發(fā)動機為什么能靠油轉動

【專家解說】：動機是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉變成機械能的機器。在每次轉 換過程中，必須經(jīng)過進氣、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)動機內部主要運動部件是活塞，它的運動方式有繞自身轉動的 ；也有往復運動的。凡活塞運動往復經(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。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。燃料為汽油的發(fā)動機，凡是先使汽油和空氣在化油器 內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；凡將汽油直接噴入氣缸或進氣管內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。燃料為柴油的發(fā)動 機，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。在當今 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。但其工作原理是相似的。
下面讓我們具體地談談每個行程。

混合氣如遇到火星就很容易爆炸。在汽車發(fā)動機中正是利用這種 爆炸所產(chǎn)生的力，將氣缸內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氣行程，活塞被曲軸通過連桿向下拉，混合氣通過進氣門進入氣缸活 塞的頂部。第二個行程叫壓縮行程,此時進氣門和排氣門都 關閉?；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.此時兩個氣門仍被關閉，由分電器供給的 高壓電使燃燒室內的火花塞打出火花，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，進入排氣管。這就是最后 一個行程稱排氣地程.之后，發(fā)動機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。

為了更進一步了解發(fā)動機的工作狀況，有必要將其各部件的功能 介紹如下：

氣缸體和氣缸蓋

發(fā)動機部件中以氣缸體最重，體積最大 。它是將發(fā)動機各機構、各系統(tǒng)組裝成一體的基本部件。氣缸體內有 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。當然還有更多的，如6缸、 8缸甚至12缸的。缸數(shù)愈多，發(fā)動機的勁頭愈大。但是，讓活塞在氣 缸內和缸筒全面接觸，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 作高速往復運動，因此制造筒的材質必須耐高溫、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)動機上都廣泛采用活絡可拆裝的工作表面，即缸套。它 本身可用優(yōu)質材料制造，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。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成燃燒室。一般用 灰鑄鐵或合金鑄鐵以及鋁合金制成，內含水套。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氣門、排氣門、火花塞座孔或噴油器座孔以及氣 門導管孔等。缸蓋數(shù)量大各種發(fā)動機上也不盡相同，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 部分構成的燃燒室，它的形狀對發(fā)動機工作的影響很大。因而對它的 基本要求有：結構緊湊，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含的有 害物質。一般用水冷卻的發(fā)動機，在氣缸體下部有一個鑄成一體的曲 軸箱。它的內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。主要 用來貯存機油和封閉曲軸箱的。機油泵就設在油底殼內。油底殼還設 有擋板，以防止機油晃動過甚。在底部裝有磁性放油塞，以吸收機油 中的金屬屑。在油底殼的一側，還有一把機油尺，用來檢驗油底殼的 機油量。

曲軸活塞連桿組

發(fā)動機內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。曲拐數(shù)取決于發(fā)動機 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。

一根帶飛輪的曲軸，位于轉動中心的主軸頸，它借助 一墳軸瓦和曲軸箱相連。不在轉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，所以它需要不間斷地用機油對磨擦表 面加以潤滑。因此在曲軸的主軸頸、連桿軸頸的曲軸本體內都鉆有油 道，以便機油能通過這些油道，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)動機工作時人造棉其發(fā)展，不但會產(chǎn)生極大的噪聲 ，而且機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 時產(chǎn)生了不規(guī)則的離心力和離心力矩，另外還有活塞往復運動的慣性 力。對于氣缸數(shù)不同的發(fā)動機，這些力和力矩有的存在，有的不存在 。因此需要根據(jù)具體的結構設置平衡塊加以平衡。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，一個質量很大的輪子，一旦轉起來，如果沒有阻力， 它就會一直不停地轉動下去。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)動機輸出的扭矩和轉速均勻 。此外它還是磨擦式離合器的驅動件，因此它也需要和曲軸一起進行 平衡。

(2)活塞
它像一個倒扣著的杯子，杯底朝上，構成燃燒室的一個 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.

活塞的工作條件很苛刻，頂部和高溫燃氣接觸，承受帶沖擊性的 高壓和因高速往復運動帶來的慣性力，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?前的汽車活塞選用材料。

活塞的基本結構可分為頂部、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。活塞頭部有幾道矩 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油，通過這些孔流向油底殼。活塞頭部承受并 傳遞混合氣燃燒后的爆發(fā)力；能傳導混合氣燃燒后產(chǎn)生的熱量；與活 塞環(huán)一道構成部分的燃燒室。活塞的裙部是指從活塞環(huán)槽到杯口的好 個部分。它的主要功能是活塞在缸筒內往復運動中起著導向作用，以 及承受缸壁給它的側壓力。

活塞在氣缸內工作時，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，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。活塞環(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)動機就會喪失部分動力，燃料和機油損耗 增加，活塞和燃燒室的表面出現(xiàn)嚴重積碳，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，尚能貯存少量機油改善潤滑條件， 提高使用壽?F淥?髕?芬話闃歡莆?蜃髁諄??懟S捎詰諞壞榔?環(huán)的工作溫度高，它的切口間隙也較大。當將各道活塞環(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，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是浮動的，在發(fā)動 機工作時，它可以在銷座孔內繞自身主軸緩緩轉動，以獲得較為均勻 的磨損。為了防止活塞銷沿主軸方向竄動，在活塞銷孔內淫卡環(huán)嵌在 銷座凹槽內予以限位。

(5)連桿
它以上端的小頭連接活塞銷，以下端的大頭連接 曲軸，可將活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。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，所以要求它質量盡可能小，而又足夠的剛度和強度 ，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。這兩塊是一起進行加 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)質合金鋼或優(yōu)質碳 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。
回答您補充的問題：
汽車剎車系統(tǒng)按類型分，主要分為鼓式剎車和盤式剎車兩種。
鼓式剎車利用制動蹄片擠壓制動鼓產(chǎn)生制動力來剎車的，多用于小型貨車和低檔汽車，由于其制動力較弱、濕水后容易引起瞬間剎車失靈、熱衰減快等原因，已瀕臨淘汰，屬于落后技術。
目前的主流剎車系統(tǒng)是盤式剎車。盤式剎車系統(tǒng)又分為實心盤式剎車和通風盤式剎車。原理都一樣，都是利用剎車油泵產(chǎn)生的壓力，帶動剎車卡鉗擠壓剎車盤產(chǎn)生制動力。主要特點是熱衰減比較小、剎車靈敏，配合ABS系統(tǒng)能有效防止車輪抱死，剎車力量強勁。
只不過實心盤式剎車系統(tǒng)的剎車盤尺雨較小，且沒有通風孔，剎車力沒有通風盤式大，但實心盤式剎車系統(tǒng)制造成本更低廉。
實力盤式剎車多應用于中高檔轎車，通風盤式多用于高級轎車和跑車、賽車等對剎車系統(tǒng)要求極高的車型上。