汽车发动机构造与原理备课

绪论一．现代汽车的定义：车身具有动力装置，具有4个或4个以上的车轮，非轨道且无架线，可以单独行驶，并完成运载任务的车辆。广义上来说也包括汽车列车。二．世界汽车发展简史（一）广义汽车（蒸汽汽车）1769~18861796法国军事工程师尼古拉斯·约瑟夫·居诺发明了世界上第一辆用来牵引大炮的蒸汽汽车。1801英国发明家理查德·特莱·维西克制成了世界上第一辆由蒸汽机驱动的公路机动车。（二）现代汽车（内燃机汽车）1886~1．第一辆汽车的发明1886德国人卡尔·奔驰和戴姆勒在德国的二个地方同时创制成功了由单缸汽油机驱动的汽车。不是：何种车辆可以叫做汽车：1．有动力装置2．少于四个轮子不算3．有轨道，如火车4．有架线，电车5．可以单独行驶，完成运载任务。货物，人员。经历两个阶段1782年瓦特发明了曲柄连杆机构促进了机械加工，材料，及蒸汽机的完善。一起入蒸汽汽车的大发展和普及单人，双人，轻便客车，二层大巴士……现在看来，还应包括电动汽车现代汽车的出现首先应归功于内燃机的发明1876德国人奥托创造了容四冲煤气机1881英国人克勒克发明了二冲程内燃机1883英国人司派尔发明了第一台四冲程汽但卡尔·奔驰先申请专利即1886年的3743号专利故汽车历学者把发明世界上第一辆汽车的桂冠授予奔驰的三轮汽车。2．马车改制汽车的高潮（1886~1899）第一辆汽车的诞生，在欧洲的英国意大利，法国，美国的权贵们为了炫耀自己的财富和地位，纷纷把马车改制成由内燃机驱动的汽车。3．世界上第一批汽车厂的诞生（1899~1914）戴姆勒——奔驰公司德国福特美国罗尔斯·罗依斯英国标致；雪铁龙法国菲亚特意大利主要重点解决汽车机械工程学上的问题。问题，批量比较小，敞蓬，活动布蓬4．扩大应用范围，提高车速完善机械工程学性能，降低成本油机1883德国人戴姆勒把马车改成由汽油机驱动没有马的马车。汽车的出现，它与马车相比所具有的优点。中产阶段也非常想拥有，这样汽车，但没有钱支付昂贵的改制费。为了迎合市场的需要，于是诞生了世界上第一批汽车厂如车轮：实心→空心轮径大→小轮胎窄→宽灯：油灯→电石灯→电灯喇叭：气喇叭→电喇叭方向盘：木制→钢制1903英国→驾驶执照（1915~1950）应用：小汽→大客车，货车，其它车辆改进乘坐条件。蔽蓬→布蓬→厢形提高车速：加大发动机功率，单缸→4→6降车身高度2.7→2.4→1.9→1.3~1.4（现在）车身流线型VW甲壳虫。5．以人为本，汽车设计中的人体工程学问题1949年福特公司提出了汽车设计中的人体工程学的问题。加强了汽车设计中的以人为本的思想。6．提高汽车的舒适性，安全性和经济性。（1960~1980）汽车设计中的空气动力学问题汽车的可操纵，乘座的舒适性石油危机冲击→汽车的使用经济性7．汽车的节能，环境，安全，方便及电子化。（1980~1915年Ford，酷似轿车，故称轿车。即以科学方法分析人的形体能力，设计与之吻合的机械和器具。侧向稳定节能——为环境保护环境——排放，噪音安全——防撞电子化——电控发动机，变速器，悬架8．未来汽车的发展方向清洁燃料I、C、E汽车，氢气，液氢电动汽车，PEMFC电动汽车。三．国内外汽车工业概况（一）国外汽车工业概况汽车工业的特点：汽车工业是资本和技术的集中垄断为基础，它以高科技有时占领市场以大批量生产方式获得利润。目前全世界汽车保有量已近6亿辆，全世界产量近6000万辆。其中美国，日本产量50℅欧洲30℅西方八大汽车集团占世界产量的70℅CO2代用燃料LPGIGE通用GM福特Ford丰田Toyota(二)我国汽车工业概况1956年长春第一汽车制造厂建成投产至今经40多年的发展,从无到有的快速的发展特别是1982年以来更是突飞猛进1980年22万辆(年产)1989年65万辆(年产)1997年160万辆2000年200万辆四．汽车分类客车：微﹤3.5m，轻3.5~7m，中7~10，大10~12，特大﹥12m。货车，运货，载负2~6人，微总﹤1.8t，轻1.8~6t，中6~14t，重﹥14t。