学习汽车发动机基本常识的启示
—— 学会知识，更要学会学习

◆文/上海 庄开明

学习汽车发动机基本常识的启示
—— 学会知识，更要学会学习

◆文/上海 庄开明

庄开明先生所学专业为汽车设计，毕业后从事汽车电气设计开发工作，后转向汽车诊断维修工作，再后来又从事汽车专业职业教育工作。从汽车设计与制造，到汽车维修与汽修人才的培养，庄开明先生的职业经历覆盖了大半条汽车产业链。

庄开明个人语录：

“凡是大家认为对的，往往是错误的。”

“任何复杂的事物，往往有简单的道理；简单的事物，往往有丰富的内涵。”

“别人的失败，乃我成功之母。”

“学技术重要，学会学习更重要。”

“只有按程序、按规范工作，才是真正的汽车维修诊断专家。”

“改变思维，一切变得简单。”

大家常说，发动机就是汽车的心脏。这句话对吗？如果对的话，那这句话仅是针对车主和对汽车不够了解的人，用形象比喻的方法来解释发动机是什么，汽车发动机像心脏一样，是给车辆提供动力的装置。如果说这句话不对，一样是正确的。因为上面这句话没有解释发动机的技术含义，即发动机基本定义。当对汽车专业人士讲发动机是什么的时候，必须用技术语言来描述发动机，即我们所说的术语。那么，当我们使用术语与大家进行交流和学习时，发动机是什么呢？发动机就是汽车中将其他能量转换成机械能的机器。发动机术语的内涵给我们带来什么启示呢？在这里，我们先要确定研究的方向和目标—— 发动机诊断和发动机维修。

发动机到底是什么

我们做什么事情，包括学习知识，都必须先专心后联想。先联想是胡思乱想、空想、瞎想；后联想才能发明创造。

发动机的内涵告诉我们(针对诊断与维修)：机器由机构组成，可以实现能量的转换。机构只实现运动、力的传递转换和能量的传递。分析发动机不仅要考虑运动学、力学，更要考虑能量学。从诊断学意义上讲，输入能量与转换效率的乘积就是有效机械能的输出。关注输入能量多少，转换效率高低，就确定了诊断思路。围绕能量多少和转换效率高低，可以确定诊断主线和思路，把它们转化为我们需要证明的诊断信息即诊断参数，就可以证明故障原因和部位了。

汽车发动机(在这里仅讨论活塞往复式的发动机)是什么呢？就是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能，热能通过热力循环转化为压力能，压力能通过曲柄连杆机构转化为机械能，并有效输出的装置。以上解释告诉我们什么信息呢？一个输入，即输入一定量的燃料(能量)，它决定发动机量的因素。三个转化效率，即燃烧效率、热力循环效率、机械效率，它们决定发动机质的因素。一个有效输出，即输出机械能，表现为输出转速、扭矩、功率、负荷。两个无效输出，即冷却系统热能和排放废气热能。以上这些，是分析发动机问题前需要了解的。

关于发动机的五条推论

由汽车发动机定义、系统学、数学逻辑可以证明以下问题。

1.如果发动机在不同工况下，有效输出和无效输出正常，则发动机工作正常。

2.如果发动机输入正常，三个转换效率正常，则发动机有效输出一定正常。

3.如果发动机工作不正常，则发动机或输入或转换效率不正常。

4.如果发动机或输入或转换效率不正常，发动机工作一定不正常。

5.发动机工作正常，发动机一定正常；发动机正常，发动机工作不一定正常。

多角度了解发动机

以大家经常遇见的多点喷射式汽油发动机为例，我们所诊断或维修的是内燃式热力循环四冲程五过程凸轮气门式活塞往复电子控制汽油发动机。从设计理论、工作原理、结构组织、配气方式、着火理论、负荷调节、电子控制方面，笔者总结出的发动机信息如下。

1.从设计理论分析：采用奥拓(Otto)热力循环基本原理，它由泵气机和热力循环机构成。

2.从工作原理分析：应用四冲程五过程实现泵气和热力循环。

3.从结构组织分析：由正时配气机构和曲柄连杆机构构成。

4.从配气方式分析：采用正时凸轮-气门式，并或应用可变技术。

5.从着火理论分析：利用火花塞点燃，火焰传播燃烧方式。

6.从负荷调节分析：采用空燃比基本不变，缸外预制可燃混合汽的方式，通过节气门开度，实现进气量调节负荷。

7.从电子控制分析：采用主动的空气供给系统和被动的燃油供给系统，实现不同工况下的空燃比精确控制。

发动机的方向和位置

下面谈谈发动机的方向和位置及曲轴正反转的确定。

工程师约定，站在发动机曲轴的延长线上，从发动机输出端，即曲轴飞轮处往曲轴方向看，人的方向和位置就是发动机的方向和位置。你的左侧就是发动机的左侧，你的前部就是发动机的前端。当飞轮顺时针旋转时，就是曲轴正转，即我们所说的正转发动机。反之，就是反转发动机，大部分发动机为反转发动机。大部分人认为本田发动机是反转发动机，这是错误的。如果从发动机前端看曲轴的旋转方向是反转的，就说是反转发动机，是违反技术标准规定的。那么，这告诉我们什么信息呢？就是发动机方向和位置，是有标准的，是工程师的约定。就像约定电流的方向是正电荷移动的方向一样，这便于发动机的各种作业和技术人员之间的交流。

