汽车原理及维修讲义 (一)

汽车原理及维修讲义第一部分绪论第二部分发动机1/21第五节进排气系统及排气净化装置―――――――――――――――――――――(25)一、进气系统―――――――――――――――――――――――――――――――(25)第六节发动机冷却系统――――――――――――――――――――――――――-(29)第七节发动机润滑系统―――――――――――――――――――――――――--(31)第八节第九节二、发动机的起动方式―――――――――――――――――――――――――－－(34)第三部分汽车传动系(37)2/21第四部分汽车行驶系第五部分汽车控制系统一、制动系的功用和组成――――――――――――――――――――――――――(53)三、对制动系的要求――――――――――――――――――――――――――――(54)一、鼓式车轮制动器――――――――――――――――――――――――――――(55)基本结构和工作原理――――――――――――――――――――――――――――(55)第六部分汽车常识3/21汽车原理及维修第一部分绪论一、世界各国名车标识4/21二、介绍汽车发展史5/211883年德国工程师卡尔·奔驰设计制造了一个单缸四冲程内燃机和一辆三轮汽车，并系在一起，并把汽车推上了历史舞台。建国初期我国的主要汽车企业及其产品产品(括号内为装载量)第一汽车制造厂CA．5t)第二汽车制造厂NJ(1．5t)汽车制造厂第二汽车制造厂BJl30轻型货车(2t)市客车总厂目合合资企业前期项目近期项目汽车XX轿车富康普及型轿车桑塔纳中级轿车帕萨特中级轿车别克新世纪中高级轿车、别克赛欧普及车XX汽车工业(集团)XX夏利微型轿车华利微型货车及车切诺基轻型越野汽车大切诺基轻型越野汽车本田雅阁中级轿车长安汽车公司奥拓微型轿车羚羊普及型轿车重型汽车集团公司斯太尔重型货车依维柯轻型客车及货车英格尔普及型轿车江铃汽车公司江铃轻型货车福特全顺轻型客车松花江微型货车及客车三、车的类型6/21货车是货车是货车分级物的运货车按微型货车≤1．8的总质轻型货车>1．8~≤6．0送货照汽车⑴轿车轿车是供个人使用的载送少量乘员的汽车。轿车按照发动机工作容积分级：轿车分级发动机工作容积(L)微型轿车≤1．0普及型轿车>1．O~≤1．6中级轿车>1．6~≤2．5中高级轿车>2．5~≤4．0高级轿车>4．0客车是供公共服务用的载送较多乘员的汽车。客车按照车辆总长度分级：客车分级车辆总长度(m)微型客车≤3．5轻型客车>3．5~≤7．0中型客车>7．0~≤10大型客车>10~≤12特大型客车指铰接式客车和双层客车汽汽车总质量(t)>6．O~≤14重型货车.专用汽车(略)按动力装置类型分类1内燃机汽车燃料：汽油、柴油、液化石油气、天然气、醇类等。活塞式内燃机：汽车绝大多数使用。燃气轮机：高功率；高油耗；体积小。2电动汽车(EV)蓄电池式电动汽车(ZEV)燃料电池式电动汽车(FCEV)复合车(HEV)3喷气式汽车按行驶道路条件分类1公路用车2非公路用车按行驶机构的特征分类1、轮式汽车2、其他类型形式结构的车辆国产汽车产品型号编制规则7/21分：尾部——由拼音字母或加上阿拉伯数字组成，可表示变型车与基本型的区别或专用例如：型号CAl092表示第一汽车厂生产的货车，总质量9t，末位数字2表示在原车型首位数首位数字(1—9)表示车辆类别中间两位数字表示各类汽车的主要特征参数末位数字1表示载货汽车2表示越野汽车3表示自卸汽车数字表示汽车的总质量(t)4表示牵引汽车表示企业5表示专用汽车自定序号7表示轿车数字0．1升表示发动机工作容积8(暂缺)9表不半挂车或专用半挂车数字表示汽车的总质量(t)容积2．2L，序号6表示5缸发动机的车型，尾部字母L表示加长型(即小红旗加长型中汽车总体构造发动机的作用是使输进气缸内的燃料燃烧而发出动力。现代汽车广泛应用往复活塞式内燃机，它一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统(汽油发动机采用)、起动系统等部分组成。,车身本体、还包括货车的驾驶室和货箱以及某些汽车上的专用作业设备。电气设备包括电源组、发动机起动系统和点火系统、汽车照明和信号装置、仪表、导航系统、电视、音响、等电子设备、微处理机、中央计算机及各种人工智能装置等。的相对位置不同，现代汽车的布置形式通常有如下5种：见下图8/21发动机前置前轮驱动(FF)——是在轿车上盛行的布置形式，具有结构紧凑、减小轿车质量、降低地板高度、改善高速行驶时的操纵稳定性等优点。利于车身内部布置等优点。少数轿车也采用这种形式。发动机中置后轮驱动(MR)——是目前大多数跑车及方程式赛车所采用的形式。由于汽车采用分配和提高汽车性能。此外，某些大、中型客车也采用这种布置形式，把配备的卧式发动机全轮驱动(nWD)——是越野汽车特有的形式，通常发动机前置，在变速器后面装有分动器，以便将动力分别输送到全部车轮上。四、汽车的主要技术参数为了说明汽车的主要技术性能，经常用下列参数来表示。1．整车装备质量汽车完全装备好的质量(kg以下各质量参数相同)，应是：完整的发冷却液的质量和随车工具、备用车轮及备品等的质量之和。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．车长垂直于车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外端突出部位的两垂面间的距离(mm，以下各尺寸参数同)。侧面标志灯、方位灯、转向指示灯等)的两平面之间的距离。7．车高车辆支承平面与车辆最高突出部位相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两条双轨迹的中线间的距离)。9/2111．后悬汽车后端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。13．接近角汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角(o)。14．离去角汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角(0)。