汽车构造(上)第一章

汽车构造（上）一、目的和要求1、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。2、掌握车用发动机的主要参数的检查、调整方法和维护使用技能。3、为后继专业课程和在今后的工作中从事汽车发动机设计、研究、生产、修理打下基础。二、学习内容对常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、材料要求及材料处理、调整原理及方法进行学习。一、总论汽车发展现代汽车类型汽车的总体构造汽车的主要技术参数汽车的行驶原理§1汽车发展1、什么是汽车？汽车是指无轨道、无架线，自带动力装置，具有4个或4个以上车轮，主要用于载人或货物，或者牵引载送人员或货物的轮式车辆。2、国外汽车发展1885年德国人卡尔·本茨发明世界上第一辆三轮内燃机汽车。1886年哥德里普·戴姆勒发明世界上第一辆四轮内燃机汽车。3、我国汽车发展(1)建国初期，我国汽车工业集中资金建成了第一、第二汽车制造厂两个中型货车生产基地，1956年结束了中国不能制造汽车的历史。（2）改革开放后15年，为了发展轿车生产，我国确定了“一汽”、“二汽”、上海、天津、广州等轿车生产基地。（3）新的发展时期，我国汽车企业逐步取得重大发展，涌现出许多汽车企业，我国将步入世界汽车工业强国的行列。中国二汽上海大众天津汽车北京吉普跃进集团解放车红旗轿车东风车富康轿车桑塔纳桑塔纳2000帕萨特夏利轿车依维柯一汽§2现代汽车类型1）轿车3）货车2）客车5）特种车4）牵引车和汽车列车7）农用汽车6）工矿自卸车8）竞赛汽车、娱乐汽车根据原国家标准GB/T3730.1---1988的规定，按用途不同汽车可分为普通运输汽车、专用汽车和特殊用途汽车等类型。普通用途汽车专用汽车特殊用途汽车轿车的分类类型发动机排量（L）车型微型≤1.0夏利、奥拓普通型＞1.0~≤1.6富康、捷达中级＞1.6~≤2.5桑塔纳、奥迪100中高级＞2.5~≤4.0皇冠、奔驰300高级＞4.0CA770、卡迪拉克、林肯、奔驰500系列1、按排量分类2、按发动机布置和驱动方式分发动机布置和驱动型式示意图发动机前置、前驱发动机前置、后驱发动机后置、后驱客车的分类1、按汽车的长度分类：类型车辆长度（m）微型＜3.5轻型3.5~7中型7~10大型10~12超大型＞12（铰接式）10~12（双层）2、按车身型式分类：长（短）头客车箱形客车流线型客车铰接式客车双层客车货车的分类1、按驾驶室总成结构型式分类长头车短头车平头车货车的分类2、按货箱型式分类栏板式罐式自卸式平台式箱式篷式货车的分类3、按汽车质量分类：类型总质量（t）微型＜1.8轻型1.8~6中型＞1.6~≤2.5重型＞14牵引车EQ4166G型牵引车采用武之6×4驱动方式，装备东风康明斯6BTA5.9型增压、中冷柴油发动机，φ380mm离合器，先进的平衡悬挂系统，HFB52型整体式动力转向器，9吨级中、后桥。特种用途车防弹高级迎宾车检阅车银行运款专用车改装车消防车洒水车救护车扫雪车殡丧车垃圾装运车清扫车混凝土搅拌车现行国家标准（GB/T3730.1---2001）《汽车和挂车类型的术语和定义》将汽车分为乘用车和商用车。所谓乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及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，它也可以牵引一辆挂车。（轿车、越野车、防弹车等）所谓商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并可以牵引挂车。（客车、货车等）§3汽车的总体构造1）发动机2）底盘3）车身4）电气设备汽车各组成部分功用：1.发动机：使供入其中的燃料发出动力。2.底盘传动系：将发动机的动力传递给驱动车轮。行驶系：将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用，保证汽车正常行驶转向系：保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶制动系：使汽车能减速或停车，保证人离去后能可靠停驻。3.车身：是驾驶员工作和装载乘客货物的场所。4.电气设备：是汽车所有用电设备的供能装置。§4国产汽车产品型号编制首部中部尾部企业名称代号车辆类别代号汽车主要特征参数企业自定产品序号专用汽车分类代号企业自定代号CA1091XA举个例子：TJ7100天津汽车厂生产的排量为1.0L的轿车客车长度*10客车轿车排量*10轿车载货汽车载重汽车质量CA1091一汽厂生产的载货汽车，总质量为9t。TJ6481天津汽车厂生产的长度为4.8m的客车首位数字中间两位数字最末位数字载货汽车1表示汽车总质量（t）*数值企业自定产品序号越野汽车2自卸汽车3牵引汽车4专用汽车5客车6表示汽车总长度（0.1m）*数值轿车7表示发动机工作容积（0.1L）数值8半挂车及专用半挂车9表示汽车总质量（t）**数值§5汽车的主要技术参数1.整车整备质量：汽车完全装备好的质量，完整的发动机、底盘、车身、全部电器设备和车辆正常行驶所需要地辅助设备质量。2.最大总质量：汽车满载时的总质量。3.最大装载质量：最大总质量和整车整备质量之差。4.最大轴载质量：汽车单轴所承载的最大总质量。5.车长：垂直与车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外短突出部位的两垂面间的距离。6.车宽：平行与车辆纵向对称平面并分别抵靠车辆两侧固定突出部位的两平面之间的距离。7.车高：车辆支撑面与车辆最高突出部位抵靠的水平面之间的距离。8.轴距：汽车直线行驶位置时，同侧相邻两轴的车轮落地中心点到车辆纵向对称平面的两条垂线间的距离。9.轮距：在支撑面上，同轴左右车轮两轨迹中心间的距离。10.前悬：在直线行驶时，汽车前端刚性固件的最前点到通过两前轮轴线的垂面间的距离。11.后悬:汽车后段刚性固定件的最后点到通过最后车轮轴线的垂面间的距离。10.最小离地间隙：满载时，车辆支承平面与车辆最低点之间的距离。11.接近角:汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。12.