发动机（Engine）

发动机，是一种能够把其他形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。发动机产生和发展的历史，经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。

往复式发动机（Reciprocating Engine）

往复式发动机也叫活塞发动机，既是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机，也是一种将活塞的动能转化为其他机械能的机械。它主要利用燃料燃烧产生的热能通过液体（如水）或气体的膨胀，从而推动活塞，将热能转化为动能的机械。

●外部燃料发动机：如蒸汽机、斯特林发动机等。

●内燃机：现在汽车、船舶的主要动力，主要分为

■柴油机

■汽油机

■气体燃料发动机等

内燃机（Internal Combustion Engine）

这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，我们常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机，我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过，由于动力输出方式不同，前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般情况下，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。

外燃机（External-combustion Engine）

所谓外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能。瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机。当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸气时，高压便产生了，然后这种高压推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。

燃气轮机（Gas Turbine）

这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。

点燃式发动机（Spark Ignition Engine）

用电火花点燃油料进行燃烧的发动机称为点燃式发动机，如汽油机。

压燃式发动机（Compression Ignition Engine）

利用压缩空气产生的高温高压使油料自行燃烧的发动机称为压燃式发动机，如柴油机。

发动机形式（Engine Type）

发动机形式是指动力装置的特征，如燃料类型、气缸数量、排量和静制动功率等。装在轿车或多用途载客车上的发动机，都按规定标明了发动机专业制造厂、型号及生产编号。最常见的是按照发动机的排列及缸数进行分类，有W形12缸发动机、V形12缸发动机、W形8缸发动机、V形8缸发动机、对置6缸发动机、V形6缸发动机、直列5缸发动机和直列4缸发动机。

直列式发动机（In-line Engine）

发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。直列式气缸体结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。一般6缸以下发动机多采用直列式，例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。

V形发动机（V-engine）

气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ小于180°，称为V形发动机。V形发动机与直列发动机相比，缩小了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。

对置式发动机（Opposed Engine）

气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角等于180°，称为对置式。它的特点是高度小、总体布置方便、有利于风冷。这种气缸应用较少。

气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷。这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件（即气缸套），然后再装到气缸体内，这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。

●干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却液接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

●湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却液接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与冷却液接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。

VR发动机（VR-Engine）

VR发动机的各个气缸在同一表面上交错排列，相邻两个气缸夹角很小，一般仅有15°，属于一种两排气缸置于同一个缸体上错开排列的单缸盖发动机。

VR发动机是大众的专属产品，1991年，大众公司开发了一种15°夹角的V62.8L发动机，称作VR6，并安装在第3代高尔夫上。这种发动机结构紧凑，宽度接近于直列发动机，长度不比直列4缸发动机长多少。

VR发动机的气缸夹角非常小，两列气缸接近平行，气缸盖上火花塞的孔几乎在一条直线上。它的特点就是体积特别小，所以非常适用于大众车系的前置发动机平台，因为大众的前置发动机前轮驱动底盘都是纵置式的设计，而且发动机在前轴之前，所以发动机不能过长，否则难以布置前悬架。这款发动机非常紧凑，虽然是V缸机，但由于两列气缸相离很近，所以只需要一个气缸盖就可以搞定，比90°和60°夹角的V6成本低很多（因为普通V缸机必须加工两个气缸盖，如果是DOHC的V缸机，还需要加工4根凸轮轴，所以成本很高）。

W形发动机（W-engine）

许多人以为就像V形发动机的气缸呈V形排列那样，W形发动机的气缸排列形式也一定呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V形发动机，至少是V形发动机的一个变种。W形发动机是德国大众专属发动机技术，它将V形发动机的每侧气缸再进行小角度的错开，就成了W形发动机。或者说W形发动机的气缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形，两组V形发动机共享一根曲轴。严格说来W形发动机还应属V形发动机的变种。

W形与V形发动机相比可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机舱更满。

W形发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动。针对这一问题，大众在W形发动机上设计了两个反向转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。

