發動機動力來自於(yu) 哪?
汽車的動力,來自於(yu) 汽油或柴油燃燒時產(chan) 生的爆炸力。可是,如果把汽油放在一個(ge) 盆中並把它點燃,為(wei) 什麽(me) 隻燃燒而不爆炸呢?這是因為(wei) 盆子不是密封的,而是敞口的。如果在一個(ge) 密封容器中裝入汽油和空氣,然後點燃它們(men) ,便會(hui) 產(chan) 生爆炸現象。汽車發動機就是根據這個(ge) 原理設計的。
如果將汽油和空氣按照最適合的燃燒比例(1∶ 14.7)混合,並對它們(men) 進行大力壓縮使之溫度上升,此時點燃它們(men) 就會(hui) 產(chan) 生更大的爆炸力。將這種力量通過一係列的機構“引導”到車輪上,便會(hui) 推動汽車前進。
什麽(me) 是內(nei) 燃機和外燃機?
我們(men) 經常把汽車發動機稱為(wei) 內(nei) 燃機,難道還有外燃機?是的,外燃機是存在的,比如原來火車上用的蒸汽機,發電廠和輪船上使用的汽輪機等,都是外燃機。它們(men) 都是利用燃料在發動機氣缸的外部燃燒來產(chan) 生動力的。如早期的蒸汽機,它利用燃料(木材、煤、煤氣、柴油等)燒開鍋爐中的水,使之產(chan) 生高壓蒸汽並進入氣缸內(nei) ,利用蒸汽壓力推動活塞做功,從(cong) 而產(chan) 生動力。
內(nei) 燃機則是相對外燃機而言的,它的燃料在氣缸內(nei) 燃燒。現在 , 汽車上用的汽油發動機和柴油發動機,都是內(nei) 燃機。
怎樣計算發動機排氣量和壓縮比?
氣缸排氣量是指活塞從(cong) 下止點到上止點所掃過的氣體(ti) 容積,它取決(jue) 於(yu) 缸徑和活塞行程。發動機排量是各氣缸排量的總和,一般用 cc(立方厘米)、mL( 毫升)或 L(升 ) 來表示。由於(yu) 氣缸體(ti) 是圓柱體(ti) ,它的容積不太可能正好是整升數,因此才會(hui) 出現1998cc、2397cc 等數字,它們(men) 可近似標示為(wei) 2.0L、2.4L 等。
發動機的排量越大,每次吸入的可燃混合氣就越多,燃燒時產(chan) 生的動力就越強。這相當於(yu) 人的胃口越大,吃的就越多,可能就越有勁兒(er) 。
發動機的壓縮比是指壓縮前的氣缸容積與(yu) 壓縮後的氣缸容積(即燃燒室容積)之比。
汽油機燃燒原理
汽油中最主要的成分是碳氫化合物,這種物質分子中隻含有碳和氫兩(liang) 種原子。在汽油爆炸燃燒時,碳氫化合物與(yu) 吸入空氣中的氧產(chan) 生化學反應,其中1個(ge) 碳原子和2個(ge) 氧原子化合生成1個(ge) 二氧化碳分子,2個(ge) 氫原子和1個(ge) 氧原子化合生成1個(ge) 水分子。如果吸入的空氣量不足,那麽(me) 和碳原子結合的氧原子就會(hui) 顯得少,這樣就不會(hui) 完全生成二氧化碳,便會(hui) 生成一部分一氧化碳。在爆炸燃燒的過程中,由於(yu) 溫度極高,還會(hui) 造成空氣中的氮原子被氧化生成一氧化氮和二氧化氮。因此,汽車排氣中的主要成分就是一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等。
汽油機工作循環原理
活塞在氣缸中要完成進氣、壓縮、做功和排氣四個(ge) 行程,才算是完成一個(ge) 工作循環。在此期間,活塞要在氣缸內(nei) 上下運動各兩(liang) 次,曲軸則同時要旋轉兩(liang) 周。
看一下汽車上的轉速表,就會(hui) 知道這個(ge) 過程有多快。如果轉速表的指針指向6,則表明此時的發動機轉速為(wei) 每分鍾6000轉,合計每秒鍾100轉,那麽(me) 一個(ge) 活塞每秒鍾就要完成50個(ge) 工作循環(一個(ge) 工作循環內(nei) 曲軸要轉2周),也就是說在一個(ge) 氣缸內(nei) 要爆炸50次。如果是一台4缸發動機,那麽(me) 在1秒內(nei) 4個(ge) 氣缸則要產(chan) 生200次爆炸。發動機工作時的呯呯聲,其實就是燃料燃燒時的爆炸聲。
同理,如果轉速表指針指向3,則表明此時發動機轉速為(wei) 每分鍾3000轉,合計每秒鍾50轉,那麽(me) 一個(ge) 活塞每秒鍾就要完成25個(ge) 工作循環,也就是說在一個(ge) 氣缸內(nei) 要爆炸25次。如果是一台4缸發動機,那麽(me) 在1秒內(nei) 4個(ge) 氣缸則要產(chan) 生100次爆炸。
發動機的動力能夠源源不斷的原因?
