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天语SX4论坛 >  汽车教室:破解汽车移动的魔法--引擎详论

发表于 2007-08-05 22:14    IP属地:未知

学习!!!!!!!!!

[每日热点]:【酷车实拍】家里又添新车了 提哪吒L...

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发表于 2007-08-05 22:24    IP属地:未知

技术贴好,收藏了看
聚焦膜坛 享受清凉

[每日热点]:【旅行游记】人说山西好风光之黄河篇...

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发表于 2007-08-05 23:04    IP属地:未知

看累了!!学习了!!!谢谢鬼同学的技术贴!!!!!顺便慰问一下,辛苦了!!!!

[每日热点]:【保养维护】逍客烧机油难题被PNF技术完美解决...

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发表于 2007-08-05 23:49    IP属地:未知

老老实实做人,踏踏实实灌水,辛辛苦苦赚米~
手毫

[每日热点]:【休闲生活】丰宁坝上百里天路草原之巅...

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发表于 2007-08-06 00:43    IP属地:未知

技术贴!!!!!

[每日热点]:【旅行游记】禅国囊谦 1000多个佛寺...

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发表于 2007-08-10 23:12    IP属地:未知

七、排气系统
(一)排气歧管
新鲜空气与汽油混合进入引擎燃烧后,产生高温高压的气体推动活塞,当气体能量释
放后,对引擎就不再有价值,这些气体就成为废气被排放出引擎外。废气自汽缸排出后,随即进入排气歧管,各缸的排气歧管汇集后,经过排气管将废气排出。而就如进气歧管一样,气体在排气歧管内也是以脉冲的方式离开引擎,所以各缸的排气歧管长度及弯度也要设计成尽量相同,使各缸的排气都能一样的顺畅。
(二)触媒转换器
在说到触媒转换器之前,我们先简单的认识一下引擎废气的组成成分。汽油是一种碳氢化合物,在汽油分子中几乎都是碳及氢原子,这些碳及氢燃烧后照理应该是产生二氧化碳 (CO2)及水 (H2O),但是因为少量混合气未完全燃烧,并且会有少许机油 (有未燃烧的也有以燃烧的) 被排放出来,所以会产生HC (碳氢化合物) 及CO (一氧化碳)。再者,进到引擎内的空气中,含有百分之八十的氮气 (N2),但经过燃烧室的高温,原本很稳定的氮,会与空气中的氧 (O2)化合,产生NO及NO2,统称NOx。HC、CO及NOx都会造成环境污染且对人体有害,所以世界各国都会制订环保法规,针对车辆排污加以限制。
由于环保法规对车辆排污的标准相当严苛,不论怠速、加速、低速行驶、高速行驶或减速,都必须符合排污标准,车辆在面对这么严苛的限制,除了在性能与排污中取得平衡点外,唯一的「撇步」就是触媒转换器了。触媒转换器通常以贵重金属为原料,有氧化型触媒、还原型触媒及目前绝大多数车辆采用的三元触媒转换器。
再来上个简单的化学课,排污中的HC和CO都是因为燃烧不完全所产生的,要消除它们
就必须再燃烧它们,也就是使它们氧化,所以这是氧化型触媒的任务。而NOx的生成则是因为氮被氧化所致,所以必须还原型触媒来将NOx还原氮气。三元触媒转换器则是让HC和CO的氧化及NOx的还原都发生在同一触媒中。而「触媒」本身并不参与氧化或还原的化学反应,它只是化学反应中的催化剂。
触媒转换器位于哪里呢?早期的触媒转换器多设置于排气管中段的位置,而近来多装在紧接排气歧管之后,好使触媒加快达到工作温度。触媒必须在接近500度的高温下,才能获得较好的转换效率,低温时则几乎没有转换能力,故冷车的排污量相当大。
所以在此也要提醒所有车主,千万不要在室内或地下停车场内热车,尽量车一发动就开到室外,才不至于毒害自己或是其它在停车场内的人员。
(三)消音器
顾名思义,消音器就是用来消除排气的噪音,使车辆行驶起来更宁静。一般消音器中会有数个膨胀室,引擎排放出来的废气经过数个膨胀程序后,会使得排气脉冲缓和而消除噪音。然而,由于气体在消音器路径复杂,换言之也就是消音器降低了排气的顺畅性,所以也会略略影响引擎性能。有些人会自行改装直通式排气尾管,这样虽然稍稍提升引擎性能,却会大大增加排气噪音,所以这是不值得肯定也是违反交通规定的行为。
八、排气与环保
(一)EGR

