汽车原理概论

汽车原理概论北京翰林国际咨询有限公司2023/11/272车辆基本结构车身结构与配备底盘悬吊系统底盘转向系统地盘传动系统刹车系统车轮与车胎引擎原理与结构2023/11/273引擎结构与运作原理2023/11/274汽车引擎型式目前常见的汽车引擎四行程汽油引擎四行程柴油引擎转子引擎油电混合引擎使用最普遍安静、低震动低成本低速扭力较差油耗较差省油耐用低速扭力强较为环保成本较高出力大低震动油耗不佳较不环保妥善率性能佳环保省油结构复杂维修成本高NissanTiidaOpelAstra1.9CDTiMazdaRX-8NissanAltimaHybrid2023/11/275引擎结构引擎结构引擎本身是由汽缸头、汽缸体、活塞、连杆、曲轴、凸轮轴和飞轮等构成2023/11/276引擎气缸排列形式常见的汽车引擎排列方式直列式引擎V型引擎水平对卧引擎气缸排列成一直线，使得引擎宽度较小，但引擎的总长度会因汽缸数的增加而变长气缸以V型排列，而使引擎整体的结构较紧密，且因曲轴的轴承数较少，使得磨损也较少气缸以两行对向排列，可使引擎高度降低但宽度增加。且使引擎震动较少直列式引擎宽度较小V型多气缸能紧密结合水平对向式较短但较宽2023/11/277汽门与凸轮轴型式常见的汽门设计型式顶上式单凸轮轴SOHC顶上式双凸轮轴DOHC汽门摇杆式OHV一根凸轮轴位于引擎上端，透过摇臂驱动汽车动作两根凸轮轴位于引擎上端，透过摇臂驱动汽车动作凸轮轴位于引擎下方，透过汽门挺杆及摇臂驱动汽门2023/11/278四行程引擎的运作2023/11/279排气量如何计算排气量排气量是当活塞由下死点至上死点之间的容积总排气量（以立方公分-cm³表示）是以单杠排气量乘以汽缸数所得之和引擎排气量代表意义：排气量越大引擎出力相对越大排气量越大油耗量相对越大2023/11/2710压缩比是什么？压缩比压缩比就是当活塞在下死点时气缸内的容积与活塞在上死点时气缸内的容积之比值当活塞在上死点时气缸内的容积称为燃烧室容积当活塞在下死点时气缸内的容积等于排气量加上燃烧室的容积压缩比P=排气量V+燃烧室容积V’燃烧室容积V’代表意义：压缩比越大，引擎效率越佳2023/11/2711理想混合比油气混合比燃烧所需要的空气和燃油混合比率称为油气混合比（计算基础是重量而不是体积）为了完全燃烧1g的汽油，需要14.7g的空气，这种油气混合比称为理想的油气混合比油气混合比=空气量（g）燃油（g)理想油气混合比=14.7g（空气量）1g（燃油）越接近此比例，则越省油2023/11/2712稀薄燃烧技术主端口负端口一般引擎稀薄燃烧引擎稀薄燃烧原理涡轮控制阀主端口负端口使引擎尽量达到理想混合比的燃烧状况，以减低HC、CONOx排放会提高2023/11/2713什么是可变汽门？可变汽门正时利用油压机构改变汽门开启与关闭时间可改善低速扭力并提高高转速马力代表意义：拥有较佳的容积效率废气排放更洁净、更省油可变汽门作动器2023/11/2714什么是可变汽门？