汽车引擎原理及六大系统

,汽車原理概論講師：,課程目標與對象,課程目標:對汽車基本機械常識有整體之認識訓練對象:新進裕隆企業之工程師或管理師,課程大綱/排程,引擎原理引擎結構底盤傳動系統底盤懸吊系統底盤轉向系統底盤煞車系統輪圈與輪胎,引擎原理-四行程引擎的運作,在四行程引擎上,活塞要經過四個行程(曲軸迴轉兩次)才完成一個循環.,活塞所能到達的最高點,稱為上死點.而最低點則稱為下死點.,活塞在上死點時,剩餘的容積稱為燃燒室容積.,點火時間設計在上死點之前.BTDC10表示上死點之前10,上死點至下死點之間距離稱為行程,引擎原理-引擎性能,排氣量,壓縮比,量測引擎性能的項目：排氣量、壓縮比、輸出馬力及扭力和耗油量,排氣量,壓縮比,排氣量是當活塞由下死點至上死點之間的容積。總排氣量(以立方公分-表示)是以單缸排氣量乘以汽缸數所得之總數。,壓縮比就是當活塞在下死點時汽缸內的容積與活塞在上死點時汽缸內的容積之比值。當活塞在上死點時汽缸內的容積稱為燃燒室容積。當活塞在下死點時汽缸內的容積等於排氣量加上燃燒室的容積。,壓縮比以P來表示，排氣量以V(c.c.)和燃燒室容積以v(c.c.)來表示，則壓縮比為：,最大馬力,最大扭力,最低耗油量,引擎原理-引擎性能,引擎性能曲線,引擎性能曲線顯示了在油門全開的加速操作下軸輸出(PS)、扭力(kg-m)以及耗油量(g/PSH)。在引擎性能曲線圖內，橫軸表示曲軸每分鐘的轉速(rpm)，而縱軸表示軸輸出、軸扭力和耗油量。,引擎原理汽油引擎燃燒,油氣混合比,燃燒所需要的空氣和燃油混合比率稱為油氣混合比，是重量的百分比而不是體積的百分比。為了完全燃燒1g(0.04盎司)的汽油，需要14.7g(0.518盎司)的空氣，這種油氣混合比稱為理想的油氣混合比。,引擎原理-引擎燃燒,易燃性和燃燒性,易燃性,燃燒性,當燃油在空氣中加熱時，在沒有火源或電子火花的情況下，當到達某一特定溫度時就會燃燒，這種特性稱為易燃性。而該點的溫度則稱為燃點。柴油的燃點大約是350(662)，而汽油的燃點則大約是550(1022)。柴油較低的燃點對於柴油的燃燒十分重要。,當燃油在空氣中加熱時產生熱的蒸氣，此時若有火源或電子火花接近這蒸氣，便會被點燃並開始燃燒，這種特性稱為燃燒性。而燃油能著火的最低溫度則稱為閃火點。汽油的閃火點是-40(-40)或更低，而柴油的閃火點則是50(122)。在正常溫度下汽油較容易點燃。,引擎原理-引擎燃燒,爆震,降低壓縮比,當汽油引擎受到過大的負荷(例如：突然加速或上一個陡坡)，有時候引擎會發生一種異音，好像有人用榔頭在敲打汽缸般，稱為爆震。爆震是因為在點火之後油氣混合氣尚未完全引燃，在燃燒室一角的混合氣因為壓縮產生高溫而自燃，並因為高溫高壓而迅速延燒，結果其壓力波會撞擊到汽缸壁或活塞頂而產生了異音。如爆震經常發生，而造成壓力和溫度迅速上升，則會影響到活塞頂、墊片、汽門的壽命。避免爆震產生的方法：,使用高辛烷值的汽油(辛烷值表示汽油防爆震的能力),調整(延遲)點火正時,引擎原理-柴油引擎,柴油引擎有較高的熱效率。其優點為燃油較安全、耗油量較低和耐久性較佳。,柴油引擎與汽油引擎比較，在進氣和燃燒行程有所不同。,進氣行程,壓縮行程,燃燒行程,排氣行程,汽油引擎吸入汽缸的是油氣混合氣。而柴油引擎吸入汽缸僅有純空氣。