涡轮增压发动机（Turbocharged Engine）

涡轮增压发动机利用发动机排出的废气驱动一个废气涡轮增压器来对发动机的进气进行增压。因为空气在经过增压后，压力提高的同时，空气的温度也会相应地提高很多。空气温度的增高会造成空气密度变小，导致发动机反而进气不足。这种情况在高增压时尤为明显。还有，对于汽油机来说，进气温度过高，就会造成吸入发动机的油气混合物的温度升高，造成发动机爆燃，长此以往就会毁掉发动机。正因为如此，一般装有涡轮增压的车辆都会在发动机的增压器和进气管之间加装一套独立的散热装置为增压后的空气进行降温，以提高进气密度和发动机的可靠性。这套散热装置就是中冷器（Engine Cooling Device）。普通的低增压或者功率不太大的柴油机一般不装中冷器，那是因为它们的增压压力不高，空气密度变化不明显，而且它们的功率也不是很大，因此就很少装中冷器。而对于一些大功率的重型柴油机就不一样了，它们用的增压器的增压压力很高，对空气密度的影响很明显。

涡轮增压的发动机比普通发动机拥有更大的动力，其中原因之一就是其换气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压器后其温度会大幅升高，密度也相应变高，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机，则会因空气温度过高导致发动机损坏甚至死火。有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降10℃，发动机功率就能提高3%～5%。

水冷发动机（Water-Cooled Engine）

水冷发动机是指以水或以水为主要成分的冷却液作为冷却介质的发动机。它在气缸及缸盖的内壁铸造出一些可以流通冷却液的通道，并在发动机机体之外设有专门的散热器，通过水泵和管道使冷却液强制循环，然后用冷却风扇使空气高速吹过散热器的散热片表面，带走发动机散出的热量，使发动机冷却。它的优点是缸体和缸盖刚度好，振动小，噪声小，不容易过热，因此被现代多数汽车采用。它的缺点是结构比较复杂，质量较重，要经常补充冷却液，冷起动较慢。

发动机布局：前置发动机（Front-mounted Engine）

前置发动机，即发动机位于前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了汽车变速器与驱动桥的结构，特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言，发动机将动力直接输送到前轮上，省略了长长的传动轴，不但减少了功率传递损耗，也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。另外，将发动机置于驾驶人的前方，在正面撞车时，发动机可以保护驾驶人免受冲击，从而提高了车的安全性。

发动机布局：中置发动机（Middle-mounted Engine）

中置发动机，即发动机位于车辆的前后轴之间，一般驾驶室位于发动机之前或之后。中置发动机的汽车肯定是后轮驱动或者四轮驱动。

汽车在转弯时，汽车各个部分因为惯性都会向弯外移动，发动机是汽车质量最大的部分，所以发动机因惯性而对车体的作用力对汽车在弯中的转向有至关重要的影响。发动机中置的特点就是将车辆中惯性最大的发动机置于车体的中央，这样可以使车身重量分布接近理想平衡状态。一般来说，只有那些超级跑车或者讲究驾驶乐趣的跑车才采用中置发动机。

当然中置发动机也有缺点，由于发动机中置，导致车厢狭窄，不能布置较多座位。另外，由于驾乘人员离发动机太近，因此噪声较大。

发动机布局：后置发动机（Rear Engine）

一般来说，最纯正的后置发动机就是将发动机布置在后轴之后。此类最有代表性的就是大客车，而后置发动机的乘用车屈指可数。

发动机布局：横置发动机（Horizontal Engine）

横置发动机是指发动机和汽车前桥平行。简单地讲就是你站在车头前面向发动机，如果发动机横着放在你眼前，就是横置发动机。一般来说，前驱的紧凑型轿车、大多数的中级轿车和少数高级轿车都采用了横置发动机的布置方式。

横置发动机的优点：

●横置发动机的曲轴，变速器的输入轴、输出轴和车桥都是平行的，所以如果是前驱车的话，最适合的就是前横置发动机，因为其动力传输距离短，方向一致，所以传动效率较高。

●由于横置发动机占用的纵向空间小，可以极大限度地缩短发动机室的纵向空间，换来的是宽敞的驾乘空间，尤其是前排乘客的腿部拓展的空间。这对于尺寸有限的紧凑型轿车来讲尤为重要。

