汽車為什么會跑

【專家解說】：發(fā)動機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器。在每次轉(zhuǎn) 換過程中，必須經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功和排出廢氣四個行程，完 成了它的一個工作循環(huán). 發(fā)動機(jī)內(nèi)部主要運動部件是活塞，它的運動方式有繞自身轉(zhuǎn)動的 ；也有往復(fù)運動的。凡活塞運動往復(fù)經(jīng)過上述四個行程完成一個工作 循環(huán)的，稱之為四行程發(fā)動機(jī)。經(jīng)過兩個行程完成一個循環(huán)的稱之為 二行程發(fā)動機(jī)。燃料為汽油的發(fā)動機(jī)，凡是先使汽油和空氣在化油器 內(nèi)混合成混合氣再送處氣缸，經(jīng)過上述行程而產(chǎn)生動力的稱之為化油 器式汽油機(jī)；凡將汽油直接噴入氣缸或進(jìn)氣管內(nèi)再與空氣混合成混合 氣，經(jīng)過上述各行程的，稱之為直接噴射汽油機(jī)。燃料為柴油的發(fā)動 機(jī)，一般是利用噴油泵將柴油直接噴入氣缸，經(jīng)過與壓縮空氣相混合 后，在高溫高壓下自動燃燒而產(chǎn)生動力稱之為壓燃式柴油機(jī)。在當(dāng)今 全世界能源短缺和環(huán)保的要求下，還有用其他清潔燃料如天然氣、液 化石油氣等的發(fā)動機(jī)。但其工作原理是相似的。 下面讓我們具體地談?wù)劽總€行程。 混合氣如遇到火星就很容易爆炸。在汽車發(fā)動機(jī)中正是利用這種 爆炸所產(chǎn)生的力，將氣缸內(nèi)的活塞從最上的位置推到最下?；钊麖淖?上到最下所走的距離稱之為行程。上述的第一個行程收進(jìn)氣行程(見 圖2a)，活塞被曲軸通過連桿向下拉，混合氣通過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸活 塞的頂部。第二個行程叫壓縮行程(見圖2b)，此時進(jìn)氣門和排氣門都 關(guān)閉?；钊蛏闲?，將吸入的混合氣再次被曲軸下拉時為止。第三個 行程叫作功行程(見圖2c)。此時兩個氣門仍被關(guān)閉，由分電器供給的 高壓電使燃燒室內(nèi)的火花塞打出火花，點燃混合氣，產(chǎn)生爆炸力推動 活塞下行，此時氣缸內(nèi)充滿熾熱的濃煙。待到活塞再次上行時，排氣 門打開。這些濃煙被活塞擠出氣缸燃燒室，進(jìn)入排氣管。這就是最后 一個行程稱排氣地程(見圖2d)。之后，發(fā)動機(jī)又開始了下一個工作循 環(huán)的第一個行程，如此循環(huán)不已地工作下去。 為了更進(jìn)一步了解發(fā)動機(jī)的工作狀況，有必要將其各部件的功能 介紹如下： 氣缸體和氣缸蓋 發(fā)動機(jī)部件中以氣缸體(見圖3)最重，體積最大 。它是將發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)組裝成一體的基本部件。氣缸體內(nèi)有 幾個圓柱形空筒，那是活塞運動的空間，稱之為氣缸。有幾個空筒就 叫有幾缸。一般有四個的就叫4缸發(fā)動機(jī)。當(dāng)然還有更多的，如6缸、 8缸甚至12缸的。缸數(shù)愈多，發(fā)動機(jī)的勁頭愈大。但是，讓活塞在氣 缸內(nèi)和缸筒全面接觸，它的運動阻力還是不小的。為了減少相互接觸 的面積，于是在活塞上套上幾道活塞環(huán)。讓活塞環(huán)和缸筒壁接觸，這 就大大地減少了活塞運動的阻力。一般的活塞上有不止一道的活塞環(huán) ，其中有氣環(huán)和油環(huán)兩類。 由于缸筒表面經(jīng)常和高溫高壓的燃燒氣相接觸，又有活塞在其上 作高速往復(fù)運動，因此制造筒的材質(zhì)必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。 