汽车基础知识-长安轿车技术入门级自学教材

长安轿车技术入门级自学教材

汽车根底知识

目录

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第一章汽车概述

4

一、 汽车的根本构造

4

二、 汽车分类

5

三、 SUVRVMPV介绍

6

第二章发动机根底

8

一、 内燃机的历史

8

二、 发动机根本术语介绍

8

三、 四行程汽油发动机的工作原理

9

四、 发动机分类

11

五、 发动机的气缸编号和转动方向

12

第三章发动机构造

13

一、 概述

13

二、 曲柄连杆机构

14

三、 配气机构

24

第四章发动机正时驱动系统

29

一、概述

29

二、配气机构的驱动型式

29

第五章进气和排气系统

32

一、 进气系统

32

二、 排气系统

36

第六章燃油供给系统

38

一、 概述

38

二、 电子燃油喷射系统

39

三、 燃油输送系统

42

四、 汽油

43

五、 汽油发动机爆震

44

第七章.发动机润滑系统

45

一、 润滑系统概述

45

二、 机油更换

48

三、 润滑油的规格

48

第八章发动机冷却系统

50

一、概述

50

二、散热器与散热器盖

50

三、水泵

52

四、节温器

53

五、防冻液

54

第九章发动机电气系统

56

一、点火系统

56

二、起动机系统

58

三、充电系统

59

第十章柴油发动机

61

一、介绍

61

二、四冲程柴油发动机的工作原理

61

三、柴油发动机与汽油发动机对照表

62

四、柴油发动机的总体构造

62

五、柴油机燃油供给系统

63

六、柴油

63

七、柴油发动机爆震

64

八、柴油发动机爆震与汽油发动机爆震的比拟

64

第十一章汽车底盘与车身系统介绍

65

一、底盘的主要构成元件

65

二、底盘技术参数

66

三、车身类型和结构

68

第十二章传动系统

72

一、传动系简述

72

二、离合器

73

三、变速器〔FR车型〕/变速驱动桥〔FF车型〕

74

四、传动轴

77

五、主减速器

78

第十三章悬架系统

80

一、车桥

80

二、悬架

81

第十四章转向系统

90

一、概述

90

二、转向机

90

三.动力转向器

91

第十五章制动系统

93

一、 概述

93

二、 制动类型及部件的功能

93

三、 防抱死制动系统与新技术应用

97

四、 车轮和轮胎

99

第十六章车身电气系统

101

一、 汽车电路组成

101

二、 汽车线束

102

三、 开关和继电器

104

四、 根本的汽车电器系统

105

五、 其他汽车电器系统介绍

107

第一章汽车概述

汽车的根本构造

普通一辆车,最少有一万三千个不同的零件装配而成，而其中一千五百个零件是要同步运转的，并且许多零件都在万分之五寸或更小的公差内运行。

转向：汽车以方向盘控制行驶方向，行驶中用于使方向盘转动的力量大约需要五至十公斤，如果加有辅助机构，可减至一公斤以下。

车体：现在的轿车很少具有底盘，而是在车体结构上安装整辆车的机件。车身钣金的厚度在0.015至0.035英寸之间,因此车身结构设计需有足够强度,能承受汽车行进中产生的巨大应力。

电路：起动发动机的主要电源，由一个12伏特的电瓶供给。这个局部还包括启动马达、车灯、雨刮系统、音响和其它装置等。

传动系统：介于发动机与车轮之间，包括变速箱与传动轴等；它将发动机的动力加以适当的调校后传到车轮。

发动机：是汽车的动力来源，靠燃烧汽油产生动力来推动车轮。不过只有约四分之一的热能转变为动力，其余的热能都分散到排气系统和冷却系统

车轮：轮胎与制动：所有汽车的重量、加速、刹车和转向力都由车轮承受，因此其结构一定要巩固，而为了控制转向就要使用轻合金铸造车轮，可以提供所需的刚度；制动是利用摩擦产生减低车速所需的阻力。

悬挂系统：主要包括弹簧与减震器，行驶时，系统每分钟会震动一千至一千二百次左右，有助于减低车行驶时震动所造成的不适。

汽车分类

(一)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

轿车：乘坐2～9个乘员(包括驾驶员)，主要供私人使用。轿车根据发动机排量分级为：

微型轿车——发动机工作容积1L以下。

普通级轿车——发动机工作容积为1.0～1.6L。

中级轿车——发动机工作容积1.6～2.5L。

上述三种级别的轿车的主要特点是尺寸较小，结构紧凑，前排座椅是较舒适的乘坐位置，而后排座椅通常供辅助用。因此，这些轿车最宜作为车主自己驾驶的家庭用车。

中高级轿车——发动机工作容积为2.5～4L，如德国奔驰300系列轿车。

高级轿车——发动机工作容积为4L以上，如美国通用汽车公司的卡迪拉克〔CADILLAC〕高级轿车，美国福特汽车公司的林肯〔LINCOLN〕高级轿车，英国罗尔斯·罗依斯〔ROLLSROYCE〕高级轿车和德国奔驰500系列、560系列高级轿车。

上述两种级别的轿车的主要特点是尺寸大、装备齐全考究、性能优良，较舒适的座位设置在后排。因此，这些轿车适于聘任驾驶员的社会上层人士使用。

客车：乘坐9个以上乘员，主要供公共效劳用。按照效劳方式不同，客车的构造亦不同，可分为城市公

共客车、长途客车、团体客车、游览客车等类型。

客车可按车辆长度分级：

微型客车——长度3.5m以下。

轻型客车——长度3.5～7m。

中型客车——长度7～10m。

大型客车——长度10～12m。

特大型客车——包括铰接式客车(车辆长度大于12m)和双层客车(长度10～12m)两种。

货车：用于运载各种货物，在其驾驶室内还可容纳2～6个乘员。由于所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，主要分为普通货车和专用货车两大类型。

货车可按其总质量分级：

微型货车——总质量小于1.8t。

轻型货车——总质量为1.8～6t。

中型货车——总质量为6～14t。

重型货车——总质量大于14t。

牵引汽车：专门或主要用于牵引挂车的汽车，通常分为半挂牵引汽车和全挂牵引汽车等类型。半挂牵引

汽车后部设有牵引座，用来牵引和支承半挂车前端。全挂牵引汽车本身带有车箱，其外形虽与货车相似，但

其车辆长度和轴距较短，而且尾部设有拖钩。牵引汽车都装设有一局部挂车制动装置及挂车电气接线板等。

2、特种用途汽车

娱乐汽车：专供假日娱乐消遣的汽车，运输已不是此种汽车的主要任务。娱乐汽车的例子如旅游汽车、

尔夫球场专用汽车、海滩游玩汽车等。

竞赛汽车：是按照特定的竞赛标准而设计的汽车。著名的竞赛标准有一级方程式竞赛、拉力赛等。竞赛

汽车的结构和设计原理虽然与其他汽车大致相同，但其用途却很特殊。

特种作业汽车：是指在汽车上安装各种特殊设备进行以下特种作业的车辆：如商业售货车、环卫环保作

业车、市政建设工程作业车，农牧副渔作业车、石油地质作业车、医疗救护车、公安消防车、机场作业车等

类型。

〔二〕按动力装置型式分类

1、活塞式内燃机汽车

根据其使用的燃料不同，通常分为汽油车和柴油车。汽油和柴油在近期内仍将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内燃机等类型。

