很多人都想了解更多的汽車知識，以加深對汽車的了解，只是無奈汽車結構之復雜，機械知識之乏味，都一一放棄了。下面給大家準備了一組圖解汽車文章，結合圖片剖析汽車內部結構，讓復雜的原理變得通俗易懂。

一、發動機結構種類解析

發動機作為汽車的動力源泉，就像人的心臟一樣。不過不同人的心臟大小和構造差別不大，但是不同汽車的發動機的內部結構就有著千差萬別，那不同的發動機的構造都有哪些不同？下面我們一起了解一下。

● 汽車動力的來源

汽車的動力源泉就是發動機，而發動機的動力則來源于氣缸內部。發動機氣缸就是一個把燃料的內能轉化為動能的場所，可以簡單理解為，燃料在氣缸內燃燒，產生巨大壓力推動活塞上下運動，通過連桿把力傳給曲軸，最終轉化為旋轉運動，再通過變速器和傳動軸，把動力傳遞到驅動車輪上，從而推動汽車前進。

● 氣缸數不能過多

一般的汽車都是以四缸和六缸發動機居多，既然發動機的動力主要是來源于氣缸，那是不是氣缸越多就越好呢?其實不然，隨著氣缸數的增加，發動機的零部件也相應的增加，發動機的結構會更為復雜，這也降低發動機的可靠性，另外也會提高發動機制造成本和后期的維護費用。所以，汽車發動機的氣缸數都是根據發動機的用途和性能要求進行綜合權衡后做出的選擇。像V12型發動機、W12型發動機和W16型發動機只運用于少數的高性能汽車上。

● V型發動機結構

其實V型發動機，簡單理解就是將相鄰氣缸以一定的角度組合在一起，從側面看像V字型，就是V型發動機。V型發動機相對于直列發動機而言，它的高度和長度有所減少，這樣可以使得發動機蓋更低一些，滿足空氣動力學的要求。而V型發動機的氣缸是成一個角度對向布置的，可以抵消一部分的震動，但是不好的是必須要使用兩個氣缸蓋，結構相對復雜。雖然發動機的高度減低了，但是它的寬度也相應增加，這樣對于固定空間的發動機艙，安裝其他裝置就不容易了。

● W型發動機結構

將V型發動機兩側的氣缸再進行小角度的錯開，就是W型發動機了。W型發動機相對于V型發動機，優點是曲軸可更短一些，重量也可輕化些，但是寬度也相應增大，發動機艙也會被塞得更滿。缺點是W型發動機結構上被分割成兩個部分，結構更為復雜，在運作時會產生很大的震動，所以只有在少數的車上應用。

● 水平對置發動機結構

水平對置發動機的相鄰氣缸相互對立布置（活塞的底部向外側），兩氣缸的夾角為180°，不過它與180°V型發動機還是有本質的區別的。水平對置發動機與直列發動機類似，是不共用曲柄銷的（也就是說一個活塞只連一個曲柄銷），而且對向活塞的運動方向是相反的，但是180°V型發動機則剛好相反。水平對置發動機的優點是可以很好的抵消振動，使發動機運轉更為平穩；重心低，車頭可以設計得更低，滿足空氣動力學的要求；動力輸出軸方向與傳動軸方向一致，動力傳遞效率較高。缺點：結構復雜，維修不方便；生產工藝要求苛刻，生產成本高，在知名品牌的轎車中只有保時捷和斯巴魯還在堅持使用水平對置發動機。

