汽车基本原理与构造.pdf

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1、1/20 汽车配置名词解释：主/被动安全配置 汽车的安全配置按照作用原理可以分为：主动安全配置和被动安全配置两大类。主动安全配置就是预防车辆发生事故的安全配置。换句话说，他的主要作用是在事故之前，尽量避免事故发生的。例如常见的 ABS,EBD,ESP 等。所以，主动安全配置更加重要一些。被动安全配置就是在事故发生后，避免车内人员少受伤害的安全配置。换句话说，他的作用是一种补救措施，在事故发生后，尽量避免人员的伤害。例如常见的气囊等。防抱死系统(ABS)ABS 中文译为“防锁死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS 的原理是：在紧急制动的时候，如果四个轮子全部被刹车

2、系统锁死，那么车轮就会由滚动变成滑动，这时候车辆很容易发生侧滑或跑偏。而 ABS 系统则不会对轮子完全锁死，而会以每秒几千次的频率对车辆进行“点刹”，这样就能够有效的防治车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。现在，ABS 系统已经成为汽车的标准配置，很少有车辆不配备 ABS 系统。那些为了降低成本而不配备 ABS 系统的厂家完全是对消费者生命安全的漠视，我们鄙视这种行为。制动力分配系统(EBD)EBD 的英文全称是 Electric Brakeforce Dis-tribution，中文直译就是“电子制动力分配”。EBD 的原理是：车辆在制动时，车

3、载电脑会根据车辆每个车轮与地面的摩擦力的情况，对每个车轮施加不同的制动力，从而保证车辆的稳定性。例如：如果左侧车轮是接触的是湿滑路面，而右侧接触的是干燥路面，很明显左右车轮与地面的摩擦力是不同的。如果在制动时对四个轮子施加相同的制动力，就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。而配有 EBD 系统的车辆则不会发生这种情况，他会对左右车轮施加不同的制动力而保证车辆的稳定。现在的 EBD 系统一般都是与 ABS 系统整合成一套系统存在的，所以我们经常看到厂家宣传说：车辆配有 ABS+EBD 系统。刹车辅助系统(BA/EBA/BAS)2/20 刹车辅助系统各种厂家的叫法不同，最主要的叫法有三种：BA，EBA

4、，BAS。刹车辅助系统会监控驾驶员踩刹车踏板的频率和力量，在紧急的时刻辅助驾驶员对车辆施加更大的制动力，从而缩短刹车距离，确保车辆安全。牵引力控制系统(ASR/TCS/)牵引力控制系统的作用是当车辆行驶在光滑路面时，如果动力输出过大，驱动轮转动过快，就会突破路面的抓地极限，从而打滑。这时候牵引力控制系统就会监控到驱动轮已经打滑，从而降低动力输出，而使轮胎回到正常转动的状态下，保证车辆稳定行驶。各个厂家的牵引力控制系统功能都一样，只不过叫法不同而已。例如：奔驰叫 ASR，丰田叫 TRC，宝马叫 DTC，凯迪拉克叫 TCS 等。电子稳定控制系统(ESP/DSC/)电子稳定控制系统其实就是牵引力控制

5、系统的升级版本，牵引力控制系统只对驱动轮的动力输出进行控制，而电子稳定控制系统则会对四个轮子的都进行控制。电子稳定控制系统是通过对四个车轮进行必要的制动来达到稳定车身的目的的。如下图 1，当车辆发生转向不足时，会对内侧后轮进行制动，从而使车辆返回正确的路线上来。（相当于以内侧后轮为圆心，辅助车辆转弯，抵消转向不足的作用）如下图 2，当车辆发生转向过度时，会对外侧前轮进行制动，从而使车辆返回正确的路线上来。（相当于以外侧前轮为圆心，阻止车辆转弯，抵消转向过度的作用）3/20 所以说，电子稳定控制系统是一套非常有效且有必要的安全系统，能够大大地降低事故的发生率。不过现在国内只有中高档以上的车型才会

6、装配电子稳定控制系统，大部分家用车型都没有装配。而在美国，电子稳定控制系统已经通过立法的方式，称为汽车的标准配备了。首先发明电子稳定系统的公司是德国的博世（BOSCH）公司，命名为 ESP，所以之后大家就习惯性地称电子稳定系统为 ESP 了，其实 ESP 是博世公司的注册商标，只有使用博世公司产品的汽车的电子稳定系统才能称为 ESP。使用博世公司的 ESP 产品的汽车公司有大众、奥迪、奔驰等。其他汽车公司也有功能类似的电子稳定系统，只不过叫法不同。例如丰田的 VSC，日产的 VDC，宝马的 DSC，本田的 VSA 等等。陡坡缓降系统(HDC)陡坡缓降系统最早是由路虎公司发明的，之后被多家汽车公