2、电动汽车

其动力装置是直流电动机。电动汽车的优点是无废气排出、不产生污染、噪声小、能量转换效率高、易实现操纵自动化。电动机的供能装置通常是化学蓄电池。传统式的铅蓄电池在重量、充电间隔时间、寿命、放电能力等方面还不完全令人满意，从而限制了电动汽车的大量普及。此外，电动机的供能装置也可以是太阳能电池，或者是其他形式的电源。

3、燃气轮机汽车

与活塞式内燃机相比，燃气轮机功率大、质量小，转矩特性好，所使用的燃油无严格限制，但其耗油量大、噪声较大，制造本钱也较高。

(三)按行驶道路条件分类

1、公路用车

指主要行驶于公路和城市道路的汽车。公路用车的长度、宽度、高度、单轴负荷等均受交通法规的限制。

2、非公路用车

主要有两类：一类是本身的外廓尺寸、单轴负荷等参数超出了法规限制而不适于公路行驶，只能在矿山、机场和工地内的无路地区或专用道路上行驶的汽车，另一类是越野汽车。

越野汽车是一种能在复杂的无路地面上行驶的高通过性汽车。越野汽车可以是轿车、客车，也可以是货车或其他用途的汽车。常见的轮式越野汽车都配备越野轮胎并采用全轮驱动的结构形式。

越野汽车可按总质量分级：

轻型越野汽车——总质量小于5t。

中型越野汽车——总质量5～13t。

重型越野汽车——总质量大于13t。

SUVRVMPV介绍

在今天的汽车市场上，还经常可以看到SUV、RV和MPV等缩写名词，它们是指什么呢？

SUV的全称是SportUtilityVehicle，即“运动型多用途车〞。SUV起源于美国，也是近年在美国市场最畅销的车种。在美国，皮卡(Pickup)是很流行的车辆，受消费者的欢送。在20世纪80年代，SUV是为迎合年青白领阶层的爱好而在皮卡底盘上开展起来的一种厢体车。SUV4轮驱动，一般前悬挂是轿车型的独立悬架，后悬挂是非独立悬架，离地间隙较大，在一定的程度上既有轿车的舒适性又有越野车的越野性能；带有MPV式的座椅多组合功能，使车辆既可载人又可载货，行驶范围广。近几年，SUV向舒适化开展，一些车辆具有豪华轿车的功能。

RV的全称是RecreationVehicle，中文意思是“休闲车〞。既然有这样一个名称，其复盖范围就比拟广，没有严格的范畴。从广义上讲，除了轿车和跑车外的轻型乘用车，都可归属于RV，包括SUV也可属于RV。RV是以家庭用车为前提的，它最重要的特点，在于外型上与传统的三厢式轿车不一样，看上去有些RV象两厢式轿车，有些RV象越野车。有些RV采用轿车底盘，在城市及良好公路上行驶，着重于车厢座椅布置的多样化组合，例如本田Stream；有些RV采用微型车底盘，表达了一种趣味、实用与经济性的结合，例如铃木Kei；有些RV那么是SUV一类，4轮驱动，可以傲游四方。

MPV的全称是Multi－PurposeVehicle，即多用途车。它集轿车、旅行车和厢式货车的功能于一身，车内每个座椅都可调整，并有多种组合的方式，例如可将中排座椅靠背翻下即可变为桌台，前排座椅可作180度旋转。这种车的邹型由雷诺在1984年推出，取名Espace，受到市场欢送并被各大车厂仿效，成为在近十几年来最流行的车型之一。近年MPV趋向于小型化，又称为S〔Small〕－MPV，车长一般在4.2米－4.3米之间，车身紧凑但车厢空间并不狭窄，座位一般有5-7座。目前国产MPV有上海别克GL8，S－MPV有海南马自达Premacy。

美日欧三大车系特点介绍

国内进口轿车中以美日欧三大车系为主，尽管各国轿车向更平安、更环保、更经济的共同目标开展，但

由于各国的地理环境和民族文化背景的不同，三大车系也会存在着一定的差异，具有各自的特点。

美国国土辽阔且大多地势平坦，高速公路四通八达，路面条件好，人们长途驾车已是件很平常的事。因

此一般美国车马力大，加速性能较好，底盘高度适中，轮胎较宽，具有较好的稳定性和抓地力，适合平地驾

驶，尤其是宽敞的车厢是美国车的一大特色，车厢宽敞空间就大，座位就可以做得宽大一些，乘坐起来没有

压抑感且舒适感好。“人的生命价值至高无上〞已经深深烙入汽车设计者的思想之中，加上美国法律面面俱到，

略有过失就有可能吃官司，因此一些美国轿车的钢板比拟厚实，质量重，车身造型刚毅，平安防御能力强。

车上的辅助设备简单实用，少见令人眼花潦乱的一排排控制开关。车内装饰有浓厚的欧洲风格，这与大多数

美国人是欧洲后裔有关，但做工一般没有欧洲车细腻。

欧洲车泛指德国、意大利、法国和瑞典等国家生产的轿车。由于阿尔卑斯山脉纵穿欧洲大陆，丘陵地带

多，平原少，城镇星罗棋布。因此欧洲轿车的底盘较高，悬挂系统较好，震感少，乘坐舒适。由于要适合丘

陵地带的需要，欧洲车操纵性能较好，扭力较大，爬坡快，加速度高，短距离超车得心应手。例如广州标致

505型轿车虽然耗油大，但它的悬挂系统比许多牌子的轿车都要好，跑起来较平稳，比拟适应地处丘陵地带

的华南地区使用。欧洲轿车注重传统风格，车型设计富有艺术韵味，远远一看就知道它是属于哪家的产品了。

日本国土狭窄，人口密度大且集中于城市，人们善于精打细算讲究效率。日本轿车的特点是轻巧美观，

造型新颖，改型快适应面广。日本轿车钢板较薄自重较轻，底盘较低，车身容积较小，耗油低经济性好，使

用效率高。车厢内各种设备齐全，装饰做工细腻，操纵性及刹车性能优良，适合城乡行驶。

第二章发动机根底

内燃机的历史

1860

法国人Lenoir制造了第一台实用内燃机。该内燃机由煤气驱动，效率大约为3%。

1867

在巴黎世界博览会上，NicolausAugustOtto和EugenLangen展示了一台改良的内燃机，效率约为9%。

1878

NicolausAugustOtto制造出第一台根据压缩原理工作的气体燃料发动机。该发动机根据四行程工作原理工作。效率增加到大约15%。

1883

GottliebDaimler和WilhelmMaybach研制出第一台带有热管点火的适于车用的高速四行程汽油发动机。

1887

RobertBosch研制出用于发动机的断电器点火。

1893

WilhelmMaybach创造喷射化油器。

1897

RudolfDiesel经过4年研发，将其发动机投入生产。这种以他的名字命名的发动机靠高压空气工作，借助于压缩空气将轻粗柴油喷入发动机。

1897－现在

在这一阶段，发动机设计、材料和制造工艺得到不断改善，使得各汽车公司生产的汽车更为可靠，效率更高。

发动机根本术语介绍

上止点

活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置。

下止点

活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。

活塞行程(S)