,在柴油引擎上，燃油的點燃是因為空氣被壓縮所產生的熱。因此空氣必須被壓縮至溫度上升達到燃油的點火溫度，一般為400-500。柴油引擎之壓縮比為汽油引擎的23倍。,柴油引擎的點火方式與汽油引擎不同，汽油引擎使用電子火星塞點燃油氣混合氣，柴油引擎則是靠空氣被壓縮所產生的熱此時噴油嘴噴出柴油燃燒產生動力。,燃燒後的廢氣則經由排汽門排出。,引擎原理-柴油引擎,柴油引擎與汽油引擎比較,純,引擎結構,引擎結構,引擎型式,四行程(循環)二行程(循環),汽缸排列,冷卻種類,直列式V型水平對向式,水冷式空冷式(氣冷),引擎本體是由汽缸頭、汽缸體、活塞、連桿、曲軸、凸輪軸和飛輪等構成。另外還包含了潤滑油、冷卻水、進排氣通道等。,引擎結構-汽缸和汽缸體,一個汽缸與汽缸頭和活塞造成了燃燒室,汽缸,單體型式其汽缸是加工製造出的。汽缸套型式其汽缸是用汽缸套壓入配合的。,直列式最常見的汽缸排列成一直線排列，而使得引擎寬度較小，但引擎的總長度會因汽缸數的增加而變長。(SR、GA、QG、CG和RB)V型(日產車系夾角為60)汽缸排列是以V型排列，而使引擎整體的結構較緊密，且因為曲軸的軸承數較少，而使引擎的磨擦損耗較少。(VG、VQ)水平對向式汽缸以兩行排列而以曲軸為中心對向排列，可使引擎高度降低但寬度增加。且使引擎震動較少。,汽缸套分類,汽缸排列分類,進汽和排氣系統,進汽和排氣系統構造說明,進汽和排氣系統,空氣濾清器,空氣濾清器連接在節氣門的進氣口，過濾吸入引擎空氣中的灰塵和雜質。,空氣濾清器其濾芯型式,紙式(乾紙式)濾芯小孔為(10micron)，需定期更換。,粘式(濕紙式)濾芯亦是紙式但表面覆有一層特殊粘性油來粘附灰塵雜質。這種型式不需清理但必須定期更換。,進汽和排氣系統,進汽歧管,排氣歧管,排氣管和消音器,從化油器傳送油氣混合氣到各汽缸之間分歧管路。,從每一個汽缸收集燃燒後排放的廢氣，必須要有最小的阻力來通過排氣歧管來到達排氣管。,連接於排氣歧管和消音器之間讓廢氣流動的管路稱為排氣管。,消音器利用漸進方式讓氣體膨脹和冷卻來減少排氣噪音。,冷卻系統,當引擎運轉時，在燃燒室會產生2000C(3632F)或更高的溫度，因此需由冷卻系統持續地冷卻以保持在容許的溫度範圍內。,冷卻系統依冷卻方式分成氣冷式和水冷式。,冷卻系統,水箱,水箱蓋,水箱散熱器包括了上水箱、下水箱、洩放塞、水箱蓋和芯子。,冷卻水一般在100C(212F)-1atm海平面的大氣壓力時會沸騰並汽化。如使用水箱蓋能增加水箱內的壓力而能提昇冷卻水的沸點，也提昇冷卻水的溫度範圍並增進冷卻效果,冷卻系統,要防止冷卻液結冰，而在冷卻液中加入乙二醇(防凍劑)，可避免冷卻液結冰、沸騰、汽化和管道腐蝕。,如要將冷卻液溫度範圍擴大的方法，其一為增加冷卻液中防凍劑的量，其二為增加系統內的壓力。,適量地增加冷卻液中防凍劑的量能提昇其沸點，且同時降低其冰點(降低冷卻液結冰的溫度)。但加入過多的防凍劑會降低冷卻液傳送熱量的效率，其冷卻液與水的比例必須不超過50%：50%。,冷卻水混合液,適量地增加冷卻系統內的壓力能提昇其冷卻液沸點，但無法影響其冰點。如系統壓力每增加一磅時，冷卻液沸點會上升3C。,潤滑系統,潤滑系統的功用,潤滑迴路目前以全流濾清壓力供油式為最廣用。,潤滑系統中於油道上會裝置一個機油壓力開關或機油壓力感知器，而顯示於警示燈和壓力錶來提醒駕駛者機油油壓是否在規定範圍內。