可变汽门扬程利用油压机构改变凸轮轴的角度，籍以改变汽门开启的行程可改善低速扭力并提高高转速马力代表意义：废气排放更洁净、更省油拥有较佳的容积效率可变汽门扬程之凸轮轴设计2023/11/2715TurboEngine原理原理由引擎排放的废气来驱动涡轮叶片，引导空气在高压力下进入引擎由于是以高压将大量的空气压缩进入引擎燃烧室，可产生较大的动力涡轮增压是目前提升引擎动力最有效的方法，其原理是利用排废气的压力驱动涡轮，并带动同轴的空气压缩叶片，压缩吸入的气流再送往气缸2023/11/2716TurboEngine的优点优点引擎出力提升30%~40%，兼具高压力扭力及省油性小引擎，大动力，2000cc可输出相当于排气量2500cc~4000cc的动力在高山上行驶时，不会因较低的大气压力而进气不足、动力衰退涡轮车比相同动力，大排气量的车省税金油耗比一般相同动力的车子省油2023/11/2717引擎爆震爆震当汽油引擎受到过大的负荷（例如：突然加速或上一个陡坡），有时候引擎会发出一种声音，好像有人用榔头在敲打气缸般，称为爆震爆震是因为在点火之后油气混合气尚未完全引燃，在燃烧室一角的混合气因为压缩产生高温而自燃，并因为高温高压而迅速延烧，结果其压力波会撞击到汽缸壁或活塞顶而产生了声音如爆震经常发生，而造成压力和温度迅速上升，则会影响到活塞顶、垫片、汽门的寿命避免爆震产生的方法：降低压缩比使用高辛烷值的汽油（辛烷值表示汽油防爆震的能力）调整（延迟）点火正时2023/11/2718点火系统点火系统点火系统依引擎运转情况于适当时间提供电子火花点燃混合气体点火系统组件点发火线圈-产生高压电分电盘-控制点火时间和分配高压电火星塞-安装于气缸头上，利用点火线圈传来的高压电跳过两个电极来产出火花点燃混合气高压导线-传送点火线圈产生的高压电至火星塞2023/11/2719柴油引擎运作原理柴油引擎有较高的热效率，其优点为燃油较安全、油耗较低和耐久性较佳柴油引擎与汽油引擎比较，在进气和爆炸行程有所不同进气行程汽油引擎吸入气缸的是油气混合气。而柴油引擎吸入气缸有纯空气压缩行程在柴油引擎上，燃油的点燃是因为空气被压缩所产生的热。因此空气必须被压缩至温度上升达到燃油的点火温度，一般为400-500℃柴油引擎之压缩比为汽油引擎的2-3倍爆炸行程柴油引擎的点火方式与汽油引擎不同，汽

油引擎使用电子火星塞点燃油气混合气，

柴油引擎则是靠空气被压缩所产生的热，

喷油嘴喷出柴油燃烧产生动力排气行程燃烧后的废气则经由排气门排出2023/11/2720柴油引擎VS汽油引擎柴油引擎与汽油引擎比较项目柴油引擎汽油引擎燃油柴油汽油进汽纯空气汽油与空气的混合物汽化机构喷射泵化油器（或喷油嘴）输出控制改变喷油量改变油气混合的量点火自燃电子火星塞压缩比高（15-23）低（7-10）压缩压力高{1,961-2,942kPa（19.6-29.4bar，20-30kg/㎝²，284-427psi）}低{981-1,471kPa（9.8-14.7bar，10-15kg/㎝²，142-213psi）}燃烧压力高{4,904-8,826kPa（49.0-88.3bar，50-90kg/㎝²，711-1,280psi）}低{2,942-4,904kPa（29.4-49.0bar，30-50kg/㎝²，427-711psi）}启动性能良好（需要一点时间）良好反应差良好引擎构造机械结构较大机械结构较小引擎重量较汽油引擎重小噪音较汽油引擎大安静2023/11/2721进气和排气系统进气和排气系统构造说明消音器排气管排气歧管进气歧管空气滤清器2023/11/2722进气和排气系统进气歧管传送油气混合气到各气缸之间分歧管路排气歧管从每一个气缸收集燃烧后排放的废气，必须要有最小的阻力来通过排气歧管到达排气管排气管和消音器连接于排气歧管和消音器之间让废气流动的管路成为排气管消音器利用渐进方式让气体膨胀和冷却来减少排气噪音2023/11/2723冷却系统当引擎运转时，在燃烧室会长生2000℃（3632°F）或更高的温度，因此需由冷却系统持续地冷却以保持在容许的温度范围内冷却系统依冷却方式分成气冷式和水冷式2023/11/2724冷却系统水箱水箱散热器包括了上水箱、下水箱、泄放塞、水箱盖和芯子水箱盖冷却水一般在100℃（212°F）-（1atm海平面的大气压力）时会沸腾并汽化。