上、下两止点间的距离(mm)。

曲柄半径(R)

与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm)。曲轴每转一转，活塞移动两个行程。

气缸工作容积(Ⅴh)

活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)。

Ⅴ=πD2/(4×106)S(L)

式中：D—气缸直径(mm)。

发动机排量(ⅤL)

发动机所有气缸工作容积之和(L)。设发动机的气缸数为i，那么Ⅴ=Ⅴi(L)Lh

燃烧室容积(ⅤC)

活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)。

气缸总容积(Ⅴa)

活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积(L)。它等于气缸工作容积与燃烧室容积和，即Ⅴa=Ⅴh+ⅤC

压缩比(ε)

气缸总容积与燃烧室容积的比值，即ε=Ⅴa/Ⅴc=(Ⅴh+Ⅴc)/Ⅴc=1+Ⅴh/Ⅴc

它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比为15～22。

发动机的工作循环

在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程〔进气、压缩、作功和排气〕称发动机的工作循环。

二冲程发动机

活塞往复两个行程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。

四冲程发动机

活塞往复四个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。

四行程汽油发动机的工作原理

汽油发动机是一种内燃机。它将汽油含有的热能转换成推动汽车所需的机械能。

汽油发动机是一种往复活塞式发动机。通过气缸内活塞的往复运动，将空气燃料混合气吸入、压缩、燃

烧和排出。多数汽车的汽油发动机都是四行程发动机。就是说，需要活塞进行4个行程和曲轴转动两圈来完

成一个全工作循环。

工作循环的四个行程

第一行程：吸入新鲜的燃料和空气混合气

第二行程：压缩燃料和空气混合气

第三行程：做功行程〔燃烧燃料和空气混合气〕

第四行程：排出燃烧气体

活塞的往复运动，通过曲柄传动装置转变为旋转运动。曲柄传动装置由以下部件组成：活塞、连杆和曲轴。活塞在气缸内的四个行程，只有一个〔燃烧行程〕产生动能。其他行程只是为气缸的下一个燃烧行程做准备。这些行程有时被称为空行程。

曲轴的第一圈

1.进气行程：

活塞从其上止点〔TDC〕向下止点〔BDC〕运动。这会在气缸内产生一个真空，将可燃混合气通过翻开的进气门吸入气缸。

2.压缩行程：

活塞从下止点移向上止点。由于两个气门都关闭了，所以气缸内的燃料和空气混合气被压缩。

A发动机处于进气行程

B发动机处于压缩行程

1进气门

2排气门

3上止点〔TDC〕

4下止点〔BDC〕

曲轴的第二圈

3.做功行程：

两个气门关闭。压缩混合气被火花塞发出的点火火花点燃。燃烧产生的气体增加了压强，将活塞从上止点推向下止点。

由于燃烧过程需要一定的时间，所以空气与燃料的混合汽是在活塞到达〔压缩行程〕上止点之前的0°和40°之间开始被点火系统点燃。

4.排气行程：

活塞从下止点移向上止点。活塞将废气通过翻开的排气门强行排出气缸。至此，整个四行程工作循环结束。

A发动机处于做功行程

B发动机处于排气行程

1进气门

2排气门

3上止点〔TDC〕

4下止点〔BDC〕

发动机分类

内燃汽车发动机根据不同的标准分为不同的类别，常见的分类标准有：

气缸排列

点火型式

混合气构成

冷却方法

根本动作

配气机构型式

气缸充气方法

燃料类型

发动机根据气缸排列分类：

－1直列式发动机

－2V形发动机

－3卧式对置气缸发动机

发动机按点火型式分类

－火花塞点火的汽油发动机

－压燃的柴油发动机

发动机按混合气构成分类

－化油器式发动机

－燃油喷射式发动机

发动机按冷却方法分类

－水冷式发动机

－风冷式发动机

发动机按根本运动分类

－往复活塞式发动机

－转子式发动机

发动机根据配气机构型式分类

－顶置气门发动机

－顶置凸轮轴发动机

发动机按气缸充气方法分类

－自然吸气发动机

－增压式发动机

发动机按燃料类型分类

－汽油发动机

－柴油发动机

－燃气发动机

－多燃料发动机

发动机的气缸编号和转动方向

A直列式发动机

BV形发动机

C功率输出端

气缸编号

发动机的气缸是按标准系统依次编号。第一缸通常位于发动机的前端。然后气续编号至发动机后端〔功率输出端〕。

对于双缸排发动机〔V形发动机〕，连续编号从左侧缸排〔从发动机前端看〕的第一缸开始。但是也有其他的公司采用顺时针编号，或者采用交错编号。

发动机的转动方向

转动方向对于功率输出端来说分为逆时针和顺时针〔此处所示为顺时针〕。多数发动机都顺时针转动。

第三章发动机构造

概述

汽油机通常由二大机构、五大系统组成；柴油机由二大机构、四大系统(较汽油机少点火系)组成。下面以汽油发动机为例，介绍发动机的总体构造：

汽油发动机的两大机构是:

曲柄连杆机构

主要由缸盖、缸体、油底壳、活塞、连杆、曲轴及飞轮等组成。其作用是实现功能转换。

配气机构

主要由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮等组成。其作用是适时开关进、排气门，以便可燃混合气能及时进入气缸、废气能及时从缸内排出。

汽油发动机的五大系统是:

燃料供给系

主要由汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、喷油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等组成。其作用是将汽油和空气混合成一定数量和一定浓度的混合气供入气缸，并将着火燃烧后的废气排出发动机。

点火系

主要由蓄电池、点火线圈、火花塞、传感器等组成。其作用是使火花塞适时产生电火花，点燃缸内的可燃混合气。

冷却系

主要由水泵、散热器、水套、风扇、节温器等组成。其作用是把受热机件感受的多余热量散发到大气中去，以保证发动机在正常温度下工作。

润滑系

主要由机油泵、集滤器、润滑油道、机油粗滤器、机油细滤器等组成。其主要功用是将机油送到各摩擦副间，以减少它们之间的摩擦与磨损。

起动系

主要由起动机等部件组成。其功用是起动发动机。

曲柄连杆机构

功用：

将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。

组成：

机体组

如下图：由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、

气缸盖和气缸垫等部件组成。

活塞连杆组

如下图:由活塞、活塞环、活塞销和连杆运动件组成。

曲轴飞轮组

如下图:由曲轴、飞轮等组成。

气缸气缸与缸盖一起构成燃烧室。气缸的作用是引导活塞和散发燃烧过程中产生的多余热量。气缸体有多种型式。有单缸缸体和多缸缸体。另外，还分为风冷式和液冷式气缸。现代汽车发动机的气

缸体大局部都使用液冷式。

气缸体由灰铸铁或轻合金铸成。气缸体铸成后，使用精细的切削工具和珩磨机来加工缸孔外表。如果气

缸孔外表损坏，通常可以重新进行机加工。

有的气缸体中压入缸套作为气缸的内壁。轻合金气缸体通常加装缸套，因为轻合金不够坚硬，经不起活

塞上下运动产生的负荷。

气缸套

气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体那么可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，