7、司完善并装配在自己的车型上，其主要是装配在越野车上。陡坡换将系统的工作原理其实很简单，越野车在通过很多路况复杂的下坡道路时，驾驶员必须谨慎地同时控制油门、刹车以及方向盘，这对于没有丰富越野经验的驾驶员来说是很难做到的。而陡坡缓降系统在开启后，不用驾驶员控制油门和刹车，车辆会自动以 6-8km/h的速度前进，驾驶员只需控制好方向盘即可。4/20 陡坡缓降系统现在一般只配置在高档越野车上，比如路虎的览胜，奔驰的 GL，奥迪的 Q7，丰田的兰德酷路泽等。自动驻车/上坡辅助系统 自动驻车和上坡辅助系统的作用其实是一样的，只不过叫法不同而已，目的都是为了防止车辆在上坡路段溜车。例如在坡起的时候，当您松开

8、刹车踏板的时候，这时候自动驻车系统就会起作用对车辆进行制动，车辆就不会溜车。而当您踩下油门踏板的时候，车辆就会自动解除制动向前行驶。又如在城市中走走停停的时候，您停车的时候也不必为了防止溜车而一直踩着刹车踏板或者拉起手刹，自动驻车系统会对车辆进行制动，同样当您踩下油门的时候，会自动解除。高位刹车灯 5/20 高位刹车灯，故名思意一般是安装在车尾上部，以便后面行驶的车辆易于发现前方车辆刹车，起到防止追尾事故发生的目的。由于一般汽车已有两个刹车灯安装在车尾两端，一左一右，所以高位刹车灯也叫第三刹车灯。前面是现在大部分主流的主动安全配置，下面为被动安全配置：安全气囊 安全气囊应该是最典型的被动安全配

9、置，英文名称为 SRS。安全气囊作用是减小汽车发生碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对车内人员的伤害。用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充，一旦车辆发生碰撞，气囊就会迅速爆开并充满，以缓冲车内人员的撞击，减少伤害。正面气囊（驾驶员和前排乘客各一个）正面气囊的作用的缓冲由于车辆受正面撞击所带来的伤害，驾驶员气囊一般位于方向盘里，防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞；前排乘客气囊一般安装在中控台手套箱内，防止副驾驶乘客与仪表板及前挡风玻璃发生碰撞。6/20 H:小牛给的文件夹行业分类 docppt白字内容添加页脚-新建文件夹4-doc.autohome.img?img=20

10、091155-11-2-1-558515087.jpg 现在绝大部分的车型最少都要有 2 个正面气囊，这已经成为行业内的默认标准了。不过有些不负责任的厂家为了追求利润，在一些低价车型上并没有配备安全气囊，或者只装配驾驶员一侧的气囊，我们同样鄙视这样的厂家！侧气囊（前后排左右各一个，共 4 个）H:小牛给的文件夹行业分类 docppt白字内容添加页脚-新建文件夹4-doc.autohome.img?img=20091155-11-2-1-861679361.jpg 7/20 侧气囊是安装在座椅外侧的，目的是减缓侧面撞击造成的伤害。现在很多厂家的车型都会装配前排两个座椅的侧气囊，装配后排侧气囊的一

11、般都是 20万元以上的车型。头部侧安全气帘（左右各一个）安装在车辆侧面 A 柱与 C 柱之间，用于保护乘客头部的安全，减轻侧面撞击对头部的伤害。装配头部侧安全气帘的通常也是 20 万元以上的车型。膝部气囊（前排左右各一个）膝部气囊并不常见，它的主要作用是在碰撞时保护膝部和腿部免受踏板、内饰部件和车辆金属部件的伤害。诸如丰田皇冠、奔驰新 E 级等车型均有配备。8/20 所以说，现在气囊最多的车型会装配 10 个气囊，好一点的装配 8 个气囊，一般都是4 个或 6 个。后排安全带 故名思意就是后排乘客使用的安全带，现在大部分朋友已经很清楚安全带的重要作用了，但是这仅限于前排乘客。其实后排乘客也一样