● 發動機為什么能源源不斷提供動力

發動機之所以能源源不斷的提供動力，得益于氣缸內的進氣、壓縮、做功、排氣這四個行程的有條不紊地循環運作。

進氣行程，活塞從氣缸內上止點移動至下止點時，進氣門打開，排氣門關閉，新鮮的空氣和汽油混合氣被吸入氣缸內。

壓縮行程，進排氣門關閉，活塞從下止點移動至上止點，將混合氣體壓縮至氣缸頂部，以提高混合氣的溫度，為做功行程做準備。

做功行程，火花塞將壓縮的氣體點燃，混合氣體在氣缸內發生“爆炸”產生巨大壓力，將活塞從上止點推至下止點，通過連桿推動曲軸旋轉。

排氣行程，活塞從下止點移至上止點，此時進氣門關閉，排氣門打開，將燃燒后的廢氣通過排氣歧管排出氣缸外。

● 發動機動力源于爆炸

發動機能產生動力其實是源于氣缸內的“爆炸力”。在密封氣缸燃燒室內，火花塞將一定比例汽油和空氣的混合氣體在合適的時刻里瞬間點燃，就會產生一個巨大的爆炸力，而燃燒室是頂部是固定的，巨大的壓力迫使活塞向下運動，通過連桿推動曲軸，在通過一系列機構把動力傳到驅動輪上，最終推動汽車。

● 火花塞是“引爆”高手

要想氣缸內的“爆炸”威力更大，適時的點火就非常重要了，而氣缸內的火花塞就是扮演“引爆”的角色。其實火花塞點火的原理有點類似雷電，火花塞頭部有中心電極和側電極(相于兩朵帶相反極性離子的云)，兩個電極之間有個很小的間隙(稱為點火間隙)，當通電時能產生高達1萬多伏的電火花，可以瞬間“引爆”氣缸內的混合氣體。

● 進氣門要比排氣門大

要想氣缸內不斷的發生“爆炸”，必須不斷的輸入新的燃料和及時排出廢氣，進、排氣門在這過程中就扮演了重要角色。進、排氣門是由凸輪控制的，適時的執行“開門”和“關門”這兩個動作。為什么看到的進氣門都會比排氣門大一些呢？因為一般進氣是靠真空吸進去的，排氣是擠壓將廢氣推出，所以排氣相對比進氣容易。為了獲得更多的新鮮空氣參與燃燒，因而進氣門需要弄大點以獲得更多的進氣。

● 氣門數不宜過多

如果發動機有多個氣門的話，高轉速時進氣量大、排氣干凈，發動機的性能也比較好（類似一個電影院，門口多的話，進進出出就方便多了）。但是多氣門設計較復雜，尤其是氣門的驅動方式、燃燒室構造和火花塞位置都需要進行精密的布置，這樣生產工藝要求高，制造成本自然也高，后期的維修也困難。所以氣門數不宜過多，常見的發動機每個氣缸有4個氣門(2進2出)。

二、發動機可變氣門原理解析

前面已經了解過發動機的基本構造和動力來源。其實發動機的實際運轉速度并不是一成不變的，而是像人跑步一樣，時而急促，時而平緩，那么調節好自己的呼吸節奏尤其重要，下面我們就來了解一下發動機是怎樣“呼吸”的。

● 凸輪軸的作用

簡單來說，凸輪軸是一根有多個圓盤形凸輪的金屬桿。這根金屬桿在發動機工作中起到什么作用？它主要負責進、排氣門的開啟和關閉。凸輪軸在曲軸的帶動下不斷旋轉，凸輪便不斷地下壓氣門（搖臂或頂桿），從而實現控制進氣門和排氣門開啟和關閉的功能。

● OHV、OHC、SOHC、DOHC代表什么意思？

在發動機外殼上經常會看到SOHC、DOHC這些字母，這些字母到底表示的是什么意思？OHV是指頂置氣門底置凸輪軸，就是凸輪軸布置在氣缸底部，氣門布置氣缸頂部。OHC是指頂置凸輪軸，也就是凸輪軸布置在氣缸的頂部。

如果氣缸頂部只有一根凸輪軸同時負責進、排氣門的開、關，稱為單頂置凸輪軸（SOHC）。氣缸頂部如果有兩根凸輪軸分別負責進、排氣門的開關，則稱為雙頂置凸輪軸（DOHC）。

底置凸輪軸的凸輪與氣門搖臂間需要采用一根金屬連桿連接，凸輪頂起連桿從而推動搖臂來實現氣門的開合。但過高的轉速容易導致頂桿折斷，因此這種設計多應用于大排量、低轉速、追求大扭矩輸出的發動機。而凸輪軸頂置可省略頂桿簡化了凸輪軸到氣門的傳動機構，更適合發動機高速時的動力表現，頂置凸輪軸應用比較廣泛。