这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。

气缸套型式〔如下图〕

干式缸套

定义：外外表不直接与冷却水接触。

特点：

1〕厚度较薄〔1mm～3mm〕；

2〕与刚体孔过盈配合；

3〕不易漏水漏气。

湿式缸套

定义：其外外表直接与冷却水接触。

特点：

1〕壁厚较厚〔5mm～9mm〕；

2〕散热效果好；

3〕易漏水漏气；

曲轴箱的型式〔如下图〕

平分式

定义：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上。

特点：刚度小，前后端呈半圆形，与油底壳接合面的密封

较困难。

应用：中小型发动机。

龙门式

定义：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面。

特点：刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠。应用：大中型发动机。

隧道式

定义：主轴承座孔不分开

特点：刚度最大，主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承。

应用：负荷较大的柴油机

油底壳

贮存和冷却机油并封闭曲轴箱

构造〔如下图〕

用薄钢板冲压而成。

内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。

最低处有放油塞。

曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。

气缸盖

气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门岛、气门进排气门座、火花塞孔〔汽油机〕火喷油器座孔。

燃烧室

盆形燃烧室：其特点为

气门平行于气缸轴线；

有挤气—冷机面，可形成挤气涡流；

盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差。燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。

楔形燃烧室：其特点为

1〕气门斜置，气流导流较好，充气效率高；

2〕有挤气—冷激面，可形成挤气涡流；

3〕燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。

半球形燃烧室：其特点为

气门成横向V形排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好；

火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。是高速发动机常用的燃烧室；

CO和HC排放最少，而NO的排放较高。

气缸垫

气缸垫在气缸盖和气缸体之间构成气密和水密接

合，并能够弥补接合面上任何微小的凹凸不平。因此，

气缸垫必须用具有一定柔性的材料制造。

构造(如下图)

〔1〕金属一石棉垫：(见图a、b)外包铜皮和

钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填

石棉(常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热)。

〔2〕金属骨架一石棉垫：以编织的钢丝网(图c)

或有子L钢板(图e)为骨架，外覆石棉，只在缸口、

水子L、油道口处用金属片包边。

〔3〕纯金属垫：(见图e)由单层或多层金属片

(铜、铝或低碳钢)制成，用于某些强化发动机。

缸盖螺栓

缸盖螺栓将缸盖紧紧固定在缸体上。有两种缸盖螺柱：普通螺栓和扭力屈服螺栓。

普通螺栓是用扭力扳手分步逐渐加大扭矩拧紧。

扭力屈服螺栓也是分步逐渐加大扭矩拧紧。然而，最后一步是要将螺栓拧至用量角器预定的一个角度。

此步骤使螺纹略微变形，形成更大的保持力。

由于缸盖螺栓的螺纹在紧固过程中产生变形，因此扭力屈服螺栓只有在维修资料规定可以重复使用时才能重复使用。

用扭力屈服螺栓紧固的气缸盖

1扭力屈服螺栓

2气缸盖

3气缸体

4气缸垫

活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。

活塞

活塞与活塞环在燃烧室和曲轴箱之间构成一个动态密封。在做功行程中，活塞必须通过连杆将燃烧气体的压力传给曲轴。它必须能够经受并排走燃烧产生的高温。热膨胀不能过大，否那么会粘滞在缸孔里〔活塞咬死〕。

活塞的构造

活塞的不同部位起的作用不同。这些部位包括：火力岸、活塞顶、活塞销孔、活塞裙部和活塞环区。

活塞的顶部称为活塞顶。活塞顶充当燃烧室的底部，承受很高的温度和压力。

在活塞环区，各种活塞环可以确保活塞和气缸壁之间有良好的密封。活塞环应能阻止燃烧气体进入曲轴箱，同时阻止机油进入燃烧室。活塞环区上方的边缘可到达很高的温度，所以称为火力岸。活塞裙部在缸孔中引导活塞。活塞销孔用于固定连接活塞与连杆的活塞销。活塞销由卡环固定在活塞内或通过冷缩安装法装入连杆的小端孔中。

活塞的特性

1火力岸

2活塞顶

3活塞销孔

4公称直径

5裙部

6活塞环区

活塞的类型

汽油发动机的活塞通常由铝合金制成，可以采用铸造或冲压加工。单一金属全裙式活塞

有些活塞通过嵌入钢带或支撑来控制热膨胀，有的通过活塞中预先设计的缝隙控制热膨胀的大小。在负荷特别高的区域，还可以采用特殊铸铁制成的一体化部件进行加强。有的活塞还带有冷却油道，可以通过机油喷嘴对活塞顶喷射机油进行冷却。

带有横向缝隙的抗热变形活塞

1整体铸造钢支撑

2横向缝隙

作用于活塞的力

汽油发动机在做功行程中，作用于活塞顶的燃烧压力可以高达60巴。在这么大的负荷下，活塞被压向与曲柺相对的气缸壁，这种情况会使活塞的单侧过度磨损。这意味着活塞在压缩行程中不仅仅要承受燃烧压力产生的冲击，还要承受气缸的负载侧的压力。

为了抵消这种作用，将活塞销的轴线从活塞中心向处于大负载的一侧略微偏移〔约活塞直径的1%–2%〕，称为活塞销偏置。

作用于带偏置活塞销活塞上的

1活塞销轴线

2活塞销偏置

3活塞轴线

4处于压缩负载下的活塞侧

活塞上的热负载

发动机运转时，活塞裙部的温度可到达150℃，活塞顶那么高达350℃。这种不均匀的受热也会导致活塞热

膨胀的不均匀，如果不采取应对措施，将导致活塞在气缸中卡滞。

活塞是按正常工作温度下为圆柱形设计的。为了补偿活塞各点热膨胀的差异，常温下活塞的截面被设计

成椭圆形，与活塞销轴线垂直的直径较大。

另外，在常温下活塞由下向上略带锥度，以平衡活塞顶部位较大的热膨胀。

活塞冷态时的形状

1活塞顶直径

2活塞裙部下端直径

3活塞销方向直径

4垂直于活塞销的直径

活塞环

活塞与气缸壁之间存在微小的间隙，以允许工作的热膨胀。由于这个间隙的存在，必须使用气环来防

止压缩的可燃混合气和/或高压燃烧废气从燃烧室泄漏到缸体的下部。油环用来控制气缸壁上的润滑油〔油膜

厚度〕。这些活塞环的另一个重要功能是通过把热量传导到气缸壁来起到冷却活塞的作用。因此，活塞环必

须与气缸壁紧密贴合，所以，活塞环设计成具有向外扩张的能力〔张紧力〕。

有两种类型的活塞环：靠近活塞顶部的两道活塞环称为压缩环或气环，它们的目的是为燃烧室提供最大

的气密密封。下部的活塞环为油环，油环的作用是阻止机油进入燃烧室。

压缩环有各种型式，其中包括矩形环〔易于制造〕及内倒角环和锥面环〔由于二者与气缸壁的接触面积

小，磨得较快，所以可以缩短磨合期〕。其他种类的压缩环还有梯形环〔不卡在槽内〕、L-形环〔接触压力

随燃烧压力增加而加大〕和阶梯环〔具有额外的刮油作用〕。还有各种型式的油环，包括带槽油环〔带通向

环槽的油道〕和带有各种撑簧的油环。

活塞环由铸铁或高质合金钢制成。它们可通过镀硬铬来提高抗腐蚀能力和耐磨性。

连杆

连杆连接活塞与曲轴，因此，它会受到极其剧烈的反复拉伸、压缩和变形载荷。连杆的双T字形截面使其具有所需的刚性。

连杆通常采用钢材锻造并经热处理制成。小型发动机还可能使用高强度铝合金连杆。

连杆主要结构是一个抗弯的柄身，柄身的两端分别连接活塞销和曲轴，与活塞销连接的一端孔径较小，称为连杆小端；另一端那么称为大端，连杆大端装有可在曲轴轴颈上转动的轴瓦。