EGR(Exhaust Gas Recirculation废气再回收)是从排气歧管接出一个旁通管至进气歧管内,而将部分引擎废气随着新鲜空气导入引擎中燃烧,导入废弃的量是由ECU依
据当时引擎转速、负荷等讯息所计算出来,并由EGR阀所控制。
EGR的功用最主要是用来降低引擎中NOx的排放量的,我们在「触媒转换器」单元中有介绍过废弃成分的产生,其中NOx的产生是因为引擎燃烧温度过高所致。本来,要降低燃烧温度来抑制NOx的生成最好的方法就是延后点火提前角,然而点火角延后会大幅降低引擎性能并且提高油耗量,所以目前最好的解决方是就是装设EGR。EGR虽然会小幅的牺牲一点引擎性能,但却能降低引擎燃烧温度,以控制NOx的生成。经实验证明,正确的利用EGR能降低百分之50的NOx生成量。如此便能大大减低触媒转换器的负担,降低触媒对于NOx的配方量,而节省触媒转换器的制造成本。
(二)含氧感知器
含氧感知器(O2 Sensor)装在触媒转换器的前端,引擎ECU借着含氧感知器侦测废气中的含氧量,来判定引擎燃烧状况,以决定喷油量的多寡。当含氧感知器侦测到较浓的氧含量时,表示当时引擎为「稀油」燃烧,所以ECU会使喷油嘴的喷油量增加;相反的,当含氧感知器侦测到较稀的氧含量时,表示当时引擎为「浓油」燃烧,所以ECU会减少喷油嘴的喷油量。
然而,引擎喷油量主要并不是含氧感知器决定,引擎在每个转速及负荷下该喷多少油,引擎调校工程师都已经在引擎调校时定义好了,而含氧感知器所传送的含氧量讯息,只是在ECU对引擎作闭回路控制时的回馈讯号,使引擎的喷油量在调校工程师的定义下,再针对当时引擎的运转状况作些微的修正,让引擎的运转能处于最佳状态,这就是一般人所说ECU的学习功能。所以当含氧感知器坏掉时,引擎还是能正常运作,但就是少了自我修正的功能。这样,引擎的运转就不能确保在最佳状态,并且也有可能造成排污值过高而加速触媒转换器的老化,所以当含氧感知器坏掉时,仪表版上的警示灯会亮起。
[ 本帖最后由 特氟龙 于 07-08-10 23:13 编辑 ]



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  从排气歧管之后,便接上触媒转换器,以将未完全燃烧之污染物转换为无害物质,保护环境。

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  图中显示四缸引擎其中两缸的排气歧管。由左边的剖面可以看到排气歧管直接连接在排气孔后,再结合为一。 ...
汽车早已超越交通工具的定位,人类对于汽车的依存亦越来越高。

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发表于 2007-08-10 23:14    IP属地:未知

字太小的水
橘红手豪961

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发表于 2007-08-10 23:19    IP属地:未知

九、冷却系统
(一)冷却系统的功用

冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量,使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎,气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎;水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却,正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
(二)冷却循环
因为多数车辆皆采用水冷式引擎,所以本文以介绍水冷式引擎之冷却循环为主。在水冷引擎的冷却循环中,可分为「小循环」与「大循环」。小循环是指冷却水仅在引擎内循环,而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 (水箱) 间循环。为什么要有大循环与小循环呢?主要是因为引擎在冷车时温度低,此时少量的冷却水在引擎内作小循环,使引擎能迅速达到工作温度;一旦引擎达到工作温度,控制大、小循环转换的温度控制阀 (俗称水龟) 则会开启,让冷却水能流至水箱内让空气将热带走,引擎温度越高,水龟开启的程度就越大,冷却水的流量也越大,好带走更多的热量。冷却水的循环是靠水泵浦带动的,水泵浦则是由引擎的运转所驱动,所以当引擎转速越高,水泵浦的运转效率也越高。
(三)冷却液的特性
冷却液是由纯水与水箱精案一定比例调制而成,水箱精能提高冷却水的沸点。纯水在常温常压下的沸点是100℃,一旦引擎温度过高,会使冷却水沸腾成为水蒸气,而水在气态下的热对流系数远低于液态,所以气态的水蒸气几乎无法带走引擎的热量,此时引擎温度会迅速升高而损害引擎。所以水箱精将冷却水的沸点提高,以确保冷却液在高温时仍是液态,才能带走引擎产生的热。

