发动机,心脏―机体动力

心脏 [xīn zàng]

脊椎动物的中心器官

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心脏是脊椎动物身体中最重要的器官之一,主要功能是为血液流动提供压力,把血液运行至身体各个部分。人类的心脏位于胸腔中部偏左下方,体积约相当于一个拳头大小,重量约250克。女性的心脏通常要比男性的体积小且重量轻。人的心脏外形像桃子,位于横膈之上,两肺间而偏左。

心脏由心肌构成,左心房、左心室、右心房、右心室四个腔组成。

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左右心房之间和左右心室之间均由间隔隔开,故互不相通,心房与心室之间有瓣膜(房室瓣),这些瓣膜使血液只能由心房流入心室,而不能倒流。

心脏的作用是推动血液流动,向器官、组织提供充足的血流量,以供应氧和各种营养物质,并带走代谢的终产物(如二氧化碳、无机盐、尿素和尿酸等),使细胞维持正常的代谢和功能。

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哺乳类和鸟类有二心房与二心室;爬虫类也有二心房与二心室,但二心室之间未完全分隔;两栖类有二心房与一心室;鱼类则只有一心房与一心室。

中文名

心脏

外文名

heart

构成

心肌

四腔

左心房、左心室、右心房、右心室

心脏长度

15 cm

引证解释

1.生理学名词。人和脊椎动物体内推动血液循环的器官。人的心脏在胸腔中部,稍偏左下方,呈圆锥形,大小约跟本人拳头相等,内部有四个空腔,上部两个是心房,下部两个是心室。心房和心室的舒张和收缩推动血液循环全身。

心脏

2.比喻中心地带或最重要的地方。 [1]

基本含义

心脏是脊椎动物器官之一。是循环系统中的动力。人的心脏基本上和本人的拳头大小一样,外形像桃子,心尖偏向左。位于横膈之上,纵膈之间,胸腔中部偏左下方,两肺间而偏左。主要由心肌构成,有左心房、左心室、右心房、右心室四个腔。左右心房之间和左右心室之间均由间隔隔开,故互不相通,心房与心室之间有瓣膜(房室瓣),这些瓣膜使血液只能由心房流入心室而不能倒流。[2]

心脏是较高等动物循环系统中一个主要器官。主要功能是为血液流动提供压力,把血液运行至身体各个部分。人类的心脏位于胸腔中部偏左下方,体积约相当于一个拳头大小,重量约250克。心脏内的空腔再分为心房与心室,心房接纳来自静脉的回心血,心室则将离心血打入动脉。哺乳类和鸟类有二心房与二心室;爬虫类也有二心房与二心室,但二心室之间未完全分隔;两栖类有二心房与一心室;鱼类则只有一心房与一心室。

位置

心脏位于胸腔内,膈肌的上方二肺之间,约三分之二在中线左侧。心脏如一倒置的,前后略扁的圆锥体,像一个桃子。心尖钝圆朝向左前下方,与胸前壁邻近,其体表投影在左胸前壁第五肋间隙锁骨中线内侧0.5-1.0cm处,故在此处可看到或摸到心尖搏动。心底较宽,有大血管由此出入,朝向右后上方,与食管等后纵隔的器官相邻。

外形

心脏外形像个桃子,它的大小约和成年人的拳头相似,近似前后略扁的倒置圆锥体,尖向左下前方,底向右上后方。心脏外形可分前面、后面、侧面,左缘、右缘和下缘(即:一尖,一底,三面和三缘)。

1.心尖:朝向左前下方,位于左侧第5肋间隙,在锁骨中线内侧1~2cm处。

术语:心尖由左心室构成。由于心尖邻近胸壁,因此在胸前壁左侧第五肋间常可看到或触到心尖的搏动。

2.心底:朝右后上方, 与出入心的大血管干相连,是心比较固定的部分。

术语:心底大部分由左心房,小部分由右心房构成,四条肺静脉连于左心房,上、下腔静脉分别开口于右心房的上、下部。在上、下腔静脉与右肺静脉之间是房间沟,为左右心房后面分界的标志。

3.三面:若按两面的分法,心的胸肋面(前面)朝向前上方,大部分由右心室构成。膈面(下面)朝向后下方,大部分由左心室构成,贴着膈。

按三面的分法:心脏前面构成是右上为心房部,大部分是右心房,左心耳只构成其一小部分,左下为室部,2/3 为右心室前壁,1/3 为左心室。后面贴于膈肌,主要由左心室构成。侧面(左面),主要由左心室构成,只上部一小部分由左心房构成。

心脏后面观

4.三缘:心右缘垂直向下,由右心房构成。心左缘钝圆,主要由左心室及小部分左心耳构成,心下缘接近水平位,由右心室和心尖构成。

术语:心脏右缘垂直钝圆,由右心房构成,向上延续即为上腔静脉。左缘斜向下,大部分为左心室构成,上端一小部分为左心耳构成。左心室比右心室的心壁较厚,因为左心室连接主动脉,主动脉压力大,因此左心室的心壁较厚。

5.心的表面有三条沟,前、后室间沟是左、右心室在心表面的分界线。

近心底处有横的冠状沟,绕心一圈,为心脏外面分隔心房与心室的标志。心脏的前、后面有前、后室间沟,为左、右心室表面的分界。

心脏表面靠近心底处,有横位的冠状沟几乎环绕心脏一周,仅在前面被主动脉及肺动脉的起始部所中断。沟以上为左、右心房,沟以下为左、右心室。在心室的前面及后(下)面各有一纵行的浅沟,由冠状沟伸向心尖稍右。

在心室的前面及后(下)面各有一纵行的浅沟,由冠状沟伸向心尖稍右方,分别称前后室间沟,为左、右心室的表面分界。左心房、左心室和右心房、右心室的正常位置关系呈现轻度由右向左扭转现象,即右心偏于右前上方,左心偏于左后下方。

共28张

心脏解剖图谱

心脏是一中空的肌性器官,内有四腔:后上部为左心房、右心房,二者之间有房间隔分隔;前下部为左心室、右心室,二者间隔以室间隔。正常情况下,因房、室间隔的分隔,左半心与右半心不直接交通,但每个心房可经房室口通向同侧心室。

右心房壁较薄。根据血流方向,右心房有三个入口,一个出口。入口即上、下腔静脉口和冠状窦口。冠状窦口为心壁冠状静脉血回心的主要入口。出口即右房室口,右心房借助其将血输入通向右心室。房间隔后下部的卵圆形凹陷称卵圆窝,为胚胎时期连通左、右心房的卵圆孔闭锁后的遗迹。右心房上部向左前突出的部分称右心耳。 右心室有出入二口,入口即右房室口,其周缘附有三块叶片状瓣膜,称右房室瓣(即三尖瓣)。按位置分别称前瓣、后瓣、隔瓣。瓣膜垂向室腔,并借许多线样的腱索与心室壁上的乳头肌相连。出口称肺动脉口,其周缘有三个半月形瓣膜,称肺动脉瓣。

左心房构成心底的大部分,有四个入口,一个出口。在左心房后壁的两侧,各有一对肺静脉口,为左右肺静脉的入口;左心房的前下有左房室口,通向左心室。左心房前部向右前突出的部分,称左心耳。 左心室有出入二口。入口即左房室口,周缘附有左房室瓣(二尖瓣),按位置称前瓣、后瓣,它们亦有腱索分别与前、后乳头肌相连。出口为主动脉口,位于左房室口的右前上方,周缘附有半月形的主动脉瓣。同侧的心房与心室相通。心脏的四个腔分别连接不同血管,左心室连接主动脉,左心房连接肺静脉,右心室连接肺动脉,右心房连接上、下腔静脉。

心脏

作用

心脏的作用是推动血液流动,向器官、组织提供充足的血流量,以供应氧和各种营养物质(如水、无机盐、葡萄糖、蛋白质、各种水溶性维生素等),并带走代谢的终产物(如二氧化碳、尿素和尿酸等),使细胞维持正常的代谢和功能。体内各种内分泌的激素和一些其它体液因素,也要通过血液循环将它们运送到靶细胞,实现机体的体液调节,维持机体内环境的相对恒定。此外,血液防卫机能的实现,以及体温相对恒定的调节,也都要依赖血液在血管内不断循环流动,而血液的循环是由于心脏“泵”的作用实现的。成年人的心脏重约300克,它的作用是巨大的,例如一个人在安静状态下,心脏每分钟约跳70次,每次泵血70毫升,则每分钟约泵5升血,如此推算一个人的心脏一生泵血所作的功,大约相当于将3万公斤重的物体向上举到喜马拉雅山顶峰所作的功。组成心脏的心肌有节律地收缩和舒张形成心脏的搏动。心肌收缩时,推动血液进入动脉,流向全身;心肌舒张时,血液由静脉流回心脏。所以,心脏的搏动推动着血液的流动,是血液运输的动力器官。

心脏

传导系统

心脏壁内有特殊心肌纤维组成的传导系统,其功能是发生冲动并传导到心脏各部,使心房肌和心室肌按一定的节律收缩。这个系统包括:窦房结、房室结、房室束、位于室间隔两侧的左右房室束分支以及分布到心室乳头肌和心室壁的许多细支。窦房结位于右心房心外膜深部,其余的部分均分布在心内膜下层,由结缔组织把它们和心肌膜隔开。级成这个系统的心肌纤维聚集成结和束,受交感、副交感和肽能神经纤维支配,并有丰富的毛细血管。根据研究,组成心脏传导系统的心肌纤维类型有以下三型细胞。

心脏

循环系统

心脏位于胸腔内,左右两肺之间。收缩时如本人的拳头大小。心的前上面邻胸骨和肋软骨;后面为食管和胸主动脉;下面紧贴膈肌,上面为进出心脏的上腔静脉、主动脉和肺动脉。心表面有三条沟,冠状沟为心房与心室的表面分界,前、后纵沟为左右心室的表面分界。

心脏是一个中空的器官,其内部分为四个腔。上部两个为心房,由房中隔分为左心房和右心房;下部两个为心室,由室中隔分为左心室和右心室。左右心房之间,左右心室之间互不相通,而心房与心室之间有房室口相通。

