發動機.變速箱基本工作原理

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：xuw1974 類別：汽車構造維修時間：2006-08-24

發動機、變速箱基本工作原理

一、基本理論

汽油發動機將汽油的能量轉化為動能來驅動汽車，最簡單的辦法是通過在發動機
內部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發動機是內燃機----燃燒在發動機內部發生。

有兩點需注意：
1．內燃機也有其他種類，比如柴油機，燃氣輪機，各有各的優點和缺點。
2．同樣也有外燃機。在早期的火車和輪船上用的蒸汽機就是典型的外燃機。燃料
（煤、木頭、油）在發動機外部燃燒產生蒸氣，然后蒸氣進入發動機內部來產生動
力。內燃機的效率比外燃機高不少，也比相同動力的外燃機小很多。所以，現代汽車不用蒸汽機。
相比之下，內燃機比外燃機的效率高，比燃氣輪機的價格便宜，比電動汽車容易添加燃料。這些優點使得大部分現代汽車都使用往復式的內燃機。

二、燃燒是關鍵

汽車的發動機一般都采用4沖程。（馬自達的轉子發動機在此不討論，汽車畫報曾做過介紹）

4沖程分別是：進氣、壓縮、燃燒、排氣。完成這4個過程，發動機完成一個周期(2圈)。

理解4沖程

活塞，它由一個活塞桿和曲軸相聯，過程如下

1．活塞在頂部開始，進氣閥打開，活塞往下運動，吸入油氣混合氣
2．活塞往頂部運動來壓縮油氣混合氣，使得爆炸更有威力。
3．當活塞到達頂部時，火花塞放出火花來點燃油氣混合氣，爆炸使得活塞再次向下運動。
4．活塞到達底部，排氣閥打開，活塞往上運動，尾氣從汽缸由排氣管排出。
注意：內燃機最終產生的運動是轉動的，活塞的直線往復運動最終由曲軸轉化為轉動，這樣才能驅動汽車輪胎。

三、汽缸數

發動機的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內進行往復運動，上面所描述的是單汽缸的運動過程，而實際應用中的發動機都是有多個汽缸的（4缸、6缸、8缸比較常見）。我們通常通過汽缸的排列方式對發動機分類：直列、V或水平對置（當然現在還有大眾集團的W型，實際上是兩個V組成）。見下圖

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水平對置4缸

不同的排列方式使得發動機在順滑性、制造費用和外型上有著各自的優點和缺點，配備在相應的汽車上。

四、排量

混合氣的壓縮和燃燒在燃燒室里進行，活塞往復運動，你可以看到燃燒室容積的變化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）來度量。汽車的排量一般在1.5L~4.0L之間。每缸排量0.5L，4缸的排量為2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般來說，排量表示發動機動力的大小。

所以增加汽缸數量或增加每個汽缸燃燒室的容積可以獲得更多的動力。

五、發動機的其他部分

凸輪軸控制進氣閥和排氣閥的開閉
火花塞火花塞放出火花點燃油氣混合氣，使得爆炸發生。火花必須在適當的時候放出。
閥門進氣、出氣閥分別在適當的時候打開來吸入油氣混合氣和排出尾氣。在壓縮和
燃燒時，這兩個閥都是關閉的，來保證燃燒室的密封。
活塞環在氣缸壁和活塞中提出密封：
1．防止在壓縮和燃燒時油氣混合氣和尾氣泄漏進潤滑油箱。
2．防止潤滑油進入汽缸內燃燒。
大多“燒機油”的汽車就是因為發動機太舊：活塞環不再密封引起的（尾氣管冒
青煙）
活塞桿連接活塞環和曲軸，使得活塞和曲軸維持各自的運動。
潤滑油槽包圍著曲軸，里面有相當數量的油.

動變速箱的基本工作原理

一、變速箱的作用

發動機的物理特性決定了變速箱的存在。首先，任何發動機都有其峰值轉速；其次，發動機最大功率及最大扭矩在一定的轉速區出現。比如，發動機最大功率出現在5500轉。變速箱可以在汽車行駛過程中在發動機和車輪之間產生不同的變速比，換檔可以使得發動機工作在其最佳的動力性能狀態下。理想情況下，變速箱應具有靈活的變速比。無級變速箱（CVT）就具有這種特性，可以較好的發揮發動機的動力性能。

二、CVT

無級變速箱有著連續的變速比。其一直因為價格、尺寸及可靠性的關系而沒有大量裝備汽車。現在，改進的設計使得CVT的使用已比較普遍。
國產AUDI 2.8 CVT

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變速箱通過離合器與發動機相連，這樣，變速箱的輸入軸就可以和發動機達到同步轉速

 奔馳C級Sport Coupe 6速手動變速箱

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一個5檔的變速箱提供5種不同的變速比，在輸入軸和輸出軸間產生轉速差。見下表：

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三、簡單的變速箱模型

為了更好的理解變速箱的工作原理，下面讓我們先來看一個2檔變速箱的簡單模型，看看各部分之間是如何配合的：

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•輸入軸（綠色）通過離合器和發動機相連，軸和上面的齒輪是一個部件。

•軸和齒輪（紅色）叫做中間軸。它們一起旋轉。軸（綠色）旋轉通過嚙合的齒輪帶動中間軸的旋轉，這時，中間軸就可以傳輸發動機的動力了。

•軸（黃色）是一個花鍵軸，直接和驅動軸相連，通過差速器來驅動汽車。車輪轉動會帶著花鍵軸一起轉動。

•齒輪（藍色）在花鍵軸上自由轉動。在發動機停止，但車輛仍在運動中時，齒輪（藍色）和中間軸都在靜止狀態，而花鍵軸依然隨車輪轉動。

•齒輪（藍色）和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以隨著花鍵軸轉動，同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來嚙合齒輪（藍色）。

1檔
掛進1檔時，套筒就和右邊的齒輪（藍色）嚙合。見下圖：

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如圖所示，輸入軸（綠色）帶動中間軸，中間軸帶動右邊的齒輪（藍色），齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅動軸上。在這同時，左邊的齒輪（藍色）也在旋轉，但由于沒有和套筒嚙合，所以它不對花鍵軸產生影響。

當套筒在兩個齒輪中間時（第一張圖所示），變速箱在空擋位置。兩個齒輪都在花鍵軸上自由轉動，速度是由中間軸上的齒輪和齒輪（藍色）間的變速比決定的。

四、真正的變速箱

如今，5檔手動變速箱應用已經很普遍了，以下是其模型。

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換檔桿通過三個連桿連接著三個換檔叉，見下圖

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在換擋桿的中間有個旋轉點，當你撥入1檔時，實際上是將連桿和換檔叉往反方向推。

你左右移動換檔桿時，實際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前后移動時則是選擇不同的齒輪（藍色）

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倒檔通過一個中間齒輪（紫色）來實現。如圖所示，齒輪（藍色）始終朝其他齒輪（藍色）相反的方向轉動。因此，在汽車前進的過程中，是不可能掛進倒檔的，套筒上的齒和齒輪（藍色）不能嚙合，但是會產生很大的噪音。

同步裝置

同步是使得套筒上的齒和齒輪（藍色）嚙合之前產生一個摩擦接觸，見下圖

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