十三、內(nèi)燃機(jī)

　　(一)類型及工作原理

　　1、概念：

　　內(nèi)燃機(jī)，是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　2、分類：

　　(1)內(nèi)燃機(jī)有復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)葉輪式的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，但通常所說的內(nèi)燃機(jī)是指活塞式內(nèi)燃機(jī)。

　　活塞式內(nèi)燃機(jī)以往復(fù)活塞式最為普遍?；钊絻?nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在其汽缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使汽缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作。

　　(2)內(nèi)燃機(jī)根據(jù)缸內(nèi)著火方式的不同可以分為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)具有三大結(jié)構(gòu)和五大系統(tǒng)。三大結(jié)構(gòu)分別為曲柄連桿、配氣機(jī)構(gòu)和機(jī)體，五大系統(tǒng)分別為供油、冷卻、潤滑、起動(dòng)和點(diǎn)火。

　　壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)具有三大結(jié)構(gòu)和四大系統(tǒng)。三大機(jī)構(gòu)分別為曲柄連桿、配氣機(jī)構(gòu)和機(jī)體，四大系統(tǒng)分別為供油、冷卻、潤滑、起動(dòng)。

　　(3)內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。

　　使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī);使用柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)：汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低;柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。

　　3、工作原理

　　柴油機(jī)和汽油機(jī)通過將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是通過做功改變內(nèi)能。

　　(二)燃料

　　汽油和柴油是目前汽車最常用的燃料。通過石油煉制獲得的汽油和柴油，能量密度高，價(jià)格低，不易變質(zhì)，便于運(yùn)輸，因此非常適用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　汽油是汽油機(jī)的燃料。汽油是石油制品，在常溫下為無色至淡黃色的易流動(dòng)液體，很難溶解于水，易燃，餾程為30℃至220℃。汽油最重要的理化性能是抗爆性，用辛烷值表示。其次是揮發(fā)性，它對于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)、瞬態(tài)工況和燃油蒸發(fā)排放都有較大影響。在我國國家標(biāo)準(zhǔn)中采用研究法辛烷值(RON)來劃分車用汽油牌號(hào)，按辛烷值從低到高劃分為90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)等牌號(hào)。

　　柴油是柴油機(jī)的燃料。柴油也是復(fù)雜烴類的混合物。在石油蒸餾過程中，溫度在200-350℃之間的餾分即為柴油。柴油分為輕柴油和重柴油。

　　目前國內(nèi)開發(fā)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料包括天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇、生物質(zhì)燃料、氫氣以及二甲基醚等。

　　(三)熱力學(xué)第二定律

　　1、定義：又稱“熵增定律”。不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。

　　2、應(yīng)用：第二類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)(違背熱力學(xué)第二定律的永動(dòng)機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī))。

　　(四)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別和優(yōu)勢

　　發(fā)動(dòng)機(jī)(Engine)是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，而電動(dòng)機(jī)(Motor)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。

　　主要優(yōu)勢：

　　1、節(jié)約能源。就汽車本身而言，電機(jī)和高壓輸電的效率比內(nèi)燃機(jī)要高得多。至于發(fā)電，正如馬斯克所說，發(fā)電使用的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸氣輪機(jī)擁有比汽油機(jī)更高的效率，因此更為節(jié)能。

　　2、成本低。目前市面上主流的電動(dòng)汽車百公里電耗均低于20度。如此計(jì)算，電耗遠(yuǎn)低于同級(jí)別汽油車。更何況，現(xiàn)在還有峰谷電價(jià)，可以在夜間用谷電充電，成本更低。

　　3、污染小。相對于汽油車產(chǎn)生的大量氮氧化物和二氧化硫，電動(dòng)汽車可以說完全零污染。唯一的污染產(chǎn)生于發(fā)電過程，不過這可以在發(fā)電廠集中處理，進(jìn)而危害更小。

　　(五)汽車尾氣構(gòu)成及危害

　　1、成分：汽車尾氣主要是指從排氣管排出的廢氣。廢氣中含有 150～200種不同的化合物，其中對人危害最大的有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、鉛的化合物及顆粒物。

　　2、黑煙：產(chǎn)生黑煙的故障原因有很多，其中最主要的原因是燃燒不好。排氣管冒黑煙意味著尾氣中含有過多的碳顆粒，燃油燃燒后的主要產(chǎn)物首先是二氧化碳和一氧化碳，當(dāng)有一部分化合物受高溫分解，并沒有完成燃燒過程，直接排出到尾氣。

　　3、危害：有害氣體擴(kuò)散到空氣中造成空氣污染。汽車尾氣的顆粒物中含有強(qiáng)致癌物苯并(a)芘，當(dāng)空氣中的苯并(a)芘濃度達(dá)到0.012微克/立方米時(shí)，居民中得肺癌的人數(shù)就會(huì)明顯增加。汽車尾氣對植物也有毒害作用，尾氣中的二次污染物臭氧、過氧乙酯基硝酸脂，可使植物葉片出現(xiàn)壞死病斑和枯斑。乙烯可影響植物的開花結(jié)果。汽車尾氣對甜菜、菠菜、西紅柿、煙草的毒害更為嚴(yán)重。公路兩側(cè)的農(nóng)作物減產(chǎn)與汽車尾氣的污染明顯相關(guān)。

　　十四、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)

　　(一)定義

　　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間的動(dòng)力傳遞裝置稱為汽車的傳動(dòng)系。傳動(dòng)系包括離合器、變速器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器及半軸等部分。

　　(二)變速器

　　汽車變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。它的主要原理是通過不同尺寸及齒數(shù)的齒輪互相嚙合，為不同車速提供必需的動(dòng)力輸出。變速箱內(nèi)有多個(gè)不同的齒輪，通過不同大小的齒輪組合一起，就能實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)整。用低轉(zhuǎn)矩可以換來高轉(zhuǎn)速，用低轉(zhuǎn)速則可以換來高轉(zhuǎn)矩。

　　(三)齒輪傳動(dòng)的杠桿原理

　　把齒輪簡化成杠桿，把齒輪與齒輪的接觸點(diǎn)作為杠桿的力臂盡頭，把齒輪的圓心作為杠桿原點(diǎn)，大的齒輪力臂長，所以外力想讓它轉(zhuǎn)動(dòng)比較容易，相反地通過大齒輪帶動(dòng)別的齒輪當(dāng)然就吃力了。

　　另一個(gè)角度是從做功來算。齒輪的本質(zhì)就是杠桿，大齒輪周長大，如果發(fā)動(dòng)機(jī)帶著大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，做得功就多些，帶著小齒輪，做功就少些，這就是大媽拉小車，同樣是轉(zhuǎn)一圈，小齒輪走的路程小，就相對容易一些。

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