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第二章 汽车的基本知识,第一节 汽车的分类 第二节 汽车产品编号规则 第三节 汽车的总体构造及行驶原理 第四节 发动机结构与原理 第五节 底盘结构与原理 第六节 汽车的主要技术参数 第七节 常见汽车名词术语 复习思考题,第一节 汽 车 的 分 类 汽车是由动力装置驱动，具有4个或4个以上的车轮的非轨道无架线的车辆。汽车的主要用途是运输，用来运送人员、货物或者牵引车辆。 汽车按不同的分类方法大致可分为以下几种类型。,一、按用途分类 按用途分类，汽车有运输汽车和特种用途汽车两大类。 1运输汽车 1) 轿车 乘坐29个乘员，主要供单位或私人使用。轿车按发动机工作容积(发动机排量)可分为以下几个级别。 微型轿车：发动机工作容积在1 L以下，如铃木奥拓快乐王子微型车、奇瑞汽车生产的奇瑞QQ微型车、通用五菱生产的五菱之光微型车等。,普通级轿车：发动机工作容积为11.6 L，如一汽大众生产的捷达轿车、浙江吉利汽车生产的优利欧轿车、广州本田汽车生产的飞度轿车等。 中级轿车：发动机工作容积为1.62.5 L，如上海大众生产的桑塔纳轿车、广州本田生产的本田雅阁轿车、长春一汽生产的红旗世纪星轿车等。 中高级轿车：发动机工作容积为2.54 L，如日本丰田公司生产的皇冠轿车、凌志GS300轿车、德国奔驰生产的奔驰GLS350轿车等，如图2-1所示。,图2-1 凌志GS300轿车,高级轿车：发动机工作容积为4 L以上，如一汽集团生产的红旗CA7460轿车、德国奔驰汽车生产的奔驰S600轿车、德国宝马汽车生产的BMW760Li轿车、英国的劳斯莱斯幻影6.75轿车等。 2) 客车 乘坐9个以上乘员，主要供公共服务用。按照服务方式的不同，客车的构造也有所不同，可分为城市公共汽车、长途客车、游览客车等。,城市公共客车由于乘客上下车频繁，其地板离地高度较低并设有两个以上的车门，车内设站立位置，故车内通道较宽。长途客车由于乘坐时间较长，车内全部布置座席，乘坐舒适性要求较高，必须设有若干个行李舱。游览客车有较舒适的座位，车窗尺寸较大，以便有更开阔的视野供人游览。,客车按车辆长度可分为以下几个等级： 微型客车：车身长度3.5 m以下，如一汽吉林轻型车厂的JL6320微型客车。 轻型客车：车身长度3.57 m，如天津市客车厂生产的三峰TL6481轻型客车。 中型客车：车身长度710 m，如广州骏威客车有限公司生产的骏威GZ6950中型客车。 大型客车：车身长度1012 m，如广州骏威客车有限公司生产的骏威GZ6120S大型客车，如图2-2所示。,图2-2 骏威GZ6120S客车,特大型客车：包括铰接式客车(车身长度大于12 m)和双层客车两种，如上海客车厂生产的SK6141A3铰接式客车和南京金陵双层客车厂生产的JL6121S双层客车。 3) 货车 用于运载各种货物，在其驾驶室内还可容纳26个乘员。由于运载的货物种类繁多，货车的装载量及车箱的结构也各有不同，主要分普通货车和专用货车两大类。,普通货车具有栏板式车箱，可运载各种货物。专用货车通常由普通货车改装而成，其车箱是为专门运载某种类型的货物而设计的，如运载易污货物的闭式车箱、运载易腐食品的冷藏车箱、运载砂土矿石的自卸车箱、运载液体或气体的罐式车箱、运载大型货物的平台式车箱等。,货车按其总质量可分为以下几个级别： 微型货车：总质量小于1.8 t，如一汽吉林轻型汽车厂生产的JL1010微型货车。 轻型货车：总质量为1.86 t，如北京轻型汽车有限公司生产的BJ1041轻型货车、南京跃进汽车公司生产的NJ1061轻型货车等。 中型货车：总质量为614 t，如长春一汽生产的解放CA1091中型货车、东风汽车公司生产的EQ1090E中型货车等。 重型货车：总质量大于14 t，如中国重汽集团公司的黄河JN1181C13重型货车、斯太尔重型货车以及沃尔沃FH12重型货车等，如图2-3所示。,图2-3 沃尔沃FH12重型货车,4) 牵引汽车 专门或主要用于牵引挂车的汽车，汽车后部设有牵引座，用来牵引和支承挂车的前端。如图2-4所示。 2特种用途汽车 这种汽车是根据特殊的使用要求设计或改装而成的，主要执行运输以外的任务。 1) 娱乐汽车 随着人们生活水平的提高，汽车设计师们推出了各种各样的专供假日娱乐消遣的汽车，如旅游汽车、高尔夫球场专用汽车、海滩游玩汽车等。旅游汽车内部设有冰箱、炊事操作台、洗水池、微波炉和其它炊具，还设有卧具设备，可提供人们旅游时日常生活的需要。,图2-4 沃尔沃FM12牵引车,2) 竞赛汽车 这是一种按照特定的竞赛规范而设计的汽车。著名的汽车竞赛有一级方程式竞赛、拉力赛、耐力赛等。