心脏示意图

心脏有节律地跳动,是由于心脏本身含有一种特殊的心肌纤维,具有自动节律性 兴奋的能力。构成心脏的传导系统,它包括窦房结、房室交界、左右房室束和浦肯野纤维。

窦房结位于右心房接近上腔静脉入口处的心外膜下,含起搏细胞(P细胞)和过渡细胞,为正常起搏点。P细胞发生兴奋通过过渡细胞传至心房肌,使心房肌收缩。同时兴奋可经结间束下传至房室结。房室结位于房间隔下部,由房室结发出房室束进入心室。房室结将窦房结发出的冲动传至心室引起心室收缩。房室束进入室间隔分成左、右束支,分别沿心室内膜下行,最后以细小分支即为浦肯野纤维分布于心室肌。

房室交界包括房结区,结区和结希区三部分。房结区位于心房和结区之间,具有传导性和自律性。结区相当于光学显微镜所见的房室结,这里存在一些特殊的细胞,具有传导性,无自律性。结希区位于结区和希氏区之间,具有传导性和自律性。房室交界是心房和心室之间唯一的电通路。[2]

神经血管

心脏的血管(冠状血管):(1)左冠状动脉:①前降支:左圆锥支、斜角支、前室间隔支;②旋支。(2)右冠状动脉(3)心的静脉:心大、中、小静脉。

心脏的营养是由冠状循环血管来供应的。左右两支冠状动脉,分别起于主动脉起始部,右冠状动脉主要分布于右心房、右心室和室间隔后部,也分布于左心室后壁。左冠状动脉又分为两支,一支为降支,一支为旋支,它们分布于左心房、左心室和室间隔前部,也分布于右心室的前面。

心包是包绕心和出入心的大血管根部的浆膜囊,分壁层和脏层。脏层紧贴于心肌表面,并在大血管根部反折而移行于壁层,包在心的外面。壁层厚而坚韧,弹性小。在脏层和壁层之间有一个空隙,叫心包腔,内含少量浆液,有滑润作用,能减少心脏搏动时的摩擦。

心脏

在生命过程中,心脏始终不停地跳动着,而且很有规律。“心跳”实际上就是心脏有节奏的收缩和舒张。一般成年人每分钟心跳约60—80次,平均为75次。儿童的心率比较快,9个月以内的婴儿,正常心律每分钟可达140次左右。

心脏一次收缩和舒张,称为一个心动周期。它包括心房收缩,心房舒张、心室收缩和心室舒张四个过程。

血液在心脏中是按单方向流动,经心房流向心室,由心室射入动脉。在心脏的射血过程中,心室舒缩活动所引起的心室内压力的变化是促进血液流动的动力,而瓣膜的开放和关闭则决定着血流的方向。心房开始收缩之前,整个心脏处于舒张状态,心房、心室内压力均都比较低,这时半月瓣(动脉瓣)关闭。由于静脉血不断流入心房,心房内压力相对高于心室,房室瓣处于开的状态,血液由心房流入心室,使心室充盈。当心房收缩时,心房容积减小,内压升高,再将其中的血液挤入心室,使心室充盈血量进一步增加。心房收缩持续时间约为0.1秒,随后进入舒张期。

心脏瓣膜

心房进入舒张期后不久,心室开始收缩,心室内压逐渐升高,首先心室内血液推动房室瓣关闭,进一步则推开半月瓣而射入动脉,当心室舒张,心室内压下降,主动脉内血液向心室方向返流,推动半月瓣,使之关闭,当心室内压继续下降到低于心房内压时,心房中血液推开房室瓣,快速流入心室,心室容积迅速增加,此后,进入下一个心动周期,心房又开始收缩,再把其中少量血液挤入心室。可见在一般情况下,血液进入心室主要不是靠心房收缩所产生的挤压作用,而是靠心室舒张时心室内压下降所形成的“抽吸”作用。

心动周期中,由心肌本身的舒张和瓣膜的关闭以及血流冲击所产生的声音叫做心音。在一个心动周期中可听到“腾—嗒”两个心音。临床上把这两个声音分别叫第一心音和第二心音。

心瓣膜振动所发出的声音,在心音中占着主导地位,所以当心瓣膜发生故障时,在正常心音中就加入了异常声音,临床上称为“杂音”,因而心音的听诊在心脏功能诊断上有着重要的意义。

心脏每收缩一次就有一定量的血液(约60—80毫升)输送到动脉,推动血液循环。每次心室收缩射出的血量称为每搏输出量。每分钟心脏射出的血量称为每分输出量。通常所谓心输出量,一般都指每分输出量而言。

每分输出量=每搏输出量×心跳频率

心脏位于胸腔的纵隔内,膈肌中心腱的上方,夹在两侧胸膜囊之间。其所在位置相当于第2-6肋软骨或第5-8胸椎之间的范围。整个心脏2/3偏在身体正中线的左侧。

心脏的外形略呈倒置的圆锥形,大小约相当于成年人的拳头。心尖朝向左前下方,心底朝向右后上方。心底部自右向左有上腔静脉、肺动脉和主动脉与之相连。心脏表面有三个浅沟,可作为心脏分界的表面标志。在心底附近有环形的冠状沟,分隔上方的心房和下方的心室。心室的前、后面各有一条纵沟,分别叫做前室间沟和后室间沟,是左、右心室表面分界的标志。左右心房各向前内方伸出三角形的心耳。心脏是肌性的空腔器官。与壁的构成以心脏层为主,其外表面覆以心外膜(即心包脏层),内面衬以心内膜,心内膜与血管内膜相续,心房、心室的心外膜、心内膜是互相延续的,但心房和心室的心肌层却不直接相连,它们分别起止于心房和心室交界处的纤维支架,形成各自独立的肌性壁,从而保证心房和心室各自进行独立的收缩舒张,以推动血液在心脏内的定向流动。心房肌薄弱,心室肌肥厚,其中左室壁肌最发达。

成体心脏内腔被完整的心中隔分为互不相通的左、右两半。每半心在与冠状沟一致的位置上,各有一个房室口,将心脏分为后上方的心房和前下房的心室。因此心脏被分为右心房、右心室、左心房和左心室。分隔左、右心房的心中隔叫房中隔;分隔左、右心室的叫室中隔。右心房、右心室容纳静脉性血液,左心房、左心室容纳动脉性血液。成体心脏内静脉性血液与动脉性血液完全分流。

右心房通过上、下腔静脉口,接纳全身静脉血液的回流,还有一小的冠状窦口,是心脏本身静脉血的回流口。右心房内的血液经右房室口流入右心室,在右房室口生有三尖瓣(右房室瓣),瓣尖伸向右心室,尖瓣藉腱索与右心室壁上的乳头肌相连。当心室收缩时,瓣膜合拢封闭房室口以防止血液向心房内逆流。右心室的出口叫肺动脉口,通过向肺动脉。在肺动脉口的周缘附有三片半月形的瓣膜,叫肺动脉瓣,其作用是当心室舒张时,防止肺动脉的血液返流至右心室。

共5张

心脏解剖图

左心房通过四个肺静脉口收纳由肺回流的血液,然后经左房室口流入左心室,在左房室口处生有二尖瓣(左房室瓣)。左心室的出口叫主动脉口,左心室的血液通过此口入主动脉,向全身各组织器官分布,在主动脉口的周缘也附有三片半月形的瓣膜,叫主动脉瓣。二尖瓣和主动脉瓣的形状、结构及作用与三尖瓣和肺动脉瓣的基本一致。

房室口和动脉口的瓣膜,是保证心腔血液定向流动的装置,当心室肌舒张时,房室瓣(三尖瓣、二尖瓣)开放,而动脉瓣(肺动脉瓣,主动脉瓣)关闭,血液由左、右心房流向左、右心室;心室肌收缩时则相反,房室瓣关闭,动脉瓣开放,血液由左、右心室泵入主动脉和肺动脉。这样形成了心脏内血液的定向循环,即:上、下腔静脉和冠状静脉窦→右心房→右房室口(三尖瓣开放)→右心室→肺动脉口(肺动肺瓣开放)→肺动脉→肺(经肺泡壁周围的毛细血管进行气体交换)→肺静脉→左心房→左房室口(二尖瓣开放)→左心室→主动脉口(主动瓣开放)→主动脉(通过各级动脉分布至全身)。

此外,下列结构对保证心脏正常活动也具有重要作用:

① 心传导系统,它是由特殊的心肌纤维所构成,能产生并传导冲动,使心房肌和心室肌协调地规律地进行收缩。从而维持心收缩的正常节律。

② 心脏的血管,心脏的动脉为发自升主动脉的左、右冠状动脉,其静脉最终汇集成冠状静脉窦开口于右心房。供给心脏本身的血液循环叫冠状循环。

血液供应

心肌本身也要接受流经心房和心室血流的一小部分。一个动静脉系统(冠脉循环)向心肌提供富氧血液并将乏氧血液返流回右心房。分向心脏的左、右冠状动脉起源于主动脉起始部。由于收缩时心脏受到很大压力,因此大部分血液都在舒张期流经冠脉循环。

心脏

出现问题

1、呼吸会不顺畅,胸口会闷也会刺痛,刺痛的时间是短暂的,一发作几秒钟就过了,最多一分钟。

2、严重了会从前胸痛到后背膏肓肩胛的地方,十天半个月会来一次,三、五个月发作一次,时间越短越严重。

3、心脏不好会牵扯到左边手臂酸、麻、痛,因为我们心脏的神经与左手臂的神经是同一条,所以左边的心脏有问题会牵扯到左手臂。

4、心脏也会牵扯到颈部僵硬、转动不灵活,早上起床脖子经常扭到;因为心脏有问题,颈动脉会狭窄,血液供应不顺畅,旁边的筋失血自然僵硬。[2]

