汽车构造原理与驾驶规范操作2

汽车构造原理与驾驶规范操作,廖 青 2012年,课 程 介 绍,汽车作为一种基本工具，在人们日常生活及工作中的使用越来越普及，但是人们对汽车原理知识的相对欠缺，往往使人们在使用汽车过程中对出现的一些问题不知所措，如：汽车出现了什么问题、是什么原因造成的、应如何解决，为什么要规范驾驶操作汽车等。本课程是为增强学生对汽车基本原理知识的认识和了解，提高学生汽车技术知识而开设的素质教育课。通过对本课的学习和实践，学生应能够对汽车主要机构的工作原理、各主要部件的基本构造、汽车常见故障及汽车驾驶知识有一个基本的认识和了解，为学生们进一步学习汽车技术打下良好的基础。 本课程采用基础理论与实践紧密结合的教学方法，所以在课程安排上，学习完成一定内容的理论基础知识，就安排相应内容的实践，使我们能把课堂教学与技术实践有机地结合起来，以达到学以致用的目的。 祝同学们学习进步，顺利完成本课程学习。,1 总 论,1.1 汽车简介 1.1.1 汽车的概念 汽车是由动力（内燃机）驱动的、一般具有四个或四个以上车轮的非轨道承载工具。主要用于承载人员、货物及一些特殊用途。 汽车通常由发动机、底盘、车身三大部分（也有说+汽车电器四大部分）组成。 1.1.2 汽车对人们的影响 汽车具有高速、机动、舒适、使用方便等优点，它极大 地方便了人们的生活，提高了劳动生产效率。 汽车产业能有效地拉动国家经济的发展，促进城市现代 化建设、促进劳动就业。 汽车产业的发展，能有效地推动科学技术的进步与发 展。,1.1.3 汽车发展 1 、汽车的诞生 1886年德国人Karl Friedrich Banz 制造出了世界上第一辆装有内燃机的三轮汽车 ，并于1886年1月26日获得世界上第一项汽车发明专利，该日被人们定为汽车诞生日。,2、汽车工业的发展 可分为以下三个阶段： 汽车快速发展阶段：19世纪末20世纪30年代,福 特 T 型 车,梅赛德斯-奔驰,汽车发展全盛时期：20世纪40年代70年代初,高 尔 夫 概 念 车,汽车产业兼并改组、产量相对稳定时期：20世纪70年代后。,3、汽车生产现状及发展趋势 从生产现状看，世界汽车产业形成了6+4（3）格局，见(表1-1)(表1-2)（表1-3），展现出以规模化、垄断化为标志的格局。 表1-1 2003年世界汽车制造商产量,表1-2 2005年世界汽车制造商产（销）量,人民网-环球时报 世界数据报告ICXO。COM ( 日期：2006-07-12 15:20),根据数据统计，在这共10家企业中，前3家就占了全球汽车产量的近一半，前6大跨国公司合计产销量已经超过全球总量的75%，再加上4家独立车厂，10家公司的汽车年产销量占世界市场总量的比例高达92%。,表1-3 2006年世界汽车制造商产量,物资采购网 ( 日期：2007-08-14 16:32),表1-4 2008年世界汽车制造商产量,上海证券报 ( 日期：2009年02月26日 ),1.1.4 我国汽车工业发展 1、创建阶段（1953-1981） 1956年建成“一汽”生产出中国造第一辆汽车，后于1975年建成 “二汽”，形成了第二次汽车热，其间还先后建立了南汽、上汽、北汽、济汽、川汽、陕汽等几个国家主要汽车企业。至1981年，我国汽车产量只有17、6万辆，缺重少轻，轿车几乎为空白。 2、汽车工业改革开放阶段（1982-1993） 1982年中汽公司再次成立，85年中央把汽车列为国家支柱产业，87年确定了重点发展轿车工业的战略决策，84年第一个合资企业北京（克莱斯勒）吉普汽车有限公司成立，后又有多家合资公司成立，先后引进技术100多项，至1992年我国汽车产量突破100万，1993年达到129.7万辆。 3、汽车工业快速增长期（1994年至今） 形成了3+6格局，即一汽、东风、上汽三大集团+广本、长安、奇瑞、华晨、南京菲亚特和吉利等六个骨干轿车企业，初步形成了汽车产业组织结构的优化调整。