為了滿足這些要求，一般采用加入少量鎳、鉬、鉻、磷等合金元素的 優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵，并經(jīng)珩磨加工，獲得粗糙度、形狀和尺寸精度很高的 工作表面。 然而，如果氣缸體全部都采用上述優(yōu)質(zhì)材料來制造，未免過于浪 費了。因為除了這些工作表面外，氣缸體的其余部分并沒有這樣高的 要求。所以發(fā)動機(jī)上都廣泛采用活絡(luò)可拆裝的工作表面，即缸套。它 本身可用優(yōu)質(zhì)材料制造，氣缸體則可用普通鑄鐵或輕合金鑄造。缸套 以和冷卻水接觸與否而分干套和濕套兩類。后者的優(yōu)點是鑄造方便， 拆裝容易，冷卻效果好。缺點是剛性差，易漏水。 在氣缸體上部有一個將缸筒蓋住的氣缸蓋(見圖3)。它的主要功 用是封閉氣缸體上部，并和活塞頂部及缸筒一起構(gòu)成燃燒室。一般用 灰鑄鐵或合金鑄鐵以及鋁合金制成，內(nèi)含水套。通過螺栓與氣缸體擰 在一起。為了密封，在它們之間通常還加一層氣缸墊。在氣缸蓋上每 個氣缸都有自己的進(jìn)氣門、排氣門、火花塞座孔或噴油器座孔以及氣 門導(dǎo)管孔等。缸蓋數(shù)量大各種發(fā)動機(jī)上也不盡相同，有整個一塊的， 也有分成幾個缸一塊的。前者優(yōu)點是能縮短發(fā)動機(jī)整體長度。缺點是 剛性差、受熱受力容易變形，影響密封，損壞后須整體更換。由缸蓋 部分構(gòu)成的燃燒室，它的形狀對發(fā)動機(jī)工作的影響很大。因而對它的 基本要求有：結(jié)構(gòu)緊湊，冷卻表面小，讓混合氣在燃燒前產(chǎn)生渦流。 其目的是為了減少熱量損失，縮短火焰擴(kuò)散的行程，提高燃燒速度， 保證及時和充分地燃燒，以獲得最大的動力和減少排出廢氣內(nèi)含的有 害物質(zhì)。一般用水冷卻的發(fā)動機(jī)，在氣缸體下部有一個鑄成一體的曲 軸箱。它的內(nèi)部是曲軸運動的空間。曲軸就吊掛在曲軸箱的下邊。在 曲軸箱的下部還有一個類似盤子的部件，叫作油底殼(見圖4)。主要 用來貯存機(jī)油和封閉曲軸箱的。機(jī)油泵就設(shè)在油底殼內(nèi)。油底殼還設(shè) 有擋板，以防止機(jī)油晃動過甚。在底部裝有磁性放油塞，以吸收機(jī)油 中的金屬屑。在油底殼的一側(cè)，還有一把機(jī)油尺，用來檢驗油底殼的 機(jī)油量。 曲軸活塞連桿組 發(fā)動機(jī)內(nèi)最主要的運動部件就是曲軸、活塞和連桿。它由曲軸、 活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及飛輪等部件組成。 (1)曲軸 它是一根拐了幾道彎的軸(圖1)。曲拐數(shù)取決于發(fā)動機(jī) 有幾個氣缸以及它的排列方式，一根連桿連一個曲拐的，其曲拐數(shù)等 于氣缸數(shù)；兩根連桿連一個曲拐的，其曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半。 曲軸要求耐沖擊、耐磨，一般都用中碳鋼或中碳合金鋼鍛造而成 ，也有用球墨鑄鐵鑄造成的曲軸。 圖1所示是一根帶飛輪的曲軸。位于轉(zhuǎn)動中心的主軸頸，它借助 一墳軸瓦和曲軸箱相連。不在轉(zhuǎn)動中心的軸頸叫連桿軸頸或曲柄銷， 它借助于連桿軸瓦和螺栓與連桿相連。 由于曲軸要在高速下旋轉(zhuǎn)，所以它需要不間斷地用機(jī)油對磨擦表 面加以潤滑。因此在曲軸的主軸頸、連桿軸頸的曲軸本體內(nèi)都鉆有油 道，以便機(jī)油能通過這些油道，潤滑這些部位。 由于曲軸的形狀很不規(guī)則，轉(zhuǎn)動起來就會晃動，行家稱這種現(xiàn)象 為不平衡。如果發(fā)動機(jī)工作時人造棉其發(fā)展，不但會產(chǎn)生極大的噪聲 ，而且機(jī)件的壽命也大大地縮短。造成不平衡的主要原因是曲軸旋轉(zhuǎn) 時產(chǎn)生了不規(guī)則的離心力和離心力矩，另外還有活塞往復(fù)運動的慣性 力。對于氣缸數(shù)不同的發(fā)動機(jī)，這些力和力矩有的存在，有的不存在 。