十三、內(nèi)燃機

　　(一)類型及工作原理

　　1、概念：

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

　　2、分類：

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

　　活塞式內(nèi)燃機以往復(fù)活塞式最為普遍?；钊絻?nèi)燃機將燃料和空氣混合，在其汽缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使汽缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功，再通過曲柄連桿機構(gòu)或其他機構(gòu)將機械功輸出，驅(qū)動從動機械工作。

　　(2)內(nèi)燃機根據(jù)缸內(nèi)著火方式的不同可以分為點燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機。

　　點燃式發(fā)動機具有三大結(jié)構(gòu)和五大系統(tǒng)。三大結(jié)構(gòu)分別為曲柄連桿、配氣機構(gòu)和機體，五大系統(tǒng)分別為供油、冷卻、潤滑、起動和點火。

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

　　(3)內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。

　　使用汽油為燃料的內(nèi)燃機稱為汽油機;使用柴油為燃料的內(nèi)燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點：汽油機轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低;柴油機壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。

　　3、工作原理

　　柴油機和汽油機通過將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，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，價格低，不易變質(zhì)，便于運輸，因此非常適用于點燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機。

　　汽油是汽油機的燃料。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)動機的冷起動、瞬態(tài)工況和燃油蒸發(fā)排放都有較大影響。在我國國家標準中采用研究法辛烷值(RON)來劃分車用汽油牌號，按辛烷值從低到高劃分為90號、93號、97號等牌號。

　　柴油是柴油機的燃料。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)動機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：第二類永動機不可能實現(xiàn)(違背熱力學(xué)第二定律的永動機稱為第二類永動機)。

　　(四)電動機與發(fā)動機的區(qū)別和優(yōu)勢

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

　　主要優(yōu)勢：

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

　　2、成本低。目前市面上主流的電動汽車百公里電耗均低于20度。如此計算，電耗遠低于同級別汽油車。更何況，現(xiàn)在還有峰谷電價，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、碳氫化合物、氮氧化合物、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：有害氣體擴散到空氣中造成空氣污染。汽車尾氣的顆粒物中含有強致癌物苯并(a)芘，當空氣中的苯并(a)芘濃度達到0.012微克/立方米時，居民中得肺癌的人數(shù)就會明顯增加。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、汽車傳動系統(tǒng)

　　(一)定義

　　汽車發(fā)動機與驅(qū)動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系。傳動系包括離合器、變速器、傳動軸、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機構(gòu)和操縱機構(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力輸出。變速箱內(nèi)有多個不同的齒輪，通過不同大小的齒輪組合一起，就能實現(xiàn)對發(fā)動機轉(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)齒輪傳動的杠桿原理

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

　　另一個角度是從做功來算。齒輪的本質(zhì)就是杠桿，大齒輪周長大，如果發(fā)動機帶著大齒輪轉(zhuǎn)動一圈，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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