汽车构造(上)第一章

汽车构造（上）,一、目的和要求 1、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。 2、掌握车用发动机的主要参数的检查、调整方法和维护使用技能。 3、为后继专业课程和在今后的工作中从事汽车发动机设计、研究、生产、修理打下基础。 二、学习内容 对常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、材料要求及材料处理、调整原理及方法进行学习。,一、总论,汽车发展 现代汽车类型 汽车的总体构造 汽车的主要技术参数 汽车的行驶原理,§1 汽车发展,1、什么是汽车？ 汽车是指无轨道、无架线，自带动力装置，具有4个或4个以上车轮，主要用于载人或货物，或者牵引载送人员或货物的轮式车辆。 2、国外汽车发展,1885年德国人卡尔·本茨发明世界上第一辆三轮内燃机汽车。 1886年哥德里普·戴姆勒发明世界上第一辆四轮内燃机汽车。,3、我国汽车发展,(1)建国初期，我国汽车工业集中资金建成了第一、第二汽车制造厂两个中型货车生产基地，1956年结束了中国不能制造汽车的历史。,（2）改革开放后15年，为了发展轿车生产，我国确定了“一汽”、“二汽”、上海、天津、广州等轿车生产基地。 （3）新的发展时期，我国汽车企业逐步取得重大发展，涌现出许多汽车企业，我国将步入世界汽车工业强国的行列。,§2 现代汽车类型,1）轿车,3）货车,2）客车,5）特种车,4）牵引车和汽车列车,7）农用汽车,6）工矿自卸车,8）竞赛汽车、娱乐汽车,根据原国家标准GB/T3730.1-1988的规定，按用途不同汽车可分为普通运输汽车、专用汽车和特殊用途汽车等类型。,普通用途汽车,专用汽车,特殊用途汽车,轿车的分类,1、按排量分类,2、按发动机布置和驱动方式分,客车的分类,1、按汽车的长度分类： 类型 车辆长度（m） 微型 3.5 轻型 3.57 中型 710 大型 1012 超大型 12（铰接式） 1012（双层）,2、按车身型式分类：,货车的分类,1、按驾驶室总成结构型式分类,货车的分类,2、按货箱型式分类,货车的分类,3、按汽车质量分类： 类型 总质量（t） 微型 1.8 轻型 1.86 中型 1.6 2.5 重型 14,牵引车,EQ4166G型牵引车采用武之6×4驱动方式，装备东风康明斯6BTA5.9型增压、中冷柴油发动机， 380mm离合器，先进的平衡悬挂系统，HFB52型整体式动力转向器，9吨级中、后桥。,特种用途车,防弹高级迎宾车 检阅车 银行运款专用车,改装车,现行国家标准（GB/T3730.1-2001）汽车和挂车类型的术语和定义将汽车分为乘用车和商用车。 所谓乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及随身行李和临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位，它也可以牵引一辆挂车。（轿车、越野车、防弹车等） 所谓商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并可以牵引挂车。（客车、货车等）,§3 汽车的总体构造,1）发动机 2）底盘 3）车身 4）电气设备,汽车各组成部分功用：,1.发动机：使供入其中的燃料发出动力。,3.车身：是驾驶员工作和装载乘客货物的场所。,4.电气设备：是汽车所有用电设备的供能装置。,§4 国产汽车产品型号编制,举个例子：,§5 汽车的主要技术参数,1.整车整备质量：汽车完全装备好的质量，完整的发动机、底盘、车身、全部电器设备和车辆正常行驶所需要地辅助设备质量。 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：垂直与车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外短突出部位的两垂面间的距离。 6.车宽：平行与车辆纵向对称平面并分别抵靠车辆两侧固定突出部位的两平面之间的距离。 7.车高：车辆支撑面与车辆最高突出部位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的两条垂线间的距离。 9.轮距：在支撑面上，同轴左右车轮两轨迹中心间的距离。 10.前悬：在直线行驶时，汽车前端刚性固件的最前点到通过两前轮轴线的垂面间的距离。 11.后悬:汽车后段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。 10.最小离地间隙：满载时，车辆支承平面与车辆最低点之间的距离。 11.接近角:汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。 12.离去角：汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。 13.转弯直径：外转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆直径。,§6 汽车的行驶原理,一、驱动力产生示意图 汽车行驶所受阻力：滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi、加速阻力Fj。 行驶阻力F= Ff +Fw+Fi+Fj,Ft,二、行驶阻力与驱动力的关系 驱动力=行驶阻力 Ft=F 三、驱动力与附着力 附着力F F=G =附着系数,第一章 发动机工作原理和总体构造,基本术语 四冲程发动机工作原理和总体构造 二冲程发动机工作原理和总体构造 发动机的分类,单缸发动机结构示意图,§2.1 基本术语,1上止点: 活塞离曲轴旋转中心最远的位置 2下止点:活塞离曲轴旋转中心最近的位置 3活塞行程 S：上下止点之间的距离 4曲柄半径R：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离 5气缸工作容积VS（单位 L) 活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积，VS =(/4)D2·S×10-3 6燃烧室容积（余隙容积）VC ：活塞位于上止点时， 活塞顶部上方的容积,7气缸最大容积Va 活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va= VS + VC 8内燃机排量 VL 所有气缸的工作容积之和VL =i·VS 9压缩比： 气缸最大容积Va与燃烧室容积VC之比 =Va/Vc 越大，循环热效率越高 汽油机 =69 有轿车911 柴油机 =1622,压缩比过大的不良后果,§2.2 发动机的分类,热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。 