因此需要根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)置平衡塊加以平衡。有的平衡塊和曲軸 制成一體，也有用螺栓固定在曲軸上的。 我們知道，一個質(zhì)量很大的輪子，一旦轉(zhuǎn)起來，如果沒有阻力， 它就會一直不停地轉(zhuǎn)動下去。因此在曲軸的后端裝上一個用灰鑄鐵或 球墨鑄鐵、鑄鋼制成的飛輪，這是一個轉(zhuǎn)起來慣性很大的圓盤，其邊 緣既寬又厚。它的功能主要有貯存發(fā)動機(jī)給的動能、克服曲軸連桿組 運動的阻力，克服短時間的過載，保證發(fā)動機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速均勻 。此外它還是磨擦式離合器的驅(qū)動件，因此它也需要和曲軸一起進(jìn)行 平衡。 (2)活塞 它像一個倒扣著的杯子，杯底朝上，構(gòu)成燃燒室的一個 部分，杯壁有圓孔，可穿入活塞銷。從杯口穿入連桿，通過活塞銷和 活塞相連。它的主要作用是將混合氣燃燒所產(chǎn)生的爆炸力通過活塞銷 傳給連桿，來推動曲軸的曲柄，令曲軸旋轉(zhuǎn)(圖2) 活塞的工作條件很苛刻，頂部和高溫燃?xì)饨佑|，承受帶沖擊性的 高壓和因高速往復(fù)運動帶來的慣性力，整個活塞各部分受到拉、壓、 彎的綜合力和力矩，而受熱也不均勻。因此要求活塞的質(zhì)量要小，熱 膨脹量小，傳熱性好，耐磨。用鋁合金制的活塞兼?zhèn)湟陨闲阅?，是?dāng) 前的汽車活塞選用材料。 活塞的基本結(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部三個部分。 活塞頂部有平頂、凹頂之分，表面力求光潔?；钊^部有幾道矩 形斷面的環(huán)槽，用來安置各種活塞環(huán)，環(huán)槽底部鉆有許多徑向小孔， 可使從缸壁上刮下的機(jī)油，通過這些孔流向油底殼?；钊^部承受并 傳遞混合氣燃燒后的爆發(fā)力；能傳導(dǎo)混合氣燃燒后產(chǎn)生的熱量；與活 塞環(huán)一道構(gòu)成部分的燃燒室?；钊娜共渴侵笍幕钊h(huán)槽到杯口的好 個部分。它的主要功能是活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運動中起著導(dǎo)向作用，以 及承受缸壁給它的側(cè)壓力。 活塞在氣缸內(nèi)工作時，受熱受力是很不均勻的，因而會帶來不均 勻的變形，遂使活塞與氣缸筒壁之間的縫隙有的很大，有的很小，也 會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象和擦傷缸壁表面的可能。嚴(yán)重時會卡死，將活塞損壞 。 為了使活塞在正常的工作溫度下和氣缸筒壁有較均勻的間隙，雖 然氣缸筒本身仍是圓柱形的，而活塞則制成橢圓形，令活塞在工作時 能膨脹成類似的圓柱形。所以活塞在普通狀態(tài)下為上端直徑小，下端 直徑大的近似圓錐形或橢圓形。 當(dāng)然，你如果留心，還會發(fā)現(xiàn)有的活塞裙部開有縱向和橫向的溝 槽。開橫向槽的目的主要是阻斷從活塞頂部傳向裙部的熱量，迫使裙 部的膨脹不致過大。如橫向橫位于油環(huán)槽內(nèi)，尚可起到油孔的作用。 開縱向槽的作用是在活塞冷狀態(tài)下裝配時獲得盡可能小的與氣缸筒壁 間的間隙；在熱狀態(tài)下，活塞不致在氣缸筒內(nèi)卡死?？v向槽的方向與 活塞運動方向不平行，斜槽可以防止活塞劃傷缸壁。 (3)活塞環(huán) 活塞必須與缸壁的配合很緊密，在活塞上嵌入活塞環(huán) 正是針對這個問題所采取的措施?；钊h(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種，前者防 止燃燒混合氣竄入曲軸箱；后者防止合金鑄鐵制成，開有斜口，富有 彈懷，套在活塞上時，有向外張緊貼在氣缸筒壁的特性。如果密封狀 態(tài)被破壞出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，發(fā)動機(jī)就會喪失部分動力，燃料和機(jī)油損耗 增加，活塞和燃燒室的表面出現(xiàn)嚴(yán)重積碳，并造成環(huán)境污染。 