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汽车是怎样工作的(1)

一般人看汽车似乎它是个简单的机器。驾驶员往驾驶座上一坐,按按旋扭,扳扳按键,踩下踏板再松开,就像变魔术似的汽车开跑了。这一切看来如此简单易行,好像我们认为所有这些是理所当然的,根本不必花费脑筋去操心汽车是怎么工作和它怎么会跑的。有很多人买了车,可还不了解他自己的车是怎样工作的。倘若驾车人毫不困难地了解了是什么使车轮让车子在各处走动,那么驾起来就会感到非常有趣和惬意。

此外,如果你了解该如何去维护保养它,那对你的车会带来极大的好处。要想让你的车耐用,少出故障,跑起来顺手,那就得注意和了解汽车上各个部分、系统的简单结构和功能;所有操纵件如踏板、按钮和开关等都是干什么用的。汽车的车轮是怎么会转动的?使它转动的力又是从哪儿来的?让我们把机器盖打开,首先映入眼睑的是汽车的心脏——发动机。使车轮转动的力就从这里产生的。当然你不会为了了解究竟而将发动机拆开,那么就通过此图来看看发动机的内部,在发动机内部究竟发生了什么事情呢?

发动机是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能的机器。在每次转换过程中,必须经过进气、压缩、膨胀作功和排出废气四个行程,完成了它的一个工作循环。

发动机内部主要运动部件是活塞,它的运动方式有绕自身转动的;也有往复运动的。凡活塞运动往复经过上述四个行程完成一个工作循环的,称之为四行程发动机。经过两个行程完成一个循环的称之为二行程发动机。燃料为汽油的发动机,凡是先使汽油和空气在化油器内混合成混合气再送处气缸,经过上述行程而产生动力的称之为化油器式汽油机;凡将汽油直接喷入气缸或进气管内再与空气混合成混合气,经过上述各行程的,称之为直接喷射汽油机。燃料为柴油的发动机,一般是利用喷油泵将柴油直接喷入气缸,经过与压缩空气相混合后,在高温高压下自动燃烧而产生动力称之为压燃式柴油机。在当今全世界能源短缺和环保的要求下,还有用其他清洁燃料如天然气、液化石油气等的发动机。但其工作原理是相似的。

下面让我们具体地谈谈每个行程。

混合气如遇到火星就很容易爆炸。在汽车发动机中正是利用这种爆炸所产生的力,将气缸内的活塞从最上的位置推到最下。活塞从最上到最下所走的距离称之为行程。上述的第一个行程收进气行程,活塞被曲轴通过连杆向下拉,混合气通过进气门进入气缸活塞的顶部。第二个行程叫压缩行程,此时进气门和排气门都关闭。活塞向上行,将吸入的混合气再次被曲轴下拉时为止。第三个行程叫作功行程。此时两个气门仍被关闭,由分电器供给的高压电使燃烧室内的火花塞打出火花,点燃混合气,产生爆炸力推动活塞下行,此时气缸内充满炽热的浓烟。待到活塞再次上行时,排气门打开。这些浓烟被活塞挤出气缸燃烧室,进入排气管。这就是最后一个行程称排气地程。之后,发动机又开始了下一个工作循环的第一个行程,如此循环不已地工作下去。

为了更进一步了解发动机的工作状况,有必要将其各部件的功能介绍如下:

气缸体和气缸盖

发动机部件中以气缸体最重,体积最大。它是将发动机各机构、各系统组装成一体的基本部件。气缸体内有几个圆柱形空筒,那是活塞运动的空间,称之为气缸。有几个空筒就叫有几缸。一般有四个的就叫4缸发动机。当然还有更多的,如6缸、8缸甚至12缸的。缸数愈多,发动机的劲头愈大。但是,让活塞在气缸内和缸筒全面接触,它的运动阻力还是不小的。为了减少相互接触的面积,于是在活塞上套上几道活塞环。让活塞环和缸筒壁接触,这就大大地减少了活塞运动的阻力。一般的活塞上有不止一道的活塞环,其中有气环和油环两类。

由于缸筒表面经常和高温高压的燃烧气相接触,又有活塞在其上作高速往复运动,因此制造筒的材质必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足这些要求,一般采用加入少量镍、钼、铬、磷等合金元素的优质合金铸铁,并经珩磨加工,获得粗糙度、形状和尺寸精度很高的工作表面。

然而,如果气缸体全部都采用上述优质材料来制造,未免过于浪费了。因为除了这些工作表面外,气缸体的其余部分并没有这样高的要求。所以发动机上都广泛采用活络可拆装的工作表面,即缸套。它本身可用优质材料制造,气缸体则可用普通铸铁或轻合金铸造。缸套以和冷却水接触与否而分干套和湿套两类。后者的优点是铸造方便,拆装容易,冷却效果好。缺点是刚性差,易漏水。

在气缸体上部有一个将缸筒盖住的气缸盖。它的主要功用是封闭气缸体上部,并和活塞顶部及缸筒一起构成燃烧室。一般用灰铸铁或合金铸铁以及铝合金制成,内含水套。通过螺栓与气缸体拧在一起。为了密封,在它们之间通常还加一层气缸垫。在气缸盖上每个气缸都有自己的进气门、排气门、火花塞座孔或喷油器座孔以及气门导管孔等。缸盖数量大各种发动机上也不尽相同,有整个一块的,也有分成几个缸一块的。前者优点是能缩短发动机整体长度。缺点是刚性差、受热受力容易变形,影响密封,损坏后须整体更换。

由缸盖部分构成的燃烧室,它的形状对发动机工作的影响很大。因而对它的基本要求有:结构紧凑,冷却表面小,让混合气在燃烧前产生涡流。其目的是为了减少热量损失,缩短火焰扩散的行程,提高燃烧速度,保证及时和充分地燃烧,以获得最大的动力和减少排出废气内含的有害物质。

一般用水冷却的发动机,在气缸体下部有一个铸成一体的曲轴箱。它的内部是曲轴运动的空间。曲轴就吊挂在曲轴箱的下边。在曲轴箱的下部还有一个类似盘子的部件,叫作油底壳。主要用来贮存机油和封闭曲轴箱的。机油泵就设在油底壳内。油底壳还设有挡板,以防止机油晃动过甚。在底部装有磁性放油塞,以吸收机油中的金属屑。在油底壳的一侧,还有一把机油尺,用来检验油底壳的机油量。

 

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