离去角：汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。13.转弯直径：外转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆直径。§6汽车的行驶原理一、驱动力产生示意图汽车行驶所受阻力：滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi、加速阻力Fj。行驶阻力ΣF=Ff+Fw+Fi+FjFt二、行驶阻力与驱动力的关系驱动力=行驶阻力Ft=ΣF三、驱动力与附着力附着力FϕFϕ=Gϕϕ=附着系数第一章发动机工作原理和总体构造基本术语四冲程发动机工作原理和总体构造二冲程发动机工作原理和总体构造发动机的分类单缸发动机结构示意图§2.1基本术语1．上止点:活塞离曲轴旋转中心最远的位置2．下止点:活塞离曲轴旋转中心最近的位置3．活塞行程S：上下止点之间的距离4．曲柄半径R：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离5．气缸工作容积VS（单位L)活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积，VS=(π/4)D2·S×10-36．燃烧室容积（余隙容积）VC：活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积7．气缸最大容积Va活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va=VS+VC8．内燃机排量VL所有气缸的工作容积之和VL=i·VS9．压缩比ε：气缸最大容积Va与燃烧室容积VC之比ε=Va/Vcε越大，循环热效率越高汽油机ε=6～9有轿车9~11柴油机ε=16～22压缩比过大的不良后果名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。§2.2发动机的分类热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。①内燃机：可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转为机械能。②外燃机：燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅内的水加热，使之变为高温高压的水蒸气，然后送至机器内部，使所含热能转变为机械能。内燃机的优缺点：热效率高、体积小、重量轻、广泛应用。但由于使用的是石油燃料，因而污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类1．根据所用燃料的不同柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机。汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧。气体燃料发动机：汽油机进行适当的改进。2．按冲程数二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车的多数发动机。四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用。3．按气缸数单缸：只有一个气缸多缸：由多个气缸组成4．按气缸排列方式直列立式、V型、对置式对置式5．按冷却方式风冷：以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统如：摩托车、小型柴油机、坦克水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统6．按进气方式增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用7．按着火方式点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用其它类型发动机－星型汪克尔型转子发动机斯特林发动机这种发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林（RobertStirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirlingengine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特灵发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。新型外燃机使用氢气作为工质，在四个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。但是，斯特林发动机还有许多问题要解决，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等。所以，还不能成为大批量使用的发动机。斯特林发动机目前有报道，已经开始研究在计算机主板的散热风扇上使用，通过北桥芯片的发热来带动斯特林发动机，以此来给硬件降温，该研究还处于研究阶段。§2.3四冲程发动机的简单工作原理一、四冲程汽油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度320~380K，压力80~90kPa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PVra示功图上止点下止点压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/Vc温度600~750K，压力800~1500kPaPVra示功图大气压力线c上止点下止点作功行程进气门关闭排气门关闭活塞瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~6.5MPaPVra示功图大气压力线cZb上止点下止点作功终了：温度1200~1500K，压力350~500kPa排气行程进气门关闭排气门打开活塞温度900~1100K压力105~120kPa残余废气PVr示