一般活塞上裝2～3道氣環(huán)，1～2道油環(huán)，在保證密封的要求下， 應(yīng)盡量減少環(huán)的數(shù)量。氣環(huán)雖有好幾個，但對各個環(huán)的要求也不盡相 同。離頂部最近的是第一道氣環(huán)，由于它靠近燃燒室，在溫度壓力最 高及潤滑最難的環(huán)境下工作，所以在它的工作表面上一般都鍍上多孔 性鉻，此舉不但提高了表面硬度，尚能貯存少量機(jī)油改善潤滑條件， 提高使用壽命。其他各氣環(huán)一般只鍍錫或作磷化處理。由于第一道氣 環(huán)的工作溫度高，它的切口間隙也較大。當(dāng)將各道活塞環(huán)裝在活塞上 時，須將它們各自的切口相互錯開，這對氣缸的密封是有所裨益的。 (4)活塞銷 它是活塞與連桿小頭的連接件(見圖2)，起著將活塞 蝗受力傳給連桿的作用。因為在高溫條件下承受周期性的沖擊力，而 且潤滑條件又差，所以要求它有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。為了減 少慣性，一般將它制成空心圓柱體，以減小它的質(zhì)量?；钊N一般用 低碳鋼制成，表面滲碳，再加以珩磨和拋光，以提高其表面的硬度和 整體的韌性?；钊N裝入活塞銷孔和連桿小頭孔內(nèi)是浮動的，在發(fā)動 機(jī)工作時，它可以在銷座孔內(nèi)繞自身主軸緩緩轉(zhuǎn)動，以獲得較為均勻 的磨損。為了防止活塞銷沿主軸方向竄動，在活塞銷孔內(nèi)淫卡環(huán)嵌在 銷座凹槽內(nèi)予以限位。 (5)連桿 (圖4) 它以上端的小頭連接活塞銷，以下端的大頭連接 曲軸，可將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。它正像你騎自行 車時大腿的運動狀態(tài)那樣。連桿一般采用中碳鋼或合金鋼材料經(jīng)鍛造 、機(jī)加工和熱處理而成。因為連桿工作時受到壓縮、拉伸和彎曲的周 期性變化的力量，所以要求它質(zhì)量盡可能小，而又足夠的剛度和強(qiáng)度 ，如果剛度不夠會造成大頭孔失圓，軸瓦潤滑不良而燒毀；桿身彎由 會造成氣缸漏氣、竄油等現(xiàn)象。 連桿大頭一般都制兩個半圓塊，一塊是連桿大頭的下端，另一塊 叫連桿蓋，用連桿螺栓將兩者擰在一起(圖5)。這兩塊是一起進(jìn)行加 工(鏜孔)的，大頭孔的表面為了和軸瓦緊密配合，它的光潔度很高， 其表面還銑出定位軸瓦的凹槽和小的油孔。 連桿螺栓的工作條件和連桿一樣，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳 素鋼材料，經(jīng)煅造或冷鐓而成。安裝連桿大頭時，必須按工廠規(guī)定的 扭矩擰緊連桿螺栓，并采取措施防止自行松開。 連桿軸瓦和連桿大頭一樣，也是制成兩半的，軸瓦的基體是薄鋼 板，內(nèi)表面澆鑄上如巴氏合金等減磨合金層。減磨合金具有減少磨擦 ，加速磨合，保持油膜的作用。 軸瓦與連桿大頭和連桿蓋相配合的表面要有極高的光潔度。軸瓦 在未裝入前，半個軸瓦并不半圓形的，當(dāng)裝入后，因有壓量(過盈)， 所以軸瓦能緊貼在大頭孔壁上。為了防止軸瓦工作中轉(zhuǎn)動或軸向位移 ，在軸瓦上沖壓定位凸臺分別嵌入大頭和連桿蓋的凹槽內(nèi)。軸瓦內(nèi)表 面還有油槽，以保證良好的潤滑。 我們知道，進(jìn)入氣缸燃燒室混合氣量愈多，它燃燒時放出熱量愈 大，爆發(fā)力也愈強(qiáng)。對于某一具體的發(fā)動機(jī)而言，它的燃燒室總?cè)莘e 是一定的。要想往燃燒室內(nèi)多充混合氣，必須讓混合氣的壓力要高， 溫度要低。但由于混合氣必須通過進(jìn)氣管才能進(jìn)入氣缸，在流動過程 中不免產(chǎn)生阻力使充氣壓力下降；此外由于上一循環(huán)終了后殘留氣缸 內(nèi)的高溫廢氣以及相鄰部件的高溫，加熱了剛剛進(jìn)入氣缸的混合氣， 所以要百分之百地達(dá)到這個要求是很困難的。