发动机的形状构成

接下来，再谈谈发动机的形状构成。

工程师约定，站在与曲轴相平行的位置，即站在发动机左侧或右侧水平透视发动机形状，它由上箱、下箱、上箱盖、下箱盖、前端盖和后端盖构成。①上箱：即汽缸盖，安装配气机构；②下箱：即缸体-曲轴箱，安装曲柄连杆机构；③上箱盖：即气门室盖；④下箱盖：即油底壳；⑤前端盖：即时规盖，安装正时传动机构(正时皮带传动或正时链条传动)；⑥后端盖：即曲轴后油封端盖。

发动机的形状构成告诉我们如下信息。

1.确定发动机由三个机构组成。正时传动机构，安装在发动机前端盖；配气机构，安装在发动机上箱即汽缸盖；曲柄连杆机构，安装在下箱即缸体－曲轴箱。

2.确定拆装基本原则。无论是立式直列式、卧式直列式、卧式对称式，还是“V”型发动机，一般先拆上箱盖、下箱盖，后拆前端盖、后端盖，最后分解上箱和下箱。

3.确定诊断基本原则。只需要确定正时传动机构和配气机构诊断参数，不考虑曲柄连杆机构。即使曲柄连杆机构有问题，我们诊断时也会视为其正常，这并不影响诊断，而对于噪声类故障需要考虑。

4.制造精度、材料性质和采用活塞环结构决定发动机必然有三个本体循环系统。润滑循环系统，利用机油泵进行循环；冷却循环系统，利用离心式水泵进行循环；曲轴箱通风循环系统，利用工作时产生的压力差实现循环。

5.发动机正常与否只取决于发动机结构参数和精度。发动机工作正常与否与状态参数、运行参数、物理参数有关。

6.结构特点。发动机由上箱和下箱构成两个独立气室，一个是容积可变的，由各种工质组成的高压气室，即燃烧室。一个是容积基本不变，由机油蒸汽为主形成的常压机油室。两个气室通过活塞环密封，理论上必然产生漏气，即下排气，需要曲轴箱通风循环系统解决。

简单归纳，发动机形状构成确定了发动机本体由三个机构和三个循环系统组成。即正时传动机构、配气机构、曲柄连杆机构；润滑循环系统、冷却循环系统、曲轴箱通风循环系统。

发动机控制的四条“线”

工程师约定，站在发动机左侧或右侧与曲轴平行，俯视发动机，有四条假想的“线”。分别是空气供给系统一条“线”，即数个进气歧管形成的假想线。燃油供给系统一条“线”，即数个喷油嘴形成的假想线。点火系统一条“线”，即数个火花塞形成的假想线。排气系统一条“线”，即数个排气歧管形成的假想线。

发动机控制的四条“线”告诉我们如下信息。

1.发动机四条“线”存在于发动机控制系统部分，而不是发动机本体。发动机本体组成可以不变(允许有结构上差异)，但发动机控制系统的变化就派生出了化油器式发动机、机械喷射式发动机和单点喷射及多点喷射电控发动机。

2.电控发动机控制系统有五个。由于采用电子控制，那么五个系统包括电子控制系统和由四条“线”构成的系统。

3.可以确定拆装顺序。先电气后机械，先总成后零件，先拆难后拆易。

4.可以确定系统诊断方法。就是按五个系统优化顺序，通过改变诊断条件，确定诊断参数和测试点，逐一进行证明的过程。

发动机控制的四条“线”及采用电子控制系统使得发动机必然有五个控制系统。分别是空气供给系统、燃油供给系统、点火系统、排气净化系统、电子控制系统。

电控发动机的组成

1.发动机三个机构：正时传动机构、配气机构、曲柄连杆机构。

2.发动机三个循环系统：润滑循环系统、冷却循环系统、曲轴箱通风循环系统。

3.发动机五个控制系统：空气供给系统、燃油供给系统、点火控制系统、排气净化系统、电子控制系统。

发动机是一个能量转换机器。必须满足汽车的不同用途需要，所以必须进行满足不同工况的操纵。因此，必然有对应的操纵装置：启动工况，即手操纵；怠速工况，即怠速控制；行驶工况，即脚操纵。

其实，发动机的组成并不是一成不变的，并且从广义上分，还包括发动机仪表指示报警系统和发动机防盗系统等。

本文内容是作者自己通过专业学习和诊断维修经验的总结，仅从诊断与维修角度进行阐述。