● 配氣機構的作用

配氣機構主要包括正時齒輪系、凸輪軸、氣門傳動組件（氣門、推桿、搖臂等），主要的作用是根據發動機的工作情況，適時的開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，以使得新鮮混合氣體及時充滿氣缸，廢氣得以及時排出氣缸外。

● 什么是氣門正時？為什么需要正時？

所謂氣門正時，可以簡單理解為氣門開啟和關閉的時刻。理論上在進氣行程中，活塞由上止點移至下止點時，進氣門打開、排氣門關閉；在排氣行程中，活塞由下止點移至上止點時，進氣門關閉、排氣門打開。

那為什么要正時呢？其實在實際的發動機工作中，為了增大氣缸內的進氣量，進氣門需要提前開啟、延遲關閉；同樣地，為了使氣缸內的廢氣排的更干凈，排氣門也需要提前開啟、延遲關閉，這樣才能保證發動機有效的運作。

● 可變氣門正時、可變氣門升程又是什么？

發動機在高轉速時，每個氣缸在一個工作循環內，吸氣和排氣的時間是非常短的，要想達到高的充氣效率，就必須延長氣缸的吸氣和排氣時間，也就是要求增大氣門的重疊角；而發動機在低轉速時，過大的氣門重疊角則容易使得廢氣倒灌，吸氣量反而會下降，從而導致發動機怠速不穩，低速扭矩偏低。

固定的氣門正時很難同時滿足發動機高轉速和低轉速兩種工況的需求，所以可變氣門正時應運而生。可變氣門正時可以根據發動機轉速和工況的不同而進行調節，使得發動機在高低速下都能獲得理想的進、排氣效率。

影響發動機動力的實質其實與單位時間內進入到氣缸內的氧氣量有關，而可變氣門正時系統只能改變氣門的開啟和關閉的時間，卻不能改變單位時間內的進氣量，變氣門升程就能滿足這個需求。如果把發動機的氣門看作是房子的一扇“門”的話，氣門正時可以理解為“門”打開的時間，氣門升程則相當于“門”打開的大小。

● 豐田VVT-i可變氣門正時系統

豐田的可變氣門正時系統已廣泛應用，主要的原理是在凸輪軸上加裝一套液力機構，通過ECU的控制，在一定角度范圍內對氣門的開啟、關閉的時間進行調節，或提前、或延遲、或保持不變。

凸輪軸的正時齒輪的外轉子與正時鏈條(皮帶)相連，內轉子與凸輪軸相連。外轉子可以通過液壓油間接帶動內轉子，從而實現一定范圍內的角度提前或延遲。

● 本田i-VTEC可變氣門升程系統

本田的i-VTEC可變氣門升程系統的結構和工作原理并不復雜，可以看做在原來的基礎上加了第三根搖臂和第三個凸輪軸。它是怎樣實現改變氣門升程的呢?可以簡單的理解為，通過三根搖臂的分離與結合一體，來實現高低角度凸輪軸的切換，從而改變氣門的升程。

當發動機處于低負荷時，三根搖臂處于分離狀態，低角度凸輪兩邊的搖臂來控制氣門的開閉，氣門升程量小;當發動機處于高負荷時，三根搖臂結合為一體，由高角度凸輪驅動中間搖臂，氣門升程量大。

● 寶馬Valvetronic可變氣門升程系統

寶馬的Valvetronic可變氣門升程系統，主要是通過在其配氣機構上增加偏心軸、伺服電機和中間推桿等部件來改變氣門升程。當電動機工作時，蝸輪蝸桿機構會驅動偏心軸發生旋轉，再通過中間推桿和搖臂推動氣門。偏心輪旋轉的角度不同，凸輪軸通過中間推桿和搖臂推動氣門產生的升程也不同，從而實現對氣門升程的控制。

● 奧迪AVS可變氣門升程系統

奧迪的AVS可變氣門升程系統，主要通過切換凸輪軸上兩組高度不同的凸輪來實現改變氣門的升程，其原理與本田的i-VTEC非常相似，只是AVS系統是通過安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒，來實現凸輪軸的左右移動，進而切換凸輪軸上的高低凸輪。