發(fā)動機(jī)設(shè)計師們一般都 從改進(jìn)結(jié)構(gòu)有利于降低進(jìn)氣和排氣阻力、進(jìn)氣和排氣門開啟和持續(xù)時 間著手，使進(jìn)氣和排氣量盡可能地保持充分。氣門在發(fā)動機(jī)上是個很 重要的部件，它們必須按準(zhǔn)確的時間開啟或關(guān)閉。按氣門布置形式可 分頂置式和側(cè)置式。按每個氣缸氣門數(shù)目可分有二氣門式、四氣門式 甚至更多。 最常見的氣門布置形式是頂置式，它的進(jìn)氣門和排氣門吊掛在缸 蓋上，大頭在下，小頭在上，由一套配氣機(jī)構(gòu)保證各氣門適時開閉。 如上所述，為了按準(zhǔn)確的時間使氣門開啟和關(guān)閉，必須有一套配 氣機(jī)構(gòu)。 3、配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)由凸輪軸、挺桿、推桿、搖臂、搖臂軸、氣門彈簧及氣 門導(dǎo)管等一些相關(guān)部件組成。 凸輪軸(圖1)在發(fā)動機(jī)上的布置有下置，側(cè)置和頂置?，F(xiàn)代發(fā)動 機(jī)上常采用頂置式，它位于氣缸蓋上。凸輪軸直接通過搖臂驅(qū)動氣門 ，省去了一大套如挺桿、推桿等往復(fù)運動的部件，很適用于高轉(zhuǎn)速發(fā) 動機(jī)，但也帶來傳動軸的困難，由于凸輪軸在氣缸蓋上，氣缸蓋拆裝 較為麻煩，并且噴油器的布置也較困難。另有一種頂置式是凸輪軸的 幅輪直接驅(qū)動氣門。這種形式的優(yōu)點不但機(jī)構(gòu)簡單、慣性小、對凸輪 軸的要求不高，故在新式汽車應(yīng)用廣泛。 那么凸輪軸是靠什么帶動使它旋轉(zhuǎn)的呢?最早形式的汽車多采用 正時齒輪(見圖1)傳動，曲軸轉(zhuǎn)動時通過它前端的一對齒輪來帶動凸 輪軸，有時還增加一個中間齒輪(惰輪)。為了降低傳動的噪聲，使嚙 合平穩(wěn)，正時齒輪多用夾布膠木制成，且為斜齒。在頂置氣門傳動機(jī) 構(gòu)上多采用鏈條傳動或皮帶傳動。皮帶的基體為氯丁橡膠，中間夾入 玻璃纖維或尼龍織物，強(qiáng)度高，噪聲小，質(zhì)量小，價格低，近年來己 廣泛用。 一般發(fā)動機(jī)每個氣缸只有一個進(jìn)氣門和一個排氣門。為了提高充 氣效率，現(xiàn)在多采用多氣門技術(shù)，例如每個氣缸有4個氣門。這種多 氣門結(jié)構(gòu)對燃油直接噴射的發(fā)動機(jī)特別有利，噴油器布置在燃燒室中 央，點火燃燒途徑均勻，各氣門的開度也可適當(dāng)減小。 每缸采用4氣門時，氣門排列有兩種：一是進(jìn)氣門和排氣門混合 排；另一種是進(jìn)氣門和排氣門各自排成一列。前者的所有氣門由一根 凸輪軸通過T形桿驅(qū)動，但因氣門在進(jìn)氣道中所處位置不同，而導(dǎo)致 工作條件和效果不好，后者則無比缺點，但需配備兩根凸輪軸，凡遇 見DOHC字樣，就是指頂置式雙凸輪軸。近年來推出的發(fā)動機(jī)多采用這 種形式，當(dāng)然每個氣缸氣門數(shù)多于4個的也不鮮見，主要目的不外是 為了提高充氣效率罷了。 4、化油器 要使汽車能持續(xù)不斷地工作(行駛)，必須不間斷地向發(fā)動機(jī)供油 、送氣，不僅供給，還要使它們恰當(dāng)?shù)鼗旌?，燃燒完了還要使廢氣能 順利地排出。為此，燃油需要儲存在一個油箱內(nèi)，將油箱中的燃油送 入發(fā)動機(jī)，必須有油泵和管道。為了防止燃油遭受污染，需要濾清器 加以過濾。外界空氣含有沙塵，送入發(fā)動機(jī)的空氣需要空氣濾清器予 以過濾。清潔的空氣如何與燃油按需要配制，則需要一個不可缺省的 部個，那就是化油器(圖2)。 化油器必須干兩件事：一是它必須讓燃油汽化；二是讓汽化的燃 油和一定比例的空氣相混合形成混合氣。 來自外界的空氣經(jīng)過濾清后進(jìn)入化油器，空氣進(jìn)量多少由阻風(fēng)門 位置的變化來控制?？諝鉀_過化油器內(nèi)的喉管產(chǎn)生吸力將燃油從浮子 室通過噴管吸出，并將其霧化。霧化的燃油和空氣混合后通無進(jìn)氣歧 管被氣缸吸入?