汽车特性参数
汽车尺寸可以使你了解它的外观,包括轴距、前后轮距、全长、
全宽、全高、前悬、后悬、接近角、离去角、内长、内宽、内高、离地距、整备质量、总质量、车门数、乘坐空间和后备箱空间。
汽车的性能是否优良取决于其发动机和底盘。而发动机是否给力取决于它的类型、排量、压缩比、最大输出功率和扭矩。更重要的是先进的行驶系、制动方式、传动系统和车轮组成坚固耐用的底盘。
发动机性能参数包括发动机类型,缸径和冲程,排量、压缩比、气门组、功率、扭矩和点火方式。气缸的直径称作缸径。排量和压缩比是发动机两个常用的参数,排量表明了发动机的大小,压缩比是汽缸总容积与燃烧室容积之比。功率指的是正常工作时的速度。有效功率是指在正常条件下在发动机后部测得的实际功率。指示功率是理论功率,指的是在理想状态下由发动机获得的最大输出功率。指示功率是由发动机大小、排量、转速和气缸内压力的基础上通过理论计算得到的。摩擦功率指的是用来克服在发动机和传动系内的内部摩擦。摩擦功率来源于轴承、活塞在气缸内滑动、压缩冲程、发电机、风扇、水泵、皮带、空调、变速器、后差速器总成等。汽车驱动轮上获得的功率称为行驶功率。扭矩是一种确定工况的方法,指的是扭转力。扭转力产生于发动机的燃料燃烧。燃烧将活塞向下推。而活塞带动曲轴转动,产生扭矩。而扭转力引起车轮的转动。
底盘的性能参数包括悬架类型,制动器的类型和大小,转向方式和转弯半径,车轮的型号与大小,油箱容积。
发动机工作原理
大多数发动机都是内燃机,如图示为往复式四冲程汽油发动机。但是其他类型的发动机也有使用,比如柴油发动机,转缸式发动机(汪克尔发动机),二冲程发动机和层状充气式发动机。
往复式的意思就是“从上到下”或“从后到前”。在往复式发动机中动力产生于活塞的上下运动。几乎所有这种类型的发动机都依赖于一个气缸体。气缸是由铁或铝铸造出来的,在缸体内有气缸和水套,冷却水在水套内循环。汽缸盖覆盖在缸体顶部,形成了燃烧室。缸体底部被油底壳所包覆。
活塞在气缸内的直线运动产生了动力。然而,这种直线运动只有转换为转动时才能带动车轮运动。活塞被活塞销连接到连杆顶端。连杆底端连接着曲轴。连杆把活塞的上下往复运动传递给曲轴,而曲轴把这种运动转化为转动。连杆被连杆轴承固定在曲轴上。类似的轴承称作主轴承,用来把曲轴固定在缸体上,如图Fig.2-1所示。
气缸的直径称作缸径。排量和压缩比是常用的两个发动机参数。排量表明了发动机的大小,压缩比是汽缸总容积与燃烧室容积之比。
术语“冲程”被用来描述活塞在气缸内的运动还有活塞行程。根据发动机的类型,一个工作循环可能需要二到四个冲程来完成。为纪念率先运用四冲程工作循环原理的德国工程师尼古拉斯.奥托,四冲程工作循环也称作奥托循环。在四冲程发动机中,需要四个冲程来完成一个工作循环。每个冲程都以它的作用来命名——依次为进气,压缩,作功和排气,如图Fig.2-2所示
进气冲程
当活塞向下运动的时候,可燃混合气体通过进气门进入气缸。为使进气充分,进气门在活塞到达上止点前约10°打开,使进气门和排气门有20°的打开重合角。为更充分地利用进入的混合气,进气门保持开放直到活塞到达下止点之后50°左右。
压缩冲程
活塞上升,进气门关闭,根据各种因素包括压缩比,节气门开度和发动机转速,当压力上升到约1MPa,在燃烧室内混合气体被压缩。在活塞形成最高处附近,混合气体被越过了火花塞间隙的火花塞点燃。
作功冲程
