鑰匙一扭汽車就啟動了,汽車結構看似很複雜,原理卻非常簡單

2021-01-08 小帥喜歡聊汽車

當你按通常的發動機起動程序:確認駐車制動器有效制動、確認變速器在正確擋位(手動變速車在空擋,自動變速車在P擋)後,將點火開關鑰匙轉到起動(START)位置,停頓瞬時,聽到轟鳴聲、看到轉速表指針擺動、感覺到輕微震動,你就知道發動機起動了。

發動機是如何被起動起來的呢?幾十年前的汽車駕駛員為了起動發動機,必須離開駕駛室,走到汽車前面,用一根特製的手柄用力搖動發動機曲軸,使發動機起動。發動機起動後,抽出手柄,回到駕駛室,才開始起動汽車向前駕駛。現在搖動發動機的任務由起動機承擔了,所以發動機的起動過程是從起動機搖動開始。起動機帶動發動機的曲軸旋轉,曲軸轉動帶動活塞、閥門等機件運動。機械運動形成的真空,使燃料和空氣的混合氣被吸入氣缸。隨後在活塞的壓縮衝程,混合氣被壓縮。

當活塞運動到氣缸頂部,進排氣門關閉時,燃料和空氣的混合氣被壓縮到一個很小的空間。此刻,是點火系統發生作用的時候。在由氣缸頭、氣缸壁和活塞形成的燃燒室內,在精準的時刻,電火花跨過火花塞的電極尖端,點燃具有高壓高溫的混合氣。混合氣燃燒發生激烈的爆炸,產生的巨大壓力作用在活塞頂部,通過連杆,傳遞到曲軸,使曲軸轉動起來,從而實現了發動機的起動

如果時間倒回幾十年,現在「汽車族」中的許多人都會因為體力弱小,搖不動發動機,從而當不了駕駛員。從這個意義上講,起動機的功勞真是再怎麼評價都不過分。起動機不是孤立的,它必須處在一個系統——起動系統內,和其他部件配合聯動,才能發揮它的功能。當點火開關鑰匙轉到起動位置時,起動系統電路接通。電流從蓄電池正極流出,經過電磁線圈到起動機的電動機,在電流作用下,電動機轉子高速旋轉,經過起動機的另一附件:慣性嚙合式驅動齒輪裝置,把電動機的轉矩傳遞給固定在曲軸上的飛輪環齒,使發動機曲軸轉動。這一過程就是把蓄電池儲存的電能轉變為代替人力、搖動發動機曲軸旋轉的機械能。

其中有個配件叫電磁線圈也叫螺線管,有些汽車的電磁線圈和電動機裝成一體,另一些汽車則是分別安裝。電磁線圈是一個電磁裝置,當有電流流過線圈時,在線圈中間產生磁場,即柱塞移動推動一個連杆裝置,連杆裝置在推動驅動齒輪和飛輪環齒嚙合過程中起某種作用。吸合線圈本身有兩個線圈,一大一小。大線圈流過的電流大,產生的磁場強度大,大到足夠移動柱塞到位(可做上述兩項工作)。到位後,大線圈電流斷開,僅小線圈有小量電流流過,產生較小的電磁力,維持柱塞位置。蓄電池儲存能量的大部分供搖動發動機使用。 

起動電動機電動機無疑是起動系統的核心。起動電動機是直流電動機,但它又不同於一般用途的直流電動機,它的特點是體積小、輸出功率大。汽車發動機室的空間有限,不允許起動電動機的尺寸太大。搖動曲軸要克服的阻力來自四個方面:以活塞環為代表的所有內部摩擦阻力;氣缸在壓縮衝程的壓縮力;凸輪軸開關氣門所需的力;發動機傳動附件如水泵、油泵、發電機等轉動所需的力。

沒有足夠大的輸出功率難以搖動發動機。電動機的功率等於電壓乘電流,而起動電動機的電壓是蓄電池的12V 低電壓,為了有大的功率輸出,繞組必須通過幾百安培的大電流。好在它連續工作時間不長,導線容許通過大的電流,而不擔心超過絕緣材料的許可溫度。 邦迪克斯驅動齒輪裝置邦迪克斯驅動齒輪裝置又叫慣性嚙合式驅動齒輪裝置,即依靠慣性,甩動電動機軸上的小齒輪,實現與飛輪環齒的嚙合與分離。這個裝置實質上是一個單向離合器,即當起動機搖動曲軸時,齧「合」;一旦發動機起動了,曲軸自身轉動起來了,就分「離」,電動機停止轉動。

第二節 「點火」和點火系統曲軸搖動起來後,帶動活塞、氣門運動,讓汽油和空氣的混合氣進入氣缸,當活塞運動到壓縮衝程的終點附近,實施點火,使混合氣燃燒爆炸,產生巨大的力,通過活塞、連杆使曲軸自己轉動起來,實現發動機的起動。所以,「點火」是起動發動機的第二個關鍵步驟。然後帶動曲軸,通過曲軸將熱能轉化為動能,曲軸帶動飛輪和離合器的轉動,在通過變速箱的傳動軸傳遞到連接在輪胎的轉動軸的運作,從而使汽車飛速的行駛。

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