发动机、变速箱基本工作原理

一、基本理论

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机

内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

有两点需注意:

1. 内燃机也有其他种类,比如柴油机,燃气轮机,各有各的优点和缺点。

2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料

(煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动

力。内燃机的效率比外燃机高不少,也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。

相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

二、燃烧是关键

汽车的发动机一般都采用4冲程。(马自达的转子发动机在此不讨论,汽车画报曾做过介绍)

4冲程分别是:进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程,发动机完成一个周期(2圈)。

理解4冲程

活塞,它由一个活塞杆和曲轴相联,过程如下

1.活塞在顶部开始,进气阀打开,活塞往下运动,吸入油气混合气

2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气,使得爆炸更有威力。

3.当活塞到达顶部时,火花塞放出火花来点燃油气混合气,爆炸使得活塞再次向下运动。

4.活塞到达底部,排气阀打开,活塞往上运动,尾气从汽缸由排气管排出。

注意:内燃机最终产生的运动是转动的,活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动,这样才能驱动汽车轮胎。

三、汽缸数

发动机的核心部件是汽缸,活塞在汽缸内进行往复运动,上面所描述的是单汽缸的运动过程,而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类:直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型,实际上是两个V组成)。

见下图


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水平对置4缸

不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点,配备在相应的汽车上。

四、排量

混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行,活塞往复运动,你可以看到燃烧室容积的变化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般来说,排量表示发动机动力的大小。

所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。

五、发动机的其他部分

凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭

火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气,使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。

阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和

燃烧时,这两个阀都是关闭的,来保证燃烧室的密封。

活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封:

1.防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。

2.防止润滑油进入汽缸内燃烧。

大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧:活塞环不再密封引起的(尾气管冒

青烟)

活塞杆 连接活塞环和曲轴,使得活塞和曲轴维持各自的运动。

润滑油槽 包围着曲轴,里面有相当数量的油.

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