十、润滑系统

燃料进入引擎燃烧后,将燃料的内能转换成「功」来使引擎运转,然而并不是所有的
「功」都用来驱动引擎的运转,因为引擎中机件间的摩擦会消耗引擎产生的功,而将其转换为热能。为了降低磨差来保护引擎,必须有一润滑系统来润滑引擎。
(一)机油的功用
没错,机油正是在引擎中扮演润滑的角色。机油除了能润滑引擎降低摩擦外,还有防止引擎金属腐蚀、消除进入引擎中的灰尘及其它污染物、在活塞与汽缸壁间帮助燃烧室气蜜、为活塞及轴成等零件冷却及消除引擎内不必要的产物。
(二)机油的循环
引擎中大部分的机油都储存于油底壳中,机油的循环由随引擎转动之机油泵浦驱动,自油底壳将机油吸出,经过机油滤清器滤掉杂质后,高压的机油从引擎的机油流道流至引擎各处,润滑或冷却各个机件,最后在流回油底壳中。
引擎中会有极少量的机油进入燃烧室被燃烧,所以机油有少量的消耗是正常的。然而若过量的机油由活塞与汽缸壁的间隙往上进入燃烧室称为「上机油」,而机油由汽缸头之阀系间隙向下流入燃烧室中则称为「下机油」,二者都是所谓的「吃机油」。引擎若是有吃机油的现象,当然机油会消耗很快,而且因为机油大量燃烧的关系,会自排气管排出淡青色的烟,此时必须去保修场检查是「上机油」或「下机油」,好对症下药。
(三)机油的选用
机油依据其成分可分为全合成、半合成及矿物油,一般来说,全合成机油在引擎中随引擎运转的衰退程度较低,而矿物油的衰退程度较高。但是若是车辆都能在原厂指定之换油里程或时间内更换机油,就算使用矿物油,也不会对引擎造成任何伤害。
机油除了有成分上的不同,也在「黏度指数」上有区别。黏度指数是指机油黏度随温度改变的程度,目前最常使用的机油黏度分类是依照SAE号数分类,不同的号数对应不同的黏度范围,号数越大代表黏度越大。SAE编号后方加上W者指适用于寒冷气候的机油,其编号越小者黏性越小,引擎在寒冷的冬天越容易启动。
机油号数除了SAE 50 (例) 或SAE 10W (例) 等单级机油外,还有如10W-40等之复级机油,复级机油能同时满足高温与低温的使用需求。目前市面上常见的多为复级机油,复级机油于W之前的号数越低、后方的号数越高者,表示该机油能适用的气候范围较大。以台湾的气候状况,10W-40已经能满足,若引擎长时间以高负荷、高转速运转者,则可选用黏度较高的机油。

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发表于 2007-08-10 23:38    IP属地:未知

十一、凸轮与汽门
(一)直压式与摇臂式
凸轮直接压动汽门的直压式设计是现在常见的设计。

我们在「引擎概论」单元中,对凸轮与汽门之间的作动、何谓DOHC及SOHC、可变汽门正时等题目,其实已经有很详细的论述,在「引擎详论」中仅再作一些补充。对于凸轮如何带动汽门的启闭,最常见的是「直压式」与「摇臂式」。直压式汽门通常见于DOHC引擎,此式汽门弹簧座上会会有一圆形套筒,凸轮则直接置于套筒上,所以当凸轮尖端与套筒接触时,会透过套筒把汽门往下压,使汽门开启;而摇臂式汽门通常使用在SOHC引擎上,因为SOHC引擎缸头内只有一支凸轮轴,却要驱动多个汽门,所以会以摇臂方式,由一个凸轮带动两个汽门。摇臂是利用杠杆原理,当凸轮尖端将摇臂一端挺起时,另一端会向下将汽门压下以使汽门开启。

(二)凸轮透过摇臂控制汽门的动作,便是遥臂式的设计。

摇臂式与直压式汽门驱动设计各有其优缺点,以力量传递效率来说,直压式比摇臂式来的直接、精确;以维修保养来说摇臂式则容易的多,因为直压式之凸轮与汽门上之套筒的间隙,是靠不同厚度的填隙片来调整,所以当引擎使用一定时数,汽门间隙增大时,要再调整较不易;而摇臂式之汽门间隙通常都以一螺栓调整,只要一支扳手就能搞定。然而目前直压式汽门的填隙片材质皆有一定的耐磨度,磨损的机率很低。

