《汽车概论（第2版）》第5单元 汽车基本结构及工作原理

1主要内容5.1汽车发动机的基本结构及工作原理5.2汽车底盘的基本结构及工作原理5.3汽车车身的基本结构及工作原理2汽车总体组成35.1汽车发动机基本结构

及工作原理5.1.1四冲程汽油机基本结构及工作原理

1.四冲程汽油机基本结构4汽车发动机（多缸）

5四冲程汽油机基本结构6四冲程汽油机基本结构72.四冲程汽油机基本工作原理进气0º~180º↓开关压缩180º~360º↑关关作功360º~540º↓关关排气540º~720º↑关开排气门进气门活塞行向曲轴转角行程名称8四冲程汽油机基本工作原理

9工作过程分析（1）四冲程发动机活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、做功、排气一个工作循环的发动机称四冲程发动机。10（2）冲程与活塞行程★冲程:指发动机的类型★活塞行程:指活塞运行的上、下两个止点之间的距离S。11★气缸工作容积：一个活塞在一个行程中所扫过的容积。★发动机总排量：一台发动机所有气缸工作容积之和。12★压缩比（ε）：★气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶部以上的气缸容积。★燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶部以上的容积。133.多缸发动机结构与工作特点（1）共用一个机体，一根曲轴；（2）曲轴的曲柄分布应该使各缸作功行程均匀分布在7200曲轴转角内。14多缸发动机工作原理154缸机工作循环（工作顺序1-3-4-2）曲轴转角/（0）第一缸第二缸第三缸第四缸0～180做功排气压缩进气180～360排气进气做功压缩360～540进气压缩排气做功540～720压缩做功进气排气165.1.2四冲程柴油机结构及工作特点1.结构特点没有火花塞设喷油器

17（1）进气行程进入气缸的是纯空气；（2）着火方式属于压燃式。

2.工作原理18四冲程柴油机工作原理195.1.3发动机分类往复活塞式旋转活塞式活塞式内燃机燃气轮机内燃机按热能转变为机械能的方式分20按冲程数分类二冲程内燃机内燃机四冲程内燃机21按着火方式分类

点燃式

压燃式内燃机22按燃料种类分

液化石油气

沼气气体燃料发动机柴油机汽油机液体燃料发动机醇类柴油甲醇多种燃料发动机天燃气内燃机23按进气状态分类非增压内燃机增压24按冷却方式分类水冷内燃机风冷25按气缸数及布置分类（1）单缸内燃机：只有一个气缸的内燃机。（2）多缸内燃机：具有两个或两个以上气缸的内燃机。（3）立式内燃机：气缸布置于曲轴上方且气缸中心线垂直于水平面的内燃机。（4）卧式内燃机：气缸中心线平行于水平面的内燃机。26（5）直列式内燃机：具有两个或两个以上直立气缸，并呈一列布置的内燃机。（6）V形内燃机：具有两个或两列气缸，其中心线夹角呈V形，并共用一根曲轴输出功率的内燃机。27（7）对置气缸式内燃机：两个或两列气缸分别排列在同一曲轴的两边呈1800夹角的内燃机。28（8）斜置式内燃机：气缸中心线与水平面呈一定角度(不是直角)的内燃机。按用途分类：有汽车用、机车用、船用…295.1.4发动机组成与结构原理在一个机体上安装一个机构（曲柄连杆机构）和六大系统（换气、燃料、润滑、冷却、点火、起动）。柴油机则为五大系统，没有点火系统。30机体组件点火系统焕气系统冷却系统曲柄连杆机构润滑系统起动系统燃料系统311．机体组件（1）作用：发动机的骨架，支承着发动机的所有零部件。（2）组成：主要由气缸体、气缸、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等组成

32气缸罩气缸盖气缸垫

气缸曲轴箱水道、油道气缸体油底壳垫油底壳图5－9发动机机体组件332．曲柄连杆机构（1）作用将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。（2）主要组成主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦、曲轴、飞轮等组成

34活塞环

活塞活塞销连杆连杆轴承曲轴曲轴齿轮曲轴带轮曲轴轴承飞轮353．换气系统（1）作用按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸入干净空气，排除废气。（2）主要组成主要由空气滤清器、进排气管系、配气机构（气门组件、凸轮轴、驱动机构）、排气消音器等组成

36凸轮轴排气管系消声器气门组件空气滤清器进气管系37配气机构组成曲轴正时带轮张紧轮曲轴凸轮轴传动带轮凸轮轴气门气门气门座气门弹簧气门卡环气门锁片气门弹簧座38（3）配气机构工作原理39配气定时40发动机VTEC系统