燃烧室内的膨胀气体将起亚迅速上升到3.5MPa,活塞在压力作用下在气缸内向下运动。排气门在活塞行程最低处附近打开。
排气冲程
在到下止点前50°左右,排气门打开,同时活塞向上运动,允许气缸内的压力下降,降低在排气行程中活塞的“返程”压力,同时废气被排出准备下一次的近期行程。进气门正好在排气行程结束前打开。
一旦发动机开始工作,每个气缸内的四冲程工作循环就开始不停地重复进行着。
二冲程发动机也是通过四个过程来完成一个工作循环的。然而,进气和压缩过程合为一个行程,作功和排气行程合为一个行程。其实,二冲程循环或二冲程被认为是两个循环,这是不确切的。
在汽车发动机中,所有的活塞都被连接到一个曲轴上。发动机的气缸越多,每个循环所做的功越多。这意味着八缸发动机工作更稳定,因为在发动机的时间和转速上,作功行程会更贴合。
多缸汽车发动机上的气缸排列形式有以下三种:
(1) 直列式发动机采用一个缸体。大多数四缸和六缸发动机都是这种类型。这些气缸并不是竖直的,可能会向一侧倾斜。
(2) V型发动机有两组相同的呈60°或90°夹角的气缸,尽管也有使用的V型四缸和V型十二缸的发动机,但是大多数V型发动机有6或8个气缸。
(3) 水平对置式发动机的两组相同气缸呈180°夹角。节省发动机设计的这些空间通常是气冷式,常见于雪佛兰,保时捷,斯巴鲁,和大众。斯巴鲁的设计是水冷的。最新型的大众风扇使用气冷水平对置式发动机水冷式的方式。
汽车的的历史和主要发展历程
早在1600年,善于驾驭风能的荷兰人制造了一种装备了风力驱动螺旋桨的车。据说能容纳几个乘客,并且能以高达每小时二十英里的速度行驶。不管怎样,这都算得上是第一个真正在陆地上借助除了动物和人的肌肉力以外的力量而行驶的车了。
1700年,法国人Jacques de Vacanson 创造了一种动力源于时钟工作原理的发动机的车。他漏记了能驱动载客车辆的时钟发动机的重
量超过了它所承担的负荷,甚至给这样的发动机上发条很费时,这样很不划算。
来自英国,法国,德国和其他一些国家的发明家们致力于一种压缩空气发动机,但是他们无法找到解决这种方式下自行驱动的方法。然而,在他们的努力下,对发动机的各种部件比如气门、活塞、气缸和连杆等做出了很大的贡献,并首次解决了它们之间的连接问题。1769年,法国军方的工程师Nicolus-Jesph Cugnat上尉发明了一个真正在理论上被作“汽车”的车,它是一个笨拙的由蒸汽驱动的三轮车。在巴黎博物馆还可以看到它,向人们展示着这个国家的荣耀。
英国工程师Tomas Savery在1698年创造了世界上第一个蒸汽发动机。这种发动机工作粗暴,低效率,而且会有间歇性的爆炸。1771年,一个叫Thomas Newcomen的英国铁匠改进了这种发动机,提高了安全性。然而在1769年,苏格兰机修工瓦特取得一个真正改进型的蒸汽机的专利,开始广泛使用于英国的磨坊,矿场和工厂。
1864年,奥地利的Siegfried Marcus创造了单缸发动机,这种发动机使用了简单的化油器和用来引起爆炸的磁铁,爆炸用来提供交替压力推动气缸中的活塞。1875年,他又创造了第二个汽油动力车,这个车现在保存在维也纳的科技博物馆。
1876年,德国人Langen和Nikolaus August Otto改进了M的的发动机并且经过多年的实验创造了四冲程内燃机。但是在1883年Wilhem Daimler创造了一个更高效的四冲程发动机,并且将它成功地安装到了一个结实的自行车上。