汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理是怎樣的?影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命的因素有哪些??

【專(zhuān)家解說(shuō)】：一、基本理論 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)將汽油的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，最簡(jiǎn)單的辦法是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒汽油來(lái)獲得動(dòng)能。因此，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)----燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生。 有兩點(diǎn)需注意: 1. 內(nèi)燃機(jī)也有其他種類(lèi)，比如柴油機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 2. 同樣也有外燃機(jī)。在早期的火車(chē)和輪船上用的蒸汽機(jī)就是典型的外燃機(jī)。燃料(煤、木頭、油)在發(fā)動(dòng)機(jī)外部燃燒產(chǎn)生蒸氣，然后蒸氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。內(nèi)燃機(jī)的效率比外燃機(jī)高不少，也比相同動(dòng)力的外燃機(jī)小很多。所以，現(xiàn)代汽車(chē)不用蒸汽機(jī)。 相比之下，內(nèi)燃機(jī)比外燃機(jī)的效率高，比燃?xì)廨啓C(jī)的價(jià)格便宜，比電動(dòng)汽車(chē)容易添加燃料。這些優(yōu)點(diǎn)使得大部分現(xiàn)代汽車(chē)都使用往復(fù)式的內(nèi)燃機(jī)。 二、燃燒是關(guān)鍵 汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用4沖程。(馬自達(dá)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在此不討論，汽車(chē)畫(huà)報(bào)曾做過(guò)介紹) 4沖程分別是:進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣。完成這4個(gè)過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)周期(2圈)。 理解4沖程 活塞，它由一個(gè)活塞桿和曲軸相聯(lián)，過(guò)程如下: 1.活塞在頂部開(kāi)始，進(jìn)氣閥打開(kāi)，活塞往下運(yùn)動(dòng)，吸入油氣混合氣 2.活塞往頂部運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮油氣混合氣，使得爆炸更有威力。 3.當(dāng)活塞到達(dá)頂部時(shí)，火花塞放出火花來(lái)點(diǎn)燃油氣混合氣，爆炸使得活塞再次向下運(yùn)動(dòng)。 4.活塞到達(dá)底部，排氣閥打開(kāi)，活塞往上運(yùn)動(dòng)，尾氣從汽缸由排氣管排出。 注意:內(nèi)燃機(jī)最終產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)的，活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)最終由曲軸轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣才能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)輪胎。 三、汽缸數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上面所描述的是單汽缸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)動(dòng)機(jī)都是有多個(gè)汽缸的(4缸、6缸、8缸比較常見(jiàn))。我們通常通過(guò)汽缸的排列方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi):直列、V或水平對(duì)置(當(dāng)然現(xiàn)在還有大眾集團(tuán)的W型，實(shí)際上是兩個(gè)V組成)。 不同的排列方式使得發(fā)動(dòng)機(jī)在順滑性、制造費(fèi)用和外型上有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，配備在相應(yīng)的汽車(chē)上。 四、排量 混合氣的壓縮和燃燒在燃燒室里進(jìn)行，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，你可以看到燃燒室容積的變化，最大值和最小值的差值就是排量，用升(L)或毫升(CC)來(lái)度量。汽車(chē)的排量一般在1.5L~4.0L之間。每缸排量0.5L，4缸的排量為2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般來(lái)說(shuō)，排量表示發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的大小。 