横置发动机的缺点：

●前后重量分布不平衡是横置发动机的最大缺陷，由于横置发动机的发动机曲轴、变速器输入轴是平行连接在一起的，使其可以布置在汽车前轴之前，但是这些重量最重的汽车部件全部

集中在车头前方就使得前轴负荷过大，从而容易出现转向不足的情况，而头重脚轻的前后轴配重也会在汽车高速过弯时使车尾的后轮缺乏重压，某些轴荷分配不合理的横置发动机轿车甚至达到了前70%后30%，其性能可想而知。

●由于横置发动机变速器安装位置过于偏向一侧的原因，其驱动轴是一长一短的，当巨大的驱动力作用在不等长的传动轴上时，会使车辆两个前轮有转速差，从而导致急加速时车头有左右摆动现象，也就是我们常说的扭力转向，这一点在大排量前置前驱车型上尤为明显。

发动机布局：纵置发动机（Vertical Engine）

纵置发动机是指发动机与汽车的前桥垂直，简单地讲就是你站在车头前面向发动机，如果发动机竖着放在你眼前，那就是纵置式发动机。

一般来说后驱车都采用了纵置发动机，因为动力要传递到后桥上，在传动距离无法缩短的情况下，就要尽可能减少动力的方向转换。如果采用横置的话，因为曲轴和传动轴的方向垂直，所以先要转换一次方向，以通过传动轴传输动力，但是传动轴的方向和后桥的方向也是垂直的，所以在后桥需要再将旋转方向转换过来，这无疑降低了传动系统的效率。而使用纵置发动机就可以使得曲轴与传动轴平行，减少了一次传动方向的转换，无疑降低了能量的损失。另一方面纵置发动机可以让变速器的位置尽量向后伸，使动力总成的重心位于前桥之后，这样可以让车身前后重量更加平均。

在纵置发动机平台上，还有一个比较特殊的例子，这就是使用纵置发动机前轮驱动的奥迪。虽然奥迪使用纵置发动机更多是为了照顾Quattro这个传统，但是其发动机的布局同样可以带来不错的前后配重比。这种布置可以将发动机纵向布置在汽车前轴之前，与发动机直接相连的变速器就会受到发动机室空间的限制，就要布置在前轴之后，变速器的输入轴与发动机曲轴围绕同一轴线转动。对于承受着发动机和变速器重量的车前轴来说，它就像是天平的支点，使得前轴承受的发动机和变速器重量分布更加均匀，重心配比更为合理，虽然还是会有前驱车的推头现象，但是其配重比要明显优于普通横置发动机车型，例如前驱的奥迪A4的前后配重比就达到了较完美的55∶45。

不过纵置发动机也有缺点，由于纵置致使发动机占用发动机室较长的空间，导致驾乘空间有所损失。

发动机布局：反置发动机（Inverted Engine）(www.daowen.com)

反置是横置发动机的一种特殊布置方式，通常的横置发动机排气歧管在前，进气歧管在后，简单地说就是“前出后进”，如果将进排气的位置调换，将进气歧管置于前端，排气歧管置于后部，变成“前进后出”，就是所谓的“反置”了。只有横置发动机才有“正反置”之说，纵置发动机进排气歧管在左右两端，互换并没有什么差别，所以是没有这样的说法的。在我们周围采用反置发动机的车辆有很多，如福特福克斯、蒙迪欧致胜、马自达睿翼、蓝瑟翼神以及新君威2.4等车型上使用的都是反置式发动机。