竞赛汽车的结构和设计原理虽然与其它汽车大致相同，但其用途却很特殊。由于竞赛过程中汽车的各种零部件及其性能都需要经受极其严峻的考验，往往在竞赛汽车上集中使用了大量的尖端科技。各汽车厂商为了争夺锦标也不惜大量投入资金进行代价昂贵的研制工作。因此，举办汽车竞赛对促进汽车科技发展具有重要作用，也是各厂商及赞助商进行广告宣传的最好时机，如图2-5所示。,图2-5 竞赛汽车(莲花),3) 特种作业汽车 特种作业汽车是指在汽车上安装各种特殊设备并进行特种作业的车辆，如：公安消防车、医疗救护车、环保作业车、商业售货车、市政建设工程车、发电车、起重车、通信车等，如图2-6所示。,图2-6 公安消防车,二、按动力装置形式分类 1活塞式内燃机汽车 根据其使用燃料的不同，通常分为汽油汽车和柴油汽车。汽油和柴油现在仍然是活塞式内燃机的主要燃料，而各种代用燃料的研究工作也在大力开展，例如以丙烷和丁烷为主的液化石油气，还有甲醇和乙醇以及它们的衍生产品等。活塞式内燃机还可按其活塞的运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式等类型。,2电动汽车 电动汽车的动力装置是直流电动机，电动汽车的主要优点是无废气排出、不产生污染、噪声小、能量转换效率高、易实现操纵的自动化。电动机的供能装置通常是化学蓄电池，传统的蓄电池在重量、充电时间、寿命、放电能力等方面还不能满足电动汽车的要求，新型电池在价格上又比较昂贵，因此限制了电动汽车的普及。此外，电动汽车的供能装置也可以是太阳能电池或其它形式的电源。,三、按行驶道路条件分类 1公路用车 公路用车是指主要在公路和城市道路上使用的汽车，汽车的长度、宽度、高度以及单轴负荷等都受交通法规的限制。 2非公路用车 主要是指汽车本身的外形尺寸、单轴负荷等超过了法规的限制而不适合在公路行驶，只能在矿山、机场、工地内的无路地区或专用道路上行驶的车辆，如大型矿山自卸车等。,四、我国汽车分类新标准 经国家质量监督检验检疫总局批准，我国汽车分类的两个国家新标准GB/T 3730.12001和GB/T 150892001，已于2001年7月3日对外发布，2002年3月1日起正式实施，代替了原国标GB/T 3730.11988和GB/T 150891994。GB/T 150892001主要用于型式认证，是形式认证各技术法规适用范围的依据；GB/T 3730.12001是通用性分类，适用于一般概念、统计、牌照、保险、政府政策和管理的依据。,新颁布的两个新国标在按用途划分的基础上，建立了乘用车和商用车概念，尤其是在轿车的划分上改革较大，解决了管理和分类的矛盾，是和国际接轨的标准。本标准把汽车分为汽车、挂车和汽车列车，适用于为在道路上运行而设计的汽车。,1汽车 由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于载运人员或货物，牵引载运人员或货物的车辆。 1) 乘用车 在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位，可牵引一辆挂车。乘用车又可分为普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、舱背乘用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野乘用车、专用乘用车(旅居车、防弹车、救护车、殡仪车)等11种。,2) 商用车辆 在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。商用车辆又可分为客车(小型客车、城市客车、长途客车、旅游客车、铰接客车、无轨电车、越野客车、专用客车)、半挂牵引车、货车(普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车、专用货车)等3种。,2挂车 就其设计和技术特性需汽车牵引，才能正常使用的一种无动力的道路车辆，用于载运人员和货物。 1) 牵引杆挂车 至少有两根轴的挂车，具有一轴可转向，通过角向移动的牵引杆与牵引车连接，牵引杆可垂直移动，连接到底盘上，因此不能承受任何垂直力，具有隐藏支地架的半挂车也作为牵引杆挂车。一般又可分为客车挂车、牵引杆货车挂车、通用牵引杆挂车、专用牵引杆挂车等。,2) 半挂车 车轴置于车辆重心(当车辆均匀受载时)后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的连接装置的挂车。一般又可分为客车半挂车、通用货车半挂车、专用半挂车、旅居半挂车等。