汽车构造原理与驾驶规范操作2011.ppt
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1、汽车构造原理与驾驶规范操作,廖 青 2011年,课 程 介 绍,汽车作为一种基本工具,在人们日常生活及工作中的使用越来越普及,但是人们对汽车原理知识的相对欠缺,往往使人们在使用汽车过程中对出现的一些问题不知所措,如:汽车出现了什么问题、是什么原因造成的、应如何解决,为什么要规范驾驶操作汽车等。本课程是为增强学生对汽车基本原理知识的认识和了解,提高学生汽车技术知识而开设的素质教育课。通过对本课的学习和实践,学生应能够对汽车主要机构的工作原理、各主要部件的基本构造、汽车常见故障及汽车驾驶知识有一个基本的认识和了解,为学生们进一步学习汽车技术打下良好的基础。 本课程采用基础理论与实践紧密结合的教学方
2、法,所以在课程安排上,学习完成一定内容的理论基础知识,就安排相应内容的实践,使我们能把课堂教学与技术实践有机地结合起来,以达到学以致用的目的。 祝同学们学习进步,顺利完成本课程学习。,1 总 论,1.1 汽车简介 1.1.1 汽车的概念 汽车是由动力(内燃机)驱动的、一般具有四个或四个以上车轮的非轨道承载工具。主要用于承载人员、货物及一些特殊用途。 汽车通常由发动机、底盘、车身三大部分(也有说+汽车电器四大部分)组成。 1.1.2 汽车对人们的影响 汽车具有高速、机动、舒适、使用方便等优点,它极大 地方便了人们的生活,提高了劳动生产效率。 汽车产业能有效地拉动国家经济的发展,促进城市现代 化建
3、设、促进劳动就业。 汽车产业的发展,能有效地推动科学技术的进步与发 展。,1.1.3 汽车发展 1 、汽车的诞生 1886年德国人Karl Friedrich Banz 制造出了世界上第一辆装有内燃机的三轮汽车 ,并于1886年1月26日获得世界上第一项汽车发明专利,该日被人们定为汽车诞生日。,2、汽车工业的发展 可分为以下三个阶段: 汽车快速发展阶段:19世纪末20世纪30年代,福 特 T 型 车,梅赛德斯-奔驰,汽车发展全盛时期:20世纪40年代70年代初,高 尔 夫 概 念 车,汽车产业兼并改组、产量相对稳定时期:20世纪70年代后。,3、汽车生产现状及发展趋势 从生产现状看,世界汽车产
4、业形成了6+4(3)格局,见(表1-1)(表1-2)(表1-3),展现出以规模化、垄断化为标志的格局。 表1-1 2003年世界汽车制造商产量,表1-2 2005年世界汽车制造商产(销)量,人民网-环球时报 世界数据报告ICXO。COM ( 日期:2006-07-12 15:20),根据数据统计,在这共10家企业中,前3家就占了全球汽车产量的近一半,前6大跨国公司合计产销量已经超过全球总量的75%,再加上4家独立车厂,10家公司的汽车年产销量占世界市场总量的比例高达92%。,表1-3 2006年世界汽车制造商产量,物资采购网 ( 日期:2007-08-14 16:32),表1-4 2008年世
5、界汽车制造商产量,上海证券报 ( 日期:2009年02月26日 ),1.1.4 我国汽车工业发展 1、创建阶段(1953-1981) 1956年建成“一汽”生产出中国造第一辆汽车,后于1975年建成 “二汽”,形成了第二次汽车热,其间还先后建立了南汽、上汽、北汽、济汽、川汽、陕汽等几个国家主要汽车企业。至1981年,我国汽车产量只有17、6万辆,缺重少轻,轿车几乎为空白。 2、汽车工业改革开放阶段(1982-1993) 1982年中汽公司再次成立,85年中央把汽车列为国家支柱产业,87年确定了重点发展轿车工业的战略决策,84年第一个合资企业北京(克莱斯勒)吉普汽车有限公司成立,后又有多家合资公
6、司成立,先后引进技术100多项,至1992年我国汽车产量突破100万,1993年达到129.7万辆。 3、汽车工业快速增长期(1994年至今) 形成了3+6格局,即一汽、东风、上汽三大集团+广本、长安、奇瑞、华晨、南京菲亚特和吉利等六个骨干轿车企业,初步形成了汽车产业组织结构的优化调整。下面是我国近年汽车生产发展状况,产量/万辆,年 度,我国近年汽车生产发展,目前我国汽车产量已经跃居世界第一位,2006年中国汽车产量为719万辆,赶超德国,成为世界第三大汽车生产国;2008年产量为934.51万辆(超过美国的870.524万辆占居第二),轿车503.73万辆; 2009年产量为1379.10万