41发动机废气涡轮增压器

424．燃料供给系统（1）汽油机燃料供给系统作用：根据汽油机的不同工况要求，供给不同浓度的油气混合气。

工况：工作状况的简称，通常用发动机的转速和负荷来表示。发动机的负荷是指发动机的外部载荷，发动机输出的动力随外部载荷而变化。43混合气的浓度：通常用空燃比来表示，空燃比是每工作循环充入气缸的空气与燃油的质量比（α=A/F）。

汽油机不同工况对空燃比的要求如下表所示。44汽油机各工况对混合气浓度的要求发动机工况空燃比（A/F）起动：（0℃）约2起动：（20℃）约5怠速约11小负荷12～13中等负荷（经济车速）15～18大负荷12～13加速845汽油机燃料供给系统组成主要由汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、各种传感器、电控喷油器、电控单元等组成

46汽油机电控燃油喷射系统47电控喷油器

48电控喷油器喷油

49电控单元ECU

50电控汽油喷射系统的工作原理

51（2）柴油机燃料供给系统●作用：根据柴油机的不同工况要求，定时、定量产生高压油。

●传统的柴油喷射系统采用机械方式进行控制，精度差，喷油量、喷油压力和喷油时间难于准确控制，导致柴油机排气冒黑烟，动力、经济性能下降。目前已经普遍采用电控共轨喷射。52电控柴油机共轨喷射系统组成●燃油供给系统（油箱、电动输油泵、燃油粗、细滤清器、高压油泵、共轨管、电控喷油器等）

●电子控制系统（各种传感器、执行器和电控单元ECU）5354工作原理工作原理：输油泵将柴油从油箱泵出，经柴油滤清器过滤，进入高压油泵提高压力到150MPa以上，进入共轨管。ECU根据加速踏板位置、空气流量传感器、轨压传感器、发动机转速、冷却液温度、进气温度等传感器输入的信号，进行比较、分析、计算，然后向电控喷油器喷发出喷油脉冲指令，实现对喷油量的精确控制。多余的柴油从回油管流回柴油滤清器或油箱。555．点火系统（1）作用

●按汽油机要求，准时、可靠点燃气缸内可燃混合气。

（2）主要组成

●现代汽车多用微机控制点火系，主要由电源、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控单元ECU、火花塞等组成。5657火花塞

58火花塞

59蓄电池

60发电机

61点火线圈

62（3）工作原理ECU根据节气门位置、发动机转速、冷却液温度、进气温度、和爆燃等传感器输入的信号，与存储在ROM中的参考数据进行比较、分析、计算、判断，然后发出点火指令，通过火花塞，点燃可燃混合气。636．润滑系统（1）作用

●减轻机件磨损、减小摩擦损失、降低功率消耗。

●冷却、清洁、密封、防机件氧化锈蚀。

（2）润滑方式

●压力润滑、飞溅润滑、润滑脂润滑

64（3）主要组成一般由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、机油压力表、机油道等组成

6566（4）工作原理

67润滑系工作原理

687．冷却系统（1）作用

●保证发动机在适宜的温度范围内工作。

（2）冷却方式

●有水冷和风冷两种。现代汽车几乎都采用强制水冷。

69EQ6100-1发动机冷系统1-百叶窗2-散热器3-散热器盖4-风扇5-水泵6-节温器7-水温表8-水套9-分水管10-放水开关70（3）主要组成主要由冷却水泵、风扇、节温器、散热器、冷却水道等组成。71（4）工作原理冷却水小循环72冷却系工作原理冷却水大循环73（5）冷却液冷却液种类有水及加有防冻剂的防冻液。水冷却液使用注意不宜添加河水、井水等含矿物质的水，应添加雨水、雪水或离子交换水。在严寒冬季易结冰，需放水过夜，否则会使造成结冰时体积膨胀，胀裂机体、气缸盖的严重事故。74现代轿车普遍采用防冻液，以提高冷却液的防冻和防沸的能力。例如桑塔纳系列轿车采用以乙二醇为基料的冷却液（乙二醇的质量占45.6%、水的质量占54.4%），使其冰点在–25℃以下，沸点在106℃以上。专用冷却液一般呈深绿色或深红色，有一定的毒性，使用时应注意。发现冷却液泄漏应及时检查添加。758．起动系统（1）作用按发动机要求，提供一定的转矩，使发动机达到规定的转速，顺利完成起动过程。低温起动时，还应进行预热起动。（2）主要组成主要由蓄电池、起动开关、起动电动机等组成。7677起动电动机

78（3）工作原理当起动开关置于起动档“Start”时,首先接通起动控制电路，蓄电池电流流入起动机，并使其转动。同时，电磁开关还将驱动齿轮向外推出与发动机飞轮相啮合，带动发动机转动。当发动机完成着火后，驾驶员及时将起动开关转到点火档“IG”，切断起动机控制电路，驱动齿轮退回，起动机停止运转。

