[汽車之家 技術(shù)講堂] 通常我們會關(guān)注發(fā)動機的功率,、扭矩等性能,油耗,、噪音等數(shù)據(jù),或者是壓縮比,、進(jìn)氣形式等,,但往往忽視了其他協(xié)同工作的部件,這些和發(fā)動機一起運轉(zhuǎn)的部件是絕對的功臣,,因為沒有這些部件,,發(fā)動機就無法發(fā)動,汽車就無法行駛,,或者是無法讓你更舒適的乘坐,。但也因為這些部件是在發(fā)動機直接或間接的帶動下工作,發(fā)動機的動力也被它們不同程度的榨取,。在這篇文章里面,,我們來看一下發(fā)動機那有限的動力,,都如何被瓜分,有產(chǎn)生了多大的效應(yīng),。
狹義發(fā)動機
無論是在各種文獻(xiàn)中,,基本都不會提到“狹義發(fā)動機”這個詞語,好吧,,我承認(rèn)這個詞條是筆者杜撰的,,暫且以此方式命名,來形容發(fā)動機各個區(qū)塊的情況用后即棄,。
狹義發(fā)動機之于汽車,,好比CCD之于相機、CPU之于電腦,,是核心部件,但絕對無法獨立運行,。狹義發(fā)動機的部件有這些:發(fā)動機缸體,,發(fā)動機缸蓋,配氣凸輪軸系,、氣門,、活塞、連桿,、曲軸等這些部件,。如你所見,這些零部件組成了發(fā)動機的核心系統(tǒng),,動力,,就是由這些部件產(chǎn)生的。
但是這些零件是沒有思想,,不被控制的,,即便這是動力之源,在沒有油氣控制系統(tǒng)的情況下,,是沒有任何意義的,。所以為了控制動力的輸出我們引入節(jié)氣門、火花塞和汽油泵,。再將提及的這些部件空間固定,,這樣,發(fā)動機就可以產(chǎn)生動力了,。而這樣的結(jié)構(gòu),,也是最原始,最基礎(chǔ)樣式的發(fā)動機,。
而與此同時,,在這個位置也產(chǎn)生了首批內(nèi)耗,最大的當(dāng)屬活塞與氣缸之間的摩擦,其余的還有連桿兩段的軸承,,曲軸兩段的軸承,,氣門及其控制凸輪,也在積極的摩擦著,。高速流入的空氣被空濾和節(jié)氣門限制,,紊流帶來強烈的摩擦,帶來了一定的損失,。
通常氣門凸輪是摩擦滑動的,,滾子氣門搖臂減輕了摩擦,減輕了對潤滑的要求
這種情況在進(jìn)排氣方面也有著相似的效應(yīng),。排氣門的設(shè)計讓廢氣排出不那么順暢,,而經(jīng)過排氣管階段,途徑的三元催化,、消音器等“路障”,,這種“不順暢”的呼是無法避免的,所以改裝車領(lǐng)域經(jīng)常將進(jìn)氣簡化,,排氣屏蔽,,以提升動力。不過我們乘坐的汽車,,畢竟不是結(jié)構(gòu)簡單的摩托車,,或者咆哮暴走的賽車。民用汽車需要有一個穩(wěn)定的工作狀況,,和較為長久的壽命,,并且還要有一系列外圍輔助設(shè)備為發(fā)動機本身,良好的環(huán)境,。
節(jié)氣門
廣義發(fā)動機
所以有狹義就會有廣義,,廣義發(fā)動機正是我們圖片上常見的形式:由皮帶或鏈條做傳遞,各種從動輪及元件集成在一起的一坨機器,。在這其中有幾個非常重要的部件:發(fā)電機(稍后再說),、機油泵、水泵,、散熱風(fēng)扇,。
機油泵非常重要,沒有機油泵,,狹義發(fā)動機部分的機件無法很好的潤滑,,也無法很好的散熱,最終會導(dǎo)致……拉缸,,直至廢掉,。
機油泵
水泵非常重要,,現(xiàn)代發(fā)動機普遍為水冷形式,機油比熱容不大,,最佳散熱方式仍然是機油循環(huán)外面的水循環(huán),,沒有水泵……就等著“油炸”發(fā)動機了吧。
水泵
散熱風(fēng)扇非常重要,,因為我們開的不是F1,。。,。散熱風(fēng)扇是依靠電來驅(qū)動的,,依靠溫控器控制的。夏季行車,,注意發(fā)動機溫度非常關(guān)鍵,。我們要經(jīng)常關(guān)注水溫表(沒有水溫表的車型要關(guān)注水溫報警指示燈),一旦溫度過高,,甚至發(fā)動機艙出現(xiàn)“冒汽”現(xiàn)象要馬上采取降溫措施,,松開油門滑行到安全停車位置,打開雙閃,,打開發(fā)動機艙,必要時將空調(diào)溫度調(diào)至最高溫后打開車窗或車門靜等片刻,,待溫度降低后再行駛到修理廠檢查,,切記,一定不要馬上熄火,。