如使用水箱盖能增加水箱内的压力而能提升冷却水的沸点，也提升冷却水的温度范围并增进冷却效果2023/11/2725冷却系统冷却水混合液要防止冷却液结冰，而在冷却液中加入乙二醇（防冻剂），可避免冷却液结冰、沸腾、汽化和管道腐蚀如要将冷却液温度范围扩大的方法，其一为增加冷却液中防冻剂的量，其二为增加系统内的压力适量的增加冷却液中的防冻剂的量能提升其沸点，且同时降低其冰点（降低冷却液结冰的温度）。但加入过多的防冻剂会降低冷却液传送热量的效率，其冷却液与水的比例必须不超过50%：50%适量的增加冷却系统内的压力能提升其冷却液沸点，但无法影响其冰点。如系统压力每增加一磅时，冷却液沸点上升3℃2023/11/2726充电系统交流发电机点火开关电池2023/11/2727润滑系统润滑系统的功用润滑回路→目前以全流滤清压力供油式为最广用润滑系统中于油道上会装置一个机油压力开关或机油压力感知器，而显示于警示灯和压力表来提醒驾驶者机油油压是否在规定范围内测量机油油量之机油尺，为检查油底壳内机油量，其上下限之间差大约是一公升2023/11/2728燃油系统维修口盖油量信号传送单元油箱盖液气分离管油箱燃料切断阀油泵燃料回流管油气管燃料喷射器燃料管压力调节器燃料过滤器活性炭罐燃料供应管二路阀2023/11/2729启动系统启动系统为引擎于静止发动时，由启动马达（直流马达）带动引擎来回转产生进、压、动、排之循环，使得引擎发动运转2023/11/2730看懂规格表汽车规格表2023/11/2731汽车底盘2023/11/2732底盘分类底盘传动系统悬吊机件刹车系统转向系统离合器变速箱传动轴和方向接头驱动轴最终传动和差速器轮轴和悬吊车轮和车胎刹车驻车刹车转向机构2023/11/2733车辆驱动型式常见的车辆驱动型式前置引擎前轮传动FF前置引擎后轮传动FR后置引擎后轮传动RR中置引擎后轮传动MR后置引擎前轮传动4WD前置引擎全轮传动4WD最普遍的设计动力损耗少行使安全性佳高级车与性能车普遍采用操控性特殊仅保时捷等跑车采用操控较不安定操控性最佳用途车种广泛仅保时捷911采用改善RR操控不安定的特性跑车与商用车采用配重均衡操控性佳2023/11/27344WD简介四轮传动（4WD=4WheelDrive）部分时4WD：可以选择2WD或4WD全时4WD（恒定4WD）：利用一个安装在加力箱之后的黏性连接器，它能容许扭力可以变化地传送2023/11/2735变速箱的型式目前常见的汽车变速箱液压自排（AT）无段变速自排（CVT）手排变速箱（MT）自动手排（AMTorDSG）使用最普遍3~8段档位如增加固定档位模式即成为手自排省油无顿挫可增加虚拟档位即成为手自排动力损耗少具驾驶乐趣耐用4~6段档位结合手排与自排双重优点2023/11/2736最终传动机构最终传动机构主要包括最终齿轮（减速齿轮）和差速器差速器容许左右车辆以不同的速度旋转最终齿轮减少引擎的速度而增加驱动扭力差速器扭力传送：传动轴→驱动小齿轮→环轮→差速器壳→差速器小齿轮→边齿轮→轮轴最终齿轮比=被动环齿数驱动小齿轮齿数2023/11/2737悬吊系统悬吊的基本功能是保持滑顺的垂直运动和正确的车辆位置弹簧：支撑车身的重量并隔绝路面的动击避震器：控制车身的垂直位移平衡杆：减少车身滚动连杆：决定车身位置并传送动能和刹车到车身2023/11/2738前轮悬吊型式较为常见成本较低，维修容易常见的悬吊设计型式麦花臣式双A臂式轮胎与路面呈90度，操控性佳身体较大，成本较高2023/11/2739后轮悬吊型式1.