,量測機油油量之機油尺，為檢查油底殼內機油量。其上下限之間差異大約是一公升。,燃油供應系統,噴油系統,燃油系統-汽油泵浦,機械式汽油泵浦,電子式汽油泵浦,機械式汽油泵浦由引擎凸輪軸上偏心凸輪所驅動。,電子式汽油泵浦通常安裝在油箱內。,泵浦釋放閥的開啟壓力大約為3.54.5kg/cm(3.434.41bar、5065psi)。,單向閥保持系統中殘壓避免氣鎖,燃油系統,汽油濾清器,化油器系統之汽油濾清器通常安裝於油箱和汽油泵浦之間。,ECCS系統之汽油濾清器通常為金屬製，而安裝於汽油泵浦和汽油壓力調整器之間。,汽油濾清器不可清理維修必須更換新品。,引擎電系,點火系統,點火系統依引擎運轉情況於適當時間提供電子火花點燃混合氣產生動力。,點火系統組件,點發火線圈-產生高壓電,分分電盤-控制點火時間和分配高壓電。,火火星塞-安裝於汽缸頭上，利用點火線圈傳來之高壓電跳過兩個電極來產出火花點燃混合氣。,高高壓導線-傳送點火線圈產生的高壓電至火星塞。,啟動系統,引擎電系,啟動系統為引擎於靜止發動時，由啟動馬達(直流馬達)帶動引擎來迴轉產生進.壓.動.排之循環，使得引擎發動運轉。,引擎電系,充電系統,充電系統為引擎發動後提供引擎或車身電器所需電力。,充電系統組件,發發電機-由引擎曲軸皮帶盤帶動，將引擎所產生的旋轉動力轉換成電能。,電電壓調整器-控制發電機發出之電壓保持在一固定值。,充電警示燈-當充電系統故障時會亮起以警示駕駛者。,課程討論,引擎四行程引擎與二行程引擎比較柴油引擎與汽油引擎比較,底盤一般資料,離合器,傳動系統,四輪傳動(4WD=4WheelDrive)部份時4WD:可以選擇2WD或4WD全時4WD(恆定4WD):利用一個安裝在加力箱之後的黏性聯結器,它能容許扭力可以變化地傳送.,何謂MR?何謂RR?何謂FF?,傳動系統,變速箱的型式,大多數的手排變速箱使用平行軸齒輪式.自動變速箱使用有扭力轉換器的行星齒輪式.行星齒輪是用來作為改變成已設定好的齒輪比.扭力變換器的功能是增加扭力和改變速度.,傳動系統,最終傳動機構主要包括最終齒輪(減速齒輪)和差速器.差速器容許左右車輪以不同的速度旋轉.最終齒輪減少引擎的速度而增加驅動扭力.差速器扭力傳送:傳動軸驅動小齒輪環輪差速器殼差速器小齒輪邊齒輪輪軸,懸吊系統,輪軸前輪軸有固定式和獨立式兩種型式.,固定式輪軸(被動輪型式)型式簡單,可靠,較使用於商用車上.在乘坐上會不太舒適.,獨立式輪軸(驅動輪型式)這種型式使用在FF車的前輪軸和FR-4WD車.,懸吊系統,懸吊的基本功能是保持滑順的垂直運動和正確的車輪位置.懸吊的結構和功能彈簧:支撐車身的重量並隔絕路面的衝擊.避震器:控制車身的垂直位移.穩定桿:減少車身滾動.連桿:決定車身位置並傳送動能和煞車到車身.,輪軸懸吊型式,懸吊系統,前懸吊型式撐桿式長短臂(橫置葉片彈簧)式長短臂(扭力桿彈簧)式多連桿式,撐桿式,長短臂(橫置葉片彈簧)式,長短臂(扭力桿彈簧)式,多連桿式,懸吊系統,後懸吊型式,平行連桿式,多連桿式,半拖曳臂式,四連桿圈狀彈簧式,懸吊系統車輪校正,前輪校正,外傾角,後傾角,大王銷傾角,前束,前輪校正的功用,使方向盤容易操控,保持方向盤在穩定前行位置,提供方向盤轉動力量,減少輪胎磨損,前輪校正的目的為當由轉彎迴正時，前輪應該平順地回到直行位置，這需要前輪軸和大王銷共同平順地作用。