内燃机：可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转为机械能。 外燃机：燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅内的水加热，使之变为高温高压的水蒸气，然后送至机器内部，使所含热能转变为机械能。 内燃机的优缺点：热效率高、体积小、重量轻、广泛应用。但由于使用的是石油燃料，因而污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。,根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类 1根据所用燃料的不同 柴油机： 以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机。 汽油机： 以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧。 气体燃料发动机： 汽油机进行适当的改进。,2按冲程数 二冲程： 每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车的多数发动机。 四冲程： 每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用。 3按气缸数 单缸：只有一个气缸 多缸：由多个气缸组成,4按气缸排列方式 直列立式、V型、 对置式,对置式,5按冷却方式 风冷： 以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统 如：摩托车、小型柴油机、坦克 水冷： 以液体为冷却介质，有专门的冷却系统,6按进气方式 增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内 非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用,7按着火方式 点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用 压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用,其它类型发动机星型,汪克尔型转子发动机,斯特林发动机,这种发动机是伦敦的牧师罗巴特 斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特灵发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。 外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。新型外燃机使用氢气作为工质，在四个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。 由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700，设备即可做功运行，环境温度越低，外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。 但是，斯特林发动机还有许多问题要解决，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等。所以，还不能成为大批量使用的发动机。 斯特林发动机目前有报道，已经开始研究在计算机主板的散热 风扇上使用，通过北桥芯片的发热来带动斯特林发动机，以此来给 硬件降温，该研究还处于研究阶段。,§2.3 四冲程发动机的简单工作原理,一、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程,单缸四冲程汽油机的工作过程,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度320380 K， 压力8090 kPa,示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比： =Va/Vc,温度600750K， 压力8001500 kPa,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,瞬时最高：温度22002800 K， 压力36.5MPa,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,作功终了：温度12001500 K， 压力350500 kPa,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度9001100 K 压力105120kPa,残余废气,P,V,r,示功图,大气压力线,c,b,上止点,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,喷油泵,吸气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度310340K压力850950 kPa,温度7501000K压力35 MPa,瞬时：温度18002200K压力69 MPa,温度700900K压力105120 kPa,终了：温度10001200K压力200500 kPa,（1）进气行程 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。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0.0850.095Mpa (相对于汽油机而言)。 （2）压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达35 Mpa，温度可高达7501000K。,（3）作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气