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汽车原理图解

发动机作为汽车的动力源泉,就像人的心脏一样。不过不同人的心脏大小和构造差别不大,但是不同汽车的发动机的内部结构就有着千差万别,那不同的发动机的构造都有哪些不同?下面我们一起了解一下!



● 汽车动力的来源



汽车的动力源泉就是发动机,而发动机的动力则来源于气缸内部。发动机气缸就是一个把燃料的内能转化为动能的场所,可以简单理解为,燃料在汽缸内燃烧,产生巨 大压力推动活塞上下运动,通过连杆把力传给曲轴,最终转化为旋转运动,再通过变速器和传动轴,把动力传递到驱动车轮上,从而推动汽车前进。

● 气缸数不能过多

一般的汽车都是以四缸和六缸发动机居多,既然发动机的动力主要是来源于气缸,那是不是气缸越多就越好呢?其实不然,随着汽缸数的增加,发动机的零部件也相应 的增加,发动机的结构会更为复杂,这也降低发动机的可靠性,另外也会提高发动机制造成本和后期的维护费用。所以,汽车发动机的汽缸数都是根据发动机的用途 和性能要求进行综合权衡后做出的选择。像V12型发动机、W12型发动机和W16型发动机只运用于少数的高性能汽车上。

● V型发动机结构


其实V型发动机,简单理解就是将相邻气缸以一定的角度组合在一起,从侧面看像V字型,就是V型发动机。V型发动机相对于直列发动机而言,它的高度和长度有所 减少,这样可以使得发动机盖更低一些,满足空气动力学的要求。而V型发动机的气缸是成一个角度对向布置的,可以抵消一部分的震动,但是不好的是必须要使用 两个气缸盖,结构相对复杂。虽然发动机的高度减低了,但是它的宽度也相应增加,这样对于固定空间的发动机舱,安装其他装置就不容易了。


● W型发动机结构


将V型发动机两侧的气缸再进行小角度的错开,就是W型发动机了。W型发动机相对于V型发动机,优点是曲轴可更短一些,重量也可轻化些,但是宽度也相应增大, 发动机舱也会被塞得更满。缺点是W型发动机结构上被分割成两个部分,结构更为复杂,在运作时会产生很大的震动,所以只有在少数的车上应用。

● 水平对置发动机结构


水平对置发动机的相邻气缸相互对立布置(活塞的底部向外侧),两气缸的夹角为180°,不过它与180°V型发动机还是有本质的区别的。水平对置发动机与直 列发动机类似,是不共用曲柄销的(也就是说一个活塞只连一个曲柄销),而且对向活塞的运动方向是相反的,但是180°V型发动机则刚好相反。水平对置发动 机的优点是可以很好的抵消振动,使发动机运转更为平稳;重心低,车头可以设计得更低,满足空气动力学的要求;动力输出轴方向与传动轴方向一致,动力传递效 率较高。缺点:结构复杂,维修不方便;生产工艺要求苛刻,生产成本高,在知名品牌的轿车中只有保时捷和斯巴鲁还在坚持使用水平对置发动机。


● 发动机为什么能源源不断提供动力

发动机之所以能源源不断的提供动力,得益于气缸内的进气、压缩、做功、排气这四个行程的有条不紊地循环运作。


进气行程:活塞从气缸内上止点移动至下止点时,进气门打开,排气门关闭,新鲜的空气和汽油混合气被吸入气缸内。


压缩行程:进排气门关闭,活塞从下止点移动至上止点,将混合气体压缩至气缸顶部,以提高混合气的温度,为做功行程做准备。


做功行程:火花塞将压缩的气体点燃,混合气体在气缸内发生“爆炸”产生巨大压力,将活塞从上止点推至下止点,通过连杆推动曲轴旋转。


排气行程:活塞从下止点移至上止点,此时进气门关闭,排气门打开,将燃烧后的废气通过排气歧管排出气缸外。

● 发动机动力源于爆炸

发动机能产生动力其实是源于气缸内的“爆炸力”。在密封气缸燃烧室内,火花塞将一定比例汽油和空气的混合气体在合适的时刻里瞬间点燃,就会产生一个巨大的爆 炸力,而燃烧室是顶部是固定的,巨大的压力迫使活塞向下运动,通过连杆推动曲轴,在通过一系列机构把动力传到驱动轮上,最终推动汽车。

● 火花塞是“引爆”高手

要想气缸内的“爆炸”威力更大,适时的点火就非常重要了,而气缸内的火花塞就是扮演“引爆”的角色。其实火花塞点火的原理有点类似雷电,火花塞头部有中心电极和侧电极(相于两朵带相反极性离子的云),两个电极之间有个很小的间隙(称为点火间隙),当通电时能产生高达1万多伏的电火花,可以瞬间“引爆”气缸内的混合气体。

● 进气门要比排气门大

要想气缸内不断的发生“爆炸”,必须不断的输入新的燃料和及时排出废气,进、排气门在这过程中就扮演了重要角色。进、排气门是由凸轮控制的,适时的执行“开门”和“关门”这两个动作。为什么看到的进气门都会比排气门大一些呢?因为一般进气是靠真空吸进去的,排气是挤压将废气推出,所以排气相对比进气容易。为了获得更多的新鲜空气参与燃烧,因而进气门需要弄大点以获得更多的进气。

● 气门数不宜过多

如果发动机有多个气门的话,高转速时进气量大、排气干净,发动机的性能也比较好(类似一个电影院,门口多的话,进进出出就方便多了)。但是多气门设计较复杂,尤其是气门的驱动方式、燃烧室构造和火花塞位置都需要进行精密的布置,这样生产工艺要求高,制造成本自然也高,后期的维修也困难。所以气门数不宜过多,常见的发动机每个气缸有4个气门(2进2出)。

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