15．转弯直径外转向轮(转向盘转到极限位置)的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆直径(mm)。16．最高车速汽车在平坦公路上行驶时能达到的最高速度(km／h)。17．最大爬坡度汽车满载时的最大爬坡坡能力((0)或％)。18．平均燃料消耗量汽车在公路上行驶时平均的燃料消耗量(L／100km)。汽车常用主要结构参数C-最小离地间隙第二部分第一章发动机一、基本结构二、基本术语1．工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。2．上、下止点轴回转中心最近处为下止点(如图2--2)。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。3．活塞行程10/2111/21个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其S=2R。4．气缸工作容积上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积，5.内燃机排量内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，记作VL。6．燃烧室容积为燃烧室容积，也叫压缩容积，记作Vc。7．气缸总容积气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积，记作Va。缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，记作ε。越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机转速。内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。三、四冲程汽油机工作原理(注意：气门状态、曲轴位置、活塞位置)四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。因此，活塞行程可分别用四个过程命名。入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。因为进气系统有阻力，所以进气终了时气缸内的气体压力低于大气压力，约为0.08—0.09MPa。由于进气门、气缸壁、活塞等高温零件以及前一个循环残留在气缸内的高温废气对混合气的加热，致使进气终了时气缸内的气体温度高于大气温度，约为320-380K。气缸内的气体压力随气缸容积或曲轴转角的变化关系称作示功图，它能直观地显示气缸内气体压力的变化(图2--3)。在示功图上，进气行程从进气行程上止点r开始至进气行程12/21进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时，进、排气门均关闭。终了时，气缸内气体的压力约为0.8~1.5MPa，温度约为600—750K。压缩行程的示功图如压缩行程有利于混合气的迅速燃烧并可提高内燃机的有效热效率。一般压缩比ε：7—10，ε太大容易发生不正常燃烧。压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，速升高。在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。这时，进、排气门仍旧关闭。程中，燃烧气体的最大压力可达3．0-6，5MPa，最高温度可达2200-2800K。门排出气缸之外。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。排气行程终了时，在燃烧室内尚残留少量废气，称其为残余废气。因为排气系统有阻力，所，约为0.105—0.12MPa，温度约为900-1100K。期间活塞在上、下止点间往复运动四个行程，曲轴旋转两周，即每一个行程有1800曲轴转排气门早于下止点开启，迟于上止点关闭。即进、排气过程所占的曲轴转角均超过1800进气门早开晚关的目的是为了增加进入气缸内的混合气量和减少进气过程所消耗的功。排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量和排气过程消耗的功。减少残余废气量，会相应地增加进气量。四、四冲程柴油机工作原理使用性能不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根本的差别。因此，在叙述柴油机工作原理时只涉及与汽油机不同之处。在柴油机进气行程中，被吸人气缸的只是纯净的空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0．085—0．095MPa，温度较低，约为310~340K。2．压缩行程3．作功行程13/21的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功。在作功行程中，燃烧气体的最大压力可达6—9MPa，最高温度可达1800—2200K。作功MPa—1200K。4.排气行程排气终了时气缸内残余废气的压力约为0．105-0．12MPa，温度约为700—900K。a)进气行程；b)压缩行程；c)作功行程；d)排气行程14/21五、二冲程汽油机工作原理二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一周的时间内完成的。在四冲程气从气缸内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程。活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。出，称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩(图2-5a)。直至活塞到达上止点，压缩过程结束。空气和汽油在曲轴箱内进一步混合形成可燃混合气。