曲轴

曲轴的主要作用是将连杆的直线作用力转换为驱动变速器的转动扭矩。

曲轴还可用来驱动油泵、燃料泵、发电机、配气机构和分电器及水泵和其他辅助设备。

曲轴装于气缸体的曲轴箱中。在很大程度上，发动机的型式和气缸数决定曲轴的形状和轴承数。曲轴轴

颈排在一条轴线上。它们用来支撑曲轴箱中的曲轴。

固定连杆的曲柄销〔曲轴轴颈〕位于曲轴的四周。根据气缸数和点火次序排列。

发动机润滑系统通过机油孔向连杆大端轴承提供机油。

曲轴分整体式和组合式。轿车用汽油发动机通常采用整体式曲轴。

曲轴会受到各种各样的力。活塞的力产生弯曲和扭转载荷。内燃机工作产生的力通过活塞不均匀地传给

曲轴。由此产生的扭转振动会影响发动机的平稳运行，极端情况下还会损坏曲轴。因此，曲轴必须经过精心

平衡。这可通过去掉配重上的一些材料〔钻平衡孔〕来到达平衡。

发动机后部被螺栓固定在曲轴上的飞轮也有助于发动机平稳运转。扭转减振器也有助于减小前端的扭转

振动。制造曲轴的材料可以是球墨铸铁或铬钒钼合金钢，经铸造或锻造和热处理制成。锻造使曲轴材料中形成完整的纤维形态。这可增加曲轴的强度。曲柄轴颈和主轴颈轴承的外表经过外表硬化和研磨。

曲轴轴承

曲轴由其轴承支撑和导向。曲轴的转动摩擦力必须应尽可能小。

曲轴轴承是带多镀层的分开式轴瓦。其中一个轴瓦还必须阻止曲轴轴向移动。该轴承称为止推轴承。轴

瓦与曲轴之间的间隙正确与否直接关系到它们的寿命长短。轴瓦生产厂商对轴承间隙有具体规定。

曲轴必须有足够的间隙供给润滑油。然而，如果间隙过大，润滑油容易从轴承处逸出，导致润滑缺乏和

轴承严重损坏。

轴瓦由油泵供给的压力油进行润滑。

转动的轴颈在一层可以阻止金属部件相互接触的油膜上运转。〔这有点像轮胎在湿滑路面行驶的情况：

轮胎浮在一层无法排出的水膜上〕。

飞轮

功用

贮存和能量：在作功行程贮存能量，用以完成其它三个行程，使发动机运转平稳。

利用飞轮上的齿圈起动时传力。

将动力传给离合器。

克服短暂的超负荷。

构造〔如下图〕

飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。

有的飞轮上有一缸上止点记号和点火提前角刻度线〔汽油机〕或供油提前角刻度线〔柴油机〕，以便调整

和检验点火正时，供油提前角和气门间隙。

配气机构

配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽

油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时排出气缸。

类型

配气机构多采用顶置式气门。根据凸轮轴的位置分为下置式、中置式和上置式。

以上置凸轮轴式配气机构为例：

组成；其组成主要有气门驱动组和气门组两大局部，如下图。

气门驱动组：气门驱动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件。主要由正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、调整螺钉和锁紧螺母、摇臂、摇臂轴、摇臂轴支架等组成。其功用是定时驱动气门使其开闭。气门组：主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组成。其功用主要是维持气门的关闭。

