(目前世界在用汽车约5~6亿辆)。因此由汽车内燃机排出 废气对大气环境污染的比重大大上升,汽车内燃机受到巨大 的压力,要求其大幅度减少以至完全没有毒性废气排放。电 动汽车因此重新成为研究开发的热点 不过,电动汽车本身还有许多技术难题要攻克,目前还 没有对内燃机的权威地位构成真正有力的威胁。内燃机本身 则在这个绝大压力下取得新的进展。因此,未来10年乃至 20年内燃机作为汽车动力的权威地位还不会改变。 内燃机的发展有两个主要方向,一是保持传统燃料(汽 油、柴油)不变,提高燃料经济性,降低有害废气排放。用 现代电子技术精确控制发动机工作过程就是主要措施之 另个方向是开发代用燃料,液化石油气、压缩天然 气、醇类(甲醇、乙醇)、氢气等是目前正在深人研究的课 题。有些已成为商品 电动汽车有许多形式,太阳能汽车实际上也是电动汽 太阳能转换为电能之后,通过电动机驱动车轮。蓄电池 电动机和燃料电池一电动机装置,是两大类较有前途的驱动 形式。 历史上曾有人研究过核能在汽车上的应用前景,结论是 否定的。核能还是以固定式发电为宜。除了核动力船泊,陆 地移动式装置有许多不安全因素。 还有其它类型动力机组,都在研究阶段,此处从略。 第二节发动机工作原理和总体构造 汽车的动力来自发动机,把燃料燃烧的热能变成机械能 的发动机称为热力发动机。热力发动机可分成外燃机和内燃 机,蒸汽机属于外燃机,把燃烧的热能不通过中间介质就直
接变成机械能称为内燃机 活塞式内燃机的特点是燃料在气缸内燃烧,将其所产生 的热能转变为机械能,再通过…系列的传动机构,驱动汽车 前进。活塞式发动机具有热效率高,结构紧凑,质量小,便 于起动和维修,在汽车领域占有统治地位。目前汽车上使用 的活塞式发动机按其所用燃料不同,主要有汽油机和柴油机 两大类。 汽油机具有轻小价廉、运转轻松及启动、使用简便等特 点,现在大部分轿车装汽油机。柴油机也发展到较为完善的 程度,柴油机的经济性在现有动力机中几乎为最好,因此在 货车上广泛使用。近年在部分轿车上也装用了柴油机。 发动机工作原理 四冲程汽油机工作愿理 汽油机是一部复杂的机器,但产生动力的工作原理却比 较简单。首先将燃料和空气在化油器中混合,形成混合气 并将混合气引人气缸,压缩点燃使之燃烧发出热量并膨胀, 推动活塞和连杆使曲轴旋转,对外作功,最后把废气排出气 缸,完成一个工作循环。以此循环不断往复 活塞在气缸内上下运动(图2-1)。活塞在最高位置处 称为上止点,在最低位置处称为下止点。上、下止点的距离 S称为活塞行程。活塞每进行一个行程,曲轴转180°。活 塞从上止点到下止点所扣过的容积称为气缸工作容积Vho 各缸作容积的总和,称为发动机排量V1。燃烧室容积v 是指活塞在上止点时,其上部所留的空间。气缸总容积V 是指燃烧室容积V与工作容积V1之和。压缩比(是气缸 总容积v与燃烧室容积V之比。压缩比对发动机性能影 响很大,压缩比大,压缩终了时的温度、压力高,燃烧速度
快,发动机功率大,油耗低。轿车汽油机压缩比一般为7 11,而柴油机压缩比一般为16~22,这就是柴油机省油的 主要因素之 上止点 气.燃烧室容积 上点 图21曲柄连杆机构示意图 气缸工作容积Vb和发动机排量VL的计算公式 VI=V 式中:D——气鉦直径(mm); S—活塞行程(mm); 气缸数 例如:东风EQ1090F汽车发动机的气缸直径为 100mm,活塞行程为115mm,则 3.14×1002 v4X105×115=0.903(L),V1=0.903×6= 542(L)。V正是汽车使用说明书上告诉我们的发动机排 量。显然,发动机排量越大,每个工作循环吸进气缸的可燃 混合气(或纯空气)越多,能够产生更大的动力 压缩比的计算公式
V. Vt v 式中:V。气缸总容积:Vn=V+Vb V。燃烧室容积; V1气缸工作容积 活塞往复四个行程,曲轴转两圈完成一个循环的发动机 称为四行程发动机 四行程汽油机工作原理见图22。 Up 气行程 气行 作循耳} 图22四行程汽油机L作原理 (1)进气行程 活被曲轴带动由上止点向下止点移动(曲轴旋转 180°),气缸内的气压降低,产生真空吸力。此时进气门开启, 排气门关闭,汽油与空气所形成的可燃混合气被吸入气缸。 (2)压缩行程 随着曲轴转动,活塞由下止点向上止点移动(曲轴旋转 180°)。与此同时,进、排气门均关闭,活塞压缩可燃混合 气,使其温度和压力同时升高
(3)作功行程 当压缩行程终了活塞接近上止点时,火花塞产生电火花 点燃混合气。气缸中燃料燃烧放出热能使气体受热膨胀,压 力和温度急剧上升,推动活塞从上止点移动到下止点(曲轴旋 转180°),对外作功。在此行程中进、排气门均保持关闭。 (4)排气行程 在出轴飞轮系统惯性力的作用下,活塞又从下止点向上 止点移动(曲轴旋转180°)。此时进气门关闭,排气门开 启,燃烧过的废气,被活塞挤出气缸之外 2.四行程柴油机工作原理 四行程柴油机和汽油机一样,每个工作循环活裹也经过 四个行程。由于柴油机所用燃料是柴油,其特点是粘度比汽 油大且不易蒸发,但柴油的自然温度比汽油低。因此,进气 行程吸入的充量为纯空气,压 喷油唇 缩行程接近上止点时,柴油要鲍空气 嘲油泵 经喷油泵把燃油压力提高到 0MPa以上,然后经喷油器以r 油雾形式直接喷入气缸,与高 滤消器 温空气混合并自然,经过做功 行程后,废气被排出气缸,完 成一个工作循环(图2-3)。 图23四行程柴消机示意图 3.二行程发动机工作原理 凡活塞仅往复两个行程(曲轴旋转周)即完成一个工 作循环的发动机,叫做二行程发动机。这种发动机的工作过 程(见图24)如下 (1)作功换气行程活塞到达上止点,用电火花点燃 混合气(柴油机此时则向气缸内喷入柴油并随即自行着火), 燃烧气体产生的压力将活塞从上止点推向下止点。活塞下行