汽车文化

《汽车文化》课程论文学院：物理与电子工程学院班级：电子信息工程1211班学号：2012120168姓名：张哲汽车是指本身具有动力得以驱动，不须依轨道或电力架设，得以机动行驶之车辆。

广义来说，具有四轮行驶的车辆，普遍多称为汽车。

虽然，长久以来学术各界对“谁是第一位汽车发明者”皆有不同的看法及论述，未有完全一致性的看法，但是，绝大部份学者皆将德国工程师卡尔·本茨视为第一位发明者。

美国人亨利·福特首先大量生产平价汽车，是使汽车得以普及化的人。

汽车的分类方式并无定论，若依使用性质区分，一般分为客车、货车（或称卡车）、客货两用车（或称厢形车）及特种车。

若依所用燃料分类，则分为汽油车、柴油车、电动车、氢气车、油电混和车及天然气车等。

一、发动机常见的汽车发动机的种类划分有很多方法：1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。

2.根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。

以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机。

使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

3.按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。

以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式内燃机，而以空气为冷却介质的则称作风冷式内燃机。

4.往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类。

活塞式内燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械能。

在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机。

5.按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机。

仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。

如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。

现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

6.内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。

单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。

7.按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类。

若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。

增压可以提高内燃机功率。

目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。

少数轿车和轻型客、货车发动机也有用柴油机的。

以风冷或二冲程活塞式内燃机为动力的汽车为数不多。

特别是从20世纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲程活塞式内燃机为动力的轿车了。

发动机新技术有涡轮增压技术、机械增压技术、燃油直喷技术、可变气门定时技术、可变排量技术等。

涡轮增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。

它通过采用专门的压气机，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。

在不增加发动机排量的基础上，可大幅度提高功率和扭矩。

机械增压的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好。

但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，从而影响到发动机转速的提高。

它响应性好完全没有涡轮的迟滞现象，可以在任何时候都能输出源源不断的扭力。

燃油机直喷技术，是将汽油通过高压(约100大气压)供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。

燃油直喷技术在电子喷射和控制技术取得长足发展后，于上世纪90年代后期开始进入市场。

与传统的多点气道喷射的汽油机相比，燃油直喷技术有四大显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为燃油直喷技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，且极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；燃油直喷技术使发动机能很容易实现分层燃烧。

可变气门正时（VVT），是一种用于汽车活塞式发动机中的技术。

VVT技术可以调节发动机进气排气系统的重叠时间与正时（其中一部分或者全部），降低油耗并提升效率。

活塞式发动机通常通过提升节流阀来进气与排气。

提升阀直接或间接地被凸轮轴上的凸轮驱动。

在每个进气排气循环中凸轮驱动气门打开（升程）一定时间（重叠时间）。

气门打开和关闭的正时也十分重要。

曲轴通过正时皮带，齿轮或链条来驱动凸轮轴。

凸轮轴上凸轮的轮廓与位置通常是为特定的发动机转速而优化的，通常这会降低发动机在低转速情况下的扭矩和高转速情况下的功率。

VVT 技术能够使其根据发动机工况进行改变，提高了发动机的效率与动力。

在高转速下，发动机需要更多的空气。

但是，进气气门可能在所需空气完全进入前关闭，降低了性能。

另一方面，如果凸轮持续令气门打开较长时间，像赛车中的情况，在较低转速下便会出现问题。

持续打开的气门会导致燃料未经燃烧便排出发动机。

这样会降低发动机的性能并增加污染。

所以，比赛用发动机怠速不能过低；而民用车中2000 rpm左右的怠速是不常见的。

二、发动机相关术语点火系统，汽油发动机使用火花点火，采用磁电机和点火线圈来产生火花所需要的高压。

在现代汽车发动机中，点火正时受到发动机控制器（ECU）的控制。

火花塞，又称为火星塞或火嘴，火花塞大多数情况下是指汽油引擎的一个重要零件。

火花塞是安装在内燃机中燃烧室的顶端，大多原厂火花塞的电极材料由镍锰合金制成，如需更耐用和更佳的点火效果可用铂甚至铱制造。

火花塞是用于产生电火花以引燃压缩后经雾化的汽油和空气混合物的元件。

通常火花塞头部的中心接点由绝缘良好的线缆连接到产生高压的点火线圈，而火花塞的外壳接地并在前端焊接弯曲接地电极，与中心电极形成一个微小的空隙。

在点火线圈产生的高压下，这个空隙间会产生电弧。

最早商用的火花塞设计专利是博世公司在1902年申请的。

它的出现使得内燃机的实现成为可能。

根据引擎的型号、性能、使用时的环境条件等等，所使用的火花塞的型号也有着很大的区别。

例如同样功率的4行程汽油引擎与2行程汽油引擎的火花塞外观就大不一样。

内燃机通常可以按照点火方式分为“火花点火”和“压缩点火”（柴油机）两类。

前者需要靠火花塞产生的火花引燃燃料，后者则单纯靠压缩空气和燃料（柴油）的混合物产生的高温引爆燃料。

但有些柴油机也安装有加热燃料的预热塞（glow plug），帮助在寒冷天气中起动。

化油器（carburetor）是汽车、机车里发动机中的一个装置，其作用是利用较窄的喉部，加速引擎吸进的空气，产生文氏管效应将细管中的燃油吸出、雾化、和空气相混合，汽车的化油器通常包括燃油室、阻风门、怠速量孔、主量孔、空气节流喉管和加速泵等部分。