平行连杆式2.多连杆式3.半拖曳臂式4.四连杆圈状弹簧式2023/11/2740前轮定位前轮校正的目的是为当由转弯回正时，前轮应该平顺的回到直行位置，这需要前轮和大王销共同平顺的作用前轮校正的因素外倾角后倾角大王销倾角前束前轮校正的功用使方向盘容易操控保持方向盘在稳定前行位置提供方向盘转动力量较少轮胎磨损2023/11/2741外倾角当由前轮的前方看，车轮会朝外倾斜，而地面垂直线和车轮中心线之间夹角称为外倾角外倾角一般介于0.5~2度之间车轮向外倾称为正外倾角，而向内倾则称为负外倾角2023/11/2742内倾角当由前轮的前方看，大王销的上部有向内倾斜，大王销的中心线和地面垂直线之间夹角称为大王销倾角（内倾角）大王销倾角（内倾角）一般介于6~9度之间大王销倾角（内倾角）2023/11/2743后倾角当由车辆侧面看，前车轮大王销中心线会朝后倾斜，而地面垂直线和大王销中心线之间夹角称为后倾角后倾角一般介于0.5~4度之间如图B点为大王销中心线与地面交点，而在轮胎接触点A点之前，因此会因轮胎行驶阻力会将接触点A点向后拉以避免侧后偏摆，可使方向盘回到直行位置后倾角功用为稳定行驶方向和帮助方向盘回到原来直行位置2023/11/2744前束当由前轮的上方看，两车轮中心线之间距离前面比后面短称为前束。而前束可使车辆行驶时保持直行前束一般范围介于2~8mm（0.08~0.31in）之间车轮之间前面比后面窄（A<B）称为正前束，而前面比后面宽（A>B）则称为负前束2023/11/2745转向系统转向系统决定车辆行驶的方向转向系统之组成结构方向机-使驾驶者转动令车辆转向的零件，包含方向盘、方向机轴和方向机柱齿轮-减缓方向机轴旋转的速度（省力）并传到连杆连杆-传送齿轮结构移动至前轮，并保持左右前轮之间正确的距离关系。其机构包含毕特门臂、直拉杆、转向节臂和横拉杆2023/11/2746刹车系统刹车系统功用为减缓或停止车辆以及将车辆固定于停止位置刹车系统原理为将车轮旋转的移动力转换成热能（使用摩擦力），并将此热能释放刹车系统设计要求为操作必须完全有效、系统必须绝对可靠及耐久、检查及调整必须简单刹车系统种类主刹车（脚刹车）-使用液压机件的液压系统，于车辆行进中使用驻车刹车（手刹车）-使用连杆及钢索的机械系统，于要将车辆固定于一个位置2023/11/2747碟式刹车碟式刹车利用两个刹车块夹住一刹车盘来产生刹车力碟式刹车因刹车盘暴露于空气中且是旋转运动，防止发热（散热快），因此在高速连续使用下只有很小的性能衰减，并能提供稳定的刹车力碟式刹车的型式固定卡钳式（对向活塞）-用于跑车规格两活塞型式四活塞型式浮动卡钳式单活塞型式-用于一般车辆双活塞型式-用于小型轿车2023/11/2748鼓式刹车鼓式刹车使用内张式，利用刹车分泵推动两旁（或一旁）的活塞，进而推动刹车蹄片紧压刹车鼓产生刹车效果，释放刹车则是利用回拉弹簧将蹄片回拉至原位而终止刹车鼓式刹车优点为有自动刹紧作用，但缺点为易受热膨胀使刹车鼓内