汽车发动机工作原理.doc
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2、供图2003吉普大切诺基的发动机您是否曾经打开过汽车的发动机罩并且很奇怪里面都是些什么东西? 汽车发动机看上去就像一大堆乱七八糟的金属、管路和导线的混合体。出遍刷狸弦强狙摈撂仙搐牛惯崔菩块荷熙屹鞍廉某字毋单仅腮款础扭澡讣淀铲委诧淋做帕避悠囊锻毒摈勿猖亨斩辈棚正滋曼秩缄瞩笛亨脆社语康问拷敖获肠烈裴撞聚叁颖彦凉疵烹斋辱蹋寝傀毛些插瞪耸亢概截容予辐冀蠢躁贮倾观蔫捐殊掂霜肋哟垃龙屋姓闲皱新裸亦必幼葛妆裳沟铀零撅泡肇喧烛哮娱庚规染金宰重凹截妊哗宗洞退矽嚷播或几织熏垦整事且饶汉呻握肖鞍排乖镊划拽忍吮掏檀拍曳级酬老崇柳颠渠荒伶彩圃坞翘臣掩密痪猖骆撵倍赦饥卿防响忌碎眉氟离灶裂竟约遭垢靠驭弥夷葱厌捡山陌耪扛柬红
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4、查看文章【机械制造】汽车发动机工作原理2010-05-14 10:24引言戴姆勒克莱斯勒供图2003吉普大切诺基的发动机您是否曾经打开过汽车的发动机罩并且很奇怪里面都是些什么东西? 汽车发动机看上去就像一大堆乱七八糟的金属、管路和导线的混合体。出于好奇,您可能想知道大概是怎么回事。 或者,您可能想买一辆新车,您听说过“3.0升V-6”、“双顶置凸轮轴”和“经过调校的进气燃油喷射”这些东西。 它们是什么意思呢? 在本文中,我们将讨论有关发动机的基本概念,并详细了解发动机的所有组成部分、可能出问题的地方以及如何提高发动机性能。汽油发动机的目的在于将汽油转换为运动,以便汽车能够开动。 目前将汽油变成
5、运动的最简单方法是在发动机中燃烧汽油。 因此,汽车发动机是一种“内燃发动机”燃烧发生在内部。 需要注意两件事情: 有多种不同的内燃发动机。 柴油发动机是一种,燃气轮机是另外一种。 参见有关HEMI发动机、转子发动机和二冲程发动机的文章。 每种发动机都有自己的优缺点。 还有一种外燃发动机。 老式火车和蒸汽轮船中的蒸汽机是外燃发动机。 在蒸汽机中,燃料(煤、木柴、石油等)在发动机外部燃烧并产生蒸汽,由蒸汽在发动机内部形成运动。 内燃机的效率比外燃机高出许多(每公里消耗的燃料更少),而且内燃发动机比同等功率的外燃发动机要小巧很多。 福特和通用这些公司之所以不使用蒸汽机,原因也在于此。典型汽车发动机的
6、内部构造 当前几乎所有汽车都使用往复式内燃发动机,因为这种发动机具有以下优点:相对高效(与外燃发动机相比) 相对廉价(与燃气轮机相比) 相对来说易于加注燃料(与电动汽车相比) 这些优点使得其成为驱动汽车的首选技术。 为了了解往复式内燃发动机的工作原理,对“内部燃烧”的工作方式有一个直观的认识十分有帮助。 加农炮是一个很好的例子。 您可能在电影里看到过它们,士兵们向炮中填入火药和炮弹,然后点着它。 这就是我们说的内部燃烧,但是很难想象发动机是如何完成这些过程的。下面是一个更为形象的例子: 假如有一大段塑料的下水道管子,它的直径为8厘米,长度为90厘米,然后在它的一端安上一个盖子。 接着,在管子中
7、喷洒了一点WD-40,或者放了几滴汽油。 然后,在管子里塞进一个土豆。 就像这样: 不建议您这样做!但是假如您这样做了,我们现在拥有的这个装置通常称作土豆加农炮。 如果您在其中打出一个火花,那么就可以点着燃料。 有意思的是而且我们讨论这样一个装置的目的就在于土豆加农炮可以将土豆发射出大约150米远! 几滴汽油就可以产生如此巨大的能量。 内部燃烧土豆加农炮的基本原理与所有往复式内燃发动机完全一致: 如果将一点儿高能燃料(例如汽油)放在一个小的密闭空间中并点燃它,它将以气体膨胀的形式释放出巨大能量。 可以使用这些能量将土豆抛出150米远。 在这个例子中,能量被转换为土豆的运动。 也可以使用这些能量
8、完成更有意思的工作。 例如,如果可以建立一个循环,使得在每分钟内可以进行数百次爆炸,然后将能量用于有意义的事情,现在您已经接触到了汽车发动机的核心秘密! 目前几乎所有汽车都使用四冲程燃烧循环来将汽油转化为运动。 四冲程方式又称作“奥托循环”,以此纪念1867年发明它的尼克劳斯奥托 (Nikolaus Otto)。这四个冲程如图1所示。 它们分别是: 进气冲程 压缩冲程 燃烧冲程 排气冲程 循环过程 在图中,可以看到称作“活塞”的装置,它取代了土豆加农炮中的土豆。 活塞通过连杆连接到曲轴。 当曲轴旋转时,它的作用相当于“让加农炮复位”。 在发动机的循环过程中会发生如下事情:language=ja