虽然化油器的构造简单、耐用、成本低廉，不过其供油精准度已经无法满足现今严苛的环保法规，所以在近十几年发达国家（如欧美等）汽车市场上市的新车上，已经看不见化油器了。

但是在发展中国家（如印度）汽车市场上市的一些廉价的新车上，还非常的普遍。

防冻剂，又称阻冻剂、抗冻剂，是防止液体凝固或组成过大的冰晶的物质。

在汽车上使用时，防冻剂除了要防止它们在高于引擎最低工作温度的温度凝固，兼防止冷冻系统的金属生锈。

1930年代前，甲醇是最流行的防冻剂，可是它的热容量和沸点都很低，而且时间一长，它的份量都渐渐因蒸发而减少。

1937年，开始使用乙二醇，其沸点高，使得它取代甲醇，直到现在仍流行。

其缺点是有毒。

丙二醇是没有毒性的防冻剂，它以甘油为原料。

1980年代Jack Evans发现使用无水的防冻剂——乙二醇及丙二醇的混合液，其沸点超过摄氏180度。

燃烧，使用时，空气流过化油器，携带汽油进入进气管。

在流经进气管、气缸和压缩过程中，汽油迅速蒸发，到压缩末期已成气态，与空气混合成均匀的可燃混合气。

这时点火系统提供瞬时高压电，在火花塞的火花间隙处打出火花，使该处微量混合气累积热量，提高温度。

当发展到缸内压明显上升时，形成明亮的火焰核心；然后传播，将缸内混合气烧尽，缸内压迅速上升。

混合气热量主要在火焰传播时放出。

分层燃烧，如果在低负荷下不减少进入气缸的空气量，只减少汽油量，并使汽化的汽油集中于火花塞附近，形成可以着火燃烧的混合气，就可降低低负荷率时的油耗。

有些燃烧室分为主室、小室。

较浓混合气进入小室，由火花点燃；较稀混合气进入主室，由小室喷出的火焰点燃，可减少污染。

但在负荷率很低，主室混合气很稀薄时，仍须在减少进气量后才能点燃。

另一方案是在压缩末期，用喷油器将汽油喷入燃烧室内火花塞附近，在很低负荷喷油很少，无需减少进气量；在高负荷喷油较多，延长喷油时间，边喷边烧。

在低负荷时油耗降低30％以上，排污也很少。

分层燃烧可避免爆震，压缩比提高，并能采用广馏分的低品质汽油。

此种燃烧系统的问题是在变工况下难以可靠地点燃。

工作循环，汽油发动机可采用四冲程工作循环或两冲程工作循环。

两冲程工作循环优点，小型汽油机子通常都是两冲程的，常用在那些外置，高功率，低排量的摩托车、助力车、踏板车、卡丁车，以及一些园林用机器上，例如割草机、电锯等等。

因为简单的设计成本较低，又拥有很高的功率重量比（同样转速的发动机两冲程的每秒做功次数是四冲程的两倍），因此在这些领域的应用很广泛。

至于在手持装置领域的应用上，两冲程循环的动力装置由于不需倚靠重力低落原理运作的机油储槽（oil reservoir，视需求有盘状、壶状等多种设计），因此在操作时不用考虑方向问题，而较适合需求。

两冲程工作循环缺点，排气高污染是两冲程循环的最大缺点；因为进气跟排气要在同时进行，废气中有可能会含有未燃烧的燃料，造成浪费燃油及空气污染。

除此之外两冲程循环的动力系统是倚靠额外添加的喷合油或预混润滑油（事实上就是已经混合好适当润滑油后一起销售的两冲程专用燃料）来进行发动机机件的润滑，由于这类润滑物质通常都比较难完全燃烧，因此也容易产生较严重的废气污染。

要解决这些缺点的方法是使用缸内直喷技术，可以让两冲程发动机的排气污染降低到与四冲程发动机相近。

四冲程发动机比两冲程的效率要高很多。

不过需要相当多的可移动零件以及更高的制造技术。

气缸排列，一般的汽油发动机包含1-6个气缸（直列型）或2-16个气缸（V型）。