(三)DOHC的迷思
早期强调高性能的引擎多会采DOHC设计,因为DOHC的设计在高速运转时仍有相当高的精确性,使得引擎能在高转速输出较大的功率。近来各家车厂在车辆的性能数据上竞争,使一般家庭房车的引擎也多采用DOHC的设计,甚至造成消费者认为SOHC引擎为过时设计,而非DOHC不买的迷思。其实引擎在一般使用下,不论SOHC、DOHC、一缸两汽门的设计或是一缸多汽门的设计,都足敷使用,甚至很多八汽门引擎 (四缸) 在低速表现会优于多汽门引擎。再者,DOHC引擎比SOHC引擎多出一支凸轮轴 (V型引擎多出两支),引擎就需要多克服一倍的摩擦力,及承担多一支凸轮轴的重量。所以像Mercedes-Benz等欧洲车厂,仍有许多现役的SOHC引擎。
笔者在此并非贬低DOHC引擎的价值,而是要让读者了解,SOHC并非过时的设计。一个适合自己驾驶习惯、省油且耐用的引擎,就是好引擎;当然,如果您是性能派的热血份子,DOHC的引擎是您最佳的选择。

十二、活塞与连杆
我们在「引擎概论」中可以知道,活塞是在汽缸中往复运动来压缩空气,并且承受油气爆炸时的动力,而连杆将活塞与曲轴连结,并且把活塞直线的往复运动转化成曲轴的旋转运动。以下将介绍活塞、活塞环以及连杆的机械特性:
(一)活塞与活塞环
从活塞的外型来看,有活塞顶面、活塞顶座、三道活塞环槽、活塞裙及活塞销。活塞顶面与汽缸头形成引擎的燃烧室;三道活塞环分别嵌入上压缩环、第二压缩环及刮油环;活塞裙则承受活塞动力行程及压缩行程时因连杆摆动所造成对汽缸壁的冲击力;而连杆是借着活塞销与活塞结合。活塞通常由铝合金制成,并且其热膨胀系数必须很低,以免活塞受热膨胀而卡在汽缸内;另一方面,活塞的散热性也要很好,避免成为燃烧室的「热点」而引发爆震。
在造型上,活塞的顶面会依功能需求而有不同的设计及加工,例如有些二行程引擎,会将活塞顶面设计成海浪状,让进气气流转而能在汽缸中行成一股回旋气流,以帮助扫除废气;柴油引擎会在活塞顶面设计成各种形式之凹槽,好使燃油喷入燃烧室撞击活塞顶面后,能形成涡流而与燃烧室内的空气充分混和,某些强调高性能的引擎,其活塞顶面也会有螺旋状刻痕,以帮助进入引擎室的混合气能产生涡流而提高燃烧效率。
活塞环为一环状合金铸铁,其上有一缺口,在嵌入活塞环槽之前其外径大于汽缸内径,当活塞装入汽缸后,活塞环则与汽缸壁紧密贴合而成为正圆形,而且各活塞环之缺口必须错开,以免造成引擎漏气或过多机油流至燃烧室内。活塞环由两个压缩环及一个刮油环为一组,其功用分别为密封燃烧室、将活塞的热传至汽缸壁、将适量的机油携带至活塞与汽缸壁间,并且刮除汽缸壁上过多的机油。
正常的汽缸壁上会有加工留下的「搪线」,这些搪线是以螺旋状分布于汽缸壁上,若活塞与汽缸产生不正常摩擦,汽缸壁上会产生与活塞运动方向平行的深刻刮痕,或是在活塞顶座、活塞裙上留下痕迹,这样的引擎是必须要搪缸并更换活塞。而更严重的「缩缸」则是活塞与汽缸壁卡死,以致引擎无法运转。
(二)连杆
连杆两端分别连结活塞与曲轴,连结活塞者称为小端,而连结曲轴者称为大端。在引擎运转时,连杆小端随活塞做上下运动,连杆大端随曲轴作圆周摆动运动,并且要承受很大的应力,所以连杆断面都设计成H型,以提高抗弯曲强度,而连杆多为铝合金锻造而成。
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发表于 2007-08-10 23:42    IP属地:未知

