第二章汽车基础知识

第二章汽车基础知识,第一节汽车的定义,我国国家标准GB/T3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义中对汽车的定义是：汽车是由自身装备的动力装置驱动，具有4个或4个以上车轮，不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆，主要用于载运人员和/或货物；牵引载运人员和/或货物的车辆；特殊用途。,第二节四冲程内燃机的基本结构和工作原理,一、基本结构由凸轮轴、气门弹簧、进气门、排气门、气缸盖、气缸、机体、活塞、连杆、曲轴、曲轴齿形带轮、张紧轮等。,往复活塞式内燃机的基本结构,二、基本术语,上止点下止点活塞行程曲柄半径气缸工作容积发动机工作容积(发动机排量)燃烧室容积气缸总容积压缩比工作循环工况负荷率,二、基本术语,上止点:活塞顶部离曲轴中心最远处，即活塞最高位置。下止点:活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置。活塞行程S:上、下止点间的距离。曲柄半径R:曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离。,燃烧室容积:活塞位于上止点时,活塞顶面以上汽缸盖底面以下所形成的空间Vc.气缸工作容积（气缸排量）:活塞从上止点到下止点所扫过的容积。内燃机排量:多缸发动机各气缸工作容积的总和。,为气缸直径（mm）；为活塞行程（mm）;为气缸数。,二、基本术语,二、基本术语,气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和(Va)。Va=Vs+Vc压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。（）如一汽-大众捷达轿车EA827型1.6L发动机的压缩比为8.5，而EA113型1.6L发动机则为9.3。,工作循环:是由进气、压缩、作功、排气四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。工况：内燃机在某一时刻运行状况。以内燃机的有效功率和曲轴转速表示。负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率之比。,二、基本术语,工作循环进气、压缩、作功、排气四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。四冲程四个活塞行程内完成进气、压缩、作功、排气四个工作过程,二、基本术语,三、四冲程汽油机的工作原理,进气门开排气门关活塞上止点至下止点气缸真空吸入混合气,一、四冲程汽油发动机的工作原理1.进气行程活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点，此时排气门关闭，进气门开启。气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度；,进气门关排气门关活塞下止点至上止点,气缸混合气被压缩气压及温度增高,2.压缩行程曲轴继续带动活塞有下止点移至上止点，此时进排气门均关闭，气缸容积不断减少，混合气体被压缩，其压力和温度同时升高。,进气门关排气门关活塞自上止点至下止点气缸混合气被点燃燃烧气压及温度急剧增高,一、四冲程汽油发动机的工作原理,、作功行程压缩行程结束后，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将混合气点燃，放出大量的热能，燃烧气体体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高，在压力作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功，此时，进排气门仍旧关闭。,进气门关排气门开活塞自下止点至上止点气缸废气排出气压及温度下降,4.排气行程排气门开启，进气门仍旧关闭，活塞由下止点移至上止点，当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，这一部分留下的废气称为残余废气。四冲程汽油机经过进气、压缩、作功、排气等四个行程而完成一个工作循环,四、四冲程柴油发动机的工作原理,四冲程柴油发动机的工作原理,四冲程柴油机（压燃式发动机）的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。,自燃温度汽油427轻柴油220,四冲程柴油发动机的工作原理,四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点,1）每个工作循环都包含进气、压缩、作功、排气等四个活塞行程，每个行程各占180曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。2）四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余为耗功行程。在一个工作循环内曲轴旋转的角速度不均匀，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。,四冲程汽油机与四冲程柴油机的不同点,1）混合气形成：汽油机的可燃混合气在气缸外开始形成并延续到压缩行程终了，时间较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很短。2）着火方式：汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃。,柴油机汽油机,转速较汽油机低质量大噪声大不易启动制造和维修费用高压缩比高，燃油消耗率低，燃油经济性好,转速高质量小工作噪声小起动容易制造和维修费用低燃油消耗率高，燃油经济性差,第三节汽车的基本构造,汽车的基本组成,汽车通常由发动机、底盘、车身和电气设备四部分组成。,一、发动机,1.发动机的功用发动机的功用是使输送进气缸的燃料燃烧而发出动力。目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机2.发动机的组成发动机一般由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（汽油机采用）、起动系统、进排气系统、排气净化装置等组成，有的发动机还有增压系统。,（1）机体组是发动机各机构、各系统的装配基体，本身的许多部件又分别是曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系和润滑系的组成部分。主要包括气缸盖罩、气缸盖、气缸垫、气缸体、曲轴箱、油底壳等组成。,（2）曲柄连杆机构功用是把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动而输出动力的机构。主要包括活塞组、连杆组、曲轴飞轮组,（3）配气机构的功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。主要包括气门组（进排气门、气门弹簧、气门座）和气门传动组（挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴等）。,（4）电控汽油喷射(EFI)系统就是通过各种传感器将发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入ECU，ECU根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所需要的喷油量和喷油时刻，利用喷油器将一定数量的汽油直接喷入气缸或进气管道内的汽油机燃油供给装置。