（一）用途分类1．普通运输车：轿车，客车，货车，牵引汽车微﹤1L，中1.6~2.5，高﹥4L，普1~1.6，中高2.5~4。2．特种用途车娱乐汽车：旅游汽车，高尔夫球场专门汽车，海滩游玩汽车竞赛汽车：一级方程式竞赛车，拉力赛车。大众VW日产Nissan菲亚特标致/雪铁龙雷诺汽车是指本身具有动力装置，具有4个或4个以上车轮，非轨道上架线，可以单独行驶并完成运载任务的车辆，但广义说来也包括汽车列车。汽车的分类方法很多，一般可按：用途，动力装置，行驶道路条件及形式机构的特征来进行分类。特种作业车：商业售货车，环卫车，市政工程，农用汽车……（二）按动力装置形式分类1．活塞式内燃机汽车汽油车，柴油车，煤气机车2．电动汽车：支流电动机驱动（电能，蓄电池，太阳能）3．燃汽轮机汽车：以燃气轮机作为动力，功率上升，质量下降，转矩特性好，油料不限制，耗油上升，噪声上升。（三）按行驶道路条件分类1．公路用车行驶于公路和城市道路，长，宽，高，轴负荷，均受交通法规限制。2．非公路用车超重，超长，宽，高的专用车，越野汽车。四．（一）汽车产品型号的构成前，中，尾（二）各部所表示的特含义1．长部企业名，或企业所在地，2．中部（1）车辆类别代号（2）主参数（3）产品序号名3．尾部汽车分类号五．国产汽车编号规则（一）汽车产品型号构成共有三个部分组成□—用汉语拼音字母表示○—用阿拉伯数字—用汉语拼音字母或阿拉伯数字均可汉语拼音不能用“I”“O”的避免与数字混淆。（二）各部分表示的意义1．首部，企业名称代号用二个或三个汉语拼音字母表示，如一汽CA，二汽EQ，北汽BJ，上海SH…TJ，JN。2．中部，由三个部分组成为了便于识别不同车型，使人们能从简单的编号上能识别出各种汽车的厂牌，用途和基本特征。第一机械工业部于1959年颁布了汽车行业标准汽130-59《汽车产品编号规则》即书上介绍1988年6月国家技术监督局发布GB9417-88“汽车产品型号编制规则”不适用特种车，该标准也于1989.1.1实施。现在的汽车都采用此规则编制产品型号1．车辆类别代号车辆类别代号，主参数代号，产品序号（1）车辆类别代号，用一位阿拉伯数字表示。代号车辆种类1载货汽车2越野汽车3自卸汽车4牵引汽车5专用汽车6客车7轿车8空缺9半挂车及专用半挂车（2）主参数代号用二位阿拉伯数字表示对1、2、3、4、5、9车辆种类，主参数代号为车辆的总质量。CA1091对6主参数代号为车辆长度（m）客车CA6440对7主参数代号为发动机排量（L轿车TJ7100（3）产品序号用阿拉伯数字表示由0，1，2，3……依次使用3．尾部自重+设计载重9牵引汽车当总质〉100t用三位数字表示当长度〈10M，精确到小数点后一位并以长度（M）值的十倍数值表示。精确到小数点后一位，并以其十倍数值表示。（1）专用车分类代号用反映车辆结构和用途特征的三个汉语拼音表示结构特征代号：厢式汽车X，罐式汽车G，专用自卸汽车Z，特种结构T，起重举开J，仓栅式汽车CSH5020XJH（2）企业自定代号可用拼音或数字，位数由企业自定汽车编号举例一汽生产的第二代载货汽车1总质量9310㎏CA1091二汽生产的第一代越野汽车2总质量7720㎏EQ2080上海汽车厂生产的第二代轿车7发动机排量2.2321（L）SH7221上海汽车厂上海牌改装的救护车5总质量2055㎏SH5020XJH六．汽车的总体构造（一）发动机它的作用是把所用燃料燃烧后的热能转化为机械能，并通过汽车底盘的传动系驱动汽车行驶。（二）底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证正常行驶。为完成其任务，底盘包括：①传动系（离合器，变速器，传动轴，驱动桥，方向传动等将发动机的动力传给驱动车轮）②行驶系（将汽车名总成部件连接成一整体，起支持全车并保证行驶的作用，车架，车桥（从动，驱动）车轮，悬架。