影響因素 1.1 結(jié)構(gòu)制造 汽車(chē)各零部件的設(shè)計(jì)制造和裝配情況直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。這些因素主要來(lái)自于汽車(chē)生產(chǎn)廠家，與用戶無(wú)多大關(guān)系。各汽車(chē)生產(chǎn)廠家的特約維修站應(yīng)當(dāng)把發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中出現(xiàn)的一些典型問(wèn)題反饋到制造廠，以利于改進(jìn)。 1.2 使用 正確使用是延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的必備條件。 1.2.1 載荷的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)載荷直接影響其零部件的強(qiáng)度及壽命，增加載荷時(shí)，各總成的工作負(fù)荷也隨之增加，磨損量增大;如果是初駛車(chē)輛，磨損會(huì)更大。新車(chē)或大修后的車(chē)輛，為了限制其初駛期的最高速度，減少負(fù)荷，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，一般都在化油器上安裝限速片。如果過(guò)早地拆除限速片，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)早出現(xiàn)異響、漏油、漏氣及動(dòng)力下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)的使用周期縮短。 1.2.2 燃油和潤(rùn)滑油的選擇 燃油的選用必須符合本車(chē)規(guī)定的牌號(hào)，禁止使用低牌號(hào)的燃油，否則發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆震，使機(jī)件受到強(qiáng)烈的沖擊和使零部件的附加載荷增加，從而加速機(jī)件的磨損。因爆震產(chǎn)生的高溫、高壓及沖擊波還會(huì)破壞氣缸壁上的潤(rùn)滑油膜，惡化機(jī)件的潤(rùn)滑。試驗(yàn)表明，某發(fā)動(dòng)機(jī)在有爆震和無(wú)爆震下各工作200 h，經(jīng)測(cè)定有爆震時(shí)氣缸上部平均磨損量是無(wú)爆震的2倍多。另外，含雜質(zhì)超標(biāo)的燃油，同樣會(huì)加速機(jī)件的磨損和腐蝕。 潤(rùn)滑油的選擇，亦應(yīng)符合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需要，若發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油粘度較低，則潤(rùn)滑油壓力就低，不能形成油膜，造成邊界摩擦或干摩擦;若潤(rùn)滑油粘度過(guò)大，則流動(dòng)性差，不利于冷車(chē)起動(dòng)，同時(shí)潤(rùn)滑油通過(guò)機(jī)油濾清器到達(dá)潤(rùn)滑部位的時(shí)間長(zhǎng)，使起動(dòng)磨損增大。 潤(rùn)滑油的加注應(yīng)適量，油面過(guò)高時(shí)，不但會(huì)增加運(yùn)動(dòng)阻力，降低功率，而且會(huì)使?jié)櫥透Z入氣缸內(nèi)燃燒，造成積碳過(guò)多;而潤(rùn)滑油過(guò)少時(shí)，油壓低，難以形成油膜，又會(huì)造成干摩擦或邊界摩擦，使磨損增加，軸承產(chǎn)生異響，甚至發(fā)生拉缸及燒瓦等嚴(yán)重事故。 1.2.3 冷起動(dòng)和冷卻水溫度 當(dāng)冷車(chē)起動(dòng)時(shí)，特別是冬季起動(dòng)車(chē)輛，應(yīng)盡量采用預(yù)熱措施或冷搖慢轉(zhuǎn)低速升溫的辦法，禁止猛轟油門(mén)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油粘度較高，其到達(dá)潤(rùn)滑部位的時(shí)間較長(zhǎng)。有資料證明，在氣溫為-15 ℃時(shí)，起動(dòng)2 min后，潤(rùn)滑油才能流到連桿軸承及缸蓋上的運(yùn)動(dòng)副等部位，在這一段時(shí)間內(nèi)如猛踩油門(mén)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)迅速上升，潤(rùn)滑油未到達(dá)的部位形成干摩擦，加劇磨損。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，潤(rùn)滑油變稀，不能很好的形成潤(rùn)滑油膜，同樣會(huì)增大機(jī)件的磨損，還極易產(chǎn)生爆震。但也不可因水溫高而盲目拆除節(jié)溫器使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在低溫下工作，這也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量磨損。 1.3 道 路 路面質(zhì)量對(duì)車(chē)速的發(fā)揮、燃料的消耗及磨損有極大的影響，若路面是砂石或泥濘路時(shí)，行駛阻力是不斷變化的;在阻力大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就工作在大負(fù)荷工況下，此時(shí)缸內(nèi)的壓力增大，磨損加劇。 