第二章汽车变速箱的作用.doc

前 言 高中物理新课程标准提出：高中物理教学，旨在提高全体学生的科学素养；培养学生自主学习能力，促进学生发展。我们的物理教学，除了让学生学习必备的基础知识与技能，同时还要加强学生与生活、现代社会及科技发展的联系；还要能反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想；同时要引导学生关注物理学的技术应用所带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度。让学生觉得物理是“有趣的、”物理是“有用的。” 汽车作为集科技、艺术为一体的高科技工业产品，随着时代的发展由“昔日王谢堂前燕，飞入寻常百姓家” 第一节 汽车的心脏——发动机 大家都知道，汽车的核心部件是发动机。一辆汽车性能的好坏很大程度上就取决于发动机。 本节我们就从发动机的基本结构和工作原理谈起： 发动机 发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机）、电动机等。 活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转过180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。 活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL表示。 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。 进气行程：化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。 压缩行程：为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。 压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示：压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。 做功行程：在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。 排气行程：可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。 当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。在排气行程中气缸内压力稍高于大气压力，约为0.105-0.115Mpa。排气终了时，废气温度约为900-1200K。 由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。 综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。 看到这里，也许你觉得有点累了吧！如果你能在网上结合下面的视频网址一起学习，可能会理解的更透彻！ （/u79/v_OTA4NzIzODg.html） 发动机的分类 按照气缸数目分类，可以将发动机分为单缸和多缸，其中多缸又主要三缸、四缸、六缸、甚至十二缸等。 按排列方式不同又可分为单列式、双列式（又分为水平对置和V形排列） 按进气方式分又分为自然吸气式和涡轮增压式