反置发动机的优势在于进气歧管处在迎风面，能够更好地降低进气温度，温度的下降使空气密度提高，单位体积内的氧含量也随之提升，能够使燃烧更加充分，提高效率，有效降低油耗。对于非缸内直喷的发动机而言，反置式的布置使得供油管路也随进气歧管移到了前方，有更好的散热效果。而排气歧管后移的设计，使排气管不再经过发动机下方，可以使发动机位置整体下移，有效降低重心，提升操控表现。并且排气管与发动机距离更远，降低了散热系统的热负荷，也避免了高温尾气对油底壳的影响，排气阻力大大降低，排气更加顺畅，效率更高，发动机在高转速时能够输出更高的功率。

不过，反置发动机也并非完美，首先排气管位置的后移使之更加靠近乘员室，高温和排气噪声很容易渗透到乘员室，所以为了减少高温和噪声的影响，就需要花更多的成本在防火墙等位置做隔热隔声的处理。另一个缺点是，反置发动机顺畅的排气管路减小了排气管内的回压，使得发动机低转速时的排气效率降低，进而影响进气的效率，进气歧管内的混合气常常不能被完全吸入气缸内，也容易造成混合气密度不均、燃油燃烧不够充分等情况，而未进入气缸吸附在进气管壁和气门上的细小油滴也很容易在高温环境下形成积炭。这就是反置式发动机通常在低转速时动力输出较弱的原因，也是很多使用反置发动机的车型容易产生积炭的主要因素之一。然而，随着可变长度进气歧管以及目前主流的可变正时气门技术、正在逐渐兴起的缸内直喷技术的应用，反置发动机的弱势正在被逐渐改善。可变正时气门技术使“气流及气门开关”对于传统多点电喷发动机混合气浓度的不利影响大大降低，而直喷技术的应用则进一步削弱了气门开关和歧管气流对混合气浓度的不利影响。可以说，反置发动机在这方面的弱势已被有效地弥补，能够在全转速段实现更高的效率，并且更好地发挥其高转速输出的特性。

化油器（Carburettor）

化油器的作用就是将一定数量的汽油与空气混合，以使发动机正常运转。如果没有足够的燃油与空气混合，那么发动机将在“贫油”状态下运转，这将使发动机停止运转，也可能会损坏发动机。如果有过量的燃油与空气混合，那么发动机将在“富油”状态下运转，这也将使发动机停止运转（化油器溢油），或者运转时产生大量的烟，或者运转状况恶劣（容易发生问题、停转），最起码是浪费燃油。

使用化油器的主要缺点是向气缸充气和混合气的分配并不理想，影响发动机的动力性和经济性的提高，对达到排放要求很不利，所以现在化油器被电喷全面取代。

单点电喷（Single Point Injection）

汽车发动机的电喷装置一般是由喷油油路、传感器组和电子控制单元三大部分组成的。如果喷油器安装在原来化油器位置上，即整个发动机只有一个汽油喷射点，这就是单点电喷。

由于单点喷油是将喷油器设在节气门上方，只能改善在节气门处的雾化以及加热管壁温度来提高燃油的蒸发程度，但难以保证节气门后至进气门的一段管壁上不形成油膜或油滴，因此进气歧管的结构对混合气的输送和分配有重大影响，而且难以实现在所有工况下都能保持理想的混合气分配。但是单点电喷构造简单、工作可靠、维护简单。其中一个很显著的优点就是单点电喷的喷油器设在节气门上方，直接向气流速度很高的进气管道中喷射，由于该处压力低（流速与压力成反比），喷射时只需要0.1MPa的低压就可以了，多点电喷则要在0.35MPa才工作，这就意味着单点电喷系统可以降低对电动燃油泵的要求，节省了成本。不过单点电喷的排放标准以及燃油经济性都不及多点电喷，现在慢慢也被淘汰。

多点电喷（Multi Point Injection，MPI）

汽车发动机的电喷装置一般是由喷油油路、传感器组和电子控制单元三大部分组成的。如果喷射器安装在每个气缸的进气管上，即汽油的喷射是由多个地方（至少每个气缸都有一个喷射点）喷入气缸的，这就是多点电喷。