1.4 氣 候 在冬季，由于潤(rùn)滑油的粘度低，進(jìn)入潤(rùn)滑部位慢，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)干摩擦的時(shí)間長(zhǎng);在酷熱的夏天，汽車(chē)各零件處于熱狀態(tài)，在環(huán)境溫度為40 ℃時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響電氣元件的性能，使點(diǎn)火系不能正常工作;另外，由于高溫，潤(rùn)滑油變稀，油膜難以形成，使發(fā)動(dòng)機(jī)干摩擦的傾向性增大。 1.5 駕 駛 駕駛技術(shù)的熟練與否也影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和使用壽命。 1.5.1 擋位的選擇 在行駛中應(yīng)掌握“高速擋不硬撐”，否則發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有余力，穩(wěn)定性差，產(chǎn)生扭振和沖擊，造成機(jī)件損傷;“低速擋不硬沖”，否則發(fā)動(dòng)機(jī)溫度增高，造成早燃及爆燃等現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損。 1.5.2 車(chē)速的選擇 車(chē)速對(duì)各運(yùn)動(dòng)副的磨損量影響較大，磨損量取決于相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、正壓力和摩擦系數(shù)。在高速時(shí)，活塞平均線速度較大，故相對(duì)缸體的磨損就大，尤其是燃燒不好時(shí)，碳粒形成的磨粒使磨損增大。車(chē)速低時(shí)，由于潤(rùn)滑油壓力低，油膜剛度小，潤(rùn)滑條件差，也會(huì)使磨損量加大。 1.6 維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量 加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)是延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的重要舉措。除日常檢查保養(yǎng)的項(xiàng)目外，要重點(diǎn)把好發(fā)動(dòng)機(jī)的“入口”關(guān)，保持“三濾”(機(jī)油濾清器、汽車(chē)濾清器、空氣濾清器)的清潔。如果“三濾”出現(xiàn)故障，空氣中的灰塵及潤(rùn)滑油和燃油中的雜質(zhì)大量進(jìn)入氣缸，從而加劇了磨料磨損。實(shí)踐表明，如果空氣濾清器失效，若在我國(guó)的西北或華北地區(qū)行車(chē)一天進(jìn)入氣缸的灰塵可高達(dá)30 g，氣缸的磨損量將比正常的大100倍。 2 對(duì) 策 2.1 正確駕駛車(chē)輛 適時(shí)換擋;切忌超載;盡可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)次數(shù);保持一定的冷卻水溫度;合理選擇車(chē)速。 2.2 合理選用燃油和潤(rùn)滑油 2.3 加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)和定期保養(yǎng) 所以增加汽缸數(shù)量或增加每個(gè)汽缸燃燒室的容積可以獲得更多的動(dòng)力。 五、發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部分 凸輪軸 控制進(jìn)氣閥和排氣閥的開(kāi)閉 火花塞 火花塞放出火花點(diǎn)燃油氣混合氣，使得爆炸發(fā)生?；鸹ū仨氃谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)候放出。 閥門(mén) 進(jìn)氣、出氣閥分別在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開(kāi)來(lái)吸入油氣混合氣和排出尾氣。在壓縮和 燃燒時(shí)，這兩個(gè)閥都是關(guān)閉的，來(lái)保證燃燒室的密封。 活塞環(huán) 在氣缸壁和活塞中提出密封: 1.防止在壓縮和燃燒時(shí)油氣混合氣和尾氣泄漏進(jìn)潤(rùn)滑油箱。 2.防止?jié)櫥瓦M(jìn)入汽缸內(nèi)燃燒。 大多“燒機(jī)油”的汽車(chē)就是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)太舊:活塞環(huán)不再密封引起的(尾氣管冒青煙) 活塞桿 連接活塞環(huán)和曲軸，使得活塞和曲軸維持各自的運(yùn)動(dòng)。 潤(rùn)滑油槽 包圍著曲軸，里面有相當(dāng)數(shù)量的油. 作者單位:(解放軍汽車(chē)管理學(xué)院 蚌埠 233011) 參考文獻(xiàn) 1 楊俊嶺.發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命與操作使用的關(guān)系.汽車(chē)技術(shù)，1995(9):53~55 2 周風(fēng)歧.減緩發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸磨損的措施.軍用汽車(chē)管理，1993(1):40~41