疾病症状

心脏疾病没有单一的特异症状,只是某些症状能提示心脏病存在的可能性,但当几种症状同时出现时,常能得出几乎肯定的诊断。医生首先通过病史和查体进行诊断。然后通过实验室检查来确诊、评估疾病的严重程度以及帮助拟定治疗计划。然而,有时严重的心脏病患者,甚至在疾病晚期也可能没有症状。常规健康体检或因其他疾病而就诊时亦可能不会发现这些无症状的心脏病。

心脏疾病症状包括:某种类型的胸痛、气促、乏力、心悸(常提示心跳减慢、增快或不规则)、头晕目眩、晕厥等。然而,出现这些症状并非必然存在心脏病。例如:胸痛可能提示心脏病,但也可发生在呼吸系统疾病和胃肠道疾病。

疼痛

心肌不能获得足够的血液和氧(称为心肌缺血)以及过多代谢产物堆积都能导致痉挛。常说的心绞痛就是由于心肌不能获得足够的血液供应而产生的一种胸部紧缩感或压榨感。然而,在不同的个体之间,这种疼痛或不适感的类型和程度都有很大的差异。有些患者在心肌缺血时,可能始终没有胸痛发生(称为隐匿性心肌缺血)。

如果其他肌肉组织(特别是腓肠肌)不能获得足够的血供,患者常在运动中感到肌肉紧缩感和乏力性疼痛(间歇性跛行)。

心包炎(心脏周围囊腔的炎症或损伤)所导致的疼痛常在病人平卧时加重,而在坐位或前倾位时减轻,运动不会使疼痛加重。由于可能存在胸膜炎,故呼吸可能会加重或减轻病人的疼痛。

当动脉撕裂或破裂时,病人出现剧烈锐痛,这种疼痛来去匆匆且可能与身体活动无关。有时这种病损可能发生在大动脉,特别是主动脉。主动脉的过度伸展或膨隆部分(动脉瘤)突然出现渗漏,或者内膜轻度撕裂,血液渗漏入主动脉夹层。这些损害可导致突然的严重疼痛。疼痛可发生在颈后、肩胛间区、下背部或腹部。

左心室收缩时,位于左心房和左心室之间的一组瓣膜可能会脱向左心房(二尖瓣脱垂),这种病人有时可出现短暂发作的刺痛,通常这种疼痛位于左乳下,且与体位和活动无关。

气促

气促是心力衰竭的常见症状,是液体渗出到肺脏中肺泡间质的结果,称为肺充血或肺水肿,类似于溺水。在心力衰竭的早期,气促只出现在体力活动时。随着心衰的加重,轻微活动时也发生气促,直至静息状态下都出现气促。卧位时液体渗到整个肺脏,而站立位时由于重力作用液体主要分布在双肺底部,故心衰病人卧位时发生气促或加重而站立位时症状减轻 。夜间阵发性呼吸困难是病人夜间平卧时发生的气促,站立后可减轻。

气促不只见于心脏疾病,罹患肺部疾病、呼吸道肌肉疾病以及影响呼吸过程的神经系统疾病亦可出现气促。任何导致氧供与氧需失衡的疾病或状态,如贫血时血液携氧不足或甲亢时氧耗过度等,皆可致患者气促。

乏力

当心脏泵血能力下降时,活动期间流向肌肉的血液不足以满足需要,此时患者常感到疲乏与倦怠。但这些症状常难以捉摸,不易引起患者的重视。患者常通过逐渐减少活动量来适应或归咎于衰老的表现。

心悸

通常情况下,人们对自己的心跳没有感觉。但在某些情况下,如剧烈活动后,甚至正常人亦会察觉到自己的心跳非常有力、快速或不整齐。通过脉搏触诊或心脏听诊,医生可以证实这些症状。心悸症状是否属于异常,取决于对如下问题的回答:有无诱因、是突然发生或 是逐渐发生、心跳频率、是否有心律不齐及其严重程度等。心悸与其他症状如气促、胸痛、乏力和倦怠、眩晕等一道出现时常提示有心律失常或其他严重疾病存在。

头晕

由于心率异常、节律紊乱或泵功能衰竭导致的心输出量减少可引起头晕和晕厥(见第23节)。这些症状也可由大脑或脊髓疾病引起,甚或没有严重的病因。如长久站立的士兵因腿部肌肉活动减少影响血液回流心脏,可能会出现头晕。强烈的情绪波动或疼痛刺激神经系统也可导致头晕和晕厥。医生必须鉴别心源性晕厥与癫痫,后者由大脑疾病引起。

心脏跳动

如果按一个人心脏平均每一分钟跳动70次、寿命有70岁计算的话,一个人的一生中,心脏就要跳动将近26亿次。一旦心脏停止跳动,那就意味着,这个生命很可能走到尽头了。

如果心率为75次/min,则完成一个心动周期经历的时间为0.8s。心房每工作(收缩)0.1s,可以休息0.7s;心室每工作0.3s,可以休息0.5s,所以心脏可以一直跳动而不会累,有足够的时间休息。

跳动之因

人的心脏是一个不知疲倦的动力泵,只要生命不息,它就跳动不止。

那么,心脏跳动的奥秘在哪里呢?

心脏中的心肌细胞有两种类型。大多数为普通心肌细胞,在受到刺激以后,它们将发生收缩;刺激消失以后则又舒张开来。这样的一次收缩和一次舒张合起来,便组合成了心脏的一次跳动。另一些细胞为特殊心肌细胞,它们能够按自身固有的规律,即自律性,不断地产生兴奋并传导给普通心肌细胞,对其进行刺激,使之收舒。

在心脏的右心房接近上腔静脉的入口附近,存在着一个由特殊心肌细胞汇集而成的窦房结。它的强有力的自律性兴奋,通过传导系统的传播,决定着整个心脏的跳动频率,即心率。因此窦房结是心脏的起搏点。 此外,心率还受到迷走神经、交感神经、各级心血管中枢以及诸多体液因素的调节。

19世纪末科学家们在右心房上腔静脉入口处发现窦房结,在心房心室间发现了房室结,在房室结与心室肌肉之间又发现了浦肯野纤维。就是由窦房结——>房室结——>浦肯野纤维组成了传送心脏跳动“指令”的特殊电流传导系统。

心脏的各种自律细胞均具有自动兴奋的能力,因此都能对心脏跳动发挥起搏作用。但是,不同自律细胞的节律性高低各不一样。

节律最高的是窦房结,约为100次/分,房室结约为50次/分,最低的是浦倾野纤维,约为20-40次/分。这个电流传导系统还可传到人体表面,用心电图机测出、放大描记和打印出来,这就是心电图。

当窦房结有病变时,只能靠房室结和浦倾野纤维维持心跳,每分钟只能跳50次以下,满足不了身体的需要,于是即发生多种心律紊乱,甚者可引起心搏停止。这需要安装心脏起搏器,以维持、控制心脏的跳动,保证人体的正常需要。

主要组成

心脏是一中空的肌性器官,主要由心肌构成,有左心房、左心室、右心房、右心室四个腔。左右心房之间和左右心室之间均由间隔隔开, 故互不相通,心房与心室之间有瓣膜,这些瓣膜使血液只能由心房流入心室,而不能倒流。[3]

心房

心房是心脏内部上面的两个空腔,在左边的叫“左心房”,在右边的叫“右心房”,壁厚,肌肉发达。心房连接静脉血管。

左心房与肺静脉相连,右心房与上、下腔的静脉和冠状窦口相连。左心房接受从肺部回来的血,右心房接受从全身其他部位回来的血。心房与心室之间有带瓣膜(房室瓣)的通路,心房收缩时血从通路流入心室。心房的部位很神奇,如果尖锐的东西刺进去,那是不会有生命危险的,这叫不死结,但要在血流干之前。血液由心房压入心室后,由心室压入动脉,分别输送到肺部与全身的其他部分。[4]

心室

心室(ventricle)是心脏内部下面的两个空腔,在左边的叫“左心室”,在右边的叫“右心室”。心室的壁厚,肌肉发达。其中左心室的壁比右心室更厚,肌肉更发达。心室连接动脉血管。[5]

右心室

右心室有出入二口,入口即右房室口,其周缘附有三块叶片状瓣膜,称右房室瓣(即三尖瓣)。按位置分别称前瓣、后瓣、隔瓣。瓣膜垂向室腔,并借许多线样的腱索与心室壁上的乳头肌相连。出口称肺动脉口,其周缘有三个半月形瓣膜,称肺动脉瓣。

左心室

左心室有出入二口。入口即左房室口,周缘附有左房室瓣(二尖瓣),按位置称前瓣、后瓣,它们亦有腱索分别与前、后乳头肌相连。出口为主动脉口,位于左房室口的右前上方,周缘附有半月形的主动脉瓣

瓣膜

瓣膜是人或某些动物的器官里面可以开闭的膜状结构。本文只介绍在人心脏的瓣膜。每个人的心脏内都有四个瓣膜。即连结左心室和主动脉的主动脉瓣、连结右心室和肺动脉的肺动脉瓣、连结左心房和左心室的二尖瓣和连结右心房和右心室的三尖瓣。它们均起单向阀门作用,使血液只能从一个方向流向另一个方向而不能倒流。[6]

心脏保养

控制体重。研究表明:体重增加10%,胆固醇平均增加18.5%,冠心病危险增加38%;体重增加20%,冠心病危险增加86%,有糖尿病的高血压病人比没有糖尿病的高血压病人冠心病患病率增加1倍。

心脏

戒烟。烟草中的烟碱可使心跳加快、血压升高(过量吸烟又可使血压下降)、心脏耗氧量增加、血管痉挛、血液流动异常以及血小板的粘附性增加。这些不良影响,使30-49岁的吸烟男性的冠心病发病率高出不吸烟者3倍,而且吸烟还是造成心绞痛发作和突然死亡的重要原因。

戒酒。美国科学家的一项实验证实乙醇对心脏具有毒害作用。过量的乙醇摄入能降低心肌的收缩能力。对于患有心脏病的人来说,酗酒不仅会加重心脏的负担,甚至会导致心律失常,并影响脂肪代谢,促进动脉硬化的形成。