,3) 中置轴挂车 牵引装置不能垂直移动(相对于挂车)，车轴位于紧靠挂车的重心(当均匀载荷时)的挂车，这种车辆只有较小的垂直静载荷作用于牵引车，不超过相当于挂车最大质量的10%或1000 N的载荷(两者取较小者)，其中一轴或多轴可由牵引车来驱动，如旅居挂车。,3汽车列车 乘用车列车：乘用车和中置轴挂车的组合。 客车列车：一辆客车与一辆或多辆挂车的组合，各节乘客车厢不相通，有时可设服务走廊。 货车列车：一辆货车与一辆或多辆挂车的组合。 牵引杆挂车列车：一辆全挂牵引车与一辆或多辆挂车的组合。,铰接列车：一辆半挂牵引车与具有角向移动连接的半挂车组成的车辆。 双挂列车：一辆铰接式列车与一辆牵引杆挂车的组合。 双半挂列车：一辆铰接式列车与一辆半挂车的组合，两辆车的连接是通过第二个半挂车的连接装置来实现。 平板列车：一辆货车和一辆牵引杆货车挂车的组合；在可角向移动的货物承载平板的整个长度上载荷都是不可分地置于牵引车和挂车上。为了支撑这个载荷可以使用辅助装置。这个载荷和它的支撑装置构成了这两个车辆的连接装置，因此不允许挂车再有转向连接。,第二节 汽车产品编号规则 一、国产发动机编号规则 1982年对发动机(内燃机)名称和型号编制方法颁布国家标准(GB 7251982)。主要内容如下： (1) 内燃机产品均按所采用的燃料命名。 (2) 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。,(3) 内燃机型号由下列四部分组成： 首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂自定字母报相关机构核准。 中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号 和缸径符号组成。 后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部：区分符号。同一系列产品因改进而需要区分时由制造厂自定。 内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如图2-7所示。,图2-7 内燃机型号表示,型号编制举例： 1) 汽油机 1E65F：表示单缸，二行程，缸径65 mm，风冷通用型。 4100Q：表示四缸，四行程，缸径100 mm，水冷车用。 4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100 mm，水冷车用，第四种变型产品。,CA6102：表示六缸，四行程，缸径102 mm，水冷通用型，CA表示系列符号。 8V100：表示八缸，四行程、缸径100 mm，V型，水冷通用型。 TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76 mm，水冷车用，TJ表示系列符号。 CA488：表示四缸，四行程，缸径88 mm，水冷通用型，CA表示系列符号。,2) 柴油机 195：表示单缸，四行程，缸径95 mm，水冷通用型。 165F：表示单缸，四行程，缸径65 mm，风冷通用型。 495Q：表示四缸，四行程，缸径95 mm，水冷车用。 6135Q：表示六缸，四行程，缸径135 mm，水冷车用。 X4105：表示四缸，四行程，缸径105 mm，水冷通用型，X表示系列代号。,二、国产汽车编号规则 11988年以前生产的汽车编号规则 1988年以前生产的国产汽车是按汽13059汽车产品编号规则的规定编制型号的，这个标准对汽车与配件的命名与编号都有规定，其中对汽车型号的编制主要有以下几项规定： (1) 汽车的型号是整车的代号，汽车的基本型号由拼音字母和数字两部分组成，拼音字母代表企业(企业代号)，由汽车制造厂报专业局备案。,(2) 型号中的数字部分由三位数构成，头两位数(即第一位种类代号第二位参数代号)代表汽车的特征，第三位数代表该汽车的生产序号。 (3) 当整车重量、动力性能有重大改变时则应改变该汽车型号。 (4) 产品转厂生产或若干企业生产同一产品时，该产品应采用原有企业代号。在改变设计的情况下才应更换型号并换用本企业代号。,219881998年产品型号编制规则 国家标准GB 94171988汽车产品型号编制规则内容： 1) 型号的构成 (1) 企业代号：车辆制造企业名称。 (2) 车辆类别代号：货车1、越野车2、自卸车3、牵引车4、专用车5、客车6、轿车7、半挂车及专用半挂车9。,(3) 主参数代号：客车表示车辆的长度(m)，轿车表示排量(L)，其余表示最大总质量(t)。 (4) 产品序号：车辆的投产顺序号。 (5) 专用汽车分类代号：厢式汽车X、罐式汽车G、专用自卸汽车Z、特种结构汽车T、起重举升汽车J、仓栅式汽车C。 (6) 企业自定代号：同一企业产品结构变化时用。,2) 型号举例 例如：一汽集团(第一汽车制造厂)生产的第二代载货汽车，总质量为9310 kg，其型号为CA1091；东风汽车公司(第二汽车制造厂)生产的越野车，总质量为7720 kg，其型号为EQ2080。,三、车辆识别代码(VIN)规则 目前世界各国汽车公司生产的汽车大部分使用VIN(Vehicle Identification Number)车辆识别代号编码，共由17位字母和数字组成，其中包括了汽车的生产国别、制造公司或生产厂家、车的类型、品牌名称、车型系列、车身形式、发动机型号、车型年款、安全防护装置型号、检验数字、装配工厂名称和出厂顺序号码等信息。 我国机械工业部于1996年12月25日发布了车辆识别代号(VIN)管理规则，规定1999年1月1日后，我国新生产的汽车都必须使用车辆识别代号(VIN)。,1基本要求 (1) 每一辆汽车、挂车、摩托车和轻便摩托车都必须具有车辆识别代号。 (2) 在30年内生产任何车辆的识别代号不得相同。 (3) 车辆识别代号应尽量位于车辆的前半部分，易于看到且能防止磨损或替换的部位。 (4) 9人座或9人座以下的车辆和最大总质量小于或等于3.5 t的载货汽车的车辆识别代号应位于仪表板上，在白天日光照射下，观察者不需移动任何一部件从车外即可分辨出车辆识别代号。,(5) 车辆识别代号的字码在任何情况下都应是字迹清楚、坚固耐久和不易替换的。车辆识别代号的字码高度：若直接打印在汽车和挂车(车架、车身等部件)上，至少应为7mm高；其他情况至少应为4 mm高。 (6) 车辆识别代号仅能采用下列阿拉伯数字和大写字母：1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y、Z。,(7) 车辆识别代号在文件上表示时应写成一行，且不要空格，打印在车辆或车辆标牌上也应标示成一行。特殊情况下，由于技术上的原因必须标示在两行上时，两行之间不应有间隙，每行的开始与终止处应选用一个分隙符表示。分隙符必须是不同于车辆识别代号所用的任何字码，且不易与车辆识别代号中的字码混淆的其他符号。,2基本内容 车辆识别代号由3个部分组成：第一部分(前3位)，世界制造厂识别代号(WMI)；第二部分(第49位)，车辆说明部分(VDS)；第三部分(第1017位)，车辆指示部分(VIS)，如图2-8所示。,图2-8 车辆识别代码组成,第一部分：世界制造厂识别代号，必须经过申请、批准和备案后方能使用。 世界制造厂识别代号的第一位字码是标明一个地理区域的字母或数字，第二位字码是标明一个特定地区内的一个国家的字母或数字，第三位字码是标明某个特定的制造厂的字母或数字。第一、第二位字码的组合将能保证国家识别标志的唯一性，前三位的字码组合能保证制造厂识别标志的唯一性。,对于年产量大于等于500辆的制造厂，世界制造识别代号由以上所述的三位字码组成。对于年产量小于500辆的制造厂，世界制造厂识别代号的第三位字码为数字9。此时车辆指示部分的第三、四、五位字码将与第一部分的三位字码作为世界制造厂识别代号。 第二部分：车辆说明部分，由六位字码组成，如果制造厂不用其中的一位或几位字码，应在该位置填入制造厂选定的字母或数字占位。此部分应能识别车辆的一般特性，其代号顺序由制造厂决定。,第三部分：车辆指示部分，由八位字码组成，其最后四位字码应是数字。第一位字码指示年份，年份代码按表2-1所列规定使用。第二位字码可用来指示装配厂，若无装配厂，制造厂可规定其他的内容。 如果制造厂生产的某种类型的车辆年产量大于等于500辆，第三位至第八位字码表示生产顺序号。如果制造厂的年产量小于500辆，则此部分的第三、四、五位字码应与第一部分的三位字码一起来表示一个车辆制造厂。,表2-1 汽车生产年份代码表,例一：日本丰田汽车公司编码JT1GK12E7S9092125。 其中：J表示日本；T表示丰田汽车公司；1表示车辆类型为乘用车；G表示发动机为1MZ-FE3.0LV6；K表示车辆品牌为佳美；1表示汽车种类为MCV10L型；2表示汽车系列为LE系列；E表示车身类型为4门轿车；7表示检验数；S表示车型生产年份为1995年；9表示装配厂为日本；092125表示汽车的生产顺序号。,例二：德国奔驰汽车公司编码WDBGA57B6PB127810。 其中：W表示德国；DB表示戴姆勒·奔驰汽车公司；G表示车身及底盘系列为140系列；A表示发动机类型为汽油发动机；57表示车型为600SEL四门轿车5.0 L；B表示乘员安全保护装置为三点式安全带及防撞安全气囊；6表示检验数；P表示车型年款为1993年；B表示总装工厂代码；127810表示汽车的出厂顺序号。