第5章 汽车基本结构与工作

主要内容5.1汽车发动机的基本结构及工作原理5.2汽车底盘的基本结构及工作原理5.3汽车车身的基本结构及工作原理第5章汽车基本结构与工作原理5.1汽车发动机基本结构及工作原理5.1.1四冲程汽油机基本结构及工作原理1.四冲程汽油机基本结构四冲程汽油机基本结构工作过程分析（1）四冲程发动机活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机称四冲程发动机。（2）冲程与活塞行程★冲程:指发动机的类型★活塞行程:指活塞运行的上、下两个止点之间的距离S。★气缸工作容积：一个活塞在一个行程中所扫过的容积。★发动机总排量：一台发动机所有气缸工作容积之和。★压缩比（ε）：caVV★气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶部以上的气缸容积。★燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶部以上的容积。1．机体组件（1）作用：发动机的骨架，支承着发动机的所有零部件。（2）组成：主要由气缸体、气缸、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等组成气缸罩气缸盖气缸垫气缸曲轴箱水道、油道气缸体油底壳垫油底壳图5－9发动机机体组件2．曲柄连杆机构（1）作用将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。（2）主要组成主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦、曲轴、飞轮等组成活塞环活塞活塞销连杆连杆轴承曲轴曲轴齿轮曲轴带轮曲轴轴承飞轮3．换气系统（1）作用按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸入干净空气，排除废气。（2）主要组成主要由空气滤清器、进排气管系、配气机构（气门组件、凸轮轴、驱动机构）、排气消音器等组成凸轮轴排气管系消声器气门组件空气滤清器进气管系“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem”，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。可以提高发动机在各种转速下的性能，无论是低速下的燃油经济性和运转平顺性还是高速下的加速性。i-VTEC发动机,在起动和加速时改变气门正时以获得大马力大扭矩输出；在巡航或低负载时则延迟进气门正时以降低油耗。通过气门正时技术，起步时此发动机性能能够与2.0升发动机媲美而油耗只相当于以往1.6升本田发动机的水平；巡航时油耗甚至只相当于1.5升发动机的水平，这就使得此发动机成为世界最优秀的1.8升发动机设计。•TSI是Turbo-charging（涡轮增压）、Super-charging（机械增压）和Injection（燃油直喷）,FuelStratifiedInjection（分层燃烧）四个关键特色的首字母缩写。也就是发动机装配了废气涡轮增压器+机械增压器。涡轮增压的特性是利用排放废气,装置本身基本不消耗发动机动力,利用尾气循环进入发动机进气，来增加进气效率提高功率和扭矩,其缺点是通常要发动机涡轮介入有一定的响应时间延迟.机械增压特性是发动机开始启动运转就介入,以增大空气进气量来增加动力，使起步加速有力,没有涡轮的工作延迟,瞬时响应。其缺点是发动机高转速时，输出功率增大的不明显.最新的TSI发动机，进口1.4TSI发动机是两者的结合，即改善了起步加速,又具有充足的后劲,可谓是动力澎湃，提高了燃油效率，降低了油耗，约可以节省20--30%燃油，效率却提高了30--50%.•TSI发动机的优点：动力损耗小，可以在小排量的情况下获得较大的动力。4．燃料供给系统（1）汽油机燃料供给系统作用：根据汽油机的不同工况要求，供给不同浓度的油气混合气。工况：工作状况的简称，通常用发动机的转速和负荷来表示。发动机的负荷是指发动机的外部载荷，发动机输出的动力随外部载荷而变化。汽油机各工况对混合气浓度的要求发动机工况空燃比（A/F）起动：（0℃）约2起动：（20℃）约5怠速约11小负荷12～13中等负荷（经济车速）15～18大负荷12～13加速8现代轿车普遍采用防冻液，以提高冷却液的防冻和防沸的能力。例如桑塔纳系列轿车采用以乙二醇为基料的冷却液（乙二醇的质量占45.6%、水的质量占54.4%），使其冰点在–25℃以下，沸点在106℃以上。专用冷却液一般呈深绿色或深红色，有一定的毒性，使用时应注意。发现冷却液泄漏应及时检查添加。（4）低温启动与预热发动机预热方法常见的有电热塞、热敏电阻预热器和电火焰预热器。也可以采用喷启动液方法帮助启动。5.2汽车底盘基本结构及工作原理发动机车身传动系转向系行驶系制动系底盘的组成：传动系、转向系、行驶系和制动系5.2.1汽车传动系功用：将发动机发出的动力传给驱动车轮，并实现减速增矩等功能。组成：离合器、变速器、传动轴和驱动桥（含主减速器、差速器及半轴）1.汽车离合器（1）离合器作用分离和结合发动机的动力，保证汽车平稳起步，使换档时工作平顺和防止传动系过载。（2）离合器的基本结构及工作原理摩擦离合器的基本结构原理a）离合器结合b）离合器分离1-飞轮2-从动盘3-离合器踏板4-操纵结构5-压紧弹簧6-花键轴7-分离套筒8-轴承•离合器何时分离？离合器何时接合？