在汽車的選擇時，性能參數的好壞永遠是一輛車的主要評價指標之一，而決定性能參數水平的直接因素就是發動機，下面就讓筆者簡單介紹一下發動機的常用知識。

對老百姓來說，選車時最常聽到的就是發動機排量，那么什么是發動機排量呢？發動機排量指的是發動機各氣缸工作容積的總和，一般用體積單位升（L）表示，而氣缸工作容積指的是活塞從上止點到下止點所掃過的氣體容積，單個氣缸工作容積叫單缸排量，其取決于缸徑和活塞行程。發動機的排量是汽車的重要參數之一，一般來說，排量越大，發動機輸出功率越大，與之相關的就是最高車速等指標就越高。

圖1 相關術語和圖示

除去排量，我們還時常在汽車的后備箱處或資料中看到諸如“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣，這些表示的是發動機氣缸的排列形式和缸數，字母表示的是排列形式：“L”表示直列，“V”表示v型排列，“W”表示w型排列。數字表示的則是缸數，乘用車發動機常見的缸數一般有3、4、6、8、10、12缸。

一般來說，排量1L以下的發動機多是3缸，如比較老的0.8L的奧拓以及現在本田1.0L的車型；排量1.0到2L的多是四缸發動機，這種發動機也是目前大多數乘用車使用的發動機類型；3L左右的發動機則是6缸居多，比如即將上市的2.5T的大眾攬境以及3.0的別克君威；4升左右的大多為8缸，比如排量4.7L的北京吉普JEEP4700；而排量5.5L以上的則多為12缸發動機，例如排量6L的寶馬760Li。總的來說，同等缸徑下，缸數越多排量一般越大，功率也隨之越高；而在發動機排量相同的情況下，缸數越多，缸徑越小，這樣會使發動機轉速提高，從而獲得較大的提升功率。

說完了缸數，那氣缸排列形式的不同又有什么影響呢？一般來說，3缸、4缸的發動機大多數采用的是直列，還有少數6缸也采用直列方式。直列發動機的氣缸體成一字排開，缸體、缸蓋和曲軸結構簡單，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗相對較少，尺寸緊湊，應用也比較廣泛。但尺寸的合適針對的多是3缸和4缸，缸數多的的諸如8缸以上的如果采用直列式尺寸上就不合適了。直列式也有缺點，直列的一般功率較低。一些6缸的發動機采用直列是因為直列的寬度小，可以在旁邊布置增壓器等設施，典型車型是北京吉普的JEEP4000。

不僅如此，因為直列6缸發動機的動平衡較好，振動也相對較小，所以也被一些中高級轎車使用。

圖2 常見兩種發動機類型

6缸到12缸的發動機多采用V型排列，V10的發動機多用在賽車上，V型發動機長度和高度尺寸小，布置起來非常方便，但對制造工藝的要求也更高，所以制造成本也更高，一般使用V型發動機的多是一些豪華品牌。V8發動機結構非常復雜，制造成本在V型發動機中最高，所以使用較少，V12發動機過大過重，一般在極個別高級轎車上使用，比如前文提到的寶馬760Li。大眾公司還開發出了W型發動機，有W12和W8兩種，W型指的是氣缸分四列錯開角度布置，形體緊湊，最有名的車型是大眾的頂級豪華轎車輝騰，該車就采用了一款排量6.0L的W12發動機。

說完了發動機的常見參數，下面簡單介紹一下發動機的基本構造，業內人士常常稱發動機的構造為“兩大機構、五大系統”：曲柄連桿機構、配氣機構以及進排氣系統、燃油供給系統、冷卻系統、潤滑系統和起動系統。

一、 曲柄連桿機構

圖3 曲柄連桿機構示意圖

曲柄連桿機構是由活塞連桿組和曲軸飛輪組組成，該機構的存在是為了實現發動機的工作循環，完成能量轉換。工作時，曲柄連桿機構在作功行程把活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動，向外輸出力，而在其他三個行程又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞的往復直線運動，并且消耗部分功，保證活塞的周而復始的運動。

二、 配氣機構及進排氣系統

圖4 配氣機構示意圖

配氣機構由曲軸帶動、定時地打開進排氣門，使新鮮空氣充入氣缸，將燃燒后的廢氣排出。配氣機構一般包括氣門組、氣門驅動組和正時傳動組。配氣定時直接影響發動機的性能。不同工況下有不同的配氣定時要求，因此要求現代發動機廣泛采用各種各樣的可變配氣機構。

