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汽车的发动机为什么需要启动系统,手摇和电启动有什么区别

   2020-08-21 603
 内容概述:内燃机运行原理与启动方式,手摇启动与推车启动的原理。
上年纪的老驾驶员对“手摇启动”的汽车和拖拉机应当不陌生,脚踏启动的摩托车曾经的普及率也是非常之高的。不过大部分90后的准中年或20后的城市青年应该是没有见过的。为什么机动车能够用手摇或脚踏启动,为什么又要淘汰这种方式呢?解析这一问题首先需要了解什么是【内燃机】。
 
 
01
基础知识
 
燃油动力汽摩均装备「活塞往复循环式·内燃式热机」,这是一种以燃烧燃油产生内能,将这种能量转化为推动活塞运转的动力的机器。活塞通过连杆与发动机曲轴连接,曲轴其实就是内燃机的的动力输出轴,一般为通过飞轮与离合器将动力输入到变速箱再到车轮。
 
【燃烧】的本质是一种化学反应,基础是燃油混合空气在高温条件下触发氧化还原反应;汽油发动机是依靠火花塞电弧点火激活,柴油发动机是依靠压缩产生超高温直接引燃混合油气。
 
图1:汽油发动机运行原理
 
 
图2:柴油发动机运行原理
 
 
图3:空气压缩时会产生不规则的剧烈分子运动,运动过程中的摩擦碰撞产生的高温是蒸发雾化燃油,以及直接引燃柴油的基础。
 
 
问题来了:熄火后的发动机如何点火?
内燃机的运行基础是点火做功,但是在熄火状态下不会做功——没有第一步的触发能量激活曲轴运转(带动其他旗杆的连杆活塞进行“进压爆排”做功动作),似乎发动机就会一直处于静止状态。
 
这就是内燃机需要【启动】的原因,启动说白了就是利用另一种机器或人力(外力),强行带动内燃机的飞轮与曲轴转动;在没有自行做功的前提下,依靠外力进行“进压爆排”动作产生第一次做功。之后以某一气缸的动能推动活塞曲轴运转,曲轴再推动其他气缸的活塞往复循环的重复动作,这就是启动的意义以及启动后的运转状态。
 
 
02
启动方式
 
手摇
脚踏
电驱
早期普及的汽车或农机(拖拉机),启动的方式主要是成本非常非常低的「手摇」。方式是将一根带有齿牙的摇把插入发动机内部,实际是要与发动机曲轴啮合,而且是一种类似于汽车前进挡“高挡位”(3/4/5挡)的特殊齿轮比。
 
说白了就是摇把转一圈能让曲轴转很多圈!此时打开风门(进气)减少摇把的压力,摇动手把就能完成进气喷油、压缩蒸发、高温引燃、排出废气的四步骤动作。只要完成了第一次有效做功,发动机就能顺畅启动了。(摩托车有脚踏启动也是同一原因,车型特点决定脚踏更方便)。
 
下图1:摇把与神奇的单缸柴油机
 
 
下图2:齿轮比的概念
 
 
【电驱启动】的升级:为了省力。不论手摇还是脚踏启动,说白了都是人力启动;相信摇过拖拉机的朋友都深有体会,没有相当大的力气是很难启动这种机器的。如果汽车都采用这种确定方式的话,相信汽车的保有量绝对不会有今天这么高,少数的汽车用户也基本都是“麒麟臂”。
 
所以为了实现大部分汽车用户都能正常使用机动车,于是将启动方式改为拧钥匙就能启动点火的“电启动”,结构特点如下。
 
 
汽车的电瓶实际叫做“启动电瓶”,功能是在拧钥匙或按下按键的瞬间为启动电机输出很大的电流。电机的线圈形成电磁场会推动转子运转,而且在第一转就能输出最大的扭矩。
 
于是电机的小齿轮再与飞轮圈齿结合之后,电机就能将发动机拉动至500~700的转速区间,之后自行点火与压缩产生高温即可开始做功并循环往复。这就是汽车的三类启动方式的最终形态,其实原理仍然没有区别,只是体验有所不同而已。
 

特别提示:本信息由相关企业自行提供,真实性未证实,仅供参考。请谨慎采用,风险自负。
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