多点电喷在每个气缸盖上安装一个电控喷油器，直接将燃油喷入进气歧管，再与流经进气歧管的空气流混合，当进气门打开时，混合气体被吸入气缸。多点电喷与化油器式进气系统相比，前者从根本上解决了相邻气缸进气重叠而引起的配气不均匀、功率下降以及油耗增加的问题，而且多点电喷发动机可以采用顺序喷射，因此空燃比的控制比单点喷射更精确，可以根据正时进行喷油，对喷油量、喷油时刻进行精确控制，所以多点电喷发动机的排放更好，更经济省油。

发动机机体（Engine Body）

机体是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。

机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖等零件组成。

气缸体（Cylinder）

水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。

现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外形尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式、V形和对置式三种。

气缸的排列形式（Cylinder Arrangement）

一般五缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列，少数六缸发动机也有直列方式的，过去也有过直列八缸发动机。直列发动机的气缸体成一字排开，缸体、缸盖和曲轴结构简单，制造成本低，低速转矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛，缺点是功率较低。一般1L以下的汽油机多采用三缸直列，1～2.5L汽油机多采用直列四缸，有的四轮驱动汽车采用直列六缸，因为其宽度小，可以在旁边布置增压器等设施。直列六缸的动平衡较好，振动相对较小，所以也为一些中、高级轿车采用。

6～12缸发动机一般采用V形排列，其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小，布置起来非常方便，而且一般认为V形发动机是比较高级的发动机，也成为轿车级别的标志之一。V8发动机结构非常复杂，制造成本很高，所以使用的较少，V12发动机过大过重，只有极个别的高级轿车采用。大众公司近来开发出W形发动机，有W8和W12两种，即气缸分四列错开角度布置，形体紧凑。

气缸夹角（Cylinder Angle）

当发动机的气缸不在同一个平面内时，相邻两列气缸中心线的角度就叫做气缸夹角。在汽车用内燃机中，我们提到“气缸夹角”往往是指V形发动机。在V形发动机当中，较常见的是60°、90°的夹角，水平对置发动机的气缸夹角为180°。60°夹角是最优化的设计，是经过无数科学实验论证过的结果，因而绝大多数的V6发动机都是采用这种布局形式。比较特殊的是大众的VR6发动机，采用15°夹角的设计，使得发动机的体积非常紧凑，甚至能够符合横置发动机设计的要求。随后大众推出的W形发动机相当于将两台VR6发动机以V形拼合起来的产物，一侧的两列气缸间夹角为15°，而左右两组气缸间的夹角则为72°。

气门（Value）

气门的作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气。传统发动机每个气缸只有一个进气门和一个排气门，这种设计结构相对简单，成本较低，维修方便，低速性能较好，缺点是功率很难提高，尤其是高转速时充气效率低、性能较弱。为了提高进排气效率，现在多采用多气门技术，常见的是每个气缸布置有四个气门（也有单缸三或五个气门的设计，原理一样，如奥迪A6的发动机），四气缸一共就是16个气门，我们在汽车资料上经常看到的“16V”就表示发动机共16个气门。这种多气门结构容易形成紧凑型燃烧室，喷油器布置在中央，这样可以令油气混合气燃烧更迅速、更均匀，各气门的重量和开度能适当的减小，使气门开启或闭合的速度更快。

曲轴箱（Crankcase）

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱。曲轴箱分为上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体。下曲轴箱用来储存润滑油，并封闭曲轴箱，故又称为油底壳。

曲轴（Crankshaft）

发动机的主要旋转机件。装上连杆后，曲轴可承接连杆的上下（往复）运动，并将这种直线运动变成循环（旋转）运动。曲轴是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈支承在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑，一般都是压力润滑，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。