進氣系統用來向各氣缸盡量多地提供均勻、干凈、新鮮的空氣。增壓發動機通過進氣增壓提高充氣效率，以增加發動機的功率和轉矩。增壓的方式一般有機械增壓、廢氣渦輪增壓等等。

三、 燃油供給系統

圖5 燃油供給系統示意圖

汽車的燃油供給系統根據發動機的不同工況要求，定時制備一定數量的燃油，配制出一定數量和濃度的可燃混合氣，以供給氣缸中的燃燒作功。

汽油機的燃油供給系統經歷了化油器時代和電控噴射時代，化油器是在發動機工作產生的真空作用下，將一定比例的汽油與空氣混合的機械裝置。用于早期汽車發動機上，原理設計很出色，但隨著電控噴射、分層燃燒等效率更高技術的出現逐漸被淘汰。現代汽油機多采用進氣道電控噴射系統，還包括常見的缸內直噴技術。

四、 潤滑系統

圖6 潤滑系統示意圖

潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系統由機油泵、集濾器、限壓閥、油道、機油濾清器等組成。

五、冷卻系統

圖7 冷卻系統示意圖

冷卻系統將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。水冷式冷卻系統由水套、水泵、散熱器、風扇、節溫器等組成。風冷式由風扇和散熱片等組成。

五、 起動系統

圖8 起動系統示意圖

要使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態，必須先用外力轉動發動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發動機才能自行運轉，工作循環才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到發動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發動機的起動系。它由起動機及其附屬裝置組成。

最后，再和大家簡單介紹一下常見汽油機的工作原理，一般的汽油機采用的多是四沖程的工作原理，四沖程分別是：進氣、壓縮、作功、排氣。

一、 進氣行程

圖9 進氣行程示意圖

曲軸旋轉，活塞從上止點向下止點運動，此時排氣門關閉，進氣門打開。隨著活塞下移，氣缸內容積增大，壓力減小，在氣缸內產生一定的真空度，在外界大氣壓作用下空氣經過空氣濾清器和進氣管道等，通過進氣門進入氣缸，直至活塞運動到下止點附近。一般汽油機在空氣進入氣缸前，燃油供給系統向進氣管道提供汽油，并與空氣形成可燃混合氣，經進氣管和進氣門進入氣缸直噴汽油機由噴嘴將汽油直接噴入氣缸。

二、 壓縮行程

圖10 壓縮行程示意圖

曲軸繼續旋轉，活塞由下止點向上止點運動，進排氣門都關閉氣缸內成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束，可燃混合氣壓力達到0.6-1.2MPa，溫度可達600-700K。

三、 作功行程

圖11 作功行程示意圖

作功行程包括燃燒和膨脹過程，進排氣門均關閉。當活塞運動到上止點附近時，火花塞產生電火花點燃混合氣。汽油機靠火花塞點燃混合氣，又稱點燃式發動機。可燃混合氣燃燒后放出大量的熱，使氣缸內的溫度和壓力急劇升高，壓力可達5-7MPa，溫度達2500K左右。高溫高壓氣體推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出動力，維持發動機本身運轉，并對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度降低。當活塞運動到下止點時，作功行程結束，氣體壓力降低到0.3MPa左右，溫度降低至1300K左右。

四、 排氣行程

圖12 排氣行程示意圖

當作功行程接近終了時，排氣門開啟、進氣門仍然關閉，活塞到達下止點后向上止點運動，燃燒后的廢氣在自身壓力和活塞的推動下經排氣門排出，活塞越過上止點后，排氣門關閉，排氣行程結束。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排期終了時，氣體壓力仍高于大氣壓，約為0.105-0.115MPa，溫度約為900-1200K。

除了常見的四沖程，還有二沖程的發動機。本質上二沖程還是完成了四沖程的所有步驟，只是前后過程互有重疊，宏觀上看只經歷了兩個階段。二沖程發動機結構簡單，動力強勁，但零部件損耗更快、燃油消耗大幅增加以及污染更為嚴重的問題導致二沖程的發動機注定無法大量使用。

發動機是一輛車的心臟，發動機的好壞也是決定這輛車品質高低的一個重要因素。過去發動機的設計與制造一直被歐美制造強國壟斷，但幸運的是，在科技日益發展的今天，國產發動機的制造也不斷進步，奇瑞、長城、比亞迪等廠商在發動機技術上持續投入，也象征著我國研發和制造水平的提升，相信在不久的將來，國產發動機也能走向世界。