十三、內燃機

　　(一)類型及工作原理

　　1、概念：

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

　　2、分類：

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

　　活塞式內燃機以往復活塞式最為普遍。活塞式內燃機將燃料和空氣混合，在其汽缸內燃燒，釋放出的熱能使汽缸內產生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功，再通過曲柄連桿機構或其他機構將機械功輸出，驅動從動機械工作。

　　(2)內燃機根據缸內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)動機具有三大結構和五大系統(tǒng)。三大結構分別為曲柄連桿、配氣機構和機體，五大系統(tǒng)分別為供油、冷卻、潤滑、起動和點火。

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

　　(3)內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燃機稱為汽油機;使用柴油為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點：汽油機轉速高，質量小，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能轉化為機械能，是通過做功改變內能。

　　(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，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、生物質燃料、氫氣以及二甲基醚等。

　　(三)熱力學第二定律

　　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生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。

　　2、應用：第二類永動機不可能實現(xiàn)(違背熱力學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化為機械能的機器，而電動機(Motor)是把電能轉換成機械能的一種設備。

　　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。公路兩側的農作物減產與汽車尾氣的污染明顯相關。

　　十四、汽車傳動系統(tǒng)

　　(一)定義

　　汽車發(fā)動機與驅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和操縱機構組成。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)動機轉矩和轉速的調整。用低轉矩可以換來高轉速，用低轉速則可以換來高轉矩。

　　(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。齒輪的本質就是杠桿，大齒輪周長大，如果發(fā)動機帶著大齒輪轉動一圈，做得功就多些，帶著小齒輪，做功就少些，這就是大媽拉小車，同樣是轉一圈，小齒輪走的路程小，就相對容易一些。

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