,第三节 汽车的总体构造及行驶原理 一、汽车的总体构造 汽车是由成千上万个零件组成的结构复杂的行驶机器。根据其动力装置、运送对象和使用条件的不同，汽车的外形和总体构造有较大的差异，但它们的基本结构是相同的。通常都是由发动机、底盘、车身、电气设备四大部分组成。典型轿车的整体结构如图2-9所示。,图2-9 典型轿车的整体结构,发动机可以说是汽车整车的“心脏”，是车辆行驶的动力源，燃料的化学能在气缸内燃烧变成热能推动活塞运动转变成机械能。目前，国内外汽车采用的发动机大多数为活塞式内燃机，它一般由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、点火系(汽油机采用)、冷却系、润滑系、启动系等部分组成。,底盘是汽车的基础，由传动系、行驶系、转向系和制动系组成，而与其相关的所有机件都装在底盘上，发动机也安装在底盘上。传动系的功用是将发动机的动力传递给驱动车轮，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥(含主减速器、差速器及半轴)等部件。行驶系的功用是将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起承担作用，以保证汽车正常行驶，包括车架、悬架、车桥壳体、车轴、车轮等部件。转向系的功用是确保汽车按照驾驶员选择的方向行驶，包括转向盘、转向器及转向传动装置。,制动系的功用是使汽车迅速减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停住，每辆汽车的制动系都包括若干个相互独立的制动系统，每个制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置及制动器组成。 车身是汽车的壳体，是驾驶员工作的地方，也是装载乘客和货物的场所。车身应为驾驶员提供方便的操作条件，并为乘客提供舒适安全的环境和保证货物完好无损。轿车和客车通常是一个整体车身，而货车车身常由驾驶室和货箱组成。,电气设备一般由电源(蓄电池、发电机)、启动系统、点火系统、空调以及照明、信号装置、音响等用电设备构成。但是，现在汽车上越来越多的装用各种电子设备，如发动机电控燃油喷射系统、电控点火系统、巡航系统等，底盘的电控转向系统、ABS系统、SRS系统等，它们用以管理汽车各部分的工作，显著提高了汽车的性能。,二、汽车的行驶原理 要使汽车行驶，必须具备两个基本行驶条件：驱动条件和附着条件。 1驱动条件 汽车必须产生足够的驱动力才能克服各种行驶阻力，维持汽车的正常行驶。 1) 汽车的行驶阻力( F) 汽车行驶时会遇到各种各样的阻力，主要包括：滚动阻力(Ff)、空气阻力(Fw)、上坡阻力(Fi)和加速阻力(Fj)。,滚动阻力(Ff)主要是由于车轮滚动时轮胎与路面之间相互变形而产生，主要与轮胎的材质和结构型式、车轮载荷、轮胎气压、路面的状况等因素有关。 空气阻力(Fw)是由于汽车行驶时与其周围的空气相互作用而产生，主要与汽车的外形、汽车的行驶速度等因素有关。 上坡阻力Fi是汽车重力沿坡道上的分力，主要与汽车的总质量有关。 加速阻力(Fj)是汽车加速行驶时产生的惯性力，包括平移质量引起的惯性力以及旋转质量引起的惯性力矩。主要与汽车加速时的加速度有关。,2) 驱动力(Ft) 汽车的驱动力由发动机产生。发动机发出的转矩通过传动系传到车轮上，驱动车轮旋转。驱动轮上的转矩(Mt)在驱动轮与地面接触处向地面施加一个作用力(F0)，其数值为(Mt)与车轮半径(r)之比： 与此同时，地面对车轮施加一个与(F0)数值相等、方向相反的反作用力(Ft)，(Ft)就是驱动力，如图2-10所示。,图2-10 汽车驱动力,汽车行驶的过程就是驱动力克服各种行驶阻力的变化过程。当Ft F时，汽车匀速行驶；当Ft F时，汽车加速行驶；当Ft F时，汽车减速行驶乃至停驶。 2附着条件 驱动力的最大值一方面取决于发动机可能发出的最大转矩和变速器换入最低挡时的传动比，另一方面又受轮胎与地面的附着作用限制。,当汽车在平整干硬路面上，车轮的附着作用是由于轮胎与路面间存在着摩擦力。这个摩擦力阻碍车轮的滑动，使车轮能够正常地向前滚动并承受路面的反作用力驱动力。如果驱动力大于摩擦力，车轮与路面之间就会发生滑动。在松软的地面上，除了轮胎与地面间的摩擦之外，还加上嵌入轮胎花纹凹部的软地面凸起部所起的抗滑作用。由附着作用所决定阻碍车轮滑动的力的最大值称为附着力，用F表示。附着力与车轮承受垂直于地面的法向力G(称为附着重力)成正比： FG·,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。 