下面是我国近年汽车生产发展状况,产量/万辆,年 度,我国近年汽车生产发展,目前我国汽车产量已经跃居世界第一位，2006年中国汽车产量为719万辆，赶超德国，成为世界第三大汽车生产国；2008年产量为934.51万辆（超过美国的870.524万辆占居第二），轿车503.73万辆； 2009年产量为1379.10万辆（一举超过日本585.65万辆跃居第一），比上年增长46.2%，轿车747.31万辆；比上年增长54.1% ，年度增幅之高，为世界各国所罕见。 2010年我国产销汽车分别达到1826.47万辆和1806.19万辆，（打破了美国2000创下的销售1740万辆最高纪录），产量比上年增长32.44%，其中轿车949.43万辆；比上年增长27.05%。 但应该看到，我国汽车工业与先进国家相比还相差甚远，全国产量只相当于国外一两个大公司的产量，最不相称的是我国汽车品牌或高端核心技术几乎都来自国外。,表1-5 2006年世界汽车主要生产国汽车产量,中国新闻图片网 2007.5.15.19:44,表1-6 近4年世界汽车主要生产国汽车产量,中国汽车市场格局是，国际资本以40%的资本占据着我国50%的份额，攫取70%的利润。德国一家研究所报告显示，大众集团每辆汽车平均盈利683欧元，利润率仅为4.9%，在德国车厂中排名最后，但该集团在华销售汽车的利润是1000欧元，比集团平均利润高46.4%，利润率为7.2%。现在企业把盈利的主要途径放在了产品升级方面，其外资企业主要是依靠品牌溢价、知识产权、资本市场、售后服务等方面来盈利。 在核心技术和关键零部件领域，外资控股和垄断趋势明显，产业控制力进一步增强。据统计，外商独资及合资公司在发动机控制系统、安全气囊、ABS系统、三元催化器、电动天窗、空调系统、汽车座椅总成、电动玻璃升降器、照明系统、自动变速箱、高压燃料泵等系统和部件方面，控制了70%以上的市场份额，部分产品几乎全部为外资所垄断。我国汽车电子产品与国际先进水平相比要落后10到15年,1.2 汽车分类及代号 1.2.1 汽车分类 汽车种类繁多，分类方法也各不相同，根据我国新标准GB/T3730.1-2001规定，我国汽车分为乘用车和商用车两大类。 1、乘用车： 主要包括轿车、吉普车、旅行车、专用途、多用途等非商务用乘用车。 2、商用车： 主要用于商务用途，也包括上述种类汽车及各种客车、货车等。,1.2.2 汽车代号 现在各国汽车公司生产的汽车大都使用了VIN（车辆识别码）它是由一组字母和阿拉伯数字组成，共17位，又称17位识别代号编码： ,WMI,VDS,VIS,区域,国别,制造厂,车辆特征代码,检验位,年份,装配厂,顺序号,1.3 汽车主要技术参数 1.3.1 主要尺寸参数,包括：轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬等。 1.3.2 质量参数 主要有：装载质量、总质量、整备质量、整备质量利用系数、轴载荷分配等。 1.3.3 主要性能指标 含：动力性能（最高车速、加速性能、爬坡性能）、经济性能（燃料消耗率）、通过性能、制动性能、稳定性能、操纵性能和有害气体排放指标等。,1.4汽车行驶基本原理,1.4.1汽车驱动力与行驶阻力 1.驱动力：FQ=TQ/r 2.汽车行驶阻力：FZ=F滚+F空+F坡+F加 3.汽车行驶方程：FQ=FZ 3.汽车驱动条件：FQ F滚+F空+F坡 4.汽车附着力：FF=Ft 5.汽车行驶附着条件:FQFF 1.4.2汽车通过性 1.最小转弯半径与偏出距 2.最小离地间隙、 3.接近角与离去角、 4.纵向通过角与横向通过角 5.内轮差,作业,课后思考,1、说明汽车主要是由哪几部分组成，以及各部分的作用。 2、说明汽车主要有哪些技术参数指标。,发动机主要是把化学能转化为机械能的机器。 现代汽车发动机是将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械，所以又叫做内燃机。 .,2 发动机基本结构及工作原理,发动机是汽车最主要的总成之一，是汽车动力的 来源。被称为汽车的“心脏”。,2.1 四冲程发动机基本结构及各系统功用 2.1.1 汽车发动机基本构造,2.1.2 汽车发动机总体组成 现代汽车发动机种类繁多，结构复杂，一台发动机通常由上万个零件组成，但从整体上看，汽油机都是在一个机体组件上安装一个“机构”和六大“系统”。