控制的四條“線”

工程師約定，站在發動機左側或右側與曲軸平行，俯視發動機，有四條假想的“線”。分別是空氣供給系統一條“線”，即數個進氣歧管形成的假想線。燃油供給系統一條“線”，即數個噴油嘴形成的假想線。點火系統一條“線”，即數個火花塞形成的假想線。排氣系統一條“線”，即數個排氣歧管形成的假想線。

發動機控制的四條“線”告訴我們如下信息。

1.發動機四條“線”存在于發動機控制系統部分，而不是發動機本體。發動機本體組成可以不變(允許有結構上差異)，但發動機控制系統的變化就派生出了化油器式發動機、機械噴射式發動機和單點噴射及多點噴射電控發動機。

2.電控發動機控制系統有五個。由于采用電子控制，那么五個系統包括電子控制系統和由四條“線”構成的系統。

3.可以確定拆裝順序。先電氣后機械，先總成后零件，先拆難后拆易。

4.可以確定系統診斷方法。就是按五個系統優化順序，通過改變診斷條件，確定診斷參數和測試點，逐一進行證明的過程。

發動機控制的四條“線”及采用電子控制系統使得發動機必然有五個控制系統。分別是空氣供給系統、燃油供給系統、點火系統、排氣凈化系統、電子控制系統。

電控發動機的組成

1.發動機三個機構：正時傳動機構、配氣機構、曲柄連桿機構。

2.發動機三個循環系統：潤滑循環系統、冷卻循環系統、曲軸箱通風循環系統。

3.發動機五個控制系統：空氣供給系統、燃油供給系統、點火控制系統、排氣凈化系統、電子控制系統。

發動機是一個能量轉換機器。必須滿足汽車的不同用途需要，所以必須進行滿足不同工況的操縱。因此，必然有對應的操縱裝置：啟動工況，即手操縱；怠速工況，即怠速控制；行駛工況，即腳操縱。

其實，發動機的組成并不是一成不變的，并且從廣義上分，還包括發動機儀表指示報警系統和發動機防盜系統等。

本文內容是作者自己通過專業學習和診斷維修經驗的總結，僅從診斷與維修角度進行闡述。