在冰雪或泥泞的路面上，由于附着力很小，汽车的驱动力受到附着力的限制而不能克服较大的阻力，导致汽车减速甚至不能前进，即使加大节气门开度或换入低挡，车轮只会滑转而驱动力不会增大。,为了增加车轮在冰雪路面上的附着力，可采用特殊花纹的轮胎、镶钉轮胎或者在普通轮胎上绕装防滑链，以提高对冰雪路面的附着作用。非全轮驱动汽车的附着重力仅为分配到驱动轮上的那一部分汽车总重力，而全轮驱动汽车的附着重力则为全车的总重力，因而其附着力较前者显著增大。,第四节 发动机结构与原理 一、发动机整体结构 发动机是汽车动力的核心总成，其外观与剖视图如图2-11所示。燃料在气缸内燃烧，使燃料的化学能转化成热能，最终转变为机械能并输出。目前大部分汽车使用的是往复活塞式四冲程内燃机。,图2-11 发动机外观与剖视图,随着科学技术的进步，尤其是电子技术的发展，汽车发动机已经由最原始的机械总成演变成了机电一体化总成，目前大多数发动机不但包括多种电子控制系统，如电控燃油喷射系统、电控点火系统、废气再循环系统等，而且还通过CAN网络技术与其他控制系统(巡航控制系统、ABS防抱死控制和车身悬挂控制系统等)相连，实现了全车智能化。,1发动机分类 内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型。 1) 按照所用燃料分类 内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。汽油机与柴油机各有特点：汽油机转速高，质量小，噪音小，启动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。,2) 按照行程分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。,3) 按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于现代汽车的发动机。,4) 按照气缸数目分类 内燃机按照气缸数不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机，如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。,5) 按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角小于180º(一般为90º)，称为V型发动机；若两列之间的夹角等于180º，则称为对置式发动机。,6) 按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。,2发动机工作原理 1) 四行程汽油机工作原理 汽油通过化油器雾化后与空气混合成一定空燃比的混合气，在进气行程被吸入气缸，经压缩点火燃烧而变成热能，燃烧后的气体所产生的高温高压，作用于活塞顶部，推动活塞作直线运动，同时通过曲柄连杆机构而变为旋转的机械能，对外输出动力。 汽油机的工作过程可分为：进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程，如图2-12所示。,图2-12 四行程汽油机工作原理, 进气行程。在进气行程开始时，活塞于上止点，进气门开启，排气门关闭。曲轴转动活塞从上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，压力降低，可燃混合气在压力差作用下进入气缸。 压缩行程。压缩行程开始，进、排气门关闭，活塞从下止点向上止点移动。活塞上方容积缩小，压缩混合气，使其压力和温度升高到易燃的程度。, 作功行程。作功行程时，进、排气门仍然关闭，当压缩接近终了时，火花塞发出电火花，点燃混合气，燃烧后产生的高温高压推动活塞向下运动。 排气行程。排气行程开始，进气门仍关闭，排气门开启，使活塞由下止点向上止点移动，把燃烧后的废气排出气缸。 发动机完成进气、压缩、作功、排气一个循环，曲轴转两周。,2) 四行程柴油机工作原理 柴油机与汽油机不同，燃料采用柴油，为压燃式结构，无化油器和火花塞，柴油机吸入气缸的为纯净空气，柴油由喷油泵通过喷油器直接喷入气缸，与压缩后的高温空气混合并进行自燃。,3发动机基本结构 1) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆曲轴转换成旋转运动，并通过曲轴飞轮对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮通过惯性释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。