（柴油机为五大系统，没有点火系统）：见表1-1,表1-1 发动机结构及功用,2.1.3发动机的形式与分类,V 型发动机,直列式发动机,水平对置式发动机,内燃机的类型,奥迪V8-4.0发动机,奥迪W12-6.0发动机,燃料供给系统,润滑系统,2.1.4 四冲程发动机工作原理及工作过程 术语 冲程：发动机的类型 行程：活塞在汽缸内上下止点运行的距离,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,温度370440 K， 压力7590 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,示功图,上止点,下止点,r,V,P,2、,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,压缩比： =Va/Vc,活塞,温度600800K， 压力6001500 kPa,V,r,大气压力线,c,a,下止点,上止点,示功图,P,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,3、,作功行程,进气门关闭,Z,上止点,下止点,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,活塞,进气门关闭,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,活塞,V,a,大气压力线,P,r,c,b,示功图,排气门关闭,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,活塞,进气门关闭,4、,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,排气行程,上止点,下止点,r,大气压力线,示功图,P,V,单缸式发动机,2.1.5 二冲程发动机简介 顾名思意，二冲程发动机就是活塞上下运动两个行程，做功一次。二冲汽油机的进排气过程完全不同于四冲汽油机，二冲程发动机进气要经过两次压缩，在二冲发动机上，混合气先流进曲轴箱然后才流进汽缸，而四冲发动机的混合气是直接流进汽缸；二冲柴油机的进排气过程又有别于汽油机。其工作原理如图示：,二行程柴油机工作原理,转子式发动机,二冲程发动机,2.2 发动机性能指标 2.2.1 动力性能指标 1、有效转矩 发动机曲轴输出的平均转矩，用Te表示，单位为NM。 2、有效功率 发动机曲轴的输出功率，用P e表示，单位为kW。 P e= Te（2n/60）10-3= Ten/9550 3、升功率 便于比较不同发动机的性能：Pc（kW/L） Pc= P e/（Vs i） Vs气缸工作容积，i气缸数 2.2.2 经济性能指标 1、燃油消耗率 每小时单位有效功率消 耗的燃油量（g/kW h）。 2、有效热效率 燃料热值转变为有效功 的比例（e=We /Q1）。 2.2.3 运转及使用性能指标 主要包括起动性能、排放、噪声, 可靠性、耐久性等性能指标。 2.2.4 发动机运转特性 见右图,发动机特性曲线,思考,1.理论上，它的功率应等于四冲程 发动机的二倍。 2.由于作功频率较大，二冲程发 动机的运转比较均匀平稳。 3.构造简单，质量较小。 4.易受磨损和经常需要修理的运 动部件数量较少。 但二冲程汽油机混和气易随废气 排出，废气不易排尽，造成经济 性差，HC排放增加，又由于热负 荷大，润滑困难，机件寿命短， 所以汽车较少采用二冲程汽油机。,二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何特点？,3 发动机的工况 3.1. 汽油机燃料供给系基本要求 汽油机对燃供系的基本要求是：燃供系能根据汽油机不同的工况供给不同浓度的混和气，尽可能满足发动机发挥出最大效率。 可燃混和气质量（浓度）可用空燃比=A/F（理论=14.7）或过量空气系数= / 表示。 