發動機處于高負荷時，電磁驅動器使凸輪軸向右移動，切換到高角度凸輪，從而增大氣門的升程;當發動機處于低負荷時，電磁驅動器使凸輪軸向左移動，切換到低角度凸輪，以減少氣門的升程。

三、發動機缸內直噴原理解析

隨著對能源和環保的要求日趨嚴格，發動機也要不斷升級進化，才能滿足人們的需求。如時下的“缸內直噴”、“分層燃燒”、“可變排量”等名詞相信大家并不陌生，到底它們的工作原理是怎樣的？下面我們一起來了解一下吧。

● 活塞、曲軸是最“累”的？

發動一運轉，活塞的“頭上”就要頂著高溫高壓，不停地做高速上下運動，工作環境非常嚴苛。可以說活塞是發動機“心臟”，因此活塞的材質制作精度都有著很高的要求。

而被活塞踩在“腳下”的曲軸也不好受，要不停地做高速旋轉運動。曲軸每分鐘要旋轉數千次，肩負著帶動機油泵、發電機、空調壓縮機、凸輪軸等機構的艱巨任務，是發動機動力的中轉軸，因此它也比較“壯”。

● 直線運動如何變旋轉運動？

我們都知道，氣缸內活塞做的是上下的直線運動，但要輸出驅動車輪前進的旋轉力，是怎樣把直線運動轉化為旋轉運動的呢？其實這個與曲軸的結構有很大關系。曲軸的連桿軸與主軸是不在同一直線上的，而是對立布置的。

這個運動原理其實跟我們踩自行車非常相似，我們兩個腳相當于相鄰的兩個活塞，腳踏板相當于連桿軸，而中間的大飛輪就是曲軸的主軸。我們左腳向下用力蹬時（活塞做功或吸氣向下做運動），右腳會被提上來（另一活塞壓縮或排氣做向上運動）。這樣周而復始，就有直線運動轉化為旋轉運動了。

● 發動機飛輪為什么這么大？

都知道活塞的四個行程中，只有一次是做功的，進氣、壓縮、排氣三個行程都需要一定的力量支持才能順利進行，而飛輪在這個過程中就幫了很大的忙。

飛輪之所以做得比較大，主要是為了存儲發動機的運動能量，這樣才能保證曲軸平穩的運轉。其實這個原理跟我們小時候的陀螺玩具差不多，我們用力旋轉后，它能保持相當長時間的轉動。

● 發動機的排量、壓縮比

活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量；發動機所有氣缸排量之和稱為發動機排量，通常用升（L）來表示。如我們平時看到的汽車排量，1.6L、2.0L、2.4L等等。其實氣缸的容積是個圓柱體，不太可能正好是整升數的，如1998mL、2397mL等數字，可以近似標示為2.0L、2.4L。

壓縮比，即發動機混合氣體被壓縮的程度，氣缸總容積與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來表示。為什么要對氣缸的混合氣體壓縮呢？這樣可以讓混合氣體更容易、更快速的完全燃燒，從而提高發動機的性能和效率。

● 什么是可變排量？如何改變排量的？

通常為了獲得大的動力，需要把發動機的排量增大，如8缸、12缸發動機動力就非常強勁。但付出的代價就是油耗增加。尤其是在怠速等工況不需要大動力輸出時，燃油就白白浪費掉了，而可變排量就可以很好地解決矛盾。

可變排量，顧名思義就是發動機的排量并不是固定的（也就是說參加工作的氣缸數量是發生變化的），而是可以根據工況需要而發生改變。那發動機怎么來實現排量的改變的？簡單的說，就是通過控制進氣門和油路來開啟或關閉某個氣缸的工作。比如一臺6缸可變排量發動機，可以根據實際工況需要，實現3缸、4缸、6缸三種工作模式，以降低油耗，提高燃油的經濟性。

如大眾TSI EA211發動機采用了可變排量（氣缸關閉）技術，主要是通過電磁控制器和安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒來實現氣門的關閉與開啟。