主要包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、喷油器、压力调节器、各种传感器和执行器、ECU等。,柴油机燃油系统的功用是根据发动机的不同工况，在适当的时刻，按适当的规律将一定数量和一定压力的燃油喷入燃烧室。机械式柴油供给系统主要包括柴油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器、高低压油管等。,电控式柴油供给系统还包括各种传感器、执行器、共轨、ECU等。,（5）冷却系统的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围。主要包括散热器、风扇、水泵、冷却液温度传感器、水套、风扇离合器、节温器、补偿水桶等。,（6）润滑系统润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。,机油泵机油滤清器各种阀机油散热器检视设备,（7）起动系统的功用就是在正常使用条件下，通过起动机将蓄电池储存的电能转变为机械能，带动发动机以足够高的转速运转，以顺利起动发动机。主要包括蓄电池、点火开关、继电器、起动机等。,（8）点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气。主要包括火花塞、蓄电池、点火发生器、ECU等。,（9）进气系统的功用是尽可能多和尽可能均匀地向各气缸供给可燃混合气或纯净的空气。包括进气导流管、进气歧管、谐振室、空气滤清器等。,排气系统的功用是以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中。包括排气歧管、排气消音器等。,（10）排气净化装置的功用是根据环保法规的要求，在汽车上安装能减少CO、HC、NOx、颗粒物等有害物质排放的装置。包括三元催化转换器、二次空气喷射系统、废气再循环装置、曲轴箱强制通风装置（PVC）、汽油蒸发控制系统（炭罐）等。,COHCNOX,CO2HO2N2,电子控制EGR（日产）,电子控制的汽油蒸发控制系统,发动机停机或怠速时，电磁阀关闭；发动机大负荷或高转速时，电磁阀开启,柴油机微粒过滤器Dieselparticulatefilter(DPF),过滤法减少微粒（炭烟）多孔陶瓷,（11）增压系统就是将空气预先压缩然后再供入气缸，以提高空气密度，增加进气量的一套装置。分为废气涡轮增压、机械增压等。包括ECU、增压器、传感器、中冷系统等。,二、底盘,底盘的功用是接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵安全、正常地行驶。底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统组成。,（1）传动系统将发动机的动力传给驱动车轮。传动系统包括离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥等部件。,（2）行驶系统将汽车各总成、部件连接成一整体，起支持全车并保证汽车行驶的作用。轮式行驶系统包括车架、车桥、悬架、车轮等。,（3）转向系统保证汽车能按驾驶员选定的方向行驶。机械转向系统有转向操纵机构、转向器、转向传动机构等组成。乘用车动力转向系统分为液压助力和电动助力等。,桑塔纳2000轿车液压助力转向系统,（4）制动系统使汽车减速或停车。并保证驾驶员离去后汽车可靠地停驻。按制动系统的制动能源分为人力制动系统（如驻车制动）、伺服制动系统（如真空助力系统，大多数轿车应用等）、动力制动系统（如气压制动系统，东风、解放等中型货车应用）。,3.车身车身是驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的地方。轿车包括车前板制件（车头）和车身本体等；货车包括驾驶室、车厢；某些车上还有专用作业设备。车身附件是安装于车身上的附属设备，如座椅、空调、风窗刮水器、玻璃升降器等。4.电气设备电气设备包括电源组、发动机启动与点火、照明、信号装置、仪表、传感与报警装置、自动检测装置、音响、通信设备、微处理机及各种人工智能的操控装置等。,第四节汽车行驶基本原理与使用性能,一、汽车行驶基本原理,驱动条件附着条件,驱动力FtMt/r,一、汽车行驶基本原理,1、驱动条件汽车行驶总阻力F包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi：F=Ff+Fw+Fi+Fj当Ft=F时，汽车匀速行驶；当FtF时，汽车速度增加；当FtF时，汽车减速乃至停驶。,一、汽车行驶基本原理,2、附着条件附着力F由附着作用所决定阻碍车轮滑动的力的最大值；G车轮承受垂直于地面的法向力；F与G成正比：F=G由此可知，附着力是汽车所能发挥驱动力的极限，其表达式为：FtF此式称为汽车行驶的附着条件。,二、汽车的使用性能,二、汽车的使用性能,二、汽车的使用性能,二、汽车的使用性能,第五节汽车的分类,一、新分类标准,1乘用车（passengercar）乘用车在其设计和技术特征上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位，它也可以牵引一辆挂车。,一、新分类标准,（1）基本型乘用车（basiccar）它的概念基本等同于旧标准中的轿车，但在统计范围上又不完全同于轿车，这种区别主要表现在将旧标准轿车中的部分非轿车品种，如GL8、奥德赛、切诺基排除在基本型乘用车外，而原属于轻型客车中的“准轿车”列入了基本型乘用车统计。,马自达5,（2）多功能车（MPVmulitypurposevehicle）MPV是集轿车、旅行车和厢式货车的功能于一身，车内每个座椅都可以调整，并有多种组合方式，前排座椅可以180旋转的车型。如上海通用的GL8、东风柳州的风行和江淮的瑞风。,（3）运动型多用途车（SUVsportutilityvehicle）SUV起源于美国，这类车既可载人，又可载货，行驶范围广泛，驱动方式应为四轮驱动。我国的此类产品范围要广于国外。同时为了便于分析比较，我们在运动型多用途车（SUV）下又按照驱动方式不同分为四驱运动型和二驱运动型多用途车。如长丰猎豹、北京吉普切诺基、长城赛佛、郑州日产的帕拉丁等。,斯巴鲁,（4）交叉型乘用车（crosspassengercar）是指不能列入上述三类外的其他乘用车，这部分车型主要指的是旧分类中的微型客车，今后新推出的不属于上述三类的车型也列入交叉型乘用车统计。,一、新分类标准,2商用车(commercialvehicle)在设计和技术特征上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。相对旧分类，商用车包含了所有的载货汽车和9座以上的客车。在旧分类中，整车企业外销的底盘是列入整车统计的，在新分类中，我们将底盘单独列出，分别为客车非完整车辆（客车底盘）和货车非完整车辆（货车底盘）。商用车分为客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆，共五类。,（1）客车在设计和技术特征上用于载运乘客及其随身行李的商用车辆，包括驾驶员座位在内座位数超过9座。（2）货车一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，它能否牵引一挂车均可。与新分类的客车类似，新分类的货车含义也小于旧分类中的载货汽车，对应关系为旧分类载货汽车=新分类中的（货车+半挂