,2) 配气机构 配气机构是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进、排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组组成。 3) 燃料供给系统 燃料供给系统是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，进入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出。一般由油箱、油泵、燃油滤清器、油管等组成。,4) 润滑系统 润滑系统是向运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系统通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 5) 冷却系统 冷却系统是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。,6) 点火系统 在汽油机燃烧室中，装有火花塞，按点火顺序在火花塞电极间产生电火花点燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈、分电器和火花塞等组成。 7) 启动系统 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。启动系统一般由启动机、控制开关等组成。,二、曲柄连杆机构 1机体组 发动机机体组包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫、油底壳等零件，如图2-13所示。,图2-13 机体组,发动机机体是发动机的装配基体，它支撑着发动机的运动件，安装着各种附件，承受着发动机工作时产生的内、外作用力，必须要有足够的强度和刚度，且对于冷却液、润滑油和混合气有良好的耐腐蚀性。,1) 气缸体 气缸体是发动机的基础骨架，它不仅要承受着高温高压气体的作用力，而且发动机的所有零件几乎都安装在气缸体上，因此气缸体应具有足够的强度和刚度，在正常使用情况下缸体一般不易损坏。,水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当的冷却。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。,2) 气缸套 气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件即气缸套，然后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。目前几乎所有的发动机都采用了镶入式缸套代替气缸体充当气缸的工作表面，同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的寿命。,3) 气缸盖 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比。气缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。在正常情况下，气缸盖不属于易损件，但是会因发动机使用异常导致失油、失水而引起高温变形、产生裂纹等，气缸盖损坏时，一般应更换新的气缸盖。,4) 气缸垫 气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，主要是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。 5) 油底壳 油底壳在气缸体下部用来贮存润滑油，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属碎屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。,2活塞连杆组 活塞连杆组包括活塞、活塞销、活塞环、连杆和连杆轴瓦等，如图2-14所示。,图2-14 活塞连杆组,(1) 活塞。主要是承受燃烧气体的作用力，并将此力通过活塞销传递给连杆以推动曲轴旋转，活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同构成燃烧室。活塞不仅要具有足够的强度，而且重量要轻，导热性要好，且耐磨、耐腐蚀。 (2) 活塞销。连接活塞和连杆，把活塞所承受的力传给连杆，因此活塞销要有足够的刚度和较轻的重量。