改善生活环境。污染严重及噪音强度较大的地方,可能诱发心脏病。因此改善居住环境,扩大绿化面积,降低噪音,防止各种污染。

避免拥挤。避免到拥挤的地方去。无论是病毒性心肌炎、扩张型心肌病,还是冠心病、风心病,都与病毒感染有关,即便是心力衰竭,也常常由于上呼吸道感染而引起急性加重。因此要注意避免到人员拥挤的地方去,尤其是在感冒流行季节,以免受到感染。

合理饮食。应有合理的饮食安排。高脂血症、不平衡膳食、糖尿病和肥胖都和膳食营养有关。所以,从心脏病的防治角度看营养因素十分重要。原则上应做到“三低”即:低热量、低脂肪、低胆固醇。

适量运动。积极参加适量的体育运动。维持经常性适当的运动,有利于增强心脏功能,促进身体正常的代谢,尤其对促进脂肪代谢,防止动脉粥样硬化的发生有重要作用。对心脏病患者来说,应根据心脏功能及体力情况,从事适当量的体力活动有助于增进血液循环,增强抵抗力,提高全身各脏器机能,防止血栓形成。但也需避免过于剧烈的活动,活动量应逐步增加,以不引起症状为原则。

规律生活。养成健康的生活习惯。生活有规律,心情愉快,避免情绪激动和过度劳累。

冠心病、心脏病。50岁以上的人群70%患有糖尿病,成为世界之最,政府和人民为此付出了沉重的代价。

经济发展为不健康的生活方式提供了物质可能。因此,我们必须明确一点,心血管病流行虽然不能说是经济发展的必然结果,但却是人类违背了自然规律而得到的一种惩罚。

保护心脏的食物

燕麦。早晨可吃一碗燕麦作为早餐,其所富含的欧米茄-3脂肪酸、叶酸和钾对心脏都很有好处。同时,燕麦还是一种纤维含量非常高的食品,能很好的降低血液中的低密度脂蛋白胆固醇含量,帮助保持动脉血管的通畅。还可选择粗燕麦或燕麦片,但要避免选择速食燕麦制品,因为其所含纤维量比较少。如果还能再吃一根香蕉,就能再多摄入4克的纤维。

鲑鱼。因为含有非常多的欧米茄-3脂肪酸,所以鲑鱼能有效降低血压和减低血液粘稠度。每周两餐,就能将受心脏病攻击死亡的概率降低三分之一。鲑鱼还含有一种叫虾青素的物质,是一种非常强力的抗氧化剂。

鳄梨。做沙拉时不妨放些鳄梨,为饮食添加有利于心脏健康的优质脂肪,这里所说的优质脂肪就是含有单元不饱和脂肪酸的脂肪,这种脂肪能帮助降低低密度脂蛋白胆固醇(“坏”胆固醇)的含量。同时提高体内高密度蛋白质胆固醇(“好”胆固醇)的含量。食用鳄梨同时摄入多种类胡萝卜素,特别是β胡萝卜素和番茄红素,对健康起着至关重要的作用。

橄榄油。所含有的不饱和脂肪酸是所有食用油品中最高的,能有效降低体内“坏”胆固醇的含量,从而减低心脏疾病的患病风险。研究发现,居住在希腊的克里特人体内含有大量的胆固醇,但却很少有人死于心脏病,原因就在于他们长期食用富含“好”脂肪的橄榄油。尽量选择特级初榨的油品,因为最少的加工程序保证了营养没有过多的流失。

坚果。核桃、腰果、杏仁等坚果都含有大量的欧米茄-3脂肪酸和单元及多元不饱和脂肪。吃的同时,还能摄入膳食纤维。和橄榄油一样,坚果也含有大量的“好”脂肪。

莓子。不论蓝莓、黑莓,还是草莓,只要是喜欢吃的,它们都含有能够消炎的成分。能够降低心脏病和癌症的患病风险,有利心血管的健康。

豆子。小扁豆、鹰嘴豆、黑豆,还有腰豆都含有大量的纤维,同时富含欧米茄-3脂肪酸,钙质及可溶性纤维。

菠菜。所含有的叶黄素、叶酸、钾和纤维能够帮助心脏保持健康状态。但是只要多吃蔬菜对于心脏都有很好的强健作用。研究发现,相较不吃蔬菜的人群,每天吃两份半蔬菜的人患心脏病的风险下降了25%。

亚麻籽。富含欧米茄-3和欧米茄-6脂肪酸,少量食用对心脏健康有很大的好处。一碗燕麦粥或是全麦粥,再加上一点亚麻籽,就是一份最好的心脏健康早餐。

大豆。能帮助降低血液中胆固醇的含量,而且饱和脂肪酸的含量很低,依旧是人们保护心脏摄入优质蛋白的重要来源。吃豆腐和喝豆奶都是不错的选择,早餐时喝杯豆奶,也能更好的补充燕麦粥所不能提供的营养。

杏仁。预防血小板凝结,减低心脏病风险。含有丰富油脂的坚果,如花生、杏仁等,在美国被视为每日必须食用、有益心血管的食物之一。坚果中含对心脏有益的必需氨基酸和不饱和脂肪酸,即使每周只吃一次坚果,也能减少四分之一罹患心血管疾病的风险。其中特别推荐杏仁,它不但富含蛋白质,还含有维生素E和精氨酸。其功能是打通血管、防止血小板凝结、降低心脏病风险。但杏仁热量高,在吃的同时,最好减少其它油脂的摄取。

食用时将杏仁磨成粉状,拌入菜中或是洒在饭上,不但可增加口感,也可充分吸收杏仁营养。

人参。作用补气,但最好经中医医生诊断后服用。经常被当成补品的人参,其实并非人人适用。中医认为补气药物可以保护心肌,增强心脏功能,对高血压控制也有帮助。但除非体质真的很虚弱,否则不当的补气只会造成相反的效果,让病情加重。一般要在血压稳定的状况下才可使用人参。血压不稳或刚出血后,并不宜大量服用人参。如何用:最好经由医师辨体质服用,且建议由少量开始。

人参

当归。作用:补血,但最好经中医师诊断后服用。富含维生素B和矿物质的当归,具有补血功效,在传统中医典籍里有活血代淤功能,也是治疗心血管疾病的药物之一。但当归偏热性,体质燥热者不宜使用;且若是肠胃功能较差的人,也容易腹泻。如何用:最好按照医师视个人情况的建议服用。

薏仁。作用:降低胆固醇。高纤的薏仁,不仅可美白,而且其降胆固醇效果不输燕麦。属于水溶性纤维的薏仁,可加速肝脏排出胆固醇。实验发现受试者食用薏仁1个月后,血中胆固醇明显下降,且薏仁还有其它未知的降血脂成分。可自己制作简单的薏仁饭;一碗薏仁兑成一碗半的水,在电饭锅里煮熟。煮好后分成小包装冷冻,煮饭时可将冷冻薏仁稍解冻,放入饭锅与米一起煮熟。这种方式不但可控制白米与薏仁的比例,也可经由再次烹煮,使薏仁变软。如何用:薏仁煮成甜汤容易增加热量,最好的方式是将薏仁煮成饭,使其成为主食的一部分。

薏仁

黑芝麻。作用:防止血管硬化。含有强力抗氧化成分的黑芝麻,不仅可减缓衰老,使头发乌黑,也能让血管变得更有弹性。黑芝麻中的不饱和脂肪酸和卵磷脂,可维持血管弹性,预防动脉粥样硬化,是优质的脂肪来源。铁质及维生素含量丰富的黑芝麻,也是中医认为可补血及滋补五脏的食品。经常食用还可达到预防便秘的功效。如何用:芝麻的营养成分藏在种子里,因此必须要咬开破壳才有效。建议生芝麻最好先用干火稍微炒一下,让有效成分经由加热爆开释放。或是将黑芝麻打碎磨成粉,洒在饭上、菜上,这样也可以充分摄取到芝麻素。著名的客家擂茶,就是用小钵将黑芝麻、花生、绿茶等一一研磨成细粉,冲成茶饮。事实证明,这是可充分摄取营养的高明养生方式。

黄豆。作用:降低胆固醇。黄豆含多种人体必需氨基酸,且多为不饱和脂肪酸,可促进体内脂肪及胆固醇代谢。尤其含有抗氧化物质、蛋白质纤维和单糖,是良好的蛋白质来源,十分适合素食者当主食。且黄豆与米有互补作用,正好形成完整的蛋白质来源。建议减少对油炸类的黄豆加工品的摄取,改由黄豆饭提供良好蛋白质来源。如何用:可先将黄豆用热水泡4小时以上,再换水烹煮。这样可将黄豆中容易产生气体的多醣体溶解出,以免造成肚子胀气。

心脏“放松操”。冠心病属中医胸痹的范畴,多由气滞血瘀、胸阳痹阻所致,患者在改善生活方式和服药的同时,平时做穴位的自我按摩,可增加心脏的无氧代谢能力,能有效预防心绞痛和心梗的发生。选用以下3个主要穴位进行自我按压,可起到疏通经脉、活血化瘀的作用,对冠心病有较好的保健作用。

挤压时,将拇指、食指相对呈钳状,放在每个穴位正反两面进行挤压,用左手按压右侧穴位,右手按压左侧穴位,稍向下点压用力后,保持压力不变,继而旋转揉动,以产生酸胀感为度。施用手法力度要根据体质、病情、耐受力的不同,而尽量达到轻重适宜、柔和,并且从轻到重,点揉后缓缓放松。每天不限时段,操作时不可憋气。心肌梗塞患者,可用于急性期过后。按压穴位的远期疗效还有待于观察,但如能持之以恒,对患者的心脏症状减轻会有一定帮助。

参考资料

[1]  资料.汉典 [引用日期2014-01-11]

[2]  郭青龙,李卫东.人体解剖生理学.中国医药科技出版社,2006-9:110-112

[3]  心腔.百度百科 [引用日期2016-03-14]

发动机 [fā dòng jī]

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发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

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中文名

发动机

外文名

Engine

分类

内燃机、外燃机、电动机

基本参数

排量、缸数

基本结构

动力转化装置

发展历史

回顾发动机产生和发展的历史,它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。

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外燃机

外燃机,就是说它的燃料在发动机的外部燃烧,1816年由苏格兰的R.斯特林所发明,故又称斯特林发动机。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汽时,高压便产生了,然后这种高压又推动机械做功,从而完成了热能向动能的转变。