79（4）低温启动与预热发动机预热方法常见的有电热塞、热敏电阻预热器和电火焰预热器。也可以采用喷起动液方法帮助起动。

805.2汽车底盘基本结构及工作原理发动机车身传动系转向系行驶系制动系815.2.1汽车传动系821.汽车离合器（1）离合器作用分离和结合发动机的动力，保证汽车平稳起步，使换档时工作平顺和防止传动系过载。（2）离合器的基本结构及工作原理83摩擦离合器的基本结构原理

a）离合器结合b）离合器分离1-飞轮2-从动盘3-离合器踏板4-操纵结构5-压紧弹簧6-花键轴7-分离套筒8-轴承84离合器工作原理

852.汽车变速器（1）变速器功用改变传动比，以适应汽车在各种行驶条件下所需的牵引力和合适的行驶速度；实现倒车；利用空档切断离合器与传动轴之间的动力传递，以便汽车换档和发动机起动及怠速运转。86（2）变速器类型按操纵方式分手动变速器和自动变速器。手动变速器靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档，换档机构简单，工作可靠，但操作复杂。自动变速器（AutomaticTransmission简称AT）能根据汽车的运行状况自动换档，无离合器，通过加速踏板控制车速，操作简单，但结构复杂。87（3）手动变速器结构原理a）减速传动b）增速传动88桑塔纳2000GSi轿车用的变速器

89变速器原理9091（4）自动变速器结构原理9293自动变速器工作原理工作时，电控单元（ECU）根据驾驶员脚踩加速踏板角度的大小（发动机的节气门开度）、汽车车速等各种运转参数，按照的设定的控制程序发出换档等控制信号，通过各种电磁阀（换档电磁阀、油压电磁阀等）来完成换档等控制任务。94953.汽车万向传动装置（1）功用在轴线相交且相对位置经常发生变化的两轴间传递动力，主要应用于连接变速器与驱动桥或离合器与驱动桥、变速器与分动器、转向驱动桥、断开式驱动桥及连接转向操纵机构等。96（2）万向传动装置组成1-变速器2-万向传动装置3-车架4-后悬架5-驱动桥975.驱动桥98差速器差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右半轴以不同转速旋转（差速）。99差速原理1005.2.2汽车行驶系1.车轮1-轮胎2-螺栓3-气门嘴4-饰罩5-辐板6、8-平衡块7-轮辋1012.车桥1023．车架1034．车轮定位（1）主销后倾角104（2）主销内倾角（3）前轮外倾角105（4）前轮前束106（5）后轮外倾

●其定义与前轮外倾相似。采用独立后悬架的大多数车辆常有一个较小的正后轮外倾角。

（6）后轮前束

●其定义与前轮前束相似。1075．汽车悬架（1）悬架作用

●把路面作用于车轮上的各种反力所造成的转矩传递到车架(或车身)上，减少汽车振动。108（2）悬架的基本组成1-弹性元件2-减振器3-下摆臂4-横向稳定杆5-纵向推力杆6-转向节7-上摆臂109悬架原理1105.2.3汽车转向系1.汽车转向原理ctgα＝ctgβ+B/L1112.汽车转向系类型●汽车转向系分为机械转向系和动力转向系两大类。

●机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，传力件都是机械的。

●动力转向系以发动机或电动机的动力作为主要转向能源，转向轻松省力。1123.机械转向系组成包括转向盘、转向轴、转向管柱等。它们的作用是将驾驶员的操纵力传给转向器。（1）转向操纵机构113114（2）转向器转向器是转向系中的减速增矩装置，并改变转向力矩的传动方向。

目前应用广泛的机械转向器有齿轮齿条式转向器、循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器等几种。115（3）转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮按要求的角度关系偏转，以保证汽车转向时各车轮与地面的相对滑动尽量小。116转向原理1174.电子控制动力转向系理想的转向系应使汽车在静止或低速行驶时，转向所需操纵力小，轻便省力；而在中高速行驶时，转向操纵力稍大，增加驾驶员的“路感”，提高操纵稳定性，保证高速行车的安全。传统的机械式转向系不能达到这个要求，而电子控制动力转向系可以满足。1185.汽车四轮转向●汽车四轮转向是对后轮也进行转向操纵的系统。

●前后转向轮的转向控制有同相和逆相两种情况，逆相式的转弯半径比两轮转向的转弯半径小，提高了汽车转向的机动性，适于汽车低速行驶；同相式在转向时车身与行驶方向的偏转角小，提高了操纵稳定性，适于汽车的高速行驶。1195.2.4汽车制动系使行驶中的汽车减速甚至停车，或使已经停下来的汽车保持不动。