在汽车起步时，应踩下离合器踏板，切断发动机动力传递，挂上挡后，缓慢松开离合器踏板；汽车换档时，也应踩下离合器踏板，变速器不再传递转矩，容易退档和挂档。2.汽车变速器（1）变速器功用改变传动比，以适应汽车在各种行驶条件下所需的牵引力和合适的行驶速度；实现倒车；利用空档切断离合器与传动轴之间的动力传递，以便汽车换档和发动机起动及怠速运转。（2）变速器类型按操纵方式分手动变速器和自动变速器。手动变速器靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档，换档机构简单，工作可靠，但操作复杂。自动变速器（AutomaticTransmission简称AT）能根据汽车的运行状况自动换档，无离合器，通过加速踏板控制车速，操作简单，但结构复杂。（3）手动变速器结构原理a）减速传动b）增速传动传动比：主动齿轮转速与从动齿轮转速之比值高档：传动比小低档：传动比大（4）自动变速器结构原理组成：液力变矩器、齿轮变速器液压控制系统以及电子控制系统自动变速器工作原理工作时，电控单元（ECU）根据驾驶员脚踩加速踏板角度的大小（发动机的节气门开度）、汽车车速等各种运转参数，按照的设定的控制程序发出换档等控制信号，通过各种电磁阀（换档电磁阀、油压电磁阀等）来完成换档等控制任务。3.汽车万向传动装置（1）功用在轴线相交且相对位置经常发生变化的两轴间传递动力，主要应用于连接变速器与驱动桥或离合器与驱动桥、变速器与分动器、转向驱动桥、断开式驱动桥及连接转向操纵机构等。（2）万向传动装置组成1-变速器2-万向传动装置3-车架4-后悬架5-驱动桥万向传动装置构造5.驱动桥差速器差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右半轴以不同转速旋转（差速）。差速原理2.车桥3．车架5．汽车悬架（1）悬架作用●把路面作用于车轮上的各种反力所造成的转矩传递到车架(或车身)上，减少汽车振动。（2）悬架的基本组成1-弹性元件2-减振器3-下摆臂4-横向稳定杆5-纵向推力杆6-转向节7-上摆臂悬架原理5.2.3汽车转向系1.汽车转向原理汽车转向由地面提供转向力向心力，只有四个车轮的轴线交于一点，才能纯滚动而不滑动。ctgα＝ctgβ+B/L2.汽车转向系类型●汽车转向系分为机械转向系和动力转向系两大类。●机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，传力件都是机械的。●动力转向系以发动机或电动机的动力作为主要转向能源，转向轻松省力。3.机械转向系组成包括转向盘、转向轴、转向管柱等。它们的作用是将驾驶员的操纵力传给转向器。(1)转向操纵机构(2)转向器转向器是转向系中的减速增矩装置，并改变转向力矩的传动方向。目前应用广泛的机械转向器有齿轮齿条式转向器、循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器等几种。(3)转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮按要求的角度关系偏转，以保证汽车转向时各车轮与地面的相对滑动尽量小。转向原理4.电子控制动力转向系理想的转向系应使汽车在静止或低速行驶时，转向所需操纵力小，轻便省力；而在中高速行驶时，转向操纵力稍大，增加驾驶员的“路感”，提高操纵稳定性，保证高速行车的安全。传统的机械式转向系不能达到这个要求，而电子控制动力转向系可以满足。5.汽车四轮转向●汽车四轮转向是对后轮也进行转向操纵的系统。●前后转向轮的转向控制有同相和逆相两种情况，逆相式的转弯半径比两轮转向的转弯半径小，提高了汽车转向的机动性，适于汽车低速行驶；同相式在转向时车身与行驶方向的偏转角小，提高了操纵稳定性，适于汽车的高速行驶。5.2.4汽车制动系使行驶中的汽车减速甚至停车，或使已经停下来的汽车保持不动。1.汽车制动系功用2.汽车制动系分类分类方法类型特点按功能分行车制动使行驶中的汽车减速或停车驻车制动使汽车停在各种路面驻留原地不动应急制动在行车制动系失效后使用的制动系辅助制动增设的制动装置，以适应山区行驶及特殊用途汽车需要3.汽车制动系基本组成与工作原理（1）汽车制动系基本组成(以液压蹄式制动系为例)1-制动踏板2-推杆3-主缸活塞4-制动主缸5-油管6-制动轮缸7-轮缸活塞8-制动鼓9-摩擦片10-制动蹄11-制动底板12-支承销13-制动蹄回位弹簧蹄式制动器5.汽车制动防抱死系统（ABS）（1）ABS功用防止汽车制动时车轮抱死的装置，并把车轮的滑移率保持在最佳范围内。曲线行驶时车轮抱死的汽车运动情况a）前轮抱死b）后轮抱死c）所有车轮抱死5.驱动防滑系统AccelerationSlipRegulation（ASR）（1）ASR的作用防止汽车在起步、加速和低附着系数路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。（2）ASR的基本工作原理发动机输出转矩调整方式;驱动轮制动控制方式。驱动轮制动控制的方法只限于低速行驶时使用。ASR可以与ABS共用车轮转速传感器等部件。ASR电子控制装置既可是独立的，也可与ABS共用。EBD电子制动力分配系统•EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。5.3汽车车身基本结构及工作原理5.3.1汽车车身结构车身组成主要由车身本体、开启件（各种门、窗、行李箱和车顶盖等）、附件（各种座椅、内外饰、仪表电器、刮水器、洗涤器、风窗除霜装置、空调等）和安全保护装置（保险杠、安全带、安全气囊等）组成。货车及专用车辆还有货箱及专用设备。