這樣的一臺發(fā)動機,就基本上可以滿足獨立運轉(zhuǎn)了,,接下來我們將其安裝上一具變速箱,,一副底盤,四個輪子及其相應(yīng)的傳動軸,,就可以開動了,。此時對于整車來講,初具雛形,。而此時的動力損耗,,就來自于變速箱,及其相應(yīng)的傳動齒輪,,和輪胎與地面的摩擦,。但變速箱、齒輪組,、輪胎以及風(fēng)阻之類動力損耗不是我們本篇要考慮的,,我們著重講發(fā)動機,,以及發(fā)動機艙內(nèi)其他部件耗費的動力。
轉(zhuǎn)向助力,、剎車助力
看到前文這樣的結(jié)構(gòu),,似乎回到了一百年前,現(xiàn)代汽車除此之外還要有一個遮風(fēng)擋雨確保安全的車殼,,和三個沙發(fā),。而且為了輕松準(zhǔn)確的控制車輛,還要有剎車和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),,和發(fā)電及取電設(shè)備,。
剎車助力基本上每輛車都會裝備,剎車助力的主題是一個膜片式的真空泵,,制造真空吸力來源,,就是發(fā)動機吸氣的形成的負(fù)壓,真空泵有一條管線連接到節(jié)氣門后,,進(jìn)氣歧管前的位置,,利用節(jié)氣門形成的負(fù)壓,經(jīng)過大面積的膜片放大之后,,形成一定的力道,,對腳踩的剎車力度進(jìn)行輔助。這就是剎車助力的基本原理,,雖然對動力的消耗并不大,,但如果沒有動力,如果發(fā)動機不工作,,剎車就會大打折扣,,因此發(fā)動機的正常工作,對制動的影響是極大的,。正常情況下,,發(fā)動機熄火之后踩剎車,第一下的感覺很正常,,而第二下以后就會變得很吃力,,有種踩不下去的感覺。
圖中圓形部件即為剎車真空助力泵
為了輕便的操控車輛,,目前3萬元以上的車輛基本都裝備了轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng),,如果想節(jié)省手腕的力量,就必然要汲取發(fā)動機的動力,。轉(zhuǎn)向助力,,就是在原本存在的人控力量之外,附加的力量,,由于驅(qū)動形式的不同,,大體分為兩類:液壓助力和電動助力,。
液壓助力是存在已久的一種形式,主要依靠由發(fā)動機帶動的一個油泵,,在駕駛者控制下,,向左或向右提供液壓動力,推動挺桿(或稱轉(zhuǎn)向拉桿),,帶動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向,。細(xì)分下有機械液壓助力和電控液壓助力兩種,但動力源頭都是轉(zhuǎn)向助力泵,,只是控制的方式不同而已,。
電動助力很簡單,就是以一個電機來放大轉(zhuǎn)向的力度,,能量來自發(fā)電機或電瓶,。
而助力對動力的影響是可以覺察出來的,液壓助力的車型在靜止?fàn)顟B(tài)下,,大幅打方向的時候會明顯覺察出怠速的變化,,這個就是助力泵汲取動力的表現(xiàn)。相關(guān)鏈接:《方向盤下的玄機(1):助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)解讀》
發(fā)電機與取電設(shè)備
現(xiàn)代汽車離了電可玩兒不轉(zhuǎn),,除了汽油機必有的點火系統(tǒng),,起動機、燈光,、控制電機都是耗電的大戶,、各種安全和舒適性配置都要有電的參與。
發(fā)電機輸出功率可達(dá)1000w,,而消耗發(fā)動機的功率則可能超過1500w(2馬力)
起動機是最耗電的設(shè)備,起動電流瞬間可達(dá)300A,,持續(xù)功率則在2馬力左右,,從起動時,變暗的燈光和關(guān)閉的其他設(shè)備就不難看出其耗電量,。這對電瓶和起動機本身都是一種必要的折磨,,減少起動次數(shù)和避免持續(xù)連續(xù)起動也是我們要注意的事項。
起動機功率1200w,,耗電巨頭
