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從今天起給大家講解汽車發動機的相關知識。汽車發動機是非常複雜且精密的機器,大約由幾百個零部件組成,我將為大家詳細講解每一個零部件的結構和工作原理,以及系統執行、指標引數解讀等內容,儘可能的貼近用車養車實際生活。
首先來說說什麼是發動機。所謂的發動機,是指能將自然界中某種能量直接轉化為機械能,並拖動某些機械進行工作的機器。比如在古時候用水力來推動磨盤轉動碾米,這就是簡單的水力發動機;還有古代的風車,也是把風力轉化為機械能,用於提水灌溉、碾磨穀物等,這就是簡單的風力發動機。
而汽車發動機都是熱機。所謂的熱機,是指能把熱能轉化為機械能的發動機,稱為熱力發動機,簡稱熱機。根據燃料在發動機中燃燒位置的不同,熱機又可以分為內燃機和外燃機兩種。
所謂的外燃機就是指燃料在機器外部燃燒的發動機。常見的外燃機有蒸汽機、汽輪機、核動力反應堆等。外燃機並不能直接把熱量轉化為機械能,而是要藉助於一種介質——水。首先燃燒化石燃料或者核燃料,產生熱量燒開水,讓水變成水蒸氣,然後用水蒸氣來推動其它機械的運動。所以,所有的外燃機都可以用“燒開水”這三個字來概括。比如蒸汽機,是用煤燒開水,汽輪機是燒煤或者天然氣燒開水,核動力是核燃料燒開水,等等。我們國家的首個航母——遼寧號,它的發動機就是蒸汽機,燃料是重油;漂亮國的核動力航母,是讓核燃料燃燒放熱燒開水,產生蒸汽驅動航母前進;汽輪機一般用於火力發電廠。
所謂的內燃機就是指燃料在機器內部燃燒的發動機。根據內燃機將熱量轉化為機械能的主要構件形式的不同,內燃機可以分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。燃氣輪機主要用於大型船舶,而噴氣式發動機屬於燃氣輪機的一種,主要用於飛機、航空航天等裝置。活塞式內燃機包括汽油發動機、柴油發動機、氣體燃料發動機,它們具有結構緊湊、體積小、質量輕和容易起動等許多優點,因此被廣泛地用作汽車動力。
內燃機是在十九世紀八十年代發明的,它的基本原理有兩個:卡諾原理和奧托迴圈。現代的發動機不論如何發展進化,都沒有脫離這兩個理論。
汽車發動機根據不同的特徵,有很多種分類方法,常見的汽車發動機的型別如下:
1、根據所用燃料種類,分為汽油發動機、柴油發動機和氣體燃料發動機三類,它們分別以汽油、柴油和天然氣、液化石油氣和其他可燃氣體為燃料。其中的汽油發動機具有升功率高、噪音低、振動小、對負荷反應迅速等優點,在小型客車上廣泛使用;而柴油機具有低速扭矩大、動力足等優點,廣泛用於貨車、工程機械、中小型船舶等裝置上;氣體燃料發動機是在汽油機和柴油機基礎上改型的,目的是為了節約燃料,降低發動機排放。
2、根據活塞運動方式的不同,分為往復活塞式發動機和旋轉活塞式發動機兩種。往復活塞式發動機就是我們常見的汽油機和柴油機,旋轉活塞式發動機就是我們常說的轉子發動機。由於轉子發動機熱效率低,油耗高,排放超標,很少有車企在使用它了,目前只有日本的馬自達公司還在研究它,其它車企都已經放棄了。
3、根據在一個工作迴圈期間活塞往復運動的行程數,分為二衝程發動機和四衝程發動機兩種。現在市面上行駛的汽車,使用的都是四衝程發動機;二衝程發動機只用於少量的摩托車、遊艇、剪草機等,在汽車上基本絕跡了。
4、根據發動機的氣缸數量,可以分為單缸發動機和多缸發動機。僅有一個氣缸的發動機稱為單缸發動機;有兩個以上氣缸的發動機稱為多缸發動機,如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十缸、十二缸等都是多缸發動機。現代車用發動機多采用三缸、四缸、六缸,八缸、十缸、十二缸發動機極為罕見,一般只用於中大型轎車或者越野車上。
5、根據發動機氣缸的排列方式,可以分為單列式和雙列式。單列式發動機的各個氣缸排成一列,比如直列雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸等。雙列式發動機是把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°稱為V型發動機,比如V6、V8、V12等,還有一種特殊的W12;若兩列之間的夾角=180°稱為水平對置式發動機,這種發動機現在只有斯巴魯和保時捷還在使用,其它車企都不用了。
6、根據發動機冷卻方式的不同,可以分為水冷式和風冷式兩種。以水或冷卻液為冷卻介質的稱作水冷式內燃機,而以空氣為冷卻介質的則稱作風冷式內燃機。現在市場上絕大多數的汽車都是水冷式的,只有極少數的工程機械和摩托車使用風冷。
7、根據發動機進氣狀態不同,可以分為增壓發動機和自然吸氣發動機兩類。若進氣是在接近大氣狀態下進行的,則為自然吸氣式發動機;若利用增壓器將進氣壓力增高,進氣密度增大,則為增壓發動機。現在柴油機基本都是增壓發動機,汽油機也有普及增壓的趨勢。
現在使用最廣泛的汽車發動機,是往復活塞式、四衝程、水冷、直列四缸、自然吸氣發動機。隨著排放法規的日益嚴苛,發動機氣缸有減少的趨勢,現在已經有很多三缸發動機了,並且小排量發動機趨向於增壓。