十三、曲轴
曲轴是整个引擎中唯一的动力输出轴,所谓的「引擎转速」也就是曲轴的转速,所以曲轴可算是引擎中最主要的零件之一。曲轴之所以称为「曲轴」,就是因为它不是一支从头到尾直通的轴,为了提供力臂让活塞的上下直线运动转为旋转运动,曲轴必须根据活塞的数目设计成一支曲折的轴。曲轴之曲折处 (其偏心部分) 与活塞连杆大端连接,称为曲柄臂;而曲轴主轴承则在曲轴之旋转中心轴处支撑曲轴。曲轴于各个曲柄臂旁都有类似半圆形状的曲轴配重,使得偏心运转的曲柄臂之质量中心能落于旋转中心 (圆心) 上,以消除偏心运转所带来之震动。
曲轴由于要承受活塞因爆炸所产生之强大力量,其材质必须相当坚固且耐久,所以曲轴通常都是锻造成型,其主轴承处内也襄入耐磨且精密的轴承片 (波司)。整个曲轴及主轴承处有许多供机油流入之油孔,好使机油能在整个曲轴上发挥润滑与冷却的功用。
曲轴之曲柄半径大小决定活塞在汽缸内上下运动的行程 (冲程),曲柄半径越大者活塞冲程越长。所以同一家车场所生产之不同排气量的同一系列引擎,只要引擎排气量差别不大,在不更动引擎大部分设计以节省成本的前提下,多会采用不同曲柄半径之曲轴来改变排气量,所以只是活塞冲程改变而导致排气量不同,而不是有些人说的「扩缸」,「扩缸」是指将器缸的缸径加大,因为缸径加大要更动的零件远较冲程加大者多出许多。

十四、引擎附件:泵浦、发电机与压缩机
所谓附件,就是在维持引擎基本运转所需之外的机件,而这些机见识由引擎附件皮带所驱动。通常引擎附件包括:发电机、水泵浦、冷气压缩机及动力方向盘泵浦等,以下对这几项附件作概略介绍。
引擎是车辆主要的动力来源,因此压缩机、泵浦、发电机等都与引擎以皮带连结,利用引擎运转的输出带动,提供冷却、润滑、空调、供电及转向辅助等功能。
(一)发电机:
发电机利用引擎的运转为动力,将动能转换为电能,再将电量储存于电瓶中,以供车上所有电器使用。发电机若损坏会失去充电能力,电瓶内的电量就会逐渐消耗到完全没电为止。所以车子的电瓶若是经常没电,除了要检查电瓶外,也要检查发电机是否还正常。
(二)水泵浦:
水泵浦提供引擎冷却水能正常循环所需的压力,严格来说不该算是附件,只是有些引擎利用附件皮带来驱动水泵浦。水泵浦一旦失效,引擎则会失去冷却能力,此时若没有短时间内将引擎熄火,常会使引擎因过热而严重受损。
(三)冷气压缩机:
常有人认为车上的冷气压缩机是靠电力驱动,其实冷气压缩机动力是来自引擎的运转,并由附件皮带所带动。当驾驶在车内按下冷气开关时,冷气压缩机上的离合器便会与被附件皮带带动而旋转的惰轮接合,此时压缩机就会开始运作。所以当引擎不运转时压缩机是完全不会运转的;然而一旦压缩机开始运转,是会耗损些许引擎动力的,当然油耗也会有些许的增加。
(四)动力方向盘泵浦:
配备动力方向盘的车,方向盘会变得比较轻盈,这是因为动力方向盘泵浦利用引擎的动力,产生油压来辅助方向机转向,所以动力方向盘也是在引擎发动时才有作用的。然而和冷气压缩机一样,动力方向盘泵浦也是会消耗引擎动力并造成油耗的。
(五)附件皮带
引擎的两端分别称为飞轮端与附件端,飞轮端连接变速箱,而附件端则是挂载引擎附件。所有附件安置于引擎附件端,是由一至二条皮带将所有附件连上曲轴。而附件皮带上都会有一个张力器来调整皮带张力,如果张力过松,通常皮带在运转时会产生尖锐的声音,所以当有些车子在起步时,会伴随着尖锐的声音,这都是皮带在作祟。
附件皮带也是需要定期更换的,通常是在更换正时皮带时一并更换。若车辆在行驶中附件皮带断裂,附件便会停止作动,而由附件皮带带动的水泵浦也会失去作用而损害引擎。所以有些引擎会将水泵浦设计至以正时皮带或炼条带动,为的就是当附件皮带断裂时,随然失去冷气及方向盘动力辅助,但引擎还能正常运转,以便将车开至保修场。

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