发动机基本工况分为稳定工况（发动机经预热，转入正常运转，并且在一定时间内没有突然变化的工况）和过渡工况（冷起动、暖机和加速工况）。通常称为 “四稳、三过渡。 3.2. 发动机工况对混合气浓度的要求 3.2.1 稳定工况对混和气浓度的要求 1、怠速工况 （发动机不对外做功，转速一般为700900r/min） 进入缸内混合气量少，要求供给= 0.60.8的浓混合气。,2、小负荷工况 （发动机负荷25%） 进入缸内混合气数量有所提高，混和气浓度可以略为减小，一般 =0.750.9。 3、中等负荷工况 （发动机负荷在25%85%） 进入气缸内混合气数量增多，燃烧条件好，同时为提高经济性， 应供给较稀混合气，一般= 1.01.15。 4、大、全负荷工况（发动机负荷85%为大负荷，=100%为全负荷） 此时为克服较大外部阻力，要求发动机发出尽可能大的功率，应 供给较浓量多大功率混合气，一般为= 0.850.95。 3.2.2 过渡工况对混和气浓度的要求 1、冷起动工况 （发动机温度为环境温度时的起动过程） 发动机温度低汽油蒸发困难，需供给极浓混合气，一般要求达到 = 0.20.6。,2、暖机工况 （发动机冷机起动后，逐渐升高到正常温度的过程） 混合气浓度应随发动机温度升高而减小，从起动时的极浓减小到稳定怠速运转浓度。 3、加速工况 （发动机负荷迅速增加的运转过程） 急加速时，由于汽油的比重比空气大，汽油流量增加比空气慢得多是混合气过稀，反而使发动机动力下降甚至熄火，因此需用专门装置额外供油来加浓混合气，以满足发动机急加速的要求。 3.3. 汽油机的燃烧过程 3.3.1汽油机的正常燃烧 1、着火延迟期 从点火（1点）开始到火焰核心（2点） 形成的这一时期。这一时期主要是进行燃烧 前的物理、化学准备。,2、速燃期 从火焰核心（2）点形成开始到气缸内形成最高压力点（3）为止。 在此期间，火焰由中心迅速向周围传播直到全部混合气被点燃。 3、后燃期 从后燃期终了到燃料全部燃烧结束的这一段时期。在此期间，部分 未来得及燃烧的燃料和已燃烧燃料的二次产物继续燃烧。 3.3.2汽油机的非正常燃烧 1、爆燃 当火花塞点火后，正常火焰传播之前，末端混合气自燃并迅速燃烧， 产生爆燃冲击波和尖锐的金属敲击声的现象成为爆燃。 汽油机发生爆燃的主要原因是：末端混合气受到不正常的热辐射或压 缩等原因，使本身的温度不断升高，出现一个或多个火焰中心。 2、表面点火 由燃烧室内的炽热部分（排气门、火花塞电极、金属突出点、积炭 等）点燃混合气的现象称为表面点火。,1）早火：表面点火发生在火花塞点火之前的现象。 早火最大的危害是压缩功增大，缸内零件过热，发动机功率严重下降。 2）后火：表面点火发生在火花塞点火之后的现象。 炽热点温度较低，火花塞点燃混合气的燃烧过程中，炽热点点燃其余混 合气。这种现象可发生在发动机断火后， 这时发动机就像仍有电火花一样继续运 转。 3.4. 影响混合气燃烧的因素 3.4.1使用因素对燃烧的影响 1、燃料的性质的影响 辛烷值愈大，燃烧的爆燃顷向愈小。 2、混合气浓度的影响 混合气燃烧速度取决于火焰传播的速 度，影响火焰传播速度的主要主要因 素之一式混合气的浓度。如图,3、点火提前角 的影响 点火提前角过大时，大部分混合气在压缩过程中燃烧，气体压力升高过 早，增加了压缩功的消耗，使功率降低。这时气体在压缩时的压力和温度大幅 增高，末端混合气燃烧前的温度也提高，这就为爆燃创造了有利的条件，使发 动机工作粗暴性增加，爆燃的倾向也增加。 点火提前角过小时，会使燃烧在汽缸容积膨胀过程中进行，燃烧的最高压 力和最高温度将降低，而热损失增多，发动机的功率也下降。 4、转速的影响 因为转速的提高，混合气的涡流运动也增强，这样火焰传播速度也增加， 但以曲轴转角计相对于火焰传播速度却增加过大，所以转速提高后，应增大点 火提前角，以保证燃烧在活塞上止点附近完成。 5负荷的影响 当负荷减少时，节气门开度变小，进入气缸的混合气量减少，而残余废气 量几乎不变的，这样残余废气所占比例相对增大，相当于对进入气缸的混合气 起到稀释作用。