● 什么是缸內直噴？有什么優勢？

我們知道，傳統的發動機是在進氣歧管中噴油再與空氣形成混合氣體，最后才進入到氣缸內的。在此過程中，因為噴油嘴里燃燒室還有一定距離，微小的油粒會吸附在管道壁上，而且汽油與空氣的混合受進氣氣流和氣門關閉影響較大。

而缸內直噴是直接將燃油噴射在缸內，在氣缸內直接與空氣混合。ECU可以根據吸入的空氣量精確地控制燃油和噴射量和噴射時間，高壓的燃油噴射系統可以是使油氣的霧化和混合效率更加優異，使符合理論空燃比的混合氣體燃燒更加充分，從而降低油耗，提高發動機的動力性能。

這套由柴油發動機衍生而來的科技目前已經大量使用在包含大眾（含奧迪）、寶馬、梅賽德斯-奔馳、通用等車系上。

福特2.0L EcoBoost GTDi發動機采用了缸內直噴技術。

● 什么是均質燃燒？分層燃燒？

所謂“均質燃燒”可以理解為普通的燃燒方式，即燃料和空氣混合形成一定濃度的可燃混合氣，整個燃燒室內混合氣的空燃比是相同的，經火花塞點燃燃燒。由于混合氣形成時間較長，燃料和空氣可以得到充分的混合，燃燒更均勻，從而獲得較大的輸出功率。

而分層燃燒，整個燃燒室內的混合氣的空燃比是不同的，火花塞附近的混合氣濃度要比其他地方的要高，這樣在火花塞周圍的混合氣他可以迅速燃燒，從而帶動較遠處較稀的混合氣體的燃燒，這種燃燒方式稱為“分層燃燒”。均質燃燒的目的是在高速行駛、加速時獲得大功率；分層燃燒是為了在低轉速、低負荷時節省燃油。

● 如何是實現分層燃燒？

如TSI發動機是怎樣實現分層燃燒的？首先，發動機在進氣行程活塞移至下止點時，ECU控制噴油嘴進行一次小量的噴油，使氣缸內形成稀薄混合氣。

在活塞壓縮行程末端時再進行第二次噴油，這樣在火花塞附近形成混合氣相對濃度較高的區域（利用活塞頂的特殊結構），然后利用這部分較濃的混合氣引燃氣缸內的稀薄混合氣，從而實現氣缸內的稀薄燃燒，這樣可以用更少的燃油達到同樣的燃燒效果，進一步降低發動機的油耗。

四、發動機渦輪增壓原理解析

在平時開車的時候相信大家都有體會，感覺帶“T ”的發動機很給力，動力很強勁。渦輪增壓發動機為什么動力強勁？是怎樣增壓的？下面我們就來了解一下發動機增壓器的工作原理。

● 節氣門的作用

在發動機進氣系統中主要有兩大部件，一是空氣濾清器，主要負責過濾空氣中的雜質；二是進氣管道，主要將空氣引入到氣缸中。而在進氣管中有個很重要的部件，就是節氣門。

節氣門主要的作用就是控制進入氣缸的混合氣量大小。那它是怎么控制進氣量的呢？我們開車時踩油門踏板的深淺，其實就是控制節氣門開度的大小。油門踏板踩得越深，節氣門開度就越大，混合氣進入量就越大，發動機的轉速就會上升。

傳統拉線油門是通過鋼絲一端與油門踏板相連另一端與節氣門相連，它的傳輸比例是1：1，這種方式控制精度不理想。而現在的電子節氣門（電子油門），是通過位置傳感器，將踩踏油門踏板動作的力量、幅度等數據傳輸到控制單元進行分析，然后總結出駕駛者踩油門的意圖，再由ECU計算實際節汽門開合度并發出指令控制節汽門電機工作，從而實現對節氣門的精準控制。

● 進氣歧管長度可變？

我們平時看到發動機的進氣歧管的長度好像都是固定的，它的長度還可以改變？其實在進氣歧管內安裝控制閥，通過它的打開和關閉，可以將進氣歧管分為兩段，從而改變它的有效長度。那改變進氣歧管的長度有什么作用呢？主要是為了提高發動機在不同轉速時的進氣效率，從而提升發動機在各個轉速下的動力性能。