顶置凸轮轴（OHC）

发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。轿车发动机由于转速较快，转速可达5000r/min以上，为保证进排气效率，都采用进气门和排气门倒挂的形式，即顶置式气门装置，这种装置适用于凸轮轴的三种安装形式。但是，如果采用下置式或者中置式的凸轮轴，由于气门与凸轮轴的距离较远，需要气门挺杆和挺柱等辅助零件，造成气门传动机件较多，结构复杂，发动机体积大，而且在高速运转下还容易产生噪声，而采用顶置凸轮轴则可以改变这种现象。所以，现代轿车发动机一般都采用了顶置凸轮轴，将凸轮轴配置在发动机的上方，缩短了凸轮轴与气门之间的距离，省略了气门的挺杆和挺柱，简化了凸轮轴到气门之间的传动机构，将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是，这种安装方式可以减少整个系统往复运动的数量，提高了传动效率。按凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）两种。由于中高档轿车发动机一般是多气门及V形气缸排列，需采用双凸轮轴分别控制进排气门，因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。

喷油泵（Fuel Injection Pump）

喷油泵是汽车柴油机上的一个重要组成部分。其作用是：

●提高油压（定压）：将喷油压力提高到10～20MPa。

●控制喷油时间（定时）：按规定的时间喷油和停止喷油。

●控制喷油量（定量）：根据柴油机的工作情况，可改变喷油量，以调节柴油机的转速和功率。

喷油器（Injector）

喷油器是实现喷油的关键的一个部件。其结构如下图所示。

泵喷嘴（Fuel Injection Pump Nozzle）

泵喷嘴就是喷油泵、控制单元和喷油器组合在一起的一个单元。它集成在缸盖上，每个缸都有一个。由于无高压油管，所以可消除长的高压油管中压力波及燃油压缩的影响，高压容积大大减少，因此可产生所需的高喷射压力。

控制单元精确控制喷油器电磁阀激活的时刻和激活时间的长短，从而精确调节泵喷嘴的喷射始点和喷射量。

喷射凸轮有一个陡峭上升面和一个平滑下降面。当喷射凸轮转到陡峭上升面与摇臂接触时，泵活塞被高速向下压并迅速获得一个高压喷射压力；当喷射凸轮转到平滑下降面与摇臂接触时，泵活塞缓慢和平稳地上下移动，允许无气泡的燃油流入泵喷嘴的高压腔。

电控泵喷嘴（Electronically Controlled Pump Nozzle）

电控泵喷嘴省去了高压油管，把泵油的柱塞及泵体与喷油器部件连在一起，在泵体的侧面装有电磁阀。泵体上有起柱塞套作用的圆孔，与柱塞形成精密偶件，柱塞下的高压腔有信道通过电磁阀与低压腔连通。当凸轮推动摇臂使柱塞下行时，如果电磁阀未通电关闭，则被推送的油通过此信道及电磁阀泄回低压腔，不会产生高压。如果电磁阀通电关闭，则被推送的油将产生高压，这个高压直接传到喷油器，当超过针阀开启压力时，即开始喷油。在电磁阀关闭期间，泵喷嘴将持续喷油。电磁阀断电后，电磁阀回位弹簧使电磁阀打开，高压腔的油泄回低压腔，喷油器针阀关闭，停止喷油。所以喷油正时和喷油量是由电磁阀的通电正时和通电时间的长短决定的。此外，电控系统是由一组传感器、计算机和执行组件组成的。传感器把柴油机工作的环境条件、工况及驾驶人的意图传给计算机。计算机根据这些信息及在开发柴油机时存入的匹配数据计算出正确的通电正时和通电时间，控制执行组件的工作。

电控泵喷嘴示意图

1壳体 2-空气喷头 3-油喷头 4油缸 5-柱塞 6-波纹管 7-弹簧 8比例调节手柄

电控泵喷嘴由于取消了高压油管，所以容易产生高喷油压力，并且由于采用电控系统，使系统控制灵活，通过电磁阀的两次动作可实现可控予喷射，大大降低了噪声和振动，并改善了排放。此外，由于电控泵喷嘴及驱动装置都安装在气缸盖上，使发动机结构紧凑，外形减小，并可将低压的进、回油道都设置在气缸盖内。