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内燃机

明白了什么是外燃机,也就知道了什么是内燃机。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,常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。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。一般地,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,但这总是很特殊的例子,并不存在批量生产的适用性。

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发动机结构示意图(图1)

燃气轮机

此外还有燃气轮机,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。

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基本参数

排量

首先来看看最常见的一个发动机参数——发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。

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缸数

了解了排量,再来看发动机的其他常见参数。很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,想弄明白究竟是什么意思。这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。

汽缸排列形式

气缸排列形式,顾名思义,是指多气缸内燃机各个气缸排布的形式,直白的说,就是一台发动机上气缸所排出的队列形式。

目前主流发动机汽缸排列形式:

L:直列

V:V型排列

其他非主流的汽缸排列方式:

W:W型排列

H:水平对置发动机

R:转子发动机

直列发动机:

直列发动机,一般缩写为L,比如L4就代表着直列4缸的意思。直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单,好比气缸们站成了一列纵队。

内燃机

具体来说,我们常见的大致有L3、L4、L5、L6型四款(数字代表气缸数量)。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑,稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少,当然也意味着制造成本更低。同时,采用直列式气缸布局的发动机体积也比较紧凑,可以适应更灵活的布局。也方便于布置增压器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低,并不适合配备6缸以上的车型。

V型发动机:

所谓V型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形(通常的夹角为60°),故称V型发动机。

与直列布局形式相比,V型发动机缩短了机体的长度和高度,而更低的安装位置可以便于设计师设计出风阻系数更低的车身,同时得益于汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。比如一些追求舒适平顺驾乘感受的中高级车型,还是在坚持使用大排量V型布局发动机,而不使用技术更先进的“小排量直列型布局发动机+增压器”的动力组合。

W型发动机:

许多人以为就像V型发动机的汽缸呈V形排列那样,W型发动机的汽缸排列形式也一定是呈W形,其实不然,它只是近似W形排列,严格说来还应属V型发动机,至少是V型发动机的一个变种。

发动机(图2)

W型发动机,W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形,两组V型发动机共用一根曲轴。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。

W型与V型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型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型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。

水平对置发动机:

在上面介绍气缸V型排列发动机的时候已经提过,V型布局形成的夹角通常为60°(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),而水平对置发动机的气缸夹角为180度。但是水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,所以目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。

转子发动机:

相比常见的L型、V型气缸布局形式,可能很多朋友会对三角转子发动机感到陌生。转子发动机又称为米勒循环发动机,由德国人菲加士·汪克尔发明,之后这项技术由马自达公司收购。我们都知道:传统的气缸往复运动式发动机,工作时活塞在气缸里做往复直线运动,而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动,必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同,它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,因而同样功率的转子发动机尺寸较小,重量较轻,而且振动和噪声较低,具有较大优势。

VR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V6 2.8L发动机,称做VR6,并安装在第三代高尔夫上。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。

众所周知,对于V型6缸发动机而言,60度夹角是最优化的设计,这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的。但为了能在更小的空间内放下V6发动机,大众集团另辟蹊径的研发出了夹角为15度、体积更小的VR6发动机。而从动力参数来看,它并不逊色与普通的V6发动机,但在研发之初就暴露了明显的抖动问题。通过一系列的平衡稳定手段虽使问题得以明显改善。但这依然无法超越改变其本身结构上的特性,就像普通直列发动机的震动通常都会大于V型发动机一样,夹角更小的VR6从结构本身就决定了它的震动会大于V6。诸如大众旗下的高尔夫R32、EOS等车型都曾装配过这款发动机。

VR发动机的汽缸夹角非常小,两列汽缸接近平行,汽缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。VR发动机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挂。这款发动机非常紧凑,虽然是V缸机,但由于两列汽缸相离很近所以只需要一个汽缸盖就可以搞定,比90度和60度夹角的V6成本低很多(因为普通V缸机必须加工两个汽缸盖如果是DOHC的V缸机还需要加工4根凸轮轴,所以成本很高)。

基本结构

简述

机体是构成发动机的骨架,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。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、汽缸套、气缸盖和气缸垫等零件组成。

发动机结构解析图

气缸体

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,气缸体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。

发动机(图3)

气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。

1、一般式气缸体:其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差

2、龙门式气缸体:其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。

发动机机构示意图(图2)

3、隧道式气缸体:这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。

曲轴箱

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱,曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体,下曲轴箱用来贮存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳图。油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。

气缸盖

气缸盖安装在气缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

按照进气系统分类

缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴。

气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。

气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室,而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。

汽油机燃烧室常见的三种形式。

1)半球形燃烧室

半球形燃烧室结构紧凑,火花塞布置在燃烧室中央,火焰行程短,故燃烧速率高,散热少,热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列,进气口直径较大,故充气效率较高,虽然使配气机构变得较复杂,但有利于排气净化,在轿车发动机上被广泛地应用。

按照气缸数目分类

2)楔形燃烧室

楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻力小,提高了充气效率。气门排成一列,使配气机构简单,但火花塞置于楔形燃烧室高处,火焰传播距离长些,切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。

3)盆形燃烧室

盆形燃烧室,气缸盖工艺性好,制造成本低,但因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。

气缸垫

气缸垫装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气,漏水和漏油。

气缸垫的材料要有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以确保密封,同时要有好的耐热性和耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的气缸垫,由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮,压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架,两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。

安装气缸垫时,首先要检查气缸垫的质量和完好程度,所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时,必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2~3次进行,最后一次拧紧到规定的力矩。

OHV

发动机的凸轮轴布局形式分为OHC(顶置凸轮轴)和OHV(底置凸轮轴)这两种。目前日本及欧洲的汽车厂家较为青睐顶置凸轮轴这种设计;而底置凸轮轴,通常只有在美国车上才能看见。

OHC(顶置凸轮轴),历经发展现在被分成SOHC(单顶置凸轮轴)和DOHC(双顶置凸轮轴)。单顶置凸轮轴就是依靠一根凸轮轴来控制进、排气门的开合。通常来说单顶是配合两气门发动机的设计,由于两气门发动机在进、排气效率比多气门要低,气门间角布置局限性大。而双顶置凸轮轴就能把这些问题优化,因为一根凸轮轴只控制一组气门(进气门或排气门),因此省略了气门的摇臂,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构。总的说来,双顶置凸轮轴由于传动部件少,进、排气效率高,更适合发动机高速时的动力表现。对于追求高功率的日本、欧洲厂商,凸轮轴顶置设计当然是最合适不过了。

底置凸轮轴这种设计的发动机一般都是大排量、低转速、追求大扭矩输出,因为底置凸轮轴,是依靠曲轴带动,然后凸轮与气门摇臂采用一根金属杆来连接,是凸轮顶起连杆,连杆推动摇臂来实现发动机气门的开合,所以过高的转速会使顶杆承压过大以致折断。但是这种用顶杆的设计,也有它的优点,结构简单,可靠性高、发动机重心底、成本低等。因为发动机转速低,强调的是扭矩表现,所以底置凸轮轴设计是足够满足这种需求的。

既然这两种设计偏向不同,前者是最求大功率,后者是追求大扭矩。我们知道汽车提速快、牵引力强靠的是扭矩,而实现最高速度是依靠功率。这里还有一个简单的公式:功率=转速X扭矩。自然吸气时发动机提升功率最简单的办法,就是提高转速,转速越高升功率自然就越高。

爆震传感器

发动机工作时因点火时间提前过度(点火提前角)、发动机的负荷、温度及燃料的质量等影响,会引起发动机爆震。发生爆震时,由于气体燃烧在活塞运动到上止点之前,轻者产生噪音及降低发动机的功率,重者会损坏发动机的机械部件。为了防止爆震的产生,爆震传感器是不可缺少的重要部件,以便通过电子控制系统去调整点火提前时间。

发动机发生爆震时,爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先储存的点火及其他数据,及时计算修正点火提前角,去调整点火时间,防止爆震的发生。

铂金火花塞

火花塞分很多种,就材料而言主要有:镍合金、铂金等,这些材料本身都有良好的导电性。火化塞散热形式有冷型火花塞和热型火花塞,火花塞的电极结构主要有单极、双极、四极等。其中出于想提升车辆点火性能方面的考虑,很多人都会想着把自己的单极火花塞改为多极的,或者将自己的镍合金火花塞改为铂金的。

火花塞是由绝缘体和金属壳体两部分组成,金属壳体带有螺纹,拧在发动机气缸上,在金属壳体中有一个中心电极,它通过绝缘材料与金属壳体绝缘,在中心电极上端有接线螺母,连接从分电器的过来的高压线,在金属壳体下面还焊有接地电极,在中心电极与接地电极之间有很小的间隙,脉冲高压电击穿两个电极之间的空气,产生电火花点燃可然混合气做功,由于火花塞工作在高温高压的恶劣环境,对它的材料和制造工艺都要求十分高,但在大多经济型车常采用镍合金火花塞,只有中高档车才会使用铂金火花塞或白金火花塞。

顶置凸轮轴

凸轮轴英文全称为Overhead camshaft,简称OHC。一般发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。顶置凸轮轴是将凸轮轴被放置在汽缸盖内,燃烧室之上,直接驱动摇臂、气门,不必通过较长的推杆。与气门数相同的推杆式发动机(即顶置气门结构)相比,顶置凸轮轴结构中需要往复运动的部件要少得多,因此大大简化了配气结构,显著减轻了发动机重量,同时也提高了传动效率、降低了工作噪音。尽管顶置凸轮轴使发动机的结构更加复杂,但是它带来的更出色的引擎综合表现(特别是平顺性的显著提高)以及更紧凑的发动机结构,使发动机制造商很快在产品中广泛应用这一设计。顶置凸轮轴与顶置气门结构的驱动方式并不一定不同。动力可以通过正时皮带、链条甚至齿轮组传递到顶置的凸轮轴上。