,前輪校正的因素,懸吊系統車輪校正,外傾角,當由前輪的前方看，車輪會朝外傾斜，而地面垂直線和車輪中心線之間夾角稱為外傾角。,外傾角一般介於0.52度之間。,車輪向外傾稱為正外傾角，而向內傾則稱為負外傾角。,大王銷傾角(內傾角),當由前輪的前方看，大王銷的上部有向內傾斜，大王銷的中心線和地面垂直線之間夾角稱為大王銷傾角(內傾角)。,大王銷傾角(內傾角)一般介於69度之間。,懸吊系統車輪校正,前束,當由前輪的上方看，兩車輪中心線之間距離前面比後面短稱為前束。而前束可使車輛行駛時保持直行。,前束一般範圍介於28mm(0.080.31in)之間。,車輪之間前面比後面窄(AB)則稱為負前束。,懸吊系統車輪校正,後傾角,當由車輛側面看，前車輪大王銷中心線會朝後傾斜，而地面垂直線和大王銷中心線之間夾角稱為後傾角。,後傾角一般介於0.54度之間。,如圖B點為大王銷中心線與地面的交點，而在輪胎接觸點A點之前，因此會因輪胎行駛阻力會將接觸點A點向後拉以避免側向偏擺，可使方向盤回到直行位置。,後傾角功用為穩定行駛方向和幫助方向盤會到原來直行位置。,懸吊系統車輪校正,轉向系統,轉向系統決定車輛行進的方向,轉向系統之組成結構,方向機使駕駛者轉動令車輛轉向的零件，包含方向盤、方向機軸和方向機柱。,齒輪減緩方向機軸旋轉的速度(省力)並傳到連桿。,連桿傳送齒輪結構移動至前輪，並保持左右前輪之間正確的距離關係。其機構包含畢特門臂、直拉桿、轉向節臂和橫拉桿。,轉向系統轉向齒輪機構,循環滾珠式(RB式),優點為摩擦阻力小、使用壽命長和有助於使方向盤轉動較輕。,齒條小齒輪式(RP式),優點為轉向可靠和重量輕。,剎車系統,剎車系統功用為減緩或停止車輛以及將車輛固定於停止位置,剎車系統原理為將車輪旋轉的移動力轉換成熱能(使用摩擦力)，並將此熱能釋放。,剎車系統設計要求為操作必須完全有效、系統必須絕對可靠及耐久、檢查及調整必須簡單,剎車系統種類,主剎車(腳剎車)使用液壓機件的液壓系統，於車輛行進中使用。,駐車剎車(手剎車)使用連桿及鋼索的機械系統，於要將車輛固定於一個位置。,剎車系統鼓式剎車,鼓式剎車使用內張式，利用剎車分泵推動兩邊(或一邊)的活塞，進而推動剎車蹄片緊壓剎車鼓產生剎車效果，釋放剎車則是利用回拉彈簧將蹄片回拉至原位而終止剎車。,鼓式剎車型式,引導跟從式(Leadingtrailingtype),雙引導式(TWO-leadingtype)(雙主動型式，用在前輪大卡車和大巴士),單向伺服剎車(Uni-servobrake)(用於前輪剎車，但已被碟式剎車取代),雙向伺服剎車(Duo-servobrake)(用於某些小型卡車或轎車),鼓式剎車優點為有自動剎緊作用，但缺點為易受熱膨脹使剎車鼓內徑變大造成剎車失靈。,剎車系統碟式剎車,碟式剎車利用兩個剎車塊夾住一剎車盤來產生剎車力,碟式剎車因剎車盤暴露於空氣中且是旋轉運動，防止發熱(散熱快)，因此在高速連續使用下只有很小的性能衰減，並能提供穩定的剎車力。,碟式剎車的型式,固定卡鉗式(對向活塞)-用於跑車規格,兩活塞型式四活塞型式,浮動卡鉗式,單活塞型式-用於一般車輛雙活塞型式-用於小型轎車,課程討論,底盤前輪校正的目的及校正因素與功用,輪圈及輪胎,