汽車發(fā)動機工作原理是怎樣的？影響發(fā)動機的使用壽命的因素有哪些？？

【專家解說】：　　一、基本理論 　　汽油發(fā)動機將汽油的能量轉(zhuǎn)化為動能來驅(qū)動汽車，最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內(nèi)部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發(fā)動機是內(nèi)燃機----燃燒在發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生。 　　有兩點需注意： 　　1．內(nèi)燃機也有其他種類，比如柴油機，燃氣輪機，各有各的優(yōu)點和缺點。 　　2．同樣也有外燃機。在早期的火車和輪船上用的蒸汽機就是典型的外燃機。燃料（煤、木頭、油）在發(fā)動機外部燃燒產(chǎn)生蒸氣，然后蒸氣進入發(fā)動機內(nèi)部來產(chǎn)生動力。內(nèi)燃機的效率比外燃機高不少，也比相同動力的外燃機小很多。所以，現(xiàn)代汽車不用蒸汽機。 　　相比之下，內(nèi)燃機比外燃機的效率高，比燃氣輪機的價格便宜，比電動汽車容易添加燃料。這些優(yōu)點使得大部分現(xiàn)代汽車都使用往復式的內(nèi)燃機。 　　二、燃燒是關(guān)鍵 　　汽車的發(fā)動機一般都采用4沖程。（馬自達的轉(zhuǎn)子發(fā)動機在此不討論，汽車畫報曾做過介紹） 　　4沖程分別是：進氣、壓縮、燃燒、排氣。完成這4個過程，發(fā)動機完成一個周期(2圈)。 　　理解4沖程 　　活塞，它由一個活塞桿和曲軸相聯(lián)，過程如下： 　　1．活塞在頂部開始，進氣閥打開，活塞往下運動，吸入油氣混合氣 　　2．活塞往頂部運動來壓縮油氣混合氣，使得爆炸更有威力。 　　3．當活塞到達頂部時，火花塞放出火花來點燃油氣混合氣，爆炸使得活塞再次向下運動。 　　4．活塞到達底部，排氣閥打開，活塞往上運動，尾氣從汽缸由排氣管排出。 　　注意：內(nèi)燃機最終產(chǎn)生的運動是轉(zhuǎn)動的，活塞的直線往復運動最終由曲軸轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動，這樣才能驅(qū)動汽車輪胎。 　　三、汽缸數(shù) 　　發(fā)動機的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內(nèi)進行往復運動，上面所描述的是單汽缸的運動過程，而實際應用中的發(fā)動機都是有多個汽缸的（4缸、6缸、8缸比較常見）。我們通常通過汽缸的排列方式對發(fā)動機分類：直列、V或水平對置（當然現(xiàn)在還有大眾集團的W型，實際上是兩個V組成）。 　　不同的排列方式使得發(fā)動機在順滑性、制造費用和外型上有著各自的優(yōu)點和缺點，配備在相應的汽車上。 　　四、排量 　　混合氣的壓縮和燃燒在燃燒室里進行，活塞往復運動，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）來度量。汽車的排量一般在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V63.0升。一般來說，排量表示發(fā)動機動力的大小。 　　影響因素 　　1.1結(jié)構(gòu)制造 　　汽車各零部件的設(shè)計制造和裝配情況直接影響發(fā)動機的性能。這些因素主要來自于汽車生產(chǎn)廠家，與用戶無多大關(guān)系。各汽車生產(chǎn)廠家的特約維修站應當把發(fā)動機在使用中出現(xiàn)的一些典型問題反饋到制造廠，以利于改進。 　　1.2使用 　　正確使用是延長發(fā)動機使用壽命的必備條件。 　　1.2.1載荷的選擇 　　發(fā)動機載荷直接影響其零部件的強度及壽命，增加載荷時，各總成的工作負荷也隨之增加，磨損量增大；如果是初駛車輛，磨損會更大。新車或大修后的車輛，為了限制其初駛期的最高速度，減少負荷，延長發(fā)動機使用壽命，一般都在化油器上安裝限速片。如果過早地拆除限速片，將導致發(fā)動機過早出現(xiàn)異響、漏油、漏氣及動力下降，使發(fā)動機的使用周期縮短。 　　1.2.2燃油和潤滑油的選擇 　　燃油的選用必須符合本車規(guī)定的牌號，禁止使用低牌號的燃油，否則發(fā)動機工作時會產(chǎn)生爆震，使機件受到強烈的沖擊和使零部件的附加載荷增加，從而加速機件的磨損。因爆震產(chǎn)生的高溫、高壓及沖擊波還會破壞氣缸壁上的潤滑油膜，惡化機件的潤滑。試驗表明，某發(fā)動機在有爆震和無爆震下各工作200h，經(jīng)測定有爆震時氣缸上部平均磨損量是無爆震的2倍多。另外，含雜質(zhì)超標的燃油，同樣會加速機件的磨損和腐蝕。 　　