7、辆(一举超过日本585.65万辆跃居第一),比上年增长46.2%,轿车747.31万辆;比上年增长54.1% ,年度增幅之高,为世界各国所罕见。 2010年我国产销汽车分别达到1826.47万辆和1806.19万辆,(打破了美国2000创下的销售1740万辆最高纪录),产量比上年增长32.44%,其中轿车949.43万辆;比上年增长27.05%。 但应该看到,我国汽车工业与先进国家相比还相差甚远,全国产量只相当于国外一两个大公司的产量,最不相称的是我国汽车品牌或高端核心技术几乎都来自国外。,表1-5 2006年世界汽车主要生产国汽车产量,中国新闻图片网 2007.5.15.19:44,表1-
8、6 近4年世界汽车主要生产国汽车产量,中国汽车市场格局是,国际资本以40%的资本占据着我国50%的份额,攫取70%的利润。德国一家研究所报告显示,大众集团每辆汽车平均盈利683欧元,利润率仅为4.9%,在德国车厂中排名最后,但该集团在华销售汽车的利润是1000欧元,比集团平均利润高46.4%,利润率为7.2%。现在企业把盈利的主要途径放在了产品升级方面,其外资企业主要是依靠品牌溢价、知识产权、资本市场、售后服务等方面来盈利。 在核心技术和关键零部件领域,外资控股和垄断趋势明显,产业控制力进一步增强。据统计,外商独资及合资公司在发动机控制系统、安全气囊、ABS系统、三元催化器、电动天窗、空调系统
9、、汽车座椅总成、电动玻璃升降器、照明系统、自动变速箱、高压燃料泵等系统和部件方面,控制了70%以上的市场份额,部分产品几乎全部为外资所垄断。我国汽车电子产品与国际先进水平相比要落后10到15年,1.2 汽车分类及代号 1.2.1 汽车分类 汽车种类繁多,分类方法也各不相同,根据我国新标准GB/T3730.1-2001规定,我国汽车分为乘用车和商用车两大类。 1、乘用车: 主要包括轿车、吉普车、旅行车、专用途、多用途等非商务用乘用车。 2、商用车: 主要用于商务用途,也包括上述种类汽车及各种客车、货车等。,1.2.2 汽车代号 现在各国汽车公司生产的汽车大都使用了VIN(车辆识别码)它是由一组字
10、母和阿拉伯数字组成,共17位,又称17位识别代号编码: ,WMI,VDS,VIS,区域,国别,制造厂,车辆特征代码,检验位,年份,装配厂,顺序号,1.3 汽车主要技术参数 1.3.1 主要尺寸参数,包括:轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬等。 1.3.2 质量参数 主要有:装载质量、总质量、整备质量、整备质量利用系数、轴载荷分配等。 1.3.3 主要性能指标 含:动力性能(最高车速、加速性能、爬坡性能)、经济性能(燃料消耗率)、通过性能、制动性能、稳定性能、操纵性能和有害气体排放指标等。,1.4汽车行驶基本原理,1.4.1汽车驱动力与行驶阻力 1.驱动力:FQ=TQ/r 2.汽车行驶阻力
11、:FZ=F滚+F空+F坡+F加 3.汽车行驶方程:FQ=FZ 3.汽车驱动条件:FQ F滚+F空+F坡 4.汽车附着力:FF=Ft 5.汽车行驶附着条件:FQFF 1.4.2汽车通过性 1.最小转弯半径与偏出距 2.最小离地间隙、 3.接近角与离去角、 4.纵向通过角与横向通过角 5.内轮差,作业,课后思考,1、说明汽车主要是由哪几部分组成,以及各部分的作用。 2、说明汽车主要有哪些技术参数指标。,2 发动机基本结构 及工作原理,发动机主要是把化学能转化为机械能的机器。 现代汽车发动机是将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械,所以又叫做内燃机。 .,基本概念,发动机是汽车最主
12、要的总成之一,是汽车动力的 来源。被称为汽车的“心脏”。,2.1 四冲程发动机基本结构及各系统功用 2.1.1 汽车发动机基本构造,2.1.2 汽车发动机总体组成 现代汽车发动机种类繁多,结构复杂,一台发动机通常由上万个零件组成,但从整体上看,汽油机都是在一个机体组件上安装一个“机构”和六大“系统”。(柴油机为五大系统,没有点火系统):见表1-1,表1-1 发动机结构及功用,2.1.3发动机的形式与分类,V 型发动机,直列式发动机,水平对置式发动机,内燃机的类型,奥迪V8-4.0发动机,奥迪W12-6.0发动机,燃料供给系统,润滑系统,2.1.4 四冲程发动机工作原理及工作过程 术语 冲程:发
