汽車動力的來源

2017/07/14

發動機作為汽車的動力源泉,就像人的心臟一樣。不過不同人的心臟大小和構造差別不大,但是不同汽車的發動機的內部結構就有著千差萬別,那不同的發動機的構造都有哪些不同?下面我們一起了解一下。

汽車動力的來源

汽車的動力源泉就是發動機,而發動機的動力則來源於氣缸內部。發動機氣缸就是一個把燃料的內能轉化為動能的場所,可以簡單理解為,燃料在汽缸內燃燒,產生巨大壓力推動活塞上下運動,通過連桿把力傳給曲軸,最終轉化為旋轉運動,再通過變速器和傳動軸,把動力傳遞到驅動車輪上,從而推動汽車前進。

氣缸數不能過多

一般的汽車都是以四缸和六缸發動機居多,既然發動機的動力主要是來源於氣缸,那是不是氣缸越多就越好呢?其實不然,隨著汽缸數的增加,發動機的零部件也相應的增加,發動機的結構會更為複雜,這也降低發動機的可靠性,另外也會提高發動機製造成本和後期的維護費用。所以,汽車發動機的汽缸數都是根據發動機的用途和性能要求進行綜合權衡后做出的選擇。像V12型發動機、W12型發動機和W16型發動機只運用於少數的高性能汽車上。

V型發動機結構

其實V型發動機,簡單理解就是將相鄰氣缸以一定的角度組合在一起,從側面看像V字型,就是V型發動機。V型發動機相對於直列發動機而言,它的高度和長度有所減少,這樣可以使得發動機蓋更低一些,滿足空氣動力學的要求。而V型發動機的氣缸是成一個角度對向布置的,可以抵消一部分的震動,但是不好的是必須要使用兩個氣缸蓋,結構相對複雜。雖然發動機的高度減低了,但是它的寬度也相應增加,這樣對於固定空間的發動機艙,安裝其他裝置就不容易了。

W型發動機結構

將V型發動機兩側的氣缸再進行小角度的錯開,就是W型發動機了。W型發動機相對於V型發動機,優點是曲軸可更短一些,重量也可輕化些,但是寬度也相應增大,發動機艙也會被塞得更滿。缺點是W型發動機結構上被分割成兩個部分,結構更為複雜,在運作時會產生很大的震動,所以只有在少數的車上應用。

水平對置發動機結構

水平對置發動機的相鄰氣缸相互對立布置(活塞的底部向外側),兩氣缸的夾角為180°,不過它與180°V型發動機還是有本質的區別的。水平對置發動機與直列發動機類似,是不共用曲柄銷的(也就是說一個活塞只連一個曲柄銷),而且對向活塞的運動方向是相反的,但是180°V型發動機則剛好相反。水平對置發動機的優點是可以很好的抵消振動,使發動機運轉更為平穩;重心低,車頭可以設計得更低,滿足空氣動力學的要求;動力輸出軸方向與傳動軸方向一致,動力傳遞效率較高。缺點:結構複雜,維修不方便;生產工藝要求苛刻,生產成本高,在知名品牌的轎車中只有保時捷和斯巴魯還在堅持使用水平對置發動機。

發動機為什麼能源源不斷提供動力

發動機之所以能源源不斷的提供動力,得益於氣缸內的進氣、壓縮、做功、排氣這四個行程的有條不紊地循環運作。

進氣行程,活塞從氣缸內上止點移動至下止點時,進氣門打開,排氣門關閉,新鮮的空氣和汽油混合氣被吸入氣缸內。

壓縮行程,進排氣門關閉,活塞從下止點移動至上止點,將混合氣體壓縮至氣缸頂部,以提高混合氣的溫度,為做功行程做準備。

做功行程,火花塞將壓縮的氣體點燃,混合氣體在氣缸內發生「爆炸」產生巨大壓力,將活塞從上止點推至下止點,通過連桿推動曲軸旋轉。

排氣行程,活塞從下止點移至上止點,此時進氣門關閉,排氣門打開,將燃燒后的廢氣通過排氣歧管排出氣缸外。

發動機動力源於爆炸

發動機能產生動力其實是源於氣缸內的「爆炸力」。在密封氣缸燃燒室內,火花塞將一定比例汽油和空氣的混合氣體在合適的時刻里瞬間點燃,就會產生一個巨大的爆炸力,而燃燒室是頂部是固定的,巨大的壓力迫使活塞向下運動,通過連桿推動曲軸,在通過一系列機構把動力傳到驅動輪上,最終推動汽車。

火花塞是「引爆」高手

要想氣缸內的「爆炸」威力更大,適時的點火就非常重要了,而氣缸內的火花塞就是扮演「引爆」的角色。其實火花塞點火的原理有點類似雷電,火花塞頭部有中心電極和側電極(相於兩朵帶相反極性離子的雲),兩個電極之間有個很小的間隙(稱為點火間隙),當通電時能產生高達1萬多伏的電火花,可以瞬間「引爆」氣缸內的混合氣體。

進氣門要比排氣門大

要想氣缸內不斷的發生「爆炸」,必須不斷的輸入新的燃料和及時排出廢氣,進、排氣門在這過程中就扮演了重要角色。進、排氣門是由凸輪控制的,適時的執行「開門」和「關門」這兩個動作。為什麼看到的進氣門都會比排氣門大一些呢?因為一般進氣是靠真空吸進去的,排氣是擠壓將廢氣推出,所以排氣相對比進氣容易。為了獲得更多的新鮮空氣參與燃燒,因而進氣門需要弄大點以獲得更多的進氣。

氣門數不宜過多

如果發動機有多個氣門的話,高轉速時進氣量大、排氣乾淨,發動機的性能也比較好(類似一個電影院,門口多的話,進進出出就方便多了)。但是多氣門設計較複雜,尤其是氣門的驅動方式、燃燒室構造和火花塞位置都需要進行精密的布置,這樣生產工藝要求高,製造成本自然也高,後期的維修也困難。所以氣門數不宜過多,常見的發動機每個氣缸有4個氣門(2進2出)。

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