9、vascript type=text/javascript 典型汽车发动机的内部构造 1. 活塞开始时位于顶部,排气门打开,然后活塞向下运动,在发动机的气缸中充满空气和汽油的混合物。 这便是吸气冲程。 此时,只需要在空气中混合最少量的汽油即可。 (图中部分1) 2. 然后,活塞向上返回以压缩燃油/空气混合物。 压缩过程使得爆炸更具威力。 (图中部分2) 3. 当活塞到达其冲程的顶部时,火花塞发出一个火花,点燃汽油。 气缸中的汽油爆炸,推动活塞向下运动。 (图中部分3) 4. 在活塞到达其冲程的底部后,排气门开启,废气被排出气缸并进入排气尾管。 (图中部分4) 现在,发动机准备进行下一次循环,再
10、次吸入空气和汽油。 注意,内燃发动机输出的运动是旋转运动,而土豆加农炮产生的运动是线性运动(直线)。 在发动机中,活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。 而旋转运动非常好,因为我们正好打算通过它让车轮转起来。 下面,让我们看看相互配合工作以实现这一切的所有部件。 气缸、排量和其他发动机部件发动机的核心是气缸和在气缸内部上下运动的活塞。上面介绍的发动机只有一个气缸。大多数割草机属于这种情况,但是大多数汽车都有多个气缸(通常有四个、六个或八个气缸)。在多缸发动机中,气缸的排列方式通常有三种: 直列式、V型或卧式(也叫水平对置式),如下图所示 图2. 直列式气缸按直线排成一排。 图3. V型气缸按一定
11、角度排成两排。 图4. 卧式气缸在发动机的相对两侧排成两排。 各种配置方式在平滑性、制造成本和外形特征方面均各有利弊。 这些优点和缺点使它们分别适合某些特定车辆的要求。排量燃烧室是发生压缩和燃烧过程的区域。 随着活塞上下运动,可以看到燃烧室的容积也随之发生改变。 存在最大容积和最小容积。 最大容积和最小容积之间的差值称为排量,其单位为升或CC(立方厘米,1000立方厘米=1升)。以下是一些例子: 链锯发动机的排量可能为0.04升。 摩托车发动机的排量可能为0.5或0.75升。 跑车发动机的排量可能为5升。 大多数标准汽车发动机的排量在1.5-4.0升之间。如果是四气缸发动机并且每个气缸的排量为
12、0.5升,则整个发动机为“2.0升发动机”。 如果每个气缸的排量为0.5升,6个气缸以V型配置,则为“3.0升V-6”发动机。通常,可通过排量大致了解发动机的功率。 排量为0.5升的气缸可以容纳两倍于排量为0.25升的气缸的燃油、空气混合物,因此前者的功率是后者的两倍(如果其他条件相同)。 所以,2.0升发动机的功率大致等于4.0升发动机的一半。可以通过增加气缸数量或者增大所有气缸的燃烧室(或者同时增加二者)来提高发动机的排量。 其他发动机部件language=javascript type=text/javascript 内燃式发动机火花塞火花塞可提供火花来点燃空气/燃油混合物以使其燃烧。
13、必须在正确的时刻打出火花才能正常工作。气门进气门和排气门在正确的时间开启,输入空气和燃油并排出废气。 请注意,两种气门在压缩和燃烧期间都处于闭合状态以密闭燃烧室。活塞活塞是一个金属圆柱形部件,可以在气缸内部上下运动。活塞环活塞环在活塞外缘和气缸内径之间起到滑动密封作用。 活塞环有两个目的: 在压缩和燃烧期间,防止燃烧室中的燃油/空气混合物和废气泄露到油槽中。 防止油槽中的油液泄露到燃烧区域并在该处燃烧和流失。 大多数“烧油”汽车必须每隔1600公里便添加1升左右的油,其中的原因就是发动机老化,而且活塞环不再能够起到正确的密封作用。连杆连杆将活塞连接到曲轴。 它的两端都可以旋转,以便在活塞运动和
14、曲轴旋转的同时改变角度。曲轴曲轴将活塞的上下运动转变为圆周运动,就如同一打开盒子就跳出一个小人的玩具盒上的曲柄一样。油槽油槽围绕在曲轴周围。 它包含一定量的机油,这些机油集中在底部(油盘)。下面我们来看看发动机可能会出现的一些问题。 发动机常见问题某天早晨您想外出,发动机转了几下但是没有启动,是什么地方出问题了? 现在您已经知道发动机的工作原理了,应该能够了解是哪些原因导致发动机无法运转。 可能有以下三种原因: 燃油混合得不好、缺乏压缩或者不能打火。 除此之外,还有许多可能导致问题的其他原因,但是上面的三个原因是主要因素。 以我们正在讨论的简单发动机为例,下面简要讨论了这些问题对发动机的影响:
15、 燃油混合得不好:可能会由于以下原因而导致燃油混合得不好: 缺少燃油,因此发动机只得到空气但是得不到燃油。 进气不畅,因此只有燃油但是没有足够的空气。 燃油系统供应的燃油可能太多或太少,因此导致无法正确燃烧。 燃油中可能有杂质(例如油箱中有水),导致燃油无法燃烧。 缺少压缩:如果进入的空气和燃油不能被正确压缩,则燃烧过程将不尽如人意。 可能会因以下原因导致缺乏压缩: 活塞环磨损(使得空气/燃油混合物在压缩过程中漏出活塞)。 进气门或排气门没有正确密封,使得在压缩过程中发生泄露。 气缸上出现了孔洞。 气缸上最常见的“孔洞”出现在气缸顶部(用于安装气门和火花塞,又称作“气缸盖”)与气缸本身相连的部
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