13、动机的类型 行程:活塞在汽缸内上下止点运行的距离,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,温度370440 K, 压力7590 kPa,示功图:表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,大气压力线,示功图,上止点,下止点,r,V,P,2、,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,压缩比: =Va/Vc,活塞,温度600800K, 压力6001500 kPa,V,r,大气压力线,c,a,下止点,上止点,示功图,P,瞬时最高:温度22002800 K, 压力35MPa,3、,作功行程,进气门关闭,Z,上止点,下止点,瞬时最高:温度22002800 K, 压力35MPa,作功终了:温度15001700
14、 K, 压力300500 kPa,活塞,进气门关闭,瞬时最高:温度22002800 K, 压力35MPa,作功终了:温度15001700 K, 压力300500 kPa,活塞,V,a,大气压力线,P,r,c,b,示功图,排气门关闭,作功终了:温度15001700 K, 压力300500 kPa,活塞,进气门关闭,4、,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,排气行程,上止点,下止点,r,大气压力线,示功图,P,V,单缸式发动机,2.1.5 二冲程发动机简介 顾名思意,二冲程发动机就是活塞上下运动两个行程,做功一次。二冲汽油机的进排气过程完全不同
15、于四冲汽油机,二冲程发动机进气要经过两次压缩,在二冲发动机上,混合气先流进曲轴箱然后才流进汽缸,而四冲发动机的混合气是直接流进汽缸;二冲柴油机的进排气过程又有别于汽油机。其工作原理如图示:,二行程柴油机工作原理,转子式发动机,二冲程发动机,2.2 发动机性能指标 2.2.1 动力性能指标 1、有效转矩 发动机曲轴输出的平均转矩,用Te表示,单位为NM。 2、有效功率 发动机曲轴的输出功率,用P e表示,单位为kW。 P e= Te(2n/60)10-3= Ten/9550 3、升功率 便于比较不同发动机的性能:Pc(kW/L) Pc= P e/(Vs i) Vs气缸工作容积,i气缸数 2.2.
16、2 经济性能指标 1、燃油消耗率 每小时单位有效功率消 耗的燃油量(g/kW h)。 2、有效热效率 燃料热值转变为有效功 的比例(e=We /Q1)。 2.2.3 运转及使用性能指标 主要包括起动性能、最高、最低转 速、排放、噪声、可靠性、耐久性 等性能指标。 2.2.4 发动机运转特性 见右图,发动机特性曲线,思考,1.理论上,它的功率应等于四冲程 发动机的二倍。 2.由于作功频率较大,二冲程发 动机的运转比较均匀平稳。 3.构造简单,质量较小。 4.易受磨损和经常需要修理的运 动部件数量较少。 但二冲程汽油机混和气易随废气 排出,废气不易排尽,造成经济 性差,HC排放增加,又由于热负 荷
17、大,润滑困难,机件寿命短, 所以汽车较少采用二冲程汽油机。,二冲程发动机与四冲程发动机相比,有何特点?,3 燃料供给系的基本组成及工作原理 3.1. 汽油机燃料供给系基本要求 汽油机对燃供系的基本要求是:燃供系能根据汽油机不同的工况供给不同浓度的混和气,尽可能满足发动机发挥出最大效率。 可燃混和气浓度可用空燃比=A/F(理论=14.7)或过量空气系数= / 表示。 发动机基本工况分为稳定工况(发动机经预热,转入正常运转,并且 在一定时间内没有突然变化的工况)和过渡工况(冷起动、暖机和加速工况)。通常称为“四稳、三过渡。 3.1.1 稳定工况对混和气浓度的要求 1、怠速工况 (发动机不对外做功,
18、转速一般为700900r/min) 进入缸内混合气量少,要求供给= 0.60.8的浓混合气。 2、小负荷工况 (发动机负荷25%) 进入缸内混合气数量有所提高,混和气浓度可以略为减小,一般 =0.750.9。,3、中等负荷工况 (发动机负荷在25%85%) 进入气缸内混合气数量增多,燃烧条件好,同时为提高经济性, 应供给较稀混合气,一般= 1.01.15。 4、大、全负荷工况(发动机负荷85%为大负荷,=100%为全负荷) 此时为克服较大外部阻力,要求发动机发出尽可能大的功率,应 供给较浓量多大功率混合气,一般为= 0.850.95。 3.1.2 过渡工况对混和气浓度的要求 1、冷起动工况 (
