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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 2007-08-10 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。

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 23:55    IP属地:未知

十五、正时
(一)何谓正时
一具引擎要能正确的运转,所有零件都要能在正确的时间和正确的位置做正确的事,在最佳的协调下,发挥应有的性能。就像一支部队要作战前,指挥官会分配每一组甚至每个人个别的任务,大家接受任务后,还有一件事很重要,没错,就是:对表!所有人都必须在一个独一的时间轴内完成任务。大家都必须各自在正确的时间到达定位,这就是「正时」。
那么,在引擎中要怎么「对表」,又要以谁为准呢?引擎中最主要的转动是曲轴,所以所有的正时都以曲轴旋转角度做为基准。以一个单缸引擎为例,当活塞在上死点时为0度,到了下死点时为180度,四行程引擎以720度为一循环,所有运转件就以曲轴的运转为准,曲轴每旋转720度,所有运作就完成一次循环。
凸轮之所以能在正确的时机开启汽门,便是靠着正时链条,与曲轴保持正确的正时。

(二)曲轴正时齿盘

我们知道引擎中一切的运转都以曲轴为准,所以曲轴就有责任将它的正时「告知」所有机件。由于现在ECU的运算分辨率越来越高,甚至达到32位以上,所以需有一机件能精确的撷取正时讯号。目前大部分引擎会在曲轴的一端装设一个齿盘,再由一个磁感sensor来接收并产生讯号。假设齿盘有60齿,一圈360度则每一齿间距为6度,当曲轴转动时,齿盘会以相同的转速跟着曲轴转动,而每一齿经过sensor时,会感应一个磁场,并由sensor转换为电子讯号让ECU得知目前的曲轴角度,好使喷油、点火等动作能在正确时机作动。
(三)正时皮带与正时链条
现在引擎多是顶置式凸轮轴的设计,就是将凸轮轴设置在引擎缸头上,要驱动凸轮轴必须利用皮带或炼条使之与运转中的曲轴连结。就如前面提到的,凸轮轴的运转也需要「正时」,所以在安装正时皮带时,凸轮和曲轴的正时必须对妥。
由于正时皮带属于耗损品,而且正时皮带一旦断裂,凸轮轴当然不会照着正时运转,此时极有可能导致汽门与活塞撞击而造成严重毁损,所以正时皮带一定要依据原厂指定的里程或时间更换。而正时炼条则会有相当长的寿命,所以选购配置正时炼条引擎的车,会省去更换正时皮带的麻烦与开支。

十六、引擎测试
一款引擎要能量产并贩卖,除了需要历经常时间研发、设计外,还需要经过种种的测试,测试的目的主要是对设计的验证和功能的确认。引擎测试依测试设备可分为无点火测试、动力计测试。无点火测试是在引擎不点火运转下作测试,主要针对个别零件或模块功能确认,无点火测试通常是整个引擎测试的初期测试。动力计测试则有引擎动力计测试及底盘动力计测试,引擎动力计测试在整个引擎测试中占最大比重,无点火测试次之,底盘动力计测试则是整个引擎测试的最后阶段,最主要是测试引擎与变速箱的匹配,及法规认证测试。
引擎动力计
引擎动力计最主要适用来量测引擎的扭力,常用的引擎动力计有涡电流式与电动马达,它们都是利用磁场产生制动力来承受引擎的负载,再精确的量测动力计所承受的力矩 (扭力)。引擎动力计量测引擎在每一转速所输出的最大扭力,再由测得的扭力计算每一转速的功率 (马力),就是车主手上的引擎性能曲线图了。然而不是只有测测引擎的性能而已,引擎动力计能测的项目可多着呢!因为引擎动力计可于定转速订扭力或是定转速定油门的模式下操作,所以可以将引擎的可用转速-负荷域,以格点的方式详细的量测所有引擎相关数据,例如进气负压、排气背压、污染值、油耗值、容积效率、爆震情形、震动噪音等,并且也可利用引动力计作引擎醒能调校及引擎耐久试验等。而在引擎动力计上的测试用引擎,会像针灸一样被差上一堆温度计、压力计、废气取样管等,为了就是要精准且巨细靡遗的获取引擎的各样信息,而发展出合用且耐用的引擎。
很多人对动力计的印象可能仅止于底盘动力计,也就是大家俗称的「马力机」,然而要真正发展一具引擎,绝大多数的测试及调校都必须利用引擎动力计而非底盘动力计。希望各位读者在阅读本篇的介绍后,能对引擎测试及引擎动力计有概略的认识。

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