气门

气门负责在交换气体时翻开进气和排气孔，在压缩行程和做功行程尽可能关紧进气和排气孔。

在此过程中，它们需经受极度高温。虽然进气门受到流入气缸的新鲜气体的冷却，但它的温度仍高达500

℃。排气门因正处于炽热燃烧气体的通道上，温度能高达800℃〔气门头处〕。

由于排气门温度太高，通常会在排气门内填充钠。发动机运行时钠填充物会熔化。移动的熔化物质能将

热从气门头带到气门杆，从而传给气缸盖。这可将气门头处的温度降低100℃左右。

气门型式

1双金属〔钠〕气门

2单金属气门

3气门锁止凹槽

4气门杆

5气门头

6气门锥面

7气门锁止器

8钠填充物

9护甲

由于气门会受到极大的机械应力，所以在气门锥面和气门杆的末端镀有高强度合金。这种涂层称为护甲。

气门杆末端的锁止槽能夹住支撑气门弹簧座的气门锁止器。

气缸盖内的气门座被加工成1.5–2mm宽。

气门座可直接在气缸盖上加工，或可将一个气门座镶座压入气缸盖。

凸轮轴

凸轮轴操纵气门。它由曲轴驱动，并以曲轴一半的速度转动。

正时齿轮、正时链或带齿正时皮带都用于驱动凸轮轴。

每缸仅带两个气门的发动机，每个缸排通常仅需要一个凸轮轴。

对于多数多气门发动机，或其他气门排两排的发动机来说，每个缸排需要两根凸轮轴。

凸轮轴

凸轮轴或者用钢锻造而成，或者用黑色回火铸铁或者球墨铸铁制成。

凸轮的形状决定气门启闭时间的长短、启闭程度的大小和启闭速度的快慢。凸轮的形状对发动机的工作特性有重要影响。

尖形凸轮可增大气门升程。但气门保持完全翻开的时间那么很短。

带有陡直侧面的凸轮启闭气门的时间较短，但保持完全翻开的时间较长。侧面陡直的凸轮使气体的吞吐

量较大。侧面陡直的凸轮所受到的应力比尖形凸轮大。

凸轮的形状常常是不对称的。它们有一个圆的上升面〔使气门缓慢翻开〕和一个陡直的下降面〔使气门

保持较长的翻开时间，然后迅速关闭〕。

凸轮形状

1尖形凸轮

2带有陡直侧面的不对称凸轮

3下降面

4上升面

挺柱

挺柱将凸轮的上升运动传给气门杆。根据发动机的不同型式，气门挺柱有的是直接将上升运动传给气门，

有的那么通过指状随动臂、气门摇臂或顶杆和摇臂来传递。

挺柱的另一个作用是保护气门杆不受侧推力的影响。这是因为挺柱受缸盖内导管的导引，可以平衡一部

分推力。

挺柱有两种不同类型：机械式挺柱和液压挺柱。

机械挺柱

机械挺柱在凸轮和气门之间传递运动。因发动机型式而异，可能会有其他零件参与传动。

推动气门的各部件之间的间隔量称为气门间隙。OHC和DOHC发动机所用的筒式挺柱提供了一种调节气门

间隙的方法，凸轮轴和挺柱之间的间隙可通过选用厚度不同的垫片来调整。

液压挺柱

液压梃柱不仅传递运动，还可以抵消气门间隙的变化。

液压挺柱可以补偿因热膨胀和磨损引起的尺寸变化，不需调整。

液压挺柱工作原理

液压挺柱就像一个可膨胀的筒。构成筒外壁的两个部件称为推力元件和导向套。工作腔中心的压缩弹簧

将筒撑至其最大尺寸。〔参阅图解〕

挺柱腔通过小孔与发动机的机油油路相连。挺柱有一个凹槽，压力机油通过这个凹槽可流入挺柱中心的

储油室。

当凸轮的凸起局部转离挺柱时，推力元件上的负载消除，推力元件被压缩弹簧向上压。这使挺柱与凸轮

之间保持接触。推力元件向上的运动使工作腔内形成真空。这将翻开腔内的单向阀，使机油从储油室流入工

作腔。

当凸轮将挺柱压下时，作用在推力元件上的压力将单向阀关闭。将挺柱工作腔中的机油通路截断。机油

在密闭的工作腔内不能被压缩。因此，当凸轮向挺柱施压时，挺柱就像一个刚性接头，将气门顶开。

气门间隙

在摇臂与凸轮之间留有适宜的间隙[大约0.2-0.5mm〔0.008-0.020in〕]，这样能够保证凸轮举升运动过程中气门相关零件的膨胀、收缩或磨损不会引起气门在气门座处的配合不严密。这个间隙称为气门间隙。如果气门间隙太大或太小，气门正时将被改变，导致对发动机性能的不利影响。如果气门间隙太小，气门将不能与气门座紧密配合，这将导致压缩缺乏。如果气门间隙太大，气门翻开时它的端面被强烈拍击，会产生噪音〔称为摇臂或气门挺杆噪音〕。

第四章发动机正时驱动系统

一、概述

发动机正时系统的作用是使进排气与气缸内活塞的上下运动相协调。

这是通过使缸体内的曲轴与缸盖内的凸轮轴保持同步转动完成的。

气门翻开和关闭的时间以曲轴转角表示。

二、配气机构的驱动型式

凸轮轴有多种驱动方式。配气机构可以通过以下方式驱动：

－正时齿轮

－正时链

－正时皮带

由于四行程发动机完成一个完整的工作循环需要曲轴旋转两周，所以曲轴与凸轮轴的传动比必须是2:1。

正时齿轮驱动

凸轮轴由正时齿轮驱动，实际等于直接由曲轴驱动。

这类驱动一般常见于旧式发动机〔顶置气门发动机、V形发动机〕

正时链驱动

对于这种驱动，凸轮轴是由正时链在各种辅助部件的协助下来驱动。

这类驱动使用单链条或多链条。

链条通常利用液压链条张紧器拉紧，张紧器由机油压力控制。

链条另外还受导轨导引，以减少链条振动和噪声。

注意：链条和链条张紧器磨损极小，无需维修。但是，万一链条过度磨损需要维修，必须更换链条。链条张紧器如果损坏，需要整体更换。

正时皮带驱动

纤维增强塑料制成的带齿正时皮带重量轻，用其驱动凸轮轴可降低运转噪声，特别适合于高发动机转速。

正时皮带的材料与机油和冷却液不相容。切勿让发动机的正时皮带接触机油或冷却液。

由于有磨损，维修时应根据需要检查和校正正时皮带的松紧度。必须按规定的保养间隔更换正时皮带。

如果检查发现正时皮带反面开裂或带齿或纤维绽裂，必须更换新的正时皮带，即使还没有到规定的保养间隔。

不同的齿形的正时皮带

正时皮带有各种齿形。更换正时皮带时，务必确保新的正时皮带具有正确的齿形，因为正时皮带轮都有特定的齿形。

注意：高压缩比发动机的正时皮带或链条如果断齿或缺齿，活塞会与翻开的气门接触，导致发动机严

重损坏。

第五章进气和排气系统

进气系统

进气系统是燃料供给系的一局部，负责向发动机气缸提供清洁的空气。进气系统主要由进气软管、空气滤清器、进气歧管等部件构成。对于带有可变进气岐管的发动机，在进气歧管上还会带有控制岐管长度的阀门等部件。

空气滤清器

空气滤清器安装在节气体之前。它能够使吸入发动机的空气中的灰尘及微粒得以去除。

空气中悬浮的灰尘含有一些杂物，一旦进入气缸，就会造成气缸及活塞环的磨损。混在润滑油中的灰尘将磨损发动机相关零件。

目前使用的空气滤清器根据滤芯种类分为纸型〔干纸型〕和粘纸型〔湿纸型〕，前者应用最为广泛。

进气歧管

进气歧管负责将由节气门处吸入的清洁空气平均分配给各个气缸。通常进气歧管可以用铝合金铸成。也可以由塑料制成。为确保气缸充气良好，进气歧管内外表须非常光滑，以最大限度减小进气阻力。如果各缸进气道的长度和直径相同，进气时各缸的情况一样，气缸充气就会均匀一致。进气系统必须与外界完全隔绝。

通过漏气处的未经计量的进气会干扰发动机的管理，导致发动机工作不稳，尤其是在怠速时。

可变进气歧管长度技术应用

通过改变进气歧管的长度，来适应发动机在高速工况和低速工况对进气量的不同需求。在低速工况时，主要是利用进气气流的惯性来进气，所以应用长行程的进气道；而在高速工况，由于节气门前后的真空度的降低，气流的惯性也降低，这时，通过改变进气歧管的长度，改用短行程的进气道来加大进气量，满足高速的需求。

在以下图处于关闭状态的翻板阀门，使进气道长度变长；通过翻开翻板阀门，相应就会使进气道长度缩短。

关闭状态开启状态

配气相位

用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。

理论上，气门开关时刻是在活塞的上下止点处。但实际情况并非如此。由于发动机转速很高，一个行程的时间极短，如四冲程发动机转速3000r/min时，一个行程时间只有0.01s，再加上用凸轮驱动气门开启需要一个过程，气门全开的时间就更短了，这样短的时间难以做到进气充分，排气彻底。为了改善换气过程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上下止点，而是适当的提前和迟后，以延长进排气时间。也就是说，气门开启过程中曲轴转角都大于180°。

相应的减小发动机在低转速时进排气门的重叠角，可以减少过多的废气进入进气门，使怠速更加稳定；相应增大发动机在高速时的进排气门的重叠角，使更多的排气进入进气门，可以降低氮氧化合物的排放，又可以利用排气的惯性增大进气量，进而提高发动机的输出功率。在较新型的发动机上，可变气门正时与升程的技术越来越多的应用在发动机上，象丰田汽车所采用的VVT-i技术，和本田汽车所采用的VTEC技术正是利

用改变配气相位来增大发动机在低转速时的扭矩输出和高速时的功率输出。

进气歧管

进气歧管负责将由节气门处吸入的清洁空气平均分配给各个气缸。通常进气歧管可以用铝合金铸成。也可以由塑料制成。为确保气缸充气良好，进气歧管内外表须非常光滑，以最大限度减小进气阻力。如果各缸进气道的长度和直径相同，进气时各缸的情况一样，气缸充气就会均匀一致。进气系统必须与外界完全隔绝。