19、发动机温度为环境温度时的起动过程) 发动机温度低汽油蒸发困难,需供给极浓混合气,一般要求达到 = 0.20.6。 2、暖机工况 (发动机冷机起动后,逐渐升高到正常温度的过程) 混合气浓度应随发动机温度升高而减小,从起动时的极浓减小到 稳定怠速运转浓度。 3、加速工况 (发动机负荷迅速增加的运转过程) 急加速时,由于汽油的比重比空气大,汽油流量增加比空气慢得 多是混合气过稀,反而使发动机动力下降甚至熄火,因此需用专 门装置额外供油来加浓混合气,以满足发动机急加速的要求。,3.2. 化油器式燃供系的基本功用及组成,功用:储存、输送、清洁燃料,根据发动机工况,供给汽缸一定 浓度的可燃混合气,并将燃烧
20、后的废气排入大气。 组成: 汽油供给装置 空气供给装置 混合气形成装置 废气排出装置,3.3 化油器工作原理 3.3.1 基本构造,3.3.2 现代化油器工作原理,1、主供油系统工作过程,功用: 保证正常工作时,混合气随 节气门开大而逐渐变稀。 起作用工况: 除怠速与极小负荷工况,均 起作用。 油粒气化方法: 降低主量孔处真空度,即引 入少量空气到主量孔。,2、怠速系统工作过程,功用: 保证怠速和小负荷时供给 浓混合气。 (=0.6-0.8) 怠速系统结构: 怠速油道、怠速量孔、怠 速过渡量孔、怠速空气量 孔、怠速调整螺钉、节气 门开度调整螺钉,3、加浓系统(省油器)工作过程,机械加浓装置:
21、真空加浓装置: 取决于节气门开度。 取决于节气门后真空度。,4、加速系统(加速泵)工作过程,加速泵: 由节气门控制,内有活塞, 进油阀和出油阀。 节气门开度减小时: 活塞上移,汽油进入加速 泵; 节气门开度加大时: 活塞下移,进油阀关出油阀 开,汽油从加速喷孔喷出。,5、起动系统工作过程,起动工况: 极浓混合气 (=0.2-0.6) 结构: 阻风门 工作系统: 主供油系统和怠速系统 自动阀: 避免起动过程后期,由 于转速加大真空度增大而 导致混合气过浓。,3.4 柴油机燃供系简介 3.4.1 柴油机供给系基本功用 储存、滤清和输送柴油,并按照柴油机各工况需求,定时、定量、定压将柴油喷入燃烧室,
22、最后将废气排入大气。 3.4.1 柴油的品质 发火性:十六烷值,十六烷值越高,发火性越好。 蒸发性:蒸发性越好,越有利于燃烧。 凝点:表明柴油的低温流动性。 汽车柴油机应选用十六烷值较高、蒸发性较好、凝点和粘度合适、不含水分和机械杂质的柴油。 3.4.1 柴油机供给系的组成 由燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成装置、废气排出装置和喷油泵、喷油器、调速器、输油泵、滤清器、油管等组成。,3.5 电控汽油喷射系统 3.5.1 概述,1、汽油喷射的基本概念,汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中,与进入的空气混合而形成可燃混合气。,2、汽油喷射系统发展概况,汽油喷射技术
23、始于20世纪30年代,最初用于飞机上,50年代开始用于汽车上;目前,大部分轿车均装配了汽油喷射系统。,3、汽油喷射优点,4、,电控燃油喷射系统的分类,1)按喷射器安装位置分,每一个气缸有一个 喷油器。,(1)多点喷射(SPI),(2)单点喷射(SPI),几个缸共用一个喷 油器,又称节气门 体喷射(TBI)。,将燃料直接喷入气 缸内,需较高的喷 射压力。,(3)气缸内喷射,2),4)按多点喷射的喷油间隔来分,(1)同时喷射,(2)分组喷射,(3)顺序喷射,3)按进气量检测方法来分,(1)间接测量,(2)直接测量,(2)闭环控制,按控制方式来分,(1)开环控制,3.5.2,电子控制汽油喷射系统的组
24、成,1、燃油供给系统,功用:向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油.,组成:,2、,空气供给系统,功用:为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气, 并测量和控制空气量。,组成:,3、,电子控制系统,电控单元: 接受来自各个传感器传来的信号,并完成对这些信息的 处理和发出指令控制执行器的动作,组成:,各种传感器:把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数(非电量 参数)转变为电信号(电压或电流)提供给电控单元, 使电控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。,执行器 : 用来完成电控单元发出的各种指令,是电控单元指令的 执行者。,3.5.3,电控喷射工作演示,3.5.4 实例,上海桑塔纳2000轿车发动机电
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