搜索
交通安全及汽车知识——公共选修课程河南工业大学机电工程学院第二章汽车基础本章内容第一节汽车基础知识2.1.1汽车导论2.1.2汽车基本构造与原理2.1.3汽车设计与制造过程第二节汽车性能2.2.1汽车使用性能2.2.2汽车安全性能第一节汽车基础知识2.1.1汽车导论2.1.2汽车基本构造与原理2.1.3汽车设计与制造过程2.1.1汽车导论汽车自19世纪末诞生至今100余年期间。目前，全世界有8亿辆汽车在陆地上行驶，并且以每年几千万量的速度增长。预计2050年将达到20亿辆。没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。汽车发明近代汽车发明是德国人卡尔·本茨（Carl·Benz），在1886年公开试车“本茨1号”样车，单缸两冲程汽油机，装载一辆三轮车上，每小时行驶15公里。汽车大规模生产和销售1913年福特发明了汽车流水生产线，福特T型车生产了1500万辆。1923年美国2/3的家庭拥有这款车。汽车类型汽车是由自身的动力装置驱动，具有4个（或4个以上）车轮的非轨道承载车辆，其主要用途是载运人员和（或）货物、牵引载运人员和（或）货物。汽车分类方法很多：按用途、动力装置类型、行驶道路条件等。汽车按用途分类（GB/T3730.1-1988年标准）⒈普通运输汽车（排量、长度、总质量）⑴轿车：个人使用、载运少量乘员（2～9人）微型轿车≤1.0L普及型轿车＞1.0～≤1.6L中级轿车＞1.6～≤2.5L中高级轿车＞2.5～≤4.0L高级轿车＞4.0L⑵客车：公共服务使用、载运较多乘员（9人以上）微型客车≤3.5m轻型客车＞3.5～≤7.0m中型客车＞7.0～≤10m大型客车＞10～≤12m特大型客车铰接式与双层⑶货车：载运货物微型货车≤1.8t轻型货车＞1.8～≤6.0t中型货车＞6.0～≤14t重型货车＞14t⒉专用汽车（用于某种或某些专门作业任务）⑴作业型专用汽车救护车、消防车、环卫车、电视广播车、（供水、燃气）抢险车等。⑵运输型专用汽车冷藏车、自卸车、集装箱车、（燃油、燃气）罐车等。⒊特殊用途汽车⑴竞赛汽车一级方程式F1赛车⑵娱乐汽车旅游房车、高尔夫球场车、海滩车等。汽车按用途分类（GB/T3730.1-2001年标准）⒈乘用车：载运乘客及随身行李和临时物品、包括驾驶员不超过9个座位。其中⑴～⑼种为原标准中的轿车。⒉商用车⑴客车：载运乘客及其随身行李，包括驾驶员超过9座⑵半挂牵引车：具有特殊装置用于牵引半挂车⑶货车：载运货物汽车按动力装置类型分类：⒈活塞式内燃机汽车⑴汽油车⑵柴油车⑶液化石油气车⑷天然气车⒉电动汽车⑴纯电动汽车⑵混合动力汽车⑶燃料电池汽车⒊喷气式汽车⒋太阳能汽车2.1.2汽车基本构造与原理一.汽车总体构造㈠汽车的组成部分汽车是数以万计的零件所组成的交通工具，其总体结构通常由发动机、底盘、车身、电器与电子设备四大部分组成。⒈发动机：使输送进来的燃料燃烧而发出动力的部件，是汽车的动力装置。“汽车的心脏”⒉底盘：接受发动机动力，使汽车运动并按照驾驶员的操纵而正常行驶的部件。⒊车身：驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的部件。⒋电器与电子设备：汽车仪表、汽车照明与信号、汽车辅助电器、汽车自动控制系统等设备。㈡汽车的总体布置形式现代汽车按发动机位置分为下面几种布置形式：⑴发动机前置后轮驱动（FR）⑵发动机前置前轮驱动（FF）⑶发动机后置后轮驱动（RR）⑷发动机中置后轮驱动（MR）⑸全轮驱动（nWD）越野汽车特有的形式，通常发动机前置⑴发动机前置后轮驱动:大多数货车、部分轿车和部分客车采用的形式⑵发动机前置前轮驱动:现代大多数轿车盛行的形式⑶发动机后置后轮驱动:大、中型客车盛行的形式⑷发动机中置后轮驱动:方程式赛车和大多数跑车采用的形式⑸全轮驱动（nWD）越野汽车特有的形式，通常发动机前置㈢汽车行驶基本原理汽车行驶必须具备两个基本条件：驱动条件和附着条件。⒈驱动条件汽车必须有足够的驱动力，以克服各种行驶阻力，才能正常行驶。⑴驱动力：来自发动机的动力施加在驱动车轮上，力图使其旋转，车轮与路面接触处对地面施加一个作用力，方向和行驶方向相反。车轮与路面附着作用，路面对车轮施加一个反作用力，这就是汽车行驶的驱动力。⑵滚动阻力：由于车轮滚动时轮胎和路面两者在其接触区域发生变形而产生。⑶空气阻力：汽车前后气流的压力差，以及空气与车身表面摩擦产生。（随车速增高而增大）⑷坡度阻力：汽车在坡道上其总重力沿坡道方向的分力。（上坡为正、下坡为负、水平为零）⑸加速阻力：加速惯性力。（加速为正、减速为负、匀速为零）⑹驱动力与总阻力的关系（驱动条件）驱动力＝总阻力①水平道路匀速行驶：F驱动＝F滚动＋F空气②水平道路加速行驶：F驱动＝F滚动＋F空气＋F加速③上坡道路匀速行驶：F驱动＝F滚动＋F空气＋F坡度④上坡道路加速行驶：F驱动＝F滚动＋F空气＋F坡度＋F加速⒉附着条件通常把车轮与路面之间的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的作用综合在一起，称为附着作用。由附着作用所决定的阻碍车轮滑转的最大力称为附着力。F附着＝WφW—法向力φ—附着系数附着条件：F驱动≤F附着二.