分电器

汽油发动机点火系统中按气缸点火次序定时的将高压电流传至各气缸火花塞的部件。在蓄电池点火系统中,通常将分电器和点火器安装在同一轴上,并由凸轮轴驱动,同时它还带有点火提前角调整装置和电容器等。

点火器的断电臂用弹簧片使触点闭合,凸轮轴带动断电凸轮使触点开启,开启间隙约为0.30~0.45毫米。断电凸轮的凸起数与气缸数相同。当触点开启时,分电器的分电臂正好对准相应的侧电极,感应产生的高压电由次级线圈经过分电臂、侧电极、高压导线传至相应气缸的火花塞。

缸线

缸线是传统点火系中必不可少的一部分,是点火线圈把能量传给火花塞的介质。缸线大体上分为四部分。第一是导电材料,第二是绝缘胶皮,第三是点火线圈接头,第四是火花塞接头(还有一些缸线外面再包裹一层隔热材料,防止缸线被烧坏)。

缸线数目与发动机缸数相同。随着科技发展,现在很多车已经没有了缸线,缸线和点火线圈做到了一起,每缸一个点火线圈,体积大大减小,为每缸独立点火提供了更加便利的条件。

活塞

发动机好比是汽车的“心脏”,而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”,除了身处恶劣的工作环境外,它还是发动机中最忙碌的一个,不断的进行着从下止点到上止点、从上止点到下止点的往复运动,吸气、压缩、做工、排气等,活塞的内部为掏空设计,更像是一个帽子,两端的圆孔连接活塞销,活塞销连接连杆小头,连杆大头则与曲轴相连,将活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动。

每个活塞的裙体处都有三条皱纹,是为了安装两道气环和一道油环,且气环在上。在装配时,两道气环的开口需要错开,起到密封的作用。油环的作用主要是刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油,并将润滑油刮布均匀。目前广泛应用的活塞环材料主要有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。

火花塞

通过电极之间的放电现象产生火花,汽油发动机是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力,但是作为燃料的汽油即使处于高温环境下也很难自燃,要想使其适时燃烧有必要用“火”来点燃。这里说的火花点火便是“火花塞”的作用。发动机整体性能的好坏完全是取决于火花塞闪出火花的良否来决定的。我们往往把发动机比作为“汽车的心脏”,但是更能把火花塞比作为“发动机的心脏”。

机滤

机滤全称机油滤清器,它的作用是去除机油中的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质,保护发动机。

在发动机工作过程中,金属磨屑、尘土、高温下被氧化的积碳和胶状沉淀物、水等不断混入润滑油。机油滤清器的作用就是滤掉这些机械杂质和胶质,保待润滑油的清洁,延长其使用期限。机油滤清器应具有滤清能力强,流通阻力小,使用寿命长等性能。

机油冷却器

机油冷却器的作用是冷却润滑油,保持油温在正常工作范围之内。在大功率的强化发动机上,由于热负荷大,必须装用机油冷却器。发动机运转时,由于机油粘度随温度升高而变稀,降低了润滑能力。因此,有些发动机装用了机油冷却器,其作用是降低机油温度,保持润滑油一定的粘度。机油冷却器布置在润滑系循环油路。

节气门

节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门,气体进入进气管后会和汽油混合成可燃混合气,从而燃烧做工。它上接空气滤清器,下接发动机缸体,被称为是汽车发动机的咽喉。节气门有传统拉线式和电子节气门两种,传统发动机节气门操纵机构是通过拉索(软钢丝)或者拉杆,一端连接油门踏板,另一端连接节气门连动板而工作。电子节气门主要通过节气门位置传感器,来根据发动机所需能量,控制节气门的开启角度,从而调节进气量的大小。

节温器

节温器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量,改变水的循环范围,以调节冷却系的散热能力,保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态,否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟,就会引起发动机过热;主阀门开启过早,则使发动机预热时间延长,使发动机温度过低。

冷却系统

冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷,如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。

而把这些热量先传给冷却水,然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀,效果好,而且发动机运转噪音小,目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。

喷油嘴

喷油嘴其实就是个简单的电磁阀,当电磁线圈通电时,产生吸力,针阀被吸起,打开喷孔,燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出,形成雾状,利于燃烧充分。

喷油嘴本身是一个常闭阀,当ECU下达喷油指令时,其电压讯号会使电流流经喷油嘴内的线圈,产生磁场来把阀针吸起,让阀门开启好使油料能自喷油孔喷出。 喷射供油的最大优点就是燃油供给之控制十分精确,让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比,不仅让引擎保持运转顺畅,其废气也能合乎环保法规的规范。

平衡轴

平衡轴让发动机工作起来更加平稳、顺畅。平衡轴技术是一项结构简单并且非常实用发动机技术,它可以有效减缓整车振动,提高驾驶的舒适性。

当发动机处在工作状态时,活塞的运动速度非常快,而且速度很不均匀。当活塞位于上下止点位置时,其速度为零,但在上下止点中间位置的速度则达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动,因此必然会在活塞、活塞销和连杆上产生较大的惯性力。虽然连杆上的配重可以有效地平衡这些惯性力,但却只有一部分运动质量参与直线运动,另一部分参与了旋转。因而除了上下止点位置外,其它惯性力并不能完全达到平衡状态,此时的发动机便产生了振动。

起动系统

为了使静止的发动机进入工作状态,必须先用外力转动发动机曲轴,使活塞开始上下运动,气缸内吸入可燃混合气,然后依次进入后续的工作循环。而依靠的这个外力系统就是启动系统。

目前几乎所有的汽车发动机都采用电力起动机启动。当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时,电动机旋转时产生的电磁转矩通过飞轮传递给发动机的曲轴,使发动机起动。电力起动机简称起动机。它以蓄电池为电源,结构简单、操作方便、起动迅速可靠。

气门

气门(Value)的作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气,传统发动机每个汽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,常见的是每个汽缸布置有4个气门(也有单缸3或5个气门的设计,原理一样,如奥迪A6的发动机),4汽缸一共就是16个气门,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适当地减小,使气门开启或闭合的速度更快。

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组,机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

发动机共有进气、压缩、做功、排气四个行程,在做功行程中,曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动,对外输出动力,而在其他三个行程中,由于惯性作用又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。

曲轴

曲轴是发动机的主要旋转机构,它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动,且通常我们所说的发动机转速就是曲轴的转速。

二行程发动机的工作原

曲轴会因机油不清洁以及轴颈的受力不均匀造成连杆大头与轴颈接触面的磨损,若机油中有颗粒较大的坚硬杂质,也存在划伤轴颈表面的危险。如果磨损严重,很可能会影响活塞上下运动的冲程长短,降低燃烧效率,自然也会较小动力输出。此外曲轴还可能因为润滑不足或机油过稀,造成轴颈表面的烧伤,严重情况下会影响活塞的往复运动。因此一定要用合适黏度的润滑油,且要保证机油的清洁度。

润滑系统

发动机工作时,各运动零件均以一定的力作用在另一个零件上,并且发生高速的相对运动,有了相对运动,零件表面必然要产生摩擦,加速磨损。因此,为了减轻磨损,减小摩擦阻力,延长使用寿命,发动机上都必须有润滑系统。

发动机(图4)

润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面,并在摩擦表面之间形成油膜,实现液体摩擦,从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损,以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。润滑方式有压力润滑、飞溅润滑、润滑脂润滑三种方式。

中冷器

中冷器一般只有在安装了涡轮增压的车才能看到。因为中冷器实际上是涡轮增压的配套件,其作用在于提高发动机的换气效率。 对于增压发动机来说,中冷器是增压系统的重要组成部件。无论是机械增压发动机还是涡轮增压发动机,都需要在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器,由于这个散热器位于发动机和增压器之间,所以又称作中间冷却器,简称中冷器。

结构布局

发动机可以说是汽车上最重要的部分,而它的布置形式对于汽车的性能具有重大影响。对于轿车来说,发动机的布置位置可以简单的分为前置、中置和后置三种。目前市面上大多数车型都是采用的前置发动机,中置和后置发动机只在少数的性能跑车上使用。

当然根据发动机放置形式,也可分为横置、纵置发动机。

前置发动机

前置发动机,即发动机位前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子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,将发动机置驾驶员的前方,在正面撞车时,发动机可以保护驾驶员免受冲击,从而提高了车的安全性。

中置发动机

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

发动机(图5)

汽车在转弯时,汽车各个部分因为惯性都会向弯外移动,引擎是质量最大的部分,所以引擎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。

后置发动机

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,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,最有代表性的就是保时捷911,当然smart也是后置发动机。曾经的经典车型大众甲壳虫和菲亚特126P也是后置发动机。

横置发动机

横置发动机是指发动机和汽车前桥平行。简单的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。

纵置发动机

纵置发动机是指发动机与汽车的前桥垂直,简单的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,无疑是降低了能量的损失。

反置发动机

“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,进气歧管在后的布置方式,简单的说就是“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。

技术特点

1、发动机气门驱动机构采用液压支承滚珠摇臂式结构,与现在一般汽油机上普遍采用的液压挺杆式气门驱动机构相比,这种新颖的气门驱动机构具有摩擦扭矩相对较小的优点,因此所需的驱动力亦小,从而可有效减小发动机功耗,降低油耗。

发动机工作原理

2、为有效地减轻整车重量,1.4升汽油机采用铝合金缸体,取得了十分明显的轻量化效果。

3、采用专用材料和经特殊工艺加工的塑料进气管代替传统金属进气管,不仅收到轻量化效果,而且可以有效地减小进气管壁阻力,提高进气效率,增大发动机功率。

4、采用先进工艺加工的涨断式连杆,利用专用涨断设备将加工完毕的连杆大头孔涨断,而不是原先采用的锯开,磨削工艺。这样可利用涨断连杆锯齿状“哈夫”面,确保绝对准确的紧固定位,从而减小摩擦力和延长连杆使用寿命。

5、采用热套式凸轮轴,与原凸轮轴相比,不仅可以使凸轮轴重量减轻,还可以达到更高的凸轮型线精度和更精确的配气正时。

发动机(图6)