；旌蠚獾倪M(jìn)量由一個油門踏板操縱，它位于化油器內(nèi) 的油門(節(jié)氣門)所控制。由汽油泵泵入浮子室的油量則由浮子室內(nèi)的 浮子控制。浮子在浮子室內(nèi)隨著油量多少而升降，當(dāng)浮子室內(nèi)充滿汽 油時，浮子上浮，用它的針閥將進(jìn)油口堵住。駕車人通過控制油門開 度大小來改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就是簡單化油器的工作原理(圖3)。 其混合氣的濃度是隨著油門開大而逐漸變濃的。 汽車發(fā)動機(jī)的工作狀況要經(jīng)常在很大范圍內(nèi)變化，如汽車起步前 和在路口等待綠燈放行前，發(fā)動機(jī)作怠速運轉(zhuǎn)，此時的負(fù)荷為零，油 門開度最小，轉(zhuǎn)速最低；汽車滿載爬坡時，油門全開，但轉(zhuǎn)速并不高 ；在平路上行駛，油門不必全開，發(fā)動機(jī)發(fā)出中等負(fù)荷，車速和轉(zhuǎn)速 中等；在高速公路上行駛，發(fā)動機(jī)可能是滿負(fù)荷，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。在 如此眾多復(fù)雜的工作狀況下，對于混合氣要求也不能千篇一律。例如 在怠速和小負(fù)荷下，前者要求混合氣必須很濃，后者則要求濃度逐漸 變??；在中等負(fù)荷下，為了節(jié)油，又要求化油器供給耗油率最小的混 合氣；在滿負(fù)荷下，為了讓發(fā)動機(jī)發(fā)出最大功率，要求化油器提供濃 混合氣。此外，如汽車?yán)淦饎訒r，要求有較濃的混合氣；加速時要求 化油器在油門突然大開時，額外供給油量等等。綜上所述，汽油機(jī)在 正常工作狀態(tài)下，在小、中負(fù)荷時要求化油器隨著負(fù)荷增加能供給由 較濃逐漸變稀的混合氣，在滿負(fù)荷下又要求混合氣由稀變濃，根據(jù)上 述要求，僅靠前面所介紹的簡單化油器是無法滿足的。 為了滿足這些要求，在現(xiàn)代化油器上配備了一系列的混合氣濃度 補(bǔ)償裝置。如主供油泵、怠速系、省油器、加速系及起動系等，以確 保汽油機(jī)在不同工作狀態(tài)下，化油器能供給適當(dāng)濃度的混合氣。 別看化油器個頭不大，但內(nèi)部綜合了這么多的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)就變得 為復(fù)雜。籽保證化油器能經(jīng)常地正常工作，所以對它的定期維護(hù)保養(yǎng) 是非常重要的。使用化油器的主要缺點是向氣缸充氣和混合氣的分配 并不理想，影響發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性的提高，對達(dá)到排放要求很 不利。近年來各國為了滿足環(huán)保要求，采用了燃油直接噴射方式，以 取代化油器。直接噴射的優(yōu)點是充氣效率高，輸出功率大，混合氣分 配均勻，根據(jù)工作狀況的變化供給最佳成分的混合氣，耗油率低等。 缺點是難以在氣缸蓋上布置，制造成本高。按噴射的位置可分為缸內(nèi) 噴射和進(jìn)氣管噴射兩種，按控制系統(tǒng)分，有機(jī)械式和電子噴射式(電 噴)兩類。 從60年代起，由電子控制的汽油噴射系統(tǒng)即在歐美等國生產(chǎn)的轎 車發(fā)動機(jī)上逐步采用。為了滿足汽車排放法規(guī)的要求，我國已開始穩(wěn) 步地推廣電噴車，在電噴系統(tǒng)中，設(shè)有能精確控制混合氣成分的調(diào)節(jié) 裝置，再加裝上三元催化器，使排氣中的有害成分大降低。 電噴系統(tǒng)的基本原理是通過位于各部位的傳感器，將所采集到的 信息反饋輸入到一個微電腦中進(jìn)行處理，并由它發(fā)出指令來控制混合 氣中空氣與燃油的比例，使所供給的混合氣能適應(yīng)發(fā)動機(jī)在各種工況 的需要。