電動車窗的啟動電流也很大,,這點在年代較老的車上,也能憑燈光覺察出來,,所以盡可能的避免多個車窗同時起降,,一鍵控制四個車窗這種功能(若有)盡量少用,如果停車時發(fā)現(xiàn)四個車窗都開著,,那就勤快點,,分別關(guān)上吧,。
電動座椅、電動遮陽擋,、電動XX,,只要功能性電機的地方,原理都同上,。
燈光的耗電也不小,,兩個鹵素?zé)艏悠饋碛幸话俣嗤撸偌由限D(zhuǎn)向燈,,剎車燈以及車內(nèi)的燈光,,全都打開的話也不可小覷,用電的多少直接系現(xiàn)在發(fā)電機的負(fù)荷上,,并于發(fā)動機關(guān)聯(lián),。氙氣燈和led光源是個節(jié)能的方案,可以小幅降低油耗,,帶來一定的效益,,積少成多,用車十年絕對可以收回成本,。另外,,有些較老車型的發(fā)電機在怠速時發(fā)電量是很小的,要靠電瓶的儲備,,所以在怠速時尤其是熄火后,,盡量避免長時間使用燈光。
點煙器耗電的本領(lǐng)也不小,。其實點煙器本身功率為幾十瓦,,并不太大,關(guān)鍵是點煙器這個接口已經(jīng)成了主流的取電接口,,車用電器,、逆變器,往往上百瓦,,所以外接設(shè)備前一定要啟動發(fā)動機,。還有,行車電腦,,娛樂系統(tǒng)等有電線連接的設(shè)別都會耗電,好在這些設(shè)備功率并不太大,,外置GPS,、手機充電器之類不超過十瓦,熄火短時間使用也無所謂但也要避免長時間使用,耗光了電瓶,,打不著火就悲劇了,。
空調(diào)系統(tǒng)、座椅加熱
沒人愿意在烈日炎炎,,或者冰天雪地,,坐在悶罐或冰窖里開車,,空調(diào)的出現(xiàn)極大改善了駕乘環(huán)境,。而空調(diào)也是消耗動力的。冷天還好,,空調(diào)啟動的只是一個幾十瓦的風(fēng)機,,將發(fā)動機的熱量吹入車廂,而熱點開啟冷氣的話,,動力影響就明顯了,。
通常家用空調(diào)為輸入功率為1千瓦左右,可以給一個房間制冷,。而汽車的制冷機和空間環(huán)境都不同于家庭居室,。鋼鐵結(jié)構(gòu)的車身絲毫起不到溫度的緩沖,室外的氣溫和地面的熱輻射直接將車廂升溫,,加上前方的發(fā)動機,,下方的排氣管,環(huán)境就更加惡劣了,。而且汽車空調(diào)的壓縮機和散熱器不同于家電空調(diào),,所以制冷效率也低一些,一般乘用車空調(diào)的輸入功率大概也在1千瓦左右,。
空調(diào)對動力的消耗可不是一星半點,,尤其是低速狀態(tài)下,更顯突出,。很多車主都會感覺到,,小排量車型在開空調(diào)之后對加速影響很大。而高速卻不太明顯,。即便是大排量車,在怠速時開啟空調(diào),,也會感到發(fā)動機轉(zhuǎn)速在變化,。
這是因為低速時,發(fā)動機輸出功率很小,,這是空調(diào)負(fù)荷所占比重就偏大一些,,而高速時發(fā)動機輸出功率大,空調(diào)負(fù)荷比重就小了一些,。
座椅加熱的耗電量也是非常大的,。單只座椅應(yīng)該在50瓦左右,,如果整車座椅都有加熱功能且同時開啟到最大的話,耗電也是驚人的,。
總結(jié):
眾多寄生的設(shè)備消耗著發(fā)動機的動力,,八塊錢一升的汽油很多都被它們喝掉,然而他們又是發(fā)動機必要的擴充更創(chuàng)造了舒適,,為追求安逸的人們帶來幸福感,,但發(fā)動機產(chǎn)生的動力在向車輪傳遞途中,很大一部分都被它們“苛扣”了,,這些部件其中,,有一部分是為了行車安全,而更大一部分則是為了駕乘舒適,。所以汽車的舒適性都是油耗帶來的,,越舒適的車,越舒適的配置越耗油,。因為,,除了車架輪胎這種硬性的構(gòu)造,其余的一切都是來自發(fā)動機的動力提供的,。而動力是來自石油,,石油則來自地球。我們要合理使用這些配置,,就可以節(jié)約資源,,減少排放,造福家園,。
● 汽車技術(shù)很難懂,?汽車設(shè)計太遙遠(yuǎn)?誰說的,?這些內(nèi)容也可以很有趣,!
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差評理由: