第七章---现代汽车构造与汽车电器

汽车文化知识山东大学威海分校授课:蔡辉涛标题一、汽车的诞生与发展二、WTO与中国汽车之路三、各国车标欣赏与解析四、汽车环保与汽车运动五、汽车驾驶与交通安全EXITSTART六、汽车设计与制造简介标题八、现代汽车新技术与未来汽车九、汽车美容、装潢与保养十、汽车保险索赔与二手车市场十一、现代汽车营销导购与4S店管理十二、理工科专业学生的定位与就业EXITSTART七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器汽车总体构造：发动机、底盘、车身和电器设备七、现代汽车构造与汽车电器2803mm4780mm1740mm1470mm七、现代汽车构造与汽车电器一、发动机篇一、发动机的总体构造和基本工作原理根据其不同的工作特征和结构可分为：点燃式与压燃式发动机四行程和二行程发动机汽油机、柴油机和新型燃料发动机化油器和喷射式发动机单缸和多缸发动机风冷和水冷发动机增压式和非增压式发动机气门顶置式和侧置式发动机。目前，现代汽车采用四行程、多缸、水冷、顶置气门发动机为主。七、现代汽车构造与汽车电器1、发动机总体构造现代汽车发动机是将热能转换为机械能的机器。1）基本组成:曲柄连杆机构配气机构燃料供给系点火系冷却系润滑系起动系2）运动关系：活塞在气缸中作往复直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴作旋转运动。七、现代汽车构造与汽车电器发动机总体构造七、现代汽车构造与汽车电器四行程单缸汽油发动机构造图七、现代汽车构造与汽车电器四行程单缸柴油发动机构造图七、现代汽车构造与汽车电器2、发动机的基本术语上止点：活塞离曲轴最远处，处于最高位置下止点：活塞离曲轴最近处曲柄半径R：曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离活塞行程S：指气缸上、下两止点间的距离。气缸工作容积（汽缸排量）Vh：活塞从上止点到下止点所扫过的工作容积Vh=D2×S/(4×106)D：气缸直径，mm;S：活塞行程，mm;发动机工作容积（发动机排量）：VL＝Vh×i燃烧室容积Vc:活塞到达上止点时，活塞顶上的容积气缸总容积Va:活塞到达下止点时，活塞顶上部的容积Va=Vh+Vc压缩比ε=Va/Vc=1+Vh/Vc汽油机为10左右、柴油机是15～22。七、现代汽车构造与汽车电器3、四行程汽油机工作原理四冲程发动机完成一个工作循环，曲轴转两圈，活塞在气缸内依次往复运动四个行程，经历：1.进气曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。气缸内压力降低到小于外界大气压，产生真空度。空气和汽油经混合形成可燃混合气通过进气管道、进气门被吸入气缸。进气终了时气缸内气体压力约为0.07～0.09MPa，温度为80～130℃。2.压缩进气结束，进排气门都关闭。曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，活塞顶部的可燃混合气被压缩。压缩终了时，混合气压力达到0.68～1.47MPa，温度可达300～500℃。七、现代汽车构造与汽车电器3.作功当压缩行程接近上止点，进排气门处于关闭状态，电火花点燃可燃混合气，混合气燃烧产生的气压力推动活塞向下止点运动，经连杆使曲轴旋转作功，对外输出功率。作功行程中，所能达到瞬间最高压力4～6MPa，温度可达2000～3000℃。4.排气曲轴带动活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭。在活塞和废气自身的压力作用下，废气经排气门排出气缸。排气终了时，气缸内气体压力约为0.1～0.12MPa，温度约为500～800℃。七、现代汽车构造与汽车电器压缩行程作功行程排气行程四行程汽油发动机工作原理图进气行程七、现代汽车构造与汽车电器综上所述：1.发动机的正常运转完成一个工作循环经历进气、压缩、作功和排气四个行程。2.曲轴转两圈（720°），活塞往复运动两次，运动了四个行程，一个行程对应曲轴转角为180°。3.作功和进气行程活塞是从上止点向下止点运动。4.压缩和排气行程活塞是从下止点向上止点运动。