与新一代柴油喷油系统的共轨系统相比，电控泵喷嘴最大的特点是容易实现高压喷油。而共轨系统由于其结构特点，特别是需要密封的高压部位较多，使其能够达到的高压受到限制，另一方面，由于电控泵喷嘴的供油规律仍采用凸轮控制，在控制喷油压力及实现多次喷射等方面不如共轨系统的自由度大。

电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）

电子控制单元又称车载电脑，从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。汽车的燃油经济性、ABS启动的及时性以及车上所有电气系统的控制都由ECU实现。在现代汽车中，ECU的先进性，一定程度上标志着产品的年代差别。汽车造型新很重要，但ECU的新旧是本质的区别。比如，发动机燃烧的原理都一样，有的发动机省油，有的就费油，这种区别很大程度上取决于ECU。

目前在一些中高级轿车上，不但在发动机上应用ECU，在其他许多地方都可发现ECU的踪影。例如防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统和多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化自动化的提高，ECU将会日益增多，线路会日益复杂。为了简化电路和降低成本，汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络的技术，将整车的ECU形成一个网络的系统，也就是CAN数据总线。发动机的性能可以通过刷ECU（更改ECU的电脑数据）来改变。

电控单体泵（Electronic Unit Pump，EUP）

单体泵系统工作方式跟泵喷嘴相似，不同之处在于，其喷油器和油泵用一根较短的喷射油管连接，由发动机的凸轮轴驱动。

正时带（Timing Belt）

正时带是发动机配气系统的重要组成部分，它通过与曲轴的连接并配合一定的传动比来保证进、排气时间的准确。使用传动带而不是齿轮来传动是因为传动带噪声小，传动精确，自身变化量小而且易于补偿。显而易见传动带的寿命肯定要比金属齿轮短，因此要定期更换传动带。

正时带的作用就是当发动机运转时，活塞的行程（上下的运动）、气门的开启与关闭（时间）和点火的顺序（时间），在“正时”的连接作用下，时刻要保持“同步”运转。正时，就是通过发动机的正时机构，让每个气缸正好做到：活塞向上正好到上止点时，气门正好关闭，火花塞正好点火。

汽车发动机工作过程中，在气缸内不断发生进气、压缩、做功和排气四个过程，并且，每个步骤的时机都要与活塞的运动状态和位置相配合，使进气与排气及活塞升降相互协调起来，正时带在发动机里面扮演了一个“桥梁”的作用，在曲轴的带动下将力量传递给相应机件。有许多高档车为保证正时系统工作稳定，采用金属链条来替代传动带。由于车辆正时带断裂后会造成发动机内部气门损坏，危害较大，故一般厂家都对正时带规定有更换周期。

正时带属于橡胶部件，随着发动机工作时间的增加，正时带和正时带的附件，如正时带张紧轮、正时带张紧器和水泵等都会发生磨损或老化。因此，凡是装有正时带的发动机，厂家都会有严格要求，在规定的周期内定期更换正时带及附件，更换周期则随着发动机的结构不同而有所不同，一般在车辆行驶到8万km时应该更换，具体的更换周期应该以车辆的保养手册说明为准。

智能可变气门正时系统（VVT-i）

VVT_-i是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田轿车的发动机普遍安装了VVT_-i。丰田的VVT-i可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60°的范围内向前或向后旋转，改变了进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。

可变气门正时和升程电子控制系统（VTEC）

VTEC全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、冷却液温度等运行参数的变化，适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。在VTEC中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂。当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及冷却液温度等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。当需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，两个气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开关，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。

发动机防盗锁止系统（Immobilizer）

由于汽车门锁具有一定的互开率，降低了汽车的防盗功能，因此人们开发了发动机防盗锁止系统。对于已装有发动机防盗锁止系统的轿车，即使盗车贼能打开车门也无法开走轿车。典型的发动机防盗锁止系统是这样工作的：汽车点火钥匙内装有电子芯片，每个芯片内都装有固定的ID（相当于身份识别号码），只有钥匙芯片的ID与发动机的ID一致时，汽车才能起动；相反，如果不一致，汽车就会马上自动切断电路，使发动机无法起动。