6、油门采用电子控制装置,亦称E-GAS电子油门,这种控制装置能统一协调并合理管理汽车各工况对发动机扭矩和输出功率的瞬时要求,如驾驶员加速行驶、超车、启动空调等,可使得发动机在每一工况点的运转状态始终处于最佳范围,既能满足低排放、低油耗要求,又可使整车行驶性能实现优化。

7、改进发动机进气系统的布置位置,可有效地降低充入发动机的进气温度和提高进气密度,使发动机在充气效率得以提高的基础上输出更大功率。具体改进是将发动机的进气管路布置在发动机前端模块左侧,冷却水箱之上。

8、为提高冷却水箱的防腐能力,延长水箱的使用寿命,布置在发动机前端模块中的冷却水箱散热片均包覆塑料。

9、为防止发动机油底壳底部与高低不平路面发生碰撞、摩擦而损伤发动机,专门在油底壳下面可选装一块金属防护板。

10、为有效地隔热、隔声、隔震,使其不传入乘员厢内影响乘坐舒适性,POLO轿车在排气管部位加装了一块隔热屏蔽板。

汽车保养

保养注意事项

清理空气滤清器

空气滤清器直接关系到汽车在行驶过程中发动机的进气问题,广本经销店的经理告诉记者说,车辆只在城市中行驶,空气滤清器还不会堵塞,但是汽车如果在灰尘较多的路面上行驶后,就需要特别关注一下空气滤清器的清洁问题了。

如果空气滤清器发生堵塞或积尘过多就会致使发动机进气不畅,而且大量的灰尘进入汽缸,会加快汽缸积炭速度,使发动机点火不畅,动力不足,车辆的油耗就自然会升高。如果在正常的城市公路上行驶,空气滤清器在汽车行驶5000公里时就应该进行检查,如果滤清器上积尘过多,可以考虑用压缩空气从滤芯内部向外吹,将灰尘吹净。但压缩空气的压力也不能过高,以防滤纸被损坏。他告诉记者,在清洁空气滤清器时切不可用水或油,以防止油水浸染滤芯。

驱除节气门油泥

节气门处油泥产生的原因是多方面的,有些是燃料燃烧的废气在节气门处形成积炭;再就是没有被空气滤清器过滤的杂质在节气门处残留形成。油泥多了进气会产生气阻,从而导致油耗的增加。

他说,车一般在行驶1万到2万公里时就应该对节气门进行清洗。在清洗节气门时,首先要拆除进气喉管,露出节气门,拆掉电瓶负极,关闭点火开关,把节气门翻板扳直,往节气门内喷少量“化油器清洗剂”然后用涤纶抹布或者高纺“无纺布”小心擦洗,节气门深处,手够不着的地方可以用夹子夹住抹布小心擦洗,清洗干净后装好进气喉管和电瓶负极就可以点火了!

清洗喷油嘴积炭

因为燃烧室容易产生积炭,而积炭会导致启动困难;喷油嘴积炭也会导致油道堵塞、汽油喷射变形、雾化差,燃油消耗自然也会增大。

对于燃烧室的清洗可以采用专用退炭剂,使燃烧室和喷油嘴上的积炭软化并与零件表面脱离,然后将软化的积炭除去。这种除炭方法效果好,比起以前直接擦拭相比有不损伤零件表面等优点,并且除炭的效率也得到了大大的提高。[2]

冬季保养问题

冬季开始的时候,我相信有很多车主都遇到过这些情况,比如发动机不能启动,换挡时发动机熄火等。那么动机如何预防这些问题的出现呢?

发动机冷启动困难,主要原因就是发动机温度太低,所以我们只要让发动机保温,不让刺骨的寒风直接吹进发动机舱内,就可以避免打不着车。所以,在冬季停车时要注意车头的方向,最好让车头对着建筑物,利用建筑物来挡风,防止引擎被寒风吹袭而过冷。夜间停车时,可将车头对着朝阳方向,令清晨的第一缕阳光能照到车头上,帮助引擎升温,这样出车就容易多了。平时也要定期的去指定服务站检查、调整三、换挡时发动机熄火。

换挡时发动机熄火,可能是由于当时的怠速太低了,或者是怠速的截止阀未拧紧,也有可能是是档位过高憋死了,还有一种可能是油气分离器被严重堵塞。平时的时候起步基本上应用一档,检查一下怠速截止阀看看是否拧紧,插头是否插紧。同时,最好去指定的服务站清洗油气分离器。

此外,还要定期清洗燃油系统燃油。在通过油路供给燃烧室燃烧的过程中,不可避免地会形成胶质和积碳,在油道、化油器、喷油嘴和燃烧室内沉积,干扰燃油流动,破坏正常空燃比,使燃油雾化不良,造成发动机喘抖、爆振、怠速不稳、加速不良等故障。使用BG208燃油系统强力高效清洗剂清洗燃油系统,控制积碳的生成,能够始终使发动机保持最佳状态。

选用适当质量等级的机油对于汽油发动机的养护也很重要。应根据进、排气系统的工作原理需要和使用条件,选用SD-SF级汽油机机油。对于柴油发动机,则要根据机械负荷,选用CB-CD级柴油机机油。无论汽油机或柴油机,选用标准都以不低于生产厂家规定的要求为准。

定期更换机油及机油滤清器滤芯也是日常养护发动机的重要工序。任何质量等级的机油在使用过程中,油质都会发生变化。达到一定行驶里程之后,机件磨损,会给发动机带来故障,使之性能下降。为了避免故障发生,应结合行驶里程,定期更换机油,并使油量适中(一般以略低于机油标尺上限为好)。机油从滤清器的细孔通过时,机油中的固体颗粒和粘稠物会积存在滤清器中。如滤清器堵塞,机油不能通过滤芯时,会胀破滤芯或打开安全阀,从旁通阀通过,仍把脏物带回润滑部位,加剧发动机磨损。因此应定期清洗或更换机油滤清器滤芯。

工作原理

发动机分为活塞发动机,冲压发动机,火箭发动机,涡轮发动机。

工作过程:进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。

进气冲程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K,比汽油机低。

压缩冲程

由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16~22)。压缩终点的压力为3 000~5 000kPa,压缩终点的温度为750~1 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

做功冲程

当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 000~9 000kPa,最高温度达1 800~2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。

排气冲程

柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

故障排除

油耗过大

发动机耗油过大故障:

发动机油耗过大是指它的百公里油耗超过规定的标准值。油耗过大,发动机的经济性就差。影响发动机油耗的因素很多,有发动机技术状况方面的因素,也有底盘技术状况方面的因素。

发动机(图7)

1、故障现象:发动机耗油量过大。

2、常见的故障原因

1)冷却液温度传感器失常。

2)空气流量计或进气压力传感器失常。

3)节气门位置传感器失常。

4)燃油压力过高。

5)冷起动喷油器漏油或冷起动控制失常。

6)喷油器漏油。

7)氧传感器失效。

8)点火系统故障。

9)发动机机械部件故障(缸压过低等)。

10)配气相位不正确。

11)ECU及连接器故障。

3、故障诊断与排除

1)测量冷却液温度传感器,其不同温度下的电阻值应符合标准。电阻太大,会使电脑误认为发动机处于低温状态,从而进行冷车加浓控制,使油耗增加。也可以用电脑解码器来检测,将检测仪所显示的冷却液温度传感器传给电脑的冷却液温度数值与发动机实际冷却液温度相比较。如有差异,说明冷却液温度传感器有故障,应更换。

2)检测空气流量计或进气压力传感器,其数值应符合标准。空气流量计或进气压力传 感器的误差会直接影响喷油量。检测结果如有异常,应更换空气流量计或进气压力传感器。

3)检查节气门位置传感器。在节气门处于中小开度时,全负荷开关应断开。若全负荷开关始终闭合或闭合时间过早,会使电脑始终或过早地进行全负荷加浓,从而增大油耗。

4)测量燃油压力。怠速时的燃油压力应为250kPa左右。随着节气门的开启,燃油压力应逐渐上升。节气门全开时的燃油压力约为 300kPa左右。若燃油压力能随节气门开度变化而改变,但压力始终偏高,则说明油压调节器有故障,应更换。若燃油压力不能随节气门开度变化而改变,而始终保持 300kPa左右,则说明油压调节器的真空软管破裂或脱落,或燃油压力调节控制电磁阀有故障,进气管真空度没有作用在油压调节器的真空膜片室上,导致油压过高。对此,应更换软管或电磁阀。若燃油压力过高,达 400kPa以上,说明回油管堵塞或油压调节器有故障,应检测回油管或更换油压调节器。

5)检查点火高压与能量、点火正时。

6)检查冷起动喷油控制是否正常。用电压表或试灯接在冷起动喷油器线束插头上,检 查发动机起动时冷起动喷油器工作的持续时间是否符合标准值。若工作时间过长或起动后一直工作,则说明冷起动喷油器控制失常,应检查冷起动温度开关及控制电路。

7)拆卸喷油器,检查各喷油器有无漏油。如有异常,应清洗或更换喷油器。

8)检查发动机械故障(气缸压力、气门是否止滞或泄漏、凸轮轴面磨损、气门正时、气门 间隙、气门密封性等),检查排气系统是否堵塞、冷却系节温器的工作情况。

故障诊断、排除的相关要点:

电控发动机的喷油量是发动机ECU根据传感器和开关信号经精确计算而输出控制信号控制喷油器的,所以电控发动机的优点之一是油耗低。造成油耗大的原因有:传感器或开关信号错误,燃油压力过多或喷油器故障,点火系故障,发动机机械部件故障等。

1、判断故障是否确为发动机故障造成的油耗大。

由于人们对油耗过大通常是用每百公 里耗油量来评定的,而不是单指发动机的比油耗,所以诊断油耗过大的故障时,首先就确诊故障是否在发动机。驾驶员的驾驶习惯不良、轮胎气压过低、车辆负载过大、制动拖滞、传动系打滑、自动变速器不能升到高档、液力变矩器无锁止等均会导致油耗过大。