潤滑油的選擇，亦應符合發(fā)動機的工作需要，若發(fā)動機潤滑油粘度較低，則潤滑油壓力就低，不能形成油膜，造成邊界摩擦或干摩擦；若潤滑油粘度過大，則流動性差，不利于冷車起動，同時潤滑油通過機油濾清器到達潤滑部位的時間長，使起動磨損增大。 　　潤滑油的加注應適量，油面過高時，不但會增加運動阻力，降低功率，而且會使?jié)櫥透Z入氣缸內(nèi)燃燒，造成積碳過多；而潤滑油過少時，油壓低，難以形成油膜，又會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)生拉缸及燒瓦等嚴重事故。 　　1.2.3冷起動和冷卻水溫度 　　當冷車起動時，特別是冬季起動車輛，應盡量采用預熱措施或冷搖慢轉(zhuǎn)低速升溫的辦法，禁止猛轟油門。因為發(fā)動機冷起動時，潤滑油粘度較高，其到達潤滑部位的時間較長。有資料證明，在氣溫為－15℃時，起動2min后，潤滑油才能流到連桿軸承及缸蓋上的運動副等部位，在這一段時間內(nèi)如猛踩油門，發(fā)動機轉(zhuǎn)速就會迅速上升，潤滑油未到達的部位形成干摩擦，加劇磨損。 　　當發(fā)動機溫度過高時，潤滑油變稀，不能很好的形成潤滑油膜，同樣會增大機件的磨損，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)動機長期在低溫下工作，這也會造成發(fā)動機過量磨損。 　　1.3道路 　　路面質(zhì)量對車速的發(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，行駛阻力是不斷變化的；在阻力大時，發(fā)動機就工作在大負荷工況下，此時缸內(nèi)的壓力增大，磨損加劇。 　　1.4氣候 　　在冬季，由于潤滑油的粘度低，進入潤滑部位慢，從而使發(fā)動機干摩擦的時間長；在酷熱的夏天，汽車各零件處于熱狀態(tài)，在環(huán)境溫度為40℃時，就會嚴重影響電氣元件的性能，使點火系不能正常工作；另外，由于高溫，潤滑油變稀，油膜難以形成，使發(fā)動機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)動機的性能和使用壽命。 　　1.5.1擋位的選擇 　　在行駛中應掌握“高速擋不硬撐”，否則發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)，使發(fā)動機沒有余力，穩(wěn)定性差，產(chǎn)生扭振和沖擊，造成機件損傷；“低速擋不硬沖”，否則發(fā)動機溫度增高，造成早燃及爆燃等現(xiàn)象，導致發(fā)動機早期磨損。 　　1.5.2車速的選擇 　　車速對各運動副的磨損量影響較大，磨損量取決于相對運動速度、正壓力和摩擦系數(shù)。在高速時，活塞平均線速度較大，故相對缸體的磨損就大，尤其是燃燒不好時，碳粒形成的磨粒使磨損增大。車速低時，由于潤滑油壓力低，油膜剛度小，潤滑條件差，也會使磨損量加大。 　　1.6維護保養(yǎng)質(zhì)量 　　加強對發(fā)動機的維護保養(yǎng)是延長發(fā)動機壽命的重要舉措。除日常檢查保養(yǎng)的項目外，要重點把好發(fā)動機的“入口”關(guān)，保持“三濾”(機油濾清器、汽車濾清器、空氣濾清器)的清潔。如果“三濾”出現(xiàn)故障，空氣中的灰塵及潤滑油和燃油中的雜質(zhì)大量進入氣缸，從而加劇了磨料磨損。實踐表明，如果空氣濾清器失效，若在我國的西北或華北地區(qū)行車一天進入氣缸的灰塵可高達30g，氣缸的磨損量將比正常的大100倍。 　　2對策 　　2.1正確駕駛車輛 　　適時換擋；切忌超載；盡可能減少發(fā)動機的冷起動次數(shù)；保持一定的冷卻水溫度；合理選擇車速。 　　2.2合理選用燃油和潤滑油 　　2.3加強對發(fā)動機維護和定期保養(yǎng) 　　所以增加汽缸數(shù)量或增加每個汽缸燃燒室的容積可以獲得更多的動力。 　　五、發(fā)動機的其他部分 　　凸輪軸控制進氣閥和排氣閥的開閉 　　火花塞火花塞放出火花點燃油氣混合氣，使得爆炸發(fā)生?；鸹ū仨氃谶m當?shù)臅r候放出。 　　閥門進氣、出氣閥分別在適當?shù)臅r候打開來吸入油氣混合氣和排出尾氣。在壓縮和 　　燃燒時，這兩個閥都是關(guān)閉的，來保證燃燒室的密封。 　　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油氣混合氣和尾氣泄漏進潤滑油箱。 　　2．防止?jié)櫥瓦M入汽缸內(nèi)燃燒。 　　大多“燒機油”的汽車就是因為發(fā)動機太舊：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動。 　　潤滑油槽包圍著曲軸，里面有相當數(shù)量的油. 　　作者單位：(解放軍汽車管理學院蚌埠233011) 　　參考文獻 　　1楊俊嶺.發(fā)動機的壽命與操作使用的關(guān)系.汽車技術(shù)，1995(9)：53～55 　　2周風歧.減緩發(fā)動機氣缸磨損的措施.軍用汽車管理，1993(1)：40～41