2．第二行程合气点燃(图2-5c)。燃烧气体膨胀作功。此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，唯有进气孔排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。至此作功过程结束，开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸(图2-5d)，扫除其中的废气，开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关15/21作原理图9.曲轴六、汽油机与柴油机、四冲程与二冲程内燃机的比较冲程与二冲程内燃机的若干异同之处。四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占1800曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。旋转的角速度要比其它三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。其按一定的工作顺序依次进行工作。称柴油机为压燃式内燃机。二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有下列一些特点。2)二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1／3左右。另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。3)曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。七、发动机的总体构造柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统和有害排16/21风冷、水冷、油冷。一般小型发动机上采用风冷。大型发动机上采用水冷或油冷。：汽车用多缸发动机气缸的排列型式如图2—6所示。其中常见的有两种：直列式，多用发动机的长度和高度，质量也有所减轻。对置气缸式发动机高度比其它型式的小，使得汽车(特别是轿车和大型客车)的总布置更为方便。气缸对置对于风冷发动机也是有利的。a)直列式；b)“V”型式；c)对置式3、曲轴箱的型式a)平分式；b)龙门式；c)隧道式平分式一一主轴承座孔中心线位于曲轴箱分界面上。其特点是制造方便，但刚度小，且前后端呈半圆形，与油底壳接合面的密封较困难。多用于中小型发动机。壳前后端为一平面，其密封简单可靠，被大中型发动机所广泛采用。盖既不可换位也不可换向。为避免错装，在主轴承盏上都有位置和方向记号。17/21机械负荷较大的、主轴承采用滚动轴承的发动机中。第一节发动机性能指标发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。变革和多样性是与发动机性能指标的不断完善和提高密切相关的。一、动力性指标动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。的乘积即为发动机对外输出的有效功。2．有效功率发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作户Pe，单位为kW。它等于有定有效转矩和曲轴角速度，然后用如下公式计算出发动机的有效功率pe。：p=T2几n103=Tne(kw)ee6095503．发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用n表示，单位为r／min。发明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和发动机，当其用途不同时，其标定功率值并不相同。的转速作为评价发动机动力性的一个指标。4．平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作Pme，单位为MPa。显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。二、经济性指标发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等。燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作ηe。显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的经济性越好。2．有效燃油消耗率发动机每输出lkW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作b。，单位为eebb=103epe18/21显然，有效燃油消耗率越低，经济性越好。三、强化指标强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率，记作P。升功率大,L表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高。2．强化系数平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。C03m30不论是活塞平均速度高，还是平均有效压力大，均使发动机的热负荷和机械负荷增高。四、紧凑性指标紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。1.比容积发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积。2．比质量比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。五、环境指标环境指标主要指发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。当前，排放性和噪声水平