同时，由于每循环燃烧的混合气数量减少，使气缸壁与燃烧室 壁的温度都有下降。这些因素都使混合气的着火延迟时间加长。为此，必须相 应地加大点火提前角。因而在分电器中都装有真空点火提前调节装置。,3.4.2构造因素对燃烧的影响 1、压缩比的影响 增大压缩比可提高发动机的功率和经济性；但压缩比不适当地提高，会使压缩终了的混合气的温度和压力过大，从而造成爆燃倾向增大。 2 燃烧室形式及火花塞位置的影响 燃烧室形式及火花塞位置，影响到火焰前锋表面的形状、大小及火焰传播的速度，因而也影响到发动机工作的粗暴性及爆燃倾向。 a因此，我们希望燃烧室具备以下条件: 燃烧室的结构尽量紧凑。 燃烧室内混合气要有适当的涡流运动。 降低末端可燃混合气的温度 b 火花塞的安放位置要注意以下问题： 使火焰传播距离尽量缩短，而且与燃烧室各点的距离尽量均匀一致。 火花塞与排气门之间的距离要短 这是因为排气门在燃烧室内形成一个热点，容易形成爆燃中心。当火焰传播距离较短时，可以较早地将该处混合气烧掉。 要使火花塞电极能够受到进气的冷却，并使电极附近的燃烧产物得到清除。 火花塞电极过热，形成热点容易产生早燃，电极附近废气过多会造成断火。这些都破坏了发动机的稳定工作，这样就希望火花塞靠近进气门处。 综上所述，在实际应用的浴盆形燃烧室中，火花塞的位置总是布置在两个气阀中间而且略偏于排气阀的位置上。,3 气缸尺寸的影响 指气缸直径的影响。气缸d，则燃烧室的尺寸也加大了，燃烧室的面容比却下降了，因而传给冷却系的热量减少。一般情况下大直径气缸的汽油机有较好的燃料经济性，但是气缸直径增加也增加了火焰传播距离，使爆燃倾向增加。 这就说明了为什么有缸径大的柴油机，而没有缸径大的汽油机。 4 气缸盖和活塞材料的影响。 气缸盖和活塞常用的材料是铸铁和铝这两种。由于铝的导热性好，铝制的气缸盖，活塞工作表面的温度较低，发动机的热负荷明显下降，这也使发动机产生爆燃的倾向减少。 5 冷却方式的影响 因为水的导热性比空气要高的多，所以水冷式汽油机的冷却效果比风冷式要好，水冷式汽油机气缸和燃烧室工作表面的温度可以维持在较低值。这就极大降低了爆燃的倾向。,3.2. 化油器式燃供系的基本功用及组成,功用：储存、输送、清洁燃料，根据发动机工况，供给汽缸一定 浓度的可燃混合气，并将燃烧后的废气排入大气。 组成： 汽油供给装置 空气供给装置 混合气形成装置 废气排出装置,3.3 化油器工作原理 3.3.1 基本构造,3.3.2 现代化油器工作原理,1、主供油系统工作过程,功用： 保证正常工作时，混合气随 节气门开大而逐渐变稀。 起作用工况： 除怠速与极小负荷工况，均 起作用。 油粒气化方法： 降低主量孔处真空度，即引 入少量空气到主量孔。,2、怠速系统工作过程,功用： 保证怠速和小负荷时供给 浓混合气。 （=0.6-0.8） 怠速系统结构： 怠速油道、怠速量孔、怠 速过渡量孔、怠速空气量 孔、怠速调整螺钉、节气 门开度调整螺钉,3、加浓系统（省油器）工作过程,机械加浓装置： 真空加浓装置： 取决于节气门开度。 取决于节气门后真空度。,4、加速系统（加速泵）工作过程,加速泵： 由节气门控制，内有活塞， 进油阀和出油阀。 节气门开度减小时： 活塞上移，汽油进入加速 泵； 节气门开度加大时： 活塞下移，进油阀关出油阀 开，汽油从加速喷孔喷出。,5、起动系统工作过程,起动工况： 极浓混合气 （=0.2-0.6） 结构： 阻风门 工作系统： 主供油系统和怠速系统 自动阀： 避免起动过程后期，由 于转速加大真空度增大而 导致混合气过浓。,3.4 柴油机燃供系简介 3.4.1 柴油机供给系基本功用 储存、滤清和输送柴油，并按照柴油机各工况需求，定时、定量、定压将柴油喷入燃烧室，最后将废气排入大气。 3.4.1 柴油的品质 发火性：十六烷值，十六烷值越高，发火性越好。 蒸发性：蒸发性越好，越有利于燃烧。 凝点：表明柴油的低温流动性。 汽车柴油机应选用十六烷值较高、蒸发性较好、凝点和粘度合适、不含水分和机械杂质的柴油。 3.4.1 柴油机供给系的组成 由燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成装置、废气排出装置和喷油泵、喷油器、调速器、输油泵、滤清器、油管等组成。