七、现代汽车构造与汽车电器4、发动机主要性能指标指标动力性指标经济性指标有效功率Pe有效转矩Me燃油消耗率ge每小时燃油消耗量GTPe=Me·n/9550ge=GT×10³/Pe七、现代汽车构造与汽车电器1、功用：把热能转换成机械能，活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。活塞上的气压力经连杆传给曲轴，对外输出功率。二、曲柄连杆机构的构造七、现代汽车构造与汽车电器曲柄连杆机构的构造七、现代汽车构造与汽车电器曲柄连杆机构由三个组组成：（1）机体组。机体组是发动机的支架，是其它各部分总成和零部件的装配基体，也是形成燃烧室的主要组成部分。机体组包括气缸体、汽缸盖、汽缸垫、汽缸套和油底壳组成。七、现代汽车构造与汽车电器①气缸体：由铝合金或铸铁材料制成。其排列型式有直列式、V型、平卧式等。直列式气缸体七、现代汽车构造与汽车电器直列气缸体三维运动图七、现代汽车构造与汽车电器气缸数增加，采用V型排列的发动机可以有效减少发动机提及，增加车内空间。发动机的气缸分别排列在二个平面上，此二个平面相互产生一个夹角。气缸呈V型排列的发动机会因气缸数量的不同，而有60、90、120度三种常见的角度。发动机气缸排列在两个相交的V型平面上，则称为“W型发动机”，而夹角为180度的发动机则另外称为“水平对置式发动机”。V型气缸体七、现代汽车构造与汽车电器W型发动机。奥迪A8，6.0发动机就采用此型式。七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器V型气缸体三维运动图七、现代汽车构造与汽车电器水平对置发动机的一个显著优点就是重心低。这种优点增加了车辆行驶稳定性，高速过弯时车辆的侧倾更小，减小了侧翻的可能，注重操控的车型一般采用这种发动机。显然斯巴鲁的翼豹、保时捷911都是属于这类车型。水平对置气缸体（平卧式）水平对置气缸体三维运动图七、现代汽车构造与汽车电器②气缸套：由合金铸铁制成，其作用是耐磨、、散热、密封和降低成本等。汽缸套有干式和湿式之分。目前已发展成无缸套缸体。汽缸套七、现代汽车构造与汽车电器气缸盖③气缸盖：一般由铸铁或铝合金制成，缸盖具有密封、散热、形成燃烧室和装配配气机构等作用。七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器④气缸垫：汽缸垫的作用是密封，防止漏气和漏水。汽缸垫的材料常见的有金属—石棉垫、金属—复合材料垫和纯金属垫。目前，有个别车采用无汽缸垫发动机。⑤汽缸垫七、现代汽车构造与汽车电器⑤油底壳：油底壳的作用是储存机油和密封气缸体的。七、现代汽车构造与汽车电器（2）活塞连杆组。由活塞、连杆、活塞环、活塞销等组成。其作用是将活塞顶部所承受的气体的作用力通过连杆传递给曲轴，并将活塞上下直线运动变为连杆的旋转运动。七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器活塞连杆组七、现代汽车构造与汽车电器活塞七、现代汽车构造与汽车电器活塞环和活塞销活塞环有气环和油环两种七、现代汽车构造与汽车电器活塞环的密封原理七、现代汽车构造与汽车电器活塞销的连接型式有全浮式和半浮式七、现代汽车构造与汽车电器连杆组件七、现代汽车构造与汽车电器（3）曲轴飞轮组。曲轴、正时齿轮、皮带轮、飞轮等组成。其功用是将活塞连杆传来的力转变扭矩对外输出给底盘。七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器四缸发动机用的曲轴七、现代汽车构造与汽车电器直列六缸四冲程发动机曲轴曲拐的布置图七、现代汽车构造与汽车电器飞轮图七、现代汽车构造与汽车电器1、配气机构的作用按照发动机各缸的作功次序、各缸工作循环和配气相位的要求，定时地开启和关闭各缸进、排气门，以便发动机进行进气、压缩、作功和排气等工作行程。配气机构由气门组和气门传动组组成。三、配气机构的构造七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器塔纳2000型AFE发动机的配气机构零部件图七、现代汽车构造与汽车电器2、配气机构分类（1）配气机构按气门的布置位置不同可分为：顶置式气门侧置式气门七、现代汽车构造与汽车电器（2）按凸轮轴的位置可分为：凸轮轴下置式凸轮轴中置式凸轮轴上置式七、现代汽车构造与汽车电器（3）按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为：齿轮传动式链条传动式同步齿形带传动式等七、现代汽车构造与汽车电器3、配气机构的组成（1）、气门传动组：由凸轮轴、液压挺柱、正时齿形带、正时齿轮及中间轴齿轮张紧轮等。气门传动组的作用是根据要求定时地将气门打开，控制着气门打开的时间和时刻。七、现代汽车构造与汽车电器凸轮轴与正时齿轮七、现代汽车构造与汽车电器（2）、气门组：由气门、气门导管、气门油封、气门座圈、气门弹簧等。气门组的作用是控制气门关闭并密封好气门和座圈处。气门锁片气门弹簧座气门油封气门弹簧气门气门座圈七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器4、配气正时（配气相位）定义：用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及开启持续时间。配气正时包括进气门提前角α、进气门迟后角β、排气门提前角γ、排气门迟后角δ和气门重叠角（α+δ）。七、现代汽车构造与汽车电器配气正时图七、现代汽车构造与汽车电器5、可变配气正时技术配气正时应随发动机的转速的变化而变化，也就是说，配气正时是可变的，在发动机的转速高时，应增大进气量以提高功率；在低转速时，应减小进气量以提高燃油经济性和控制排放污染。现在，在一些中高级轿车上普遍采用可变配气正时或可变气门升程电子控制技术，以满足发动机的实际要求。例如：1）本田VTECVTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。七、现代汽车构造与汽车电器VTEC（VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem）的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。与普通发动机相比，VTEC发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变气门配气相位和气门升程电子控制系统)，i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术，其不仅完全保留了VTEC技术的优点，而且加入了当今世界流行的智能化控制理念。七、现代汽车构造与汽车电器七、现代汽车构造与汽车电器本田VTEC构造七、现代汽车构造与汽车电器本田VTEC原理图七、现代汽车构造与汽车电器本田VTEC原理图七、现代汽车构造与汽车电器2）丰田VVT-iVVT-i是丰田独有的领先发动机技术，VVT-i（VariableValveTimingandLiftwithintelligence）的意思是“智能可变配气正时系统”。该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩，并能大大改善燃油经济性，有效提高汽车的功率与性能，减少油耗和废气排放。目前丰田皇冠、锐志等车型采用的是双VVT-i技术，简单的说，就是在原有VVT-i对进气阀门进行控制的基础上，双VVT-i对排气阀门也进行控制。电脑根据发动机转速、节气门的开度，对开闭双方的阀门进行连续的调节，可以在全转速范围内提高进排气效率和提高扭矩。七、现代汽车构造与汽车电器丰田VVT系统的原理图七、现代汽车构造与汽车电器丰田VVT系统结构图七、现代汽车构造与汽车电器3）日产/雷诺CVTCCVTC（连续可变气门正时系统）是日产的独有技术，在装载的CVTC系统的车辆上，发动机管理系统会在行驶的过程中，实时将发动机负荷的大小、行驶的路况、油门开启的变化程度以及发动机对加速的反应等等信息，传送到高智能型引擎监控系统（ECU），经由ECU的计算机程序持续不断地进行精密的计算之后，计算机会依据引擎转速去决定进气门在开启与关闭时的最佳时间点，而改变CVTC连续汽门正时控制的开闭位置，并且对凸轮轴的驱动机构进行控制来提升燃烧室的进气效率，并且让废气完全的自汽缸中排出，以在各种转速之下，提