例如電腦根據(jù)空氣流量傳感器以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，甚至節(jié)氣門 的位置、冷卻水的溫度及空氣溫度等傳感器采集的信息經(jīng)過判斷并計 算出噴油的依據(jù)，確定各噴油器開啟時間，發(fā)出指令給噴油器，令其 噴油。 各傳感器在不同部位接受不同的信息：如分電器點火線圈接受發(fā) 動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的信息；空氣流量傳感器接受吸入空氣流量的信息；起動開 關(guān)接受起動信息；節(jié)氣門開關(guān)節(jié)氣門開度位置的信息；冷卻水溫傳感 器接受水溫信息，空氣溫度傳感器接受氣溫信息。這些信息通過電路 反饋給電腦。 在電噴系統(tǒng)中最重要的部件除電腦外就數(shù)噴油器了。一般的發(fā)動 機(jī)每個氣缸只有一個噴油器，位于進(jìn)氣門的上方。燃油通過噴油器霧 化，再和從進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的空氣相混合。 為了滿足廢氣排放法規(guī)的要求，某些轎車的電噴系統(tǒng)中設(shè)有一個 混合氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它主要利用氣管中的一個氧傳感器，它能向電腦反 饋混合氣稀或濃的信息。電腦根據(jù)信息重新指令噴油器，得到正確的 噴油量。 在新一代發(fā)動機(jī)上汽油噴射系統(tǒng)已和點火系統(tǒng)結(jié)合為一，體現(xiàn)了 混合氣成分和點火時間的優(yōu)化控制，使發(fā)動機(jī)的性能大為改善。 以上介紹的是多點噴射。由于噴射是采用各自噴射的方式，4缸 機(jī)4個噴油器分別噴射，曲軸每轉(zhuǎn)一圈，各缸噴射一次。 此外，當(dāng)前還有一種單點噴射系統(tǒng)，又稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)。在 多缸發(fā)動機(jī)上只有一個噴油器，安裝在節(jié)氣門體上方，在進(jìn)氣管內(nèi)噴 油，與空氣混合后再通過進(jìn)氣管分配到各種氣缸內(nèi)。單點噴射也由電 腦控制。雖然性能稍差(噴油壓力低)，但因所用噴油器數(shù)量少，所以 具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠，維修方便等優(yōu)點。其他部分與多 點噴射基本相同。 冷卻和潤滑 當(dāng)一輛汽車以50km／h的速度行駛時，發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)每個活塞每 分鐘要上下運動6000次。燃燒室內(nèi)混合氣燃燒后會產(chǎn)生高溫高壓的燃 氣(約為800—2000℃)。所以必須對氣缸加以冷卻，否則其中的運動 件受熱膨脹而破壞了正常間隙、機(jī)械強(qiáng)度降低而損壞、潤滑失效而卡 死。當(dāng)然如果冷卻過度也會造成氣缸充氣量減少、燃燒不正常、功率 下降、油耗增加及潤滑不良等影響。在汽車上建立冷卻系的目的是要 使發(fā)動機(jī)保持在適當(dāng)?shù)臏囟认鹿ぷ鳌? 目前汽車發(fā)動機(jī)的冷卻廣泛采用水冷式。令發(fā)動機(jī)高溫部件的熱 量通過缸套、缸蓋傳導(dǎo)給周圍水套內(nèi)的冷卻水，然后將冷卻水所吸收 的熱量散人外界大氣中。發(fā)動機(jī)正常工作時水套內(nèi)剛水溫應(yīng)保持在80 ～90℃左右。 目前汽車發(fā)動機(jī)多采用強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)(圖1)。發(fā)動機(jī)氣缸蓋 和氣缸體中都有水套。水泵將冷卻水從機(jī)外吸入加壓，使冷水在水套 內(nèi)流動，帶走鄰近部件的熱量。冷卻水吸熱后自身溫度升高，進(jìn)入車 前端的散熱器(水箱)內(nèi)。