,3.5 电控汽油喷射系统 3.5.1 概述,1、汽油喷射的基本概念,汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。,2、汽油喷射系统发展概况,汽油喷射技术始于20世纪30年代，最初用于飞机上，50年代开始用于汽车上；目前，大部分轿车均装配了汽油喷射系统。,3、汽油喷射优点,4、,电控燃油喷射系统的分类,1）按喷射器安装位置分,每一个气缸有一个 喷油器。,（1）多点喷射（SPI）,（2）单点喷射（SPI）,几个缸共用一个喷 油器，又称节气门 体喷射（TBI）。,将燃料直接喷入气 缸内，需较高的喷 射压力。,（3）气缸内喷射,2）,4）按多点喷射的喷油间隔来分,（1）同时喷射,（2）分组喷射,（3）顺序喷射,3）按进气量检测方法来分,（1）间接测量,（2）直接测量,（2）闭环控制,按控制方式来分,（1）开环控制,3.5.2,电子控制汽油喷射系统的组成,1、燃油供给系统,功用：向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油.,组成：,2、,空气供给系统,功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气， 并测量和控制空气量。,组成：,3、,电子控制系统,电控单元： 接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的 处理和发出指令控制执行器的动作,组成：,各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量 参数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元， 使电控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。,执行器 ： 用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的 执行者。,3.5.3,电控喷射工作演示,3.5.4 实例,上海桑塔纳2000轿车发动机电子控制汽油喷射系统,1、了解发动机工况对混合气浓度的要求。 2、简述汽油发动机燃供系的基本组成。 3、了解柴油发动机燃供系的基本组成。 4、简述电控燃油喷射系统的优点。 5、了解电控燃油喷射系统的基本组成。,课后思考,4 4.1 概述,汽油发动机点火系,基本要求 在压缩行程终了前，准时、可靠地点燃混合气。 发动机点火系功用 按照发动机的工作顺序使火花塞产生电火花点燃气缸内混合气。 点火系类型 1.传统分电器点火系 2.半导体点火系 3. 微机控制点火系 4.磁电机点火系,发动机点火系的组成,4.2 4.2.1 组成,传统分电器式点火系,主要由 电源、点 火开关、点火 线圈、断电 器、配电器、 电容器、火花 塞、高压导 线、附加电阻 等组成。,4.2.2 工作原理,触点闭合时：初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。 触点断开时：在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。,4.3 半导体点火系统 4.3.1 无触点点火系,磁感应式,光电式,霍而效应式,分类,（触发方式不同）,利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断电器，产生脉冲信号点火。,不同触发方式的信号发生器 磁电感应式传感器 霍尔式传感器 磁电式信号发生器,4.3.2 微机控制半导体点火系 4.3.3 无分电器点火系,点火系组成：,（1）传感器、（2）电控单元、（3）点火模块,优点：,点火提前角控制精确,火花塞跳火能量较大,点火系能耗较小,免维护,1、汽油机对点火系有那些基本要求。 2、试说明传统点火系统的基本组成、工作过程及存 在的缺陷。 