12、需要系好安全带，保护自己生命安全。头颈部保护系统 当车辆发生碰撞时，身体和头部由于有座椅和头枕的支撑，会得到保护。但是这时候颈部是没有支撑的，从而就会承受很大的压力，对颈部造成伤害。头颈部保护系统会在发生碰撞时，头枕会适当向后溃缩，同时座椅适当后倾，这样来减少碰撞对颈部带来的冲击。9/20 头颈部保护系统最早是由沃尔沃汽车公司发明的，后来被其他汽车公司广泛使用。激光焊接车身 普通的焊接原理其实就是将金属液化，然后冷却后溶为一起。汽车的车身是由上下左右四块钢板焊接而成的，普通的焊接都是点焊，通过一个一个得焊点把钢板连接到一起。激光焊接则是利用激光的高温，将两块钢板内的分子结构打乱，分子重新排列使

13、得两块钢板中的分子溶为一体。所以从物理学上讲，激光焊接是把两块钢板变成了一块钢板，因此相比普通焊接来说，拥有更高的强度。10/20 现在很多高档车型均采用激光焊接车身，而在中低档车上用的不多。发动机启动防盗锁止系统 发动机防盗锁止系统是针对发动机安装了一套防盗系统，汽车点火钥匙中内装有电子芯片，每个芯片内都装有固定的 ID(相当于身份识别)，只有钥匙芯片的 ID 与发动机一侧的 ID一致时，汽车才能启动，相反，如果不一致，汽车就会马上自动切断电路，使发动机无法启动。行驶中车门自动落锁 指的是汽车在行驶中车速超过一定值时（一般为 20-40km/h），四个车门会自动锁止，从而提高行车的安全性。后

14、门儿童锁 后门儿童锁是在后门上有一个控制按钮，当按钮关闭时，从车内无法打开车门，只能从外开启。从而避免车内儿童在车辆行驶的时候打开车门，产生危险。中控锁类型 中控锁就是车门锁，现在的汽车中控锁主要有三种形式：钥匙开启、钥控中控和无钥匙进入。钥匙开启:钥匙开启式最简单的功能，用钥匙直接插入钥匙孔开关车门。11/20 遥控中控:遥控中控是在钥匙上装有遥控装饰，只需在一定的距离内按动钥匙按钮就可以相对的开启车门、车窗、后备箱的功能。无钥匙进入:无钥匙进入系统也叫智能钥匙系统，同样也有一个遥控器，但是不需要您按动按钮了。遥控器内置的电脑芯片会发送无线射频信号，当您携带钥匙靠近车辆时，会与车内的系统进行

15、匹配，确认无误就会自动打开车门。同理，当您离开车辆一定 X 围后，车辆也会自动锁上车门。现在很多高档车型都配备了无钥匙进入系统，个别中低档车型也有。涡轮增压系统如何工作？我们希望用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序，从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。一，发动机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮叶轮（Turbine Wheel），并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel)也同时转动。二，压气机叶轮把空气从进风口强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。三，有的发动机设有中冷器，以此降

16、低被压缩空气的温度、提高密度，防止发动机产生爆震。四，被压缩（并被冷却后）的空气经进气管进入汽缸，参与燃烧做功。五，燃烧后的废气从排气管排出，进入涡轮，再重复以上（一）的动作。12/20 汽车发动机基本构造 发动机基本构造 发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就XX 小异，发动机的总体结构图如下所示。13/20 汽油发动机 柴油发动机 汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑

17、、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。14/20 1曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。15/20 2配气机构 配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。3燃料供给系 由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清

18、器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。4冷却系 机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。5润滑系 润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组

19、成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。6点火系 汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。7起动系 起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。发动机工作原理 发动机将热能转变为机械能的过程，是经过进气、压缩、作功和排气四个连续的过程来实现的，每进行一次这样的过程就叫一个工作循环。凡是曲轴旋转两圈，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。曲轴旋转一圈，即活塞往复两个行程完成一个工作循环的，称为两冲程发动机。

20、1.四冲程汽油机的工作原理：(1)进气行程。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。活塞移动过程中，气缸内容积逐渐增大，形成真空度，于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点，进气门关闭时结束。由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为 0.075MPa0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，气体温度升高到 370K440K。16/20 (2)压缩行程。进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸内容积逐渐减小。此时进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时压缩结束

21、。压缩过程中，气体压力和温度同时升高，并使混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa1.2MPa，温度约为 600K800K。(3)作功行程。在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达 3MPa5MPa，瞬时温度可达 2200K2800K。(4)排气行程。在作功行程接近终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上