通过漏气处的未经计量的进气会干扰发动机的管理，导致发动机工作不稳，尤其是在怠速时。

可变进气歧管长度技术应用

通过改变进气歧管的长度，来适应发动机在高速工况和低速工况对进气量的不同需求。在低速工况时，主要是利用进气气流的惯性来进气，所以应用长行程的进气道；而在高速工况，由于节气门前后的真空度的降低，气流的惯性也降低，这时，通过改变进气歧管的长度，改用短行程的进气道来加大进气量，满足高速的需求。

在以下图处于关闭状态的翻板阀门，使进气道长度变长；通过翻开翻板阀门，相应就会使进气道长度缩短。

关闭状态开启状态

排气系统

排气歧管

排气歧管将各气缸排出的废气收集起来并以最小的阻力将废气通过排气管排出。排气歧管的设计应使各

气缸排出的废气互不干扰。

由于排出废气流的限制，残留在气缸内的燃烧气体使随后的进气冲程不能吸入充足的空气-燃油混合气，

这将导致发动机输出功率降低。

三元催化转换器

汽车排出的废气，含有有害成分如：无色无味有毒气体CO；对呼吸系统有刺激作用，对农作物有害的HC；对人体有害，引起肺炎，肺气肿的NOX。催化转换器就是要降低这三种成分的含量。催化器内装有催化剂，促进空气与这些有害成分起化学反响，使CO氧化为CO2，CH氧化为CO2和H2O，NOX复原为N2。

废气再循环技术

为了降低氮氧化合物的排放量，在今天的汽车上，通过采用EGR〔废气再循环〕阀将局部的废气重新引入发动机的进气歧管再燃烧，进而降低燃烧室的温度，来降低氮氧化合物的排放量。

第六章燃油供给系统

概述

毫无疑问，内燃机需要燃油来运转。用于汽车发动机的燃油供给系统有多种类型。本节简要介绍的是汽

车所用的各类燃油供给系统。

混合气形成系统有两种根本类型：

－化油器系统、

－燃油喷射系统

化油器系统

化油器通过一个喉管在进气系统中产生真空。该真空通过专门的喷嘴系统从浮子室抽出燃油，并使燃油

以微小雾滴形式与流过化油器的空气混合。

燃油喷射

燃油喷射有两种根本形式：

－节气门体燃油喷射

－多点燃油喷射

节气门体燃油喷射〔TBI〕

节气门体燃油喷射〔TBI〕由电子系统控制。

燃油通过单个电磁式燃油喷射器喷入进气歧管。

电动泵产生将燃油供给喷射器所需的压力。

多点燃油喷射

多点燃油喷射可为机械式〔K-Jetronic〕或电子式。以下为电子控制式多点燃油喷射系统：多点燃油喷射〔MFI〕：燃油喷射器分两组工作。发动机每转一圈，一组燃油喷射器喷射两次燃油。顺序多点燃油喷射〔SFI〕：燃油喷射器按点火顺序分别工作。

电子燃油喷射系统

根据车辆每一时刻的行驶情况，微电脑将燃油喷射、发动机怠速、燃油泵控制在最正确状态，降低燃油消耗，减少尾气排放污染，同时又保障足够的动力性。控制电子燃油喷射的方法是事先将各种工况下的最正确控制数值输入到控制模块中。它通过传感器侦测发动机状态，并根据传感器发回的信号从事先存储在控制模块中的数据里选择最优化值。它也会向执行器发出信号来控制其工作。

目的

*提高发动机性能

*改善燃油经济性

*减少空气污染

*提高动力性

*提高冷起动性

电子燃油喷射流动系统

虽然每个车型的个别部件有些区别，但是根本上电子燃油喷射系统都监视和控制这四个主要系统来保证

发动机的最正确性能。

*燃油喷射控制系统

*怠速控制系统

*点火正时控制系统

*排放控制系统

通过不断的调整来保持这些系统之间一定的关系。理解这些关系可以使你更易于化整为零地理解发动机

全面的运转情况。对于每一种控制系统都需要使用三个根本部件：

*传感器

*控制器

*执行器

这几个部件相互的工作关系如以下图所示：

燃油喷射控制

根据进气量〔空气质量〕，这个燃油喷射控制系统确定符合发动机状况的燃油喷射量。例如，当起动发动机时，根据冷却液温度，优化燃油喷射量。怠速后，通过自适应功能可以正确地控制空燃比。

点火正时控制

根据发动机转速和进气量，电脑来计算点火时刻，确定最优的点火时间。怠速控制在节气门全闭时，怠速控制装置通过调节通过旁通进气道来控制发动机的转速。

排放控制

在发动机的所有工作状态，控制尾气中碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化合物的排放量。在今天的汽车上，常采用的尾气排放装置有：曲轴箱通风系统，废气再循环系统，三元催化转换器等。控制模块控制模块有时被称为“ECM〞，或简单地称为“电脑〞。控制模块接收来自各种传感器和开关的信号，进行计算，将结果与内存中存储的数据相比拟，然后输出优化信号给执行器。这个模块是电子燃油喷射系统的核心。

缸内直喷技术〔GDI〕介绍

GDI为英文“GasDirectInjection〞的缩写，意为汽油缸内直喷，与常规MPI发动机不同的是汽油直接喷入气缸内而不是进气道，喷油正时也改在进气冲程和压缩冲程进行控制，极大地提高了压缩比而实现较大功率的输出。由于采用竖式直通进气道和曲形外表顶部活塞，可以在气缸内形成分层的空燃比混合气，稀到40：1的混合气也可以获得稳定的燃烧，极大地提高了燃油的经济型。

燃油输送系统

为发动机提供适当的空/燃混合气，主要构成部件有储存燃油的燃油箱、去除混在燃油中的水分和杂质的

燃油滤清器、向燃油压力调节器输油的燃油泵、燃油压力调节器、燃油喷射器和输油管。

燃油泵

一般燃油泵装在燃油箱内。因为燃油穿过燃油泵马达内部，马达在燃油内旋转。平安阀的开启压力大约

在343至441kPa〔3.43至4.41bar，3.5至4.5kg/cm2，50至65psi〕。电子式燃油泵装有单向阀以改善

发动机起动性，并保持适宜的燃油系统剩余压力防止产生气阻。

燃油滤清器

燃油过滤器也称为燃油滤清器，通常在系统内安装于燃油泵与燃油压力调节器之间。燃油中包含灰尘、

胶类物质及水。因为灰尘和胶类物质会堵塞化油器中的狭窄通道，水和灰尘会导致冻结，所以这些杂质都必

须予以去除。燃油过滤器是不可维修零件，所以它们需要更换。

燃油滤清器可以内置在燃油泵总成上面，也可外置在油箱外面。

图示为一外置的燃油滤芯。

燃油压力调节器

调节器的作用用来调节燃油系统中的油路压力，根据输油方式的不同，调节器可以外置，也可以内置于油泵总成上面。外置的油压调节器常根据进气歧管的真空度对燃油压力进行调整。

图为一内置的油压调节器。

汽油

汽油种类

按辛烷值分类。

含铅和无铅汽油。

含铅燃油：

－燃油含有一定量可提高抗爆性的铅化合物。

－为了保护环境，含铅燃油只能用于需要用铅化合物的燃烧产物为排气门润滑的发动机。

无铅燃油：

铅会破坏催化转化器的活性贵金属镀层。所以，装有催化转化器的汽车需要使用无铅燃料。因此，所谓“无铅汽油〞的铅含量被减少到最低限度〔实际上不可能完全无铅〕。然而，这会降低抗爆性，必须用专用添加剂来纠正。