汽车发动机原理和构造总体构造⑴机体组⑵曲柄连杆机构⑶配气机构⑷汽油机供给系统⑸冷却系统⑹润滑系统⑺汽油机点火系统⑻起动系统㈠发动机工作原理和总体构造⒈发动机的分类发动机是将某种能量直接转换成机械能并拖动某些机械工作的机器。热力发动机是将热能转换成机械能发动机。内燃机是将液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后将热能再转变成机械能的热力发动机。汽车发动机（指汽车用活塞式内燃机）分类：⑴按点火方式：压燃式和点燃式⑵按燃料：汽油机和柴油机⑶按冲程数：二冲程和四冲程⑷按气缸数及布置形式：单缸机和多缸机⑸气缸中心线：立式、斜置式、卧式；⑹汽缸排列：直列、V型、对置。⒉四冲程发动机的工作原理⑴基本构造气缸进气门排气门火花塞活塞连杆曲轴飞轮⑵气缸的概念气缸上止点下止点冲程工作容积排量⑶四冲程发动机的工作过程①进气行程、②压缩行程、③做功行程、④排气行程四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，曲轴旋转了两周。气缸内燃烧示意图⒊发动机的总体构造发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。汽油机：1组2机构5系统（柴油机：1组2机构4系统）⑴机体组：是各机构、各系统的装配基体和组成部分⑵曲柄连杆机构：将往复运动变为旋转运动并输出动力⑶配气机构：使可燃混合气及时充入气缸并及时排出⑷供给系统：提供汽油和空气比例合适的可燃混合气⑸点火系统：保证及时点燃混合气⑹冷却系统：把受热机件的热量散到大气中，保证发动机正常工作⑺润滑系统：润滑作相对运动的零件，减少摩擦力⑻起动系统：使静止发动机起动并转入自行运转⒋发动机主要性能指标与特性⑴动力性能有效转矩有效功率曲轴转速⑵经济性能燃油消耗率g/（kW·h）⑶排放性能有害气体：NOx、HC、CO⑷速度特性㈡机体组机体组主要由气缸体、汽缸盖、汽缸盖衬垫以及油底壳等组成，把发动机的各种机构和系统组成为一个整体。⒈气缸体⒉汽缸盖和汽缸盖衬垫⒊油底壳⒋发动机支承㈢曲柄连杆机构⒈概述把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能。⒉机体组⒊活塞连杆组⑴活塞⑵活塞环⑶活塞销⑷连杆⒋曲轴飞轮组⑴曲轴⑵曲轴扭转减振器⑶飞轮㈣配气机构配气机构的功用是按照发动机每—气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。⒈气门式配气机构的布置及传动⒉配气定时：进排气的实际开闭时刻⒊配气机构的零件和组件⑴气门组：气门、导气门管、气门座、气门弹簧⑵气门传动组：凸轮轴、定时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴㈤汽油机供给系统汽油发动机电控喷射系统主要由空气供给系统、燃(汽)油供给系统、ECU组成。⒈空气供给系统为发动机形成可燃混合气提供空气。由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管组成。⒉燃油供给系统依据发动机工况、进气量为发动机燃烧所需空燃比提供精确燃油量。⒊电子控制系统（ECU）根据各种传感器的信息进行综合分析和处理，精确控制喷油量，使发动机在各种工况具有最佳性能㈥发动机冷却系统⒈冷却系统的功用使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在冷发动机起动之后，冷却系还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。组成⒉冷却液⒊散热器⒋冷却风扇⒌节温器⒍水泵⒎变速器机油冷却器㈦发动机润滑系统⒈润滑系统的功用在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑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。⒉润滑剂⒊机油泵⒋机油滤清器⒌机油冷却器㈧发动机点火系统⒈概述为了适应发动机的工作，要求点火系在规定的时刻，按发动机的点火次序供给火花塞以足够能量的高压电，使其两电极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。能够按时在火花塞两电极之间产生电火花的全部装置，称为发动机点火系。⒉点火系统组成与工作原理⒊点火时刻⒋点火控制技术⒌汽车电源㈨发动机起动系统⒈概述为了使静止的发动机开始进入工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，混合气燃烧、膨胀产生强大的动力，推动活塞向下运动并带动曲轴旋转，使发动机自动进入工作循环。发动机的曲轴在外力的作用下开始转动，到发动机开始自动地怠速运转的全过程，为发动机的起动过程。⒉起动机汽油机的构造和工作原理柴油机供给系统⒈柴油及其使用性能⒉柴油机供给系统的组成⒊发动机的进气系统⒋发动机的排气系统发动机有害排放物的控制系统⒈汽车发动机的有害排放物⒉汽油机的排放控制系统⒊其他排放物的控制系统⒋柴油机的排放控制系统车用发动机的增压系统⒈概述⒉机械增压⒊涡轮增压⒋气波增压