活塞销的安装采用“全浮式”，即在发动机工作过程中，活塞销在连杆小头铜衬套内和活塞的销座孔内均能缓慢转动，这样可使磨损均匀，延长使用寿命。,(3) 活塞环。分为气环和油环两种，气环能保证活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸中的高温高压燃气大量窜入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水带走。油环能刮掉气缸壁上多余的机油，并重新在气缸壁上涂一层均匀的油膜，这样既可防止机油窜入气缸燃烧，又可减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。一般轿车发动机有两道气环和一道油环。,(4) 连杆。接受活塞通过活塞销传来的力，并将力传给曲轴，推动曲轴转动，从而使活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。现在的连杆一般采用中碳钢或合金钢加工制成，由连杆小头、杆身、连杆大头和连杆轴承盖组成，连杆小头内压有减磨的青铜衬套和铁基粉末冶金衬套。连杆在正常使用情况下，一般不会损坏，如果连杆损坏，应成套更换。 (5) 连杆轴瓦。又称做连杆轴承或曲轴小瓦，装在连杆大头和连杆盖处。现代汽车发动机的连杆轴瓦是由钢背和减磨层组成的分成两半的薄壁轴瓦。连杆轴瓦属易损件，损坏应成组更换。,3曲轴飞轮组 曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮及装在曲轴上的各零件(曲轴正时齿轮、轴瓦、止推轴瓦片、V形皮带轮)等，如图2-15所示。,图2-15 曲轴飞轮组,1) 曲轴、曲轴轴瓦、油封 曲轴用来承受活塞连杆组传来的力，并将它转变为绕自身轴线的扭矩，然后传给汽车传动系。同时，曲轴还要驱动配气机构、发电机、空调压缩机和其他辅助装置工作。曲轴主轴颈用来支撑曲轴，它装配在气缸体主轴承座内。连杆轴颈用于安装连杆，连杆轴颈的布置须满足发动机运转平稳和各缸工作顺序的要求。,在发动机工作时，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复运动惯性力的共同作用，使其受到弯曲和扭转载荷。因此要求曲轴具有足够的刚度和强度，且各工作表面润滑良好，耐磨损。曲轴后端的法兰用于安装飞轮。 曲轴的前端装有曲轴正时齿轮和皮带轮，曲轴正时齿轮随齿形皮带驱动配气机构的凸轮轴，V形皮带轮通过V形皮带驱动水泵和发电机。,曲轴轴瓦为对开式，轴瓦钢背上镀有3层合金，底层镀铝锡钢，表层是巴氏合金，中间层为镍，曲轴的轴向定位采用止推垫片。 曲轴前后两端装有油封，以防止机油沿前、后端流到机体外。油封有填料油封、自紧油封、挡油盘、回油螺纹及迷宫式油封等。曲轴油封属于易损件，曲轴前后端发生的漏油现象一般都是由油封损坏引起的，这种情况下，就需要更换油封。,2) 飞轮 飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，可以将作功行程中传给曲轴的一部分能量贮存起来，用于在其他行程中克服阻力，带动曲轴、连杆、活塞越过上止点和下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷。,飞轮一般由本体和外齿圈组成，飞轮本体与汽车离合器压盘一起组成离合器的驱动件。齿圈是发动机启动系统的一部分，它与启动机的驱动齿轮啮合，以启动发动机。 飞轮上有上止点标记，当飞轮上标记与飞轮壳上记号对齐时，则表示一缸为上止点位置。更换新装的飞轮时，因备件飞轮上只有上止点标记而没有点火正时标记，故必须标出相应的点火正时标记。,三、配气机构 1气门组 气门组在配气机构中相当于一个阀门，按工作循环的要求，准时接通和切断进排气系统与气缸之间的通道。 气门组一般由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片等零件组成，如图2-16所示。早期发动机的每个气缸一般都只有一个进气门和一个排气门，现在许多发动机采用了两个以上的进气门和排气门，甚至有的发动机采用三个进气门和两个排气门，这样可使气流更有效地进入和排出。,图2-16 气门组,更换气门时，一般应成组更换，并应同时更换气门油封，修整或更换气门座。气门导管只有在与气门的配合间隙过大时才需要更换。气门弹簧、气门弹簧座、锁片等属于非易损件，一般不予更换。 气门的工作条件非常恶劣，气门直接与高温燃气接触，受热量大，散热困难，因此气门温度很高，而且由于高温燃气有腐蚀性，气门易受到腐蚀。,此外，气门要承受落座时受到的气体力冲击和气门弹簧的作用，并且在润滑条件很差的情况下以极高的速度在气门导管内作高速往复运动