2、检查发动机是否还存在明显的故障现象,如冒黑烟、动力不足、加速不良等。

凡是 造成动力不足、混合气过浓、冷却液温度过低的故障都将导致发动机油耗过大。发动机怠速过高也是油耗过大的原因之一。混合气偏浓不会导致动力下降,相反地,动力可能略有增大,但发动机对混合气过浓没有混合气过稀敏感,一些人是难以察觉的,除非过浓达到了排气冒黑烟的地步了。要检查混合气是否过浓,最好用废气分析仪。当然拆检火花塞也不失为一种简单可行的方法。

用专用电脑诊断仪进行故障码与数据流的读取,充分注意氧传感器信号数值的变化情 况,并注意观察长期燃油校正系数和短期燃油校正系数的变化,其变化规律是否与氧传感器信号变化相适应。

所谓短期燃油校正系数,是指发动机电脑对所控制的混合气 浓度的短期校正的程度。氧传感器检测混合气浓度,电脑增加或减小喷油量的控制程度以燃油校正系数的方式表示出来。而所谓短期校正则是表示电脑对混合气浓度变化立即做出反应的校正过程。而燃油长期校正系数则是指发动机电脑对所控制的混合气浓度的长期校正的程度。它取决于燃油短期校正系数在一段时间内的变化情况。若电脑发现燃油短期校正系数在一段时间内一直太大或太小,就会相应地增大或减小燃油长期校正系数,这表明电脑在一段时间内一直按加浓或减稀的混合气控制发动机的工作。此时,短期燃油校正系数又恢复为中间值。这种对混合气浓度的长时间的校正工作称为长期校正,其校正的程度用燃油长期校正系数来表示。如果拆下蓄电池接头或拔下发动机 ECU插头,则其内保存的长期校正系数通常会消失。

3、要重视基本检查,进气管是否漏真空可参考前述“怠速不稳的故障”中的方法进行 检查。

电控发动机燃油喷射系统按进气量检测方式一般分为流量型 L型和压力型D型两种。流量型用空气流量计直接检测进气量,压力型用进气压力间接计算出进气量。因此不论是流量型还是压力型,只要进气系统不密封就会影响喷油量,其影响程度要比化油器式发动机更大,所以对进气系统检修时应注意。油耗过大的其他影响因素还有以下几点:

1)发动机量油尺、机油加油Vl盖必须安装好,否则会影响发动机运行。

2)进气软管不能有破裂,箍固要安装紧固。因为漏气会影响空气流量计或进气压力传 感器的信号,从而影响喷油量,使发动机怠速不稳,易熄火,动力性和加速性能差。

3)真空管不能破裂、扭结,也不能插错。真空管插错会使发动机怠速不稳,甚至使各 缸无规律地交替工作不良。

4)喷油器应安装舒贴,密封圈完好。如果安装不舒贴或密封圈损坏,上部安装密封不 良会漏油造成严重事故,下部密封不良会造成漏气使发动机真空度下降,运行不良。

5)观察数据流时要仔细,维修前后要对比,最好能先记录下来。

6)对燃油蒸气蒸发控制系统的工作情况要全面检查。

7)有时,如果一个爆燃传感器拧得过紧,它会变得过于灵敏并导致减少点火提前角导 致燃料经济性下降。当爆燃传感器被拆下并重新安装时,按规定力矩对传感器进行紧固是十分重要的。对传感器检查的程序取决于汽车的型号及生产年份。一定要按照汽车厂建议的试验程序及技术标准进行检查。

自动熄火

发动机自动熄火故障:

1、故障现象

发动机运转或汽车行驶过程中自动熄火,而再起动并没有多大困难的现象。

2、常见的故障原因:

1)进气管路真空泄漏。

2)怠速调整不当、节气门体过脏、怠速控制系统不良等造成的怠速不稳。

3)燃油压力不稳定,例如电动燃油泵电刷过度磨损或接触不良,或燃油泵滤网堵塞等。

4)废气再循环阀门阻塞或底部泄漏。

5)燃油泵电路、喷油器驱动电路等电路有接触不良等故障。

6)燃油泵继电器、EFl继电器、点火继电器不良等。

7)点火系工作不良。例如高压火弱,火花塞使用时间过久,点火正时不对,点火线圈接触不良或热态时存在匝间短路导致没有高压火花或高压火花弱,低压线路接触不良,绝缘胶损坏间歇搭铁等。

8)节气门位置传感器不良。

9)空气流量计或进气压力传感器有故障。

10)冷却液温度传感器、氧传感器有故障。

11)曲轴位置传感器有故障,如无转速信号(插头未插好、曲轴位置传感器信号线断、传 感器定位螺钉松动、间隙失调、传感器损坏等 );曲轴位置传感器信号齿圈断齿,会引起加速 时熄火;曲轴位置传感器内电子元件温度稳定性能差,会导致信号不正常,会引发间歇熄火故障。

12)ECU有故障。

3、故障诊断的一般步骤

1)先进行故障自诊断,检查有无故障码出现。如有,则按所显示的故障码查找故障原因。要特别注意会影响点火、喷油、怠速、配气相位变化的传感器和执行器 (如发动机转速及曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、怠速控制阀等 )有无故障。

2)如自动熄火仅发生在怠速工况,且熄火后可即起动可按怠速不稳、易熄火进行检查(参见怠速不稳、易熄火的检 查程序 )。

3)采用故障模拟征兆法振动熔丝盒、各线柬接头,看故障能否出现。然后进一步检查各线束接头有无接触不良、各搭铁线有无搭铁不良、目视检查线束绝缘层有无损坏和间歇搭铁等现象。

4)采用故障模拟征兆法改变ECU、点火器等的工作环境温度,重现故障,进而诊断故障原因。

5)试换点火线圈、火花塞等。

6)在不断的试车过程中,用多通道示波器同时监测发动机转速及曲轴位置传感器、空气流量计、电脑的 5V输出参考电源电压等信号。

7)如果在熄火前有喘振、加速不良的现象再慢慢熄火的话,故障可能发生在供油不畅上。可接上燃油压力表,最好能将压力表用透明胶固定于前风窗玻璃上,再试车确定。如存在熄火时油压过低的现象,则检查油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、油压调节器及燃油泵控制电路。

8)试车时接上专用诊断仪,读取故障出现前后的数据,进行对比分析,从而找 出故障。

9)按故障原因逐个检查排除。[3]

故障诊断的相关要点:

在对电控系统引进故障诊断时,千万别忘记先进行基本检查。例如:在试图诊断电控单元控制的燃油喷射系统故障之前,一定要确保进气管路无泄漏、配气正时、点火正时。如果存在这些不良现象,发动机的抗负荷交变能力就差,在工况突变的情况下可能熄火,如加速熄火、制动熄火、开空调熄火、挂档熄火。

1、有些汽车的间歇性故障是难于诊断的,除非是检查汽车时正好故障显现。

2、检查不定时的怠速熄火故障时,有时换火花塞是必要的。

3、当怀疑空气流量计不良(如空气流量计热线过脏;内部电路连接焊点脱落、接触不良等 )时,可用示波器检查空气流量计信号电压波形。在发动机稳定运转时用一个螺钉旋具柄轻轻地敲打空气流量计壳体并观察示波器。如果波形变化较大或发动机熄火,则要更换空气流量计。有些空气流量计出现内部连接的松动,这会导致电压信号突变,从而导致熄火。这个测试要先用振动法确定线束接头接触良好。

4、当怀疑进气压力传感器不良时,应先检查传感器真空胶管,看其是否破裂、弯折,是否有时漏气,有时不漏气,使进气压力传感器信号时而正常,时而不正常,造成发动机收加速踏板时熄火。

5、还应检查对喷油量影响较大的传感器,如冷却液温度传感器、氧传感器。冷却液温度传感器不仅对喷油量有影响,也是修正点火提前角的信号之一,故也应重视。有时某些车型的氧传感器信号电压无变化,容易造成加速时发动机熄火。

6、如在较高速行驶过程中先出现加速不良然后熄火,这就要着重检查油路;如在较高速行驶过程中突然熄火则着重查找电路方面的原因,高压火花是否过弱是必检项目之一。

7、突然熄火、间歇熄火还应对控制点火的主要传感器发动机转速及曲轴位置传感器进行检查。

8、故障征兆模拟试验方法。在故障诊断中最困难的情形是有故障,但没有明显的故障征兆。在这种情况下必须进行彻底的故障分析,然后模拟与用户车辆出现故障时相同或相似的条件和环境。无论维修人员经验如何丰富,也无论他技术如何熟练,如果他对故障征兆不经验证就进行诊断,则将会在维修工作中忽略一些重要的东西,这必将导致车辆的运行故障。

在故障征兆模拟试验中,故障征兆固然要验证,而且故障部位或零件也必须 找出。为了做到这一点,在预先连接试验和开始试验之前,必须把可能发生故障电路范围缩小,然后进行故障征兆模拟试验,判断被测试的电路是否正常,同时也验证了故障征兆。

1)振动法。当振动可能是引起故障的原因时,即可采用振动法进行试验。基本试验方法主要有:

①连接器。在垂直和水平方向轻轻摇动连接器,

②配线。在垂直和水平方向轻轻地摆动配线。连接器的接头、振动支架和穿过开口的连接器体都是应仔细检查的部位。

③零件和传感器。用手指轻拍装有传感器的零件,检查是否熄火,如图7—1 c所示。切记不可用力拍打继电器,否则可能会使继电器开路。

2)加热法。有些故障只是在热车时出现,则可能是由有关零件或传感器受热而引起的。

3)水淋法。当有些故障是在雨天或高湿度的环境下产生时,可用水喷淋在车辆上,检查是否发生故障。

4)电器全接通法。当怀疑故障可能是因用电负荷过大而引起时,可接通车上全部电器设备检查是否发生故障。

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参考资料

[1]  发动机结构示意图(图1)来源.

[2]  省油之根本 发动机保养.中国二手网 [引用日期2012-12-04]

[3]  部分五角星发动机气缸盖存在故障.中国二手网 [引用日期2012-12-04]

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人不但要有科学,技术,文化,艺术跟音乐。――钱学森

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