由于汽車前進(jìn)和風(fēng)扇的抽吸，外界冷空氣通 過散熱器，帶走散熱器內(nèi)冷卻水的熱量并送入大氣。當(dāng)散熱器中的冷 卻水得到冷卻后，在水泵的作用下，再次進(jìn)入水套。如此循環(huán)不已地 冷卻了發(fā)動機(jī)的高溫部件。 為了保證發(fā)動機(jī)在不同負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及在不同季節(jié)下在最適宜的 溫度范圍內(nèi)工作，有些汽車還設(shè)置了百葉窗、節(jié)溫器和風(fēng)扇離合器等 。 散熱器位于汽車前端(個別的在車尾)汽車前進(jìn)時的迎風(fēng)處，上下 端各有一個貯水室，其間用眾多細(xì)的冷卻管相連。冷卻管大多采用扁 圓形截面。為了強(qiáng)化冷卻效果，在冷卻管外套上布置了許多金屬散熱 片，以增加散熱面積和散熱器本身的剛度和強(qiáng)度。由冷卻管和散熱片 組成的部件稱作散熱器芯。以上介紹的結(jié)構(gòu)稱之為管片式散熱器芯( 圖2)。 另一種被廣泛使用的是管帶式散熱器芯(圖3)，它是由波紋狀散 熱帶和冷卻管相間排列經(jīng)焊接而成。在散熱帶上開有擾動氣流的小翅 ，以提高散熱能：力。由于這種形式的散熱效果好，便于制造，質(zhì)量 小，故被廣泛采用。缺點是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如管片式。 對散熱器芯的要求是所用材料的導(dǎo)熱性好，一般多用黃銅片制造 。為了節(jié)約用銅，鋁制的散熱器芯大有發(fā)展前途。目前多用在高級轎 車和賽車上。 冷卻水的加水口位于散熱器上貯水室，平時用蓋緊閉，以防冷卻 水溢出。倘若冷卻水中含水蒸氣過多，壓力過大，可能導(dǎo)致散熱器發(fā) 生破裂，因此必須設(shè)置排氣口減壓閥。由于冷卻水與大氣連通，故稱 之為開式冷卻系。這種形式的缺點是冷卻水會不斷地蒸發(fā)，需經(jīng)常檢 查和補(bǔ)充。另一種為閉式。發(fā)動機(jī)在正常熱狀態(tài)下，整個系統(tǒng)封閉與 大氣隔開，排氣口關(guān)閉。若系統(tǒng)內(nèi)壓力過大，高于大氣壓力，排氣口 開啟，與大氣相通。目前閉式冷卻系在排氣口上廣泛采用空氣—蒸汽 閥。 近年來，大部分汽車在冷卻系里都充加防凍液，以代替冷卻水。 與一般加冷卻水系統(tǒng)的不同點是：在散熱器蓋排氣口需處接出一根橡 膠或塑料管與貯液罐相通。當(dāng)受熱膨脹時，防凍液就進(jìn)入貯液罐。溫 度降低時，罐內(nèi)防凍液又被吸回入散熱器內(nèi)。由此可避免防凍液的損 失，更不必經(jīng)常添加。 在散熱器的后方，通常有一個風(fēng)扇，它與冷卻液泵采用同一根驅(qū) 動軸。風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)動時，將汽車前方的空氣吸進(jìn)，令其通過散熱器芯， 將芯內(nèi)熱水的熱量帶走。風(fēng)扇類似飛機(jī)的螺旋漿，它的葉片用薄鋼板 制成，也有用高強(qiáng)度工程塑料或鋁合金鑄成。葉片數(shù)4。6片。為了降 低噪聲和振動，葉片間夾角不等。為了提高風(fēng)扇的冷卻效果，有的風(fēng) 扇外廓加上一個護(hù)風(fēng)圈。風(fēng)扇一般由曲軸前輸出端的皮帶輪帶動三角 皮帶來傳動。三角皮帶的松緊程度是可調(diào)的，太松會引起皮帶打滑， 扇風(fēng)量減少，使發(fā)動機(jī)過熱；太緊則使各軸承的磨損加劇。所以皮帶 的張緊力必須按制造廠的規(guī)定調(diào)好。 冷卻水泵用來驅(qū)使冷卻系內(nèi)的冷卻水加速流動，保證帶出足夠的 發(fā)動機(jī)熱量。最被廣泛采用的是離心式水泵(圖4)。因為它的結(jié)構(gòu)簡 單，個頭小而排水量大，即使壞了也不影響冷卻水的流動。它的結(jié)構(gòu) 類似理發(fā)用的吹風(fēng)機(jī)。水從散熱器的下貯水室出來，進(jìn)入水泵的旋轉(zhuǎn) 中心，再被轉(zhuǎn)動著的葉