22、止点时，排气门关闭，排气结束。因排气系统存在排气阻力，排气冲程终了时，气缸内压力略高于大气压力，约为 0.105MPa0.115MPa，温度约为 900K1200K。2四冲程柴油机的工作原理：由于使用燃料的性质不同，四冲程柴油机的可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。下面主要叙述柴油机与汽油机工作循环的不同之处。17/20 (1)进气行程。进气行程中进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。(2)压缩行程。压缩行程中将进入气缸的纯空气压缩，由于柴油的压缩比大，约为 1522，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达 3MPa5MPa，温度可达 800K1000K。(3)作功行程。在压缩行

23、程终了时，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气。由于气缸内的温度高于柴油的自燃温度（约 500K 左右），柴油混合气便立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。作功行程中，瞬时压力可达 5MPa10MPa，瞬时温度可达 1800K2200K。(4)排气行程。此行程与汽油机基本相同。由上述四行程汽油机和柴油机的工作循环可知，两种发动机工作循环的基本内容相似。四个行程中只有作功行程产生动力，其他三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，都要消耗一部分能量。发动机起动时的第一个循环，必须有外力将曲轴转

24、动，以完成进气和压缩行程。当作功行程开始后，作功能量便通过曲轴储存在飞轮内，以维持以后的循环得以继续进行。3二冲程汽油机的工作原理：二冲程发动机工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个过程，但它是在活塞往复两个行程内完成的。(1)第一行程。活塞从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的可燃混合气被压缩，活塞继续上移至上止点时，压缩结束。与此同时，活塞上行时，其下方曲轴箱内形成一定真空度。当活塞上行至进气孔开启时，新鲜的可燃混合气被吸入曲轴箱，至此，第一行程结束。(2)第二行程。活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃被压缩的可燃混合气。燃烧形成的高温、高压气体推动活塞下

25、行作功。当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压缩；活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后废气靠自身压力经排气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸，并排除气缸内残余废气。这一过程称换气过程，它将一直延续到下一行18/20 程活塞再上行关闭换气孔和排气孔为止。活塞下行到下止点时，第二行程结束。由上两个行程可知：第一行程时，活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进行进气；第二行程时，活塞上方进行作功、换气，活塞下方预压混合气。换气过程跨越二个行程。发动机活塞 活塞的主要作用是承受气缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室，由于活塞顶部直

26、接与高温燃气接触，承受很高的热负荷；活塞还承受周期性变化的的气体压力和惯性力的作用，因此要求活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能要好，要有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时，尺寸及形状的变化要小。汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用合金铸铁或耐热钢制造活塞。活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。1.活塞顶部。活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。根据不同的目的和要求，活塞顶部制成各种不同的形状：常见的有平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞及成型顶活塞。(2)活塞头部。活塞头部是活塞环槽以上的部分。其主要作用是承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现对

27、气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机活塞一般有 34道环槽，上面 23 道用以安装气环，下面一道用以安装油环。在油环槽底面上钻有若干径向小孔，以使被油环从气缸壁上刮下来的多余机油经过这些小孔流回油底壳。19/20 (3)活塞裙部。活塞环槽以下的部分称为活塞裙部。其作用是引导活塞在气缸内作往复运动，并承受侧压力。直列式气缸体 气缸体与上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，简称气缸体。气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸；下部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。气缸体是发动机各个机构和系统的装配基

28、体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。为了使气缸散热，在气缸外部制有水套（水冷式发动机）或散热片（风冷式发动机）。在上曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承座孔，有的发动机还制有凸轮轴轴承座孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。发动机气缸排列常见的有单列式和双列式两种形式：单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置。但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜甚至水平的。双列式发动机左、右两列气缸中心线的夹角180者称为 V 型发动机。发动机相关术语 (1)上止点活塞离曲轴旋转中心最远处，通常即活塞的最高位置。(2)下止点活塞离曲轴旋转中心最近处，通常即活塞的最低位置。(3)活塞行程上、下两止点间的距离。(4)冲程活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程。(5)曲轴半径曲轴与连杆大端连接的中心到曲轴旋转中心的距离。(6)气缸工作容积活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积。(7)发动机工作容积发动机所有气缸工作容积之和，也称发动机的排量。(8)燃烧室容积活塞在上止点时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，它的容积称燃烧室容积。(9)气缸总容积活塞在下止点时，活塞顶上面整个空间的容积，它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和。(10)压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值。20/20