活塞在氣缸中上下移動,活塞下行到的最低點叫下止點,上行到頂點的位置稱為(wei) 上止點。上止點與(yu) 下止點之間的距離稱為(wei) 行程。當活塞在上止點時,活塞頂端的空間稱為(wei) 燃燒室。
進氣行程
活塞在氣缸內(nei) 自上止點向下行到下止點時,進氣門打開,排氣門關(guan) 閉,氣缸內(nei) 可以產(chan) 生部分的真空,將新鮮的空氣和汽油的混合氣吸進氣缸內(nei) 。
壓縮行程
進氣門和排氣門都關(guan) 閉,活塞由下止點上行移動到上止點,將氣缸的混合氣壓縮,進入氣缸的混合氣越多,活塞越接近上止點位置,壓縮力越大。在壓縮行程內(nei) ,氣缸中混合氣的最大壓力稱為(wei) 壓縮力。將混合氣壓縮是為(wei) 了使混合氣混合得更均勻,且提高溫度易於(yu) 燃燒,得到較大的動力。
做功行程
進氣門和排氣門都關(guan) 閉後,火花塞跳出高壓電火花適時將混合氣點燃,使其燃燒並爆發出強大壓力,將活塞從(cong) 上止點推到下止點。火花塞的高壓電火花來自高壓線圈,它能將火花能量放大,然後再由電子控製單元(ECU)將高壓電火花按順序分配到各個(ge) 氣缸,從(cong) 而點燃被壓縮的混合氣。
排氣行程
活塞自下止點上行到上止點,此時進氣門關(guan) 閉,排氣門打開,氣缸中已經燃燒過的廢氣由活塞向上移動時,經排氣門和排氣歧管排入大氣。燃燒過的廢氣經過消聲器的消聲後,才不會(hui) 產(chan) 生太大的噪聲。
轉子發動機
汽車大多采用往複式發動機,因為(wei) 它的活塞是直線往複運動的。不論是汽油發動機還是柴油發動機,都是如此。與(yu) 往複式活塞發動機相對的,就是轉子發動機,其活塞在氣缸內(nei) 做旋轉運動。
現在所說的轉子發動機,是指德國工程師菲利克斯·汪克爾在 20 世紀 50 年代設計的三角形活塞式轉子發動機。因此,轉子發動機也被稱為(wei) 汪克爾發動機。
轉子發動機的主要部件結構簡單,體(ti) 積小,功率大,高速時運轉平穩,性能較好,曾引起汽車行業(ye) 的關(guan) 注,紛紛進行研製試驗。但是,經過幾十年的試驗證明,這種發動機尚無法與(yu) 傳(chuan) 統往複活塞式發動機相媲美,其活塞邊緣磨損嚴(yan) 重,油耗較高。
轉子發動機的活塞呈扁平三角形,氣缸是一個(ge) 扁盒子,活塞偏心地置於(yu) 空腔中。當活塞在氣缸內(nei) 做行星運動時,工作室的容積隨活塞轉動而發生周期性的變化,從(cong) 而完成進氣、壓縮、做功、排氣四個(ge) 工作行程。活塞每轉一次,完成一次四行程工作循環。四行程工作循環與(yu) 往複式發動機的四行程工作循環在原理上是一樣的,隻不過活塞的形狀和運行軌跡不一樣。