辛烷值和抗爆性：

辛烷值是对燃油抗爆性的一种度量方法。在欧洲，为燃油规定了最低辛烷值。

普通汽油的最低辛烷值为91ROZ/RON，高级汽油的最低辛烷值为95ROZ/RON，超级汽油的最低辛烷值为

98ROZ/RON。

汽油发动机爆震

在点火前很短的时间里，火花点燃燃气混合气。推进的火焰前锋增加了燃气混合气的压缩。由于压缩行

程延续至上止点，混合气会被进一步压缩。燃烧室也相应升高。一旦火花塞、排气门等零件或沉积物的温度

到达850℃，就会点燃燃烧室中的未燃混合气。这种非受控燃烧产生的压力波会与〔点火火花控制的〕受控

燃烧产生的压力波发生冲突。这些气压波碰撞，会导致振动，就是我们听见的发动机爆震。

爆震引起的压力冲击导致功率下降和对曲柄传动装置产生过度压力。如果允许发动机持续爆震燃烧运转，

会导致轴承或活塞顶损坏。发动机内会不受控自燃。

爆震的另一个可能原因是过早产生点火火花。由于压缩过程继续，燃烧高温被进一步提高。升高的燃烧

室温度会过早触发点火和非受控燃烧〔爆震〕。

加速爆震

加速爆震发生于发动机低速时加速。相对来说，加速爆震对发动机造成的负载不会损坏发动机。

高速爆震

高速爆震发生于汽车重载高速行驶。如果发动机有加速爆震，就更容易发生危险的高速爆震。一般说来，发动机长时间高速行驶，驱动噪声掩盖了爆震噪声。所以，司机很难觉察高速爆震。高速爆

震隐藏着极大的危险。

发动机温度急速上升是高速爆震唯一的迹象。

爆震的原因

燃油抗爆性或辛烷值低或品质低劣是爆震燃烧最常见的原因，因为这些燃油在发动机内会不受控自燃。

第七章.发动机润滑系统

润滑系统概述

发动机内部有许多运动零件，当两块金属互相摩擦，在接触面会产生热量和擦伤甚至抱死。因此需要润

滑系统在金属滑动面上形成一层油膜，以防抱死。

润滑系统作用：

润滑

将润滑油不断地供给各零件的摩擦外表，形成润滑油膜，减小零件的摩擦、磨损和功率消耗。

清洁

发动机工作时，不可防止地要产生金属磨屑，空气所带入的尘埃及燃烧所产生的固体杂质等。这些颗粒

假设进入零件的工作外表，就会形成磨料，大大加剧零件的磨损。而润滑系通过润滑油的流动将这些磨料从零件外表冲洗下来，带回到曲轴箱。在这里，大的颗粒沉到油底壳底部，小的颗粒被机油滤清器滤出，从而起到清洁的作用。

冷却

由于运动零件的摩擦和混合气的燃烧，使某些零件产生较高的温度。而润滑油流经零件外表时可吸收其

热量并将局部热量带回到油底壳散入大气中，起到冷却作用。

密封

发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油膜，减少了气体的泄漏，保证气缸的应有压力，起到了密封作用。

防蚀

由于润滑油粘附在零件外表上，防止了零件与水、空气、燃气等的直接接触，起到了防止或减轻零件锈

蚀和化学腐蚀的作用。

机油泵

有几种形式的机油泵，通常使用的是齿轮式和转子式。

内齿轮机油泵

内齿轮和外齿轮偏心安装，两个齿轮之间的空间装有一个月牙形零件。当内齿轮被驱动时，带动外齿轮

转动，润滑油从进油口被吸入外齿轮、内齿轮和月牙铁之间的空腔内并从出油口排出。这种泵的驱动方式简单，因为内齿轮直接由曲轴驱动。

转子式机油泵

该型称为旋转型。内转子有四个凸耳，由凸轮轴或曲轴驱动齿轮驱动。外转子有5个凹口与内转子啮合，两者偏心地组装在一个壳体内。当内转子旋转时，润滑油被吸进内外转子之间的空腔并经出油口压出。

机油压力调节器

润滑油在压力下传送，发动机转速越高机油压力越大。每个被润滑的零件都处于高压之下，需要大量的

机油。然而，过大的机油压力导致机油泵负荷过大，机油消耗过多，使发动机功率损失。

因此，在机油泵内安装了压力调节器以正确调节机油压力。

图中显示一个机油压力调节器的剖面图。如果机油压力超过弹簧压力，平安阀将移动翻开旁通孔，使一

些机油回到进油口，这样就调节了压力。

机油滤清器

在发动机运转时，灰尘和金属颗粒可能污染机油。为防止阻滞及过度磨损，必须彻底去除这些异物。机

油滤清器就是用于这个目的。

有许多形式的滤清器可用。近来筒式机油集滤器由于其易于保养而被广泛采用。旁通阀的设计使得在滤芯堵塞时机油也能通过。

更换机油滤清器时，一定要使用纯粹零件。某些市售机油滤清器可能价格低，但其滤芯质量低，会导致

故障。

机油更换

机油担负着整个发动机系统的润滑和清洁工作，对于发动机的正常工作起着及其重要的作用，务必要按

规定的保养间隔更换机油。一定要在发动机处于正常工作温度时更换机油，因为这时机油较稀易于流动，能

将杂质带走。

更换机油时，一定要更换机油滤清器，因为原机油滤清器可能被杂质阻塞。阻塞的滤清器会减缓机油的

流动，降低发动机的润滑。另外，残留在滤清器中的旧油会降低新油的品质。

添加新油时，数量正确至关重要。机油加得过多，发动机工作时会损坏密封垫。另外，如果机油进入进

气或排气系统可能使催化剂中毒。

发动机换油后第一次起动时，在油泵将滤清器充满机油并到达所需油压前切勿加载。

润滑油的规格

润滑油按照SAE粘度等级分类。这些等级是由汽车工程师学会〔SAE〕规定的。机油是按粘度来区分的，

粘度与环境温度有关。

机油分单级机油，如SAE50W，和多级机油，如SAE15W40。多级机油覆盖假设干粘度等级，因此占有优势。

注意：粘度信息不说明机油质量。

API〔美国石油学会〕分级

美国石油学会〔API〕与SAE及ASTM〔美国测试和材料学会〕合作，开发了一套按机油性能分类的方法。

API机油分级主要分两级：

－柴油发动机用的C级机油

－汽油发动机用的S级机油

对于这些级别的机油，还在规格上加了一些字母，表示不同的品质等级〔例如：APISG/CD〕。

CCMC分级

API分级法是一个基于北美条件的质量标准。全部测试用美国发动机进行。这说明进行测试的发动机都是大排量和低比功率的发动机。同样，测试周期也是由美国使用条件决定的。因此，API分级法不符合欧洲的要求。为此，20世纪70年代初，CCMC〔欧洲共同市场汽车制造商委员会〕与欧洲汽车制造商合作，制定了CCMC技术标准。由于在开发机油测试方法时考虑了诸多因素，如