當發動機低速運轉時，黑色控制閥關閉，氣流被迫從長歧管流入氣缸，可以增加進氣的氣流速度和壓強，使汽油和空氣更好的混合，燃燒更充分（這個有點像把水流不急的水管捏扁后，水流速度會變急的原理一樣）。當發動機轉速升高時，控制閥門打開，氣流繞開下端管道直接進入氣缸，這時能更快吸入更多的空氣，增大發動機高轉速的進氣量。

● 排氣歧管為什么“長”得奇形怪狀的？

汽車的排氣系統主要包括排氣歧管、三元催化轉化器、消聲器和排氣管道等。主要的作用就是將氣缸內燃燒的廢氣排出到大氣中。

為什么我們看到的排氣管大多都形狀怪異的？這種設計主要是為了最大限度地避免各缸排出的廢氣發生相互干涉或廢氣回流的現象，而影響發動機的動力性能。

雖然排氣管設計的奇形怪狀，但為了防止出現紊流，還是遵循一定的原則的，如各缸排氣歧管盡可能獨立、長度盡可能相等；排氣歧管盡可能長等。

● 渦輪增壓是怎樣增壓的？

渦輪增壓大家并不陌生，平時在車的尾部都可以看到諸如1.4T、2.0T等字樣，這說明了這輛車的發動機是帶渦輪增壓的。渦輪增壓（Turbocharger）簡稱Turbo或T。渦輪增壓是利用發動機的廢氣帶動渦輪來壓縮進氣，從而提高發動機的功率和扭矩，使車更有勁。

渦輪增壓器主要由渦輪機和壓縮機兩部分組成，之間通過一根傳動軸連接。渦輪的進氣口與發動機排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連；壓縮機的進氣口與進氣管相連，排氣口則接在進氣歧管上。到底是怎樣實現增壓的呢？主要是通過發動機排出的廢氣沖擊渦輪高速運轉，從而帶動同軸的壓縮機高速轉動，強制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。

渦輪增壓主要是利用發動機廢氣的能量帶動壓縮機來實現對進氣的增壓，整個過程中基本不會消耗發動機的動力，擁有良好的加速持續性，但是在低速時渦輪不能及時介入，帶有一定的滯后性。

● 機械增壓又是怎樣的？

相對于渦輪增壓，機械增壓（Supercharger）的原理則有所不同。機械增壓主要是通過曲軸的動力帶動一個機械式的空氣壓縮機旋轉來壓縮空氣的。與渦輪增壓不同的是，機械增壓工作過程中會對發動機輸出的動力造成一定程度的損耗。

由于機械增壓器是直接由曲軸帶動的，發動機運轉時，增壓器也就開始工作了。所以在低轉速時，發動機的扭矩輸出表現也十分出色，而且空氣壓縮量是按照發動機轉速線性上升的，沒有渦輪增壓發動機介入那一刻的唐突，也沒有渦輪增壓發動機的低速遲滯。但是在發動機高速運轉時，機械增壓器對發動機動力的損耗也是很大的，動力提升不太明顯。

● 雙增壓發動機是怎樣工作的？

雙增壓發動機，顧名思義就是指一臺發動機上裝有兩個增壓器。如一臺發動機上采用兩個渦輪增壓器，則稱為雙渦輪增壓發動機。如寶馬3.0L直列六缸發動機，采用的就是兩個渦輪增壓器。

針對廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現象，排氣管上并聯兩只同樣的渦輪（每三個缸一組連接一個渦輪增壓器），在發動機低轉速的時候，較少的排氣即可驅動渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力，減小渦輪遲滯效應。

前面了解到，渦輪增壓器在低轉速時有遲滯現象，但高速時增壓值大，發動機動力提升明顯，而且基本不消耗發動機的動力；而機械增壓器，是發動機運轉直接驅動渦輪，沒有渦輪增壓的遲滯，但是是損耗部分動力、增壓值較低。那把它們結合一起就豈不是可以優勢互補了？

如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發動機，設計師就把渦輪增壓器和機械增壓器結合到了一起。將機械增壓器安裝到發動機進氣系統上，渦輪增壓器安裝在排氣系統上，從而保證發動機在低速、中速和高速時都能有較好的增壓效果。

編輯：jq