1.汽车制动系功用1202.汽车制动系分类分类方法类型特点按功能分行车制动使行驶中的汽车减速或停车驻车制动使汽车停在各种路面驻留原地不动应急制动在行车制动系失效后使用的制动系辅助制动增设的制动装置，以适应山区行驶及特殊用途汽车需要121分类方法类型特点按制动能源分人力制动以人力为唯一能源动力制动以发动机动力转化为液压或气压制动伺服制动兼用人力和发动机动力制动122分类方法类型特点按制动能量传输方式分机械制动以机械传输制动能量液压制动以液压传输制动能量气压制动以气压传输制动能量电磁制动以电磁力传输制动能量组合制动多种传输制动能量综合1233.汽车制动系基本组成与工作原理（1）汽车制动系基本组成

(以液压蹄式制动系为例)1241-制动踏板2-推杆3-主缸活塞4-制动主缸5-油管6-制动轮缸7-轮缸活塞8-制动鼓9-摩擦片10-制动蹄11-制动底板12-支承销13-制动蹄回位弹簧125蹄式制动器126（3）盘式制动器结构原理127盘式制动器128（4）汽车制动间隙与制动距离制动器在不工作时，摩擦片与制动鼓之间的间隙称制动间隙。制动距离是指驾驶员踩下制动踏板至车辆完全停住时汽车所行驶的距离。1295.汽车制动防抱死系统（ABS）（1）ABS功用

防止汽车制动时车轮抱死的装置，并把车轮的滑移率保持在最佳范围内。

130曲线行驶时车轮抱死的汽车运动情况a）前轮抱死b）后轮抱死

c）所有车轮抱死131（2）ABS基本组成与工作原理1325.驱动防滑系统（ASR）（1）ASR的作用防止汽车在起步、加速和低附着系数路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。

133（2）ASR的基本工作原理发动机输出转矩调整方式;驱动轮制动控制方式。驱动轮制动控制的方法只限于低速行驶时使用。ASR可以与ABS共用车轮转速传感器等部件。ASR电子控制装置既可是独立的，也可与ABS共用。1345.3汽车车身基本结构及工作原理5.3.1汽车车身结构135车身组成主要由车身本体、开启件（各种门、窗、行李箱和车顶盖等）、附件（各种座椅、内外饰、仪表电器、刮水器、洗涤器、风窗除霜装置、空调等）和安全保护装置（保险杠、安全带、安全气囊等）组成。货车及专用车辆还有货箱及专用设备。136刮水器137三点式安全带

138安全气囊

139安全气囊的作用过程

140GPS1415.3.2汽车空调系统1．作用实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。2．汽车空调系统基本组成及工作原理主要由制冷系统、供暖系统、通风和空气净化装置及控制系统组成。1421-冷凝器2-压缩机3-制冷剂管路4-蒸发器箱5-进风罩6-空调控制装置7-加热器8－储液干燥器1431.制冷系统144空调原理145空调压缩机1462.其他系统1475.3.3汽车仪表及照明1．汽车仪表系统仪表系统功用充放电显示系统电流表指示蓄电池充电或放电的电流值电压表指示蓄电池充电或放电的电压值充电指示灯指示蓄电池充电或放电148仪表系统功用机油压力显示系统机油压力表指示发动机主油道中机油压力大小机油压力报警灯或蜂鸣器机油压力过低时报警燃油量显示系统燃油表指示汽车燃油箱内储存燃油量的多少液面报警灯燃油箱内燃油燃油量过少时报警149仪表系统功用冷却液温度显示系统水温表指示发动机水套中冷却液温度的高低水温报警灯或蜂鸣器冷却液温度过高时报警车速里程显示系统车速表指示汽车行驶速度里程表指示汽车累计行驶里程转速表指示发动机转速的高低150

广州本田雅格轿车仪表板1-转速表2-故障指示灯3-转向信号灯4-巡航控制指示灯5-车速表6-SRS指示灯7-远光指示灯8-ABS制动指示灯9-驻车制动与制动系统指示灯10-燃油表11-冷却液温度表12-座椅安全带提示灯13-车门和制动灯监视器14-低燃油指示灯15-行程选择/复位按钮16-里程表17-亮度调节18-低机油压力指示灯19-充电系统指示灯151（3）仪表板常见符号1522．汽车照明系统照明装置作用车外照明装置前大灯夜间行驶时照明，可发出远光和近光两种光束前小灯(视宽灯)夜间视宽、近距离照明等后灯红色，警示作用，兼作牌照灯雾灯黄色，在有雾、下雪、暴雨或尘埃弥漫时行车照明，具有信号作用倒车灯倒车时车后照明，并起信号作用牌照灯照明汽车后牌照1532．汽车照明系统照明装置作用车内照明装置仪表灯仪表板照明顶灯车内照明阅读灯乘客阅读照明工作照明装置行李箱灯夜间行李箱门打开时照明发动机罩灯夜间发动机罩打开时照亮发动机1543．汽车信号装置（1）信号装置的作用通过灯光和音响等手段，向行人和车辆发出