③转向系（保证汽车按驾驶员选的方向行驶，带转向盘的转向器的传动机构）④制动装置，用以减低汽车速度，适用于停车，它若干个制动系（每个制动系均由供能装置，控制，传动，制动装置）（三）车身安置驾驶员，乘客，或货物，除轿车和客车，有一整体的车身外，普通货车是由驾驶员和货厢组成。（四）电气设备电源，起动系，点火系，照明及信一般的汽车构造由如下4个部分组成传动系，离合器，变速器，传动轴，驱动桥行驶系，车架，车轴，驱动桥壳，车轮，悬架转向系，转向器和传动机构，制动装置，供能，抗制，传动，制动。七．汽车行驶的基本原理（一）汽车等速行驶中的阻力1．滚动阻力Ff①主要是车轮沿路滚动时轮胎与路面的变形产生的②其次，轮胎与路面的摩擦，车轮轴承内部的摩擦力矩，等等Ff的近似定性分析公式Ff=u·GG—为汽车总质量u—为滚动阻力系数（0.25~0.015）影响的因素Ff主要与汽车总重力轮胎结构和气压路面性质主要是车轮滚动时，轮胎与路面的变形产生的。硬路面轮胎变形大软路面路面变形大如路面凹凸的冲击，高速时轮胎的接地振动等,其大小，主要是与载荷及道路状况有关，f主要与道路条件有关，一般f的近似值软砂土路面0.25砂和石灰质路面0.17砂石铺敷路面0.13多凹凸石路面0.08修整过好的砂石路面0.03沥青及水泥路面0.0152．空气阻力Fw汽车行驶时空气与汽车表面相互摩擦，及车身前后部的压差产生的。试验表明影响Fw的主要，①汽车与空气的相对速度，②汽车正面投影面积，及③汽车外部轮廓和表面质量有关3．上坡阻力Fi是由汽车上坡时的汽车总重量沿路面方向的分力所产生。Fi=G·sinaG—为汽车总重量—坡路路面的水平面的夹角。4.汽车加速阻力汽车加速时除了受到上述二种或三种阻力外，还受到：加速阻力Fj加速阻力是汽车作加速运动时由平移质量和回转质量的惯性力所产生它只存在于加速过程中，且由此清耗的能量→汽车动能的增加，能被利用。Fj的大小近似为主要与汽外部轮廓和表面质量有关：流线型车0.0015（0.31）近似流线普通车0.0025（0.52）普通车及公共汽车0.0035（0.73）卡车及凸出物多的货车0.0045（0.93）Fi的大小与汽车总重量及坡度有关以对三种阻力的分析可知在汽车等速行驶过程中：1）阻力和空气阻力是始终存在的2）在一般行驶速度下，Ff是主要，而在高速情况下Fw是主要的。3）上坡阻力仅产生于汽车上坡时，且汽车发动机为克服上坡阻力所作的功，并未被白白消耗，而是→汽车的势能，当下坡时势能能换成汽车的动能。（二）汽车行驶原理与牵引力1．汽车行驶原理发动机经传动系，在驱动轮上作用了一个扭矩Mt（欲使车轮旋转）由于车轮与路用附着作用有阻碍这种运动，在车轮对地面作用一个周缘力Fe的同时，地面对车轮作用了一个反力Ft。这就牵引力FtFt从轮胎传到车轮轴力图推动轮轴前段，足够大，克服最大静摩擦力前，轮轴前移，驱动轮即滚动，通过行驶系，推动从动轮滚动，从而起步。2．牵引力与汽车行驶状态（1）若Ft=∑F阻则汽车将持续原行驶速度，保持匀速行驶状态。（2）Ft〉∑F阻则汽车将被加速处于加速度行驶状态，直到达到新的平衡。即Ft=∑F阻，高速行驶。（3）Ft〈∑F阻则汽车的车速将逐渐降低处于减速行驶状态，直至达到新的平衡，甚至停止。3．影响牵引力的因素（1）发动机的功率（2）传动系的传动比（3）最大附着力F4．牵引力增大受附着力的限制。附着作用，使车轮与路面间的摩擦作用和抗滑作用综合在一起。车轮附着在路面上，作纯滚动，而不产生相对滑动条件汽车的动能↑，空气阻力↑↑多余的功，转换为汽车的动能，使车速增加。在超车，我们看到司机总是加大油门，使发动机的功率增加，因此，可以肯定发动机功率是影响牵引力的一个因素在上坡或上桥我们可以看到司机除了加油门外，还要换档，从高速档→低速档，即改变了传动比。因此，在泥泞的道路，或雪地，我们经常看到即使加大油门，挂入抵档，驱动空转，而汽车不能行驶，如果我们在驱动轮下垫点石头，木块，则汽车能行驶了，在积雪路上，经常可以看到轮上捆了防滑链。1．3汽车发动机分类一．根据所用的燃料分类这也是内燃机命名的原则，按此分有汽油机