3、简述微机控制点火系统的基本组成、工作原理及 特点。,复习思考,案例分析 发动机常见故障,发动机最常见的故障是燃料供给系和点火系统工作不良，在此，我们仅以燃供系和点火系工况对发动机的影响进行分析。 方法： 观看录像资料，结合实物讲解。 发动机结构认识实 了解发动机总体结构，动手操作发动机的拆卸和组装，掌握发动机拆卸、组装的基本要求。,5 汽车底盘主要总成构造及工作原理,5.1 传动系总体组成 5.1.1 传动系的功用,1、实现变速 变速器、主减速器 2、实现倒驶 变速器倒档 3、中断动力传递 离合器、变速器空档 4、实现差速转动 差速器,术语：汽车底盘 底盘是整个汽车的基体，支承着发动机、车身等各种零部件，同时把发动机的动力传递和分配给各机构总成，并按驾驶员的操作使汽车行驶（加速、减速、转向、制动等）。它一般由行驶系、传动系、转向系、制动系四大部分组成。,5.1.2 传动系的组成,主要总成 离合器 变速器 万向传动装置 驱动桥,5,6,7,8,阅读,传动系的布置形式,FR FF RR MR 4WD,1、 FR：即发动机前置、后轮驱动 国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。 2、 RR：即发动机后置、后轮驱动 在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种 型式。发动机后置，使前轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积， 还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安 置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是 发动机散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于优点较为突出，在 大型客车上应用越来越多。 3、FF：发动机前置、前轮驱动 这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小，驱动轮易打滑；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置型式。 4、4WD：越野汽车的传动系 越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有分动器将动力 传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普遍采用44驱动型式，中型 越野汽车采用44或66驱动型式；重型越野汽车一般采用66或88 驱动型式。,5.2 离合器 功用： 5.2.1 离合器的类型 有摩擦片式、液力耦合式和电磁式。 配用机械变速器的汽车普遍采用的是摩擦片式离合器。 摩擦片式离合器按压紧弹簧结构形式分为： 螺旋弹簧式和膜片弹簧式。,保证汽车平稳起步 使换档时工作平顺 暂时切断动力传递 防止传动系过载。,5.2.2 摩擦片式离合器工作原理,飞轮,从动盘,膜片弹簧,离合器盖,压盘,离合器踏板,分离时，踩下踏板，分离叉推动分离轴承、带动分离 杠杆内端左移，分离杠杆外端则右移，同时带动压盘右移， 使飞轮与从动盘分离，动力中断。 接合时，抬起踏板，弹簧弹力作用下，分离轴承渐回 位，压盘在压紧弹簧作用下左移，将从动盘压紧在飞轮上。,5.2.3 离合器踏板行程 1、自由行程,离合器长期使用后，从动盘变薄，压盘就会向飞轮方 向移动一个距离，为保证离合器接合，分离杠杆内端也要 向右移动。 因此，安装时（即接合时），分离杠杆内端和分离轴 承之间应留有一间隙，踩下离合器踏板时应先消除这一间隙 才能分离离合器，而消除这一间隙的离合器踏板行程就称为 离合器踏板自由行程。 2、有效行程,用以使分离轴承推动分离杠杆，带动压盘后移，使从 动盘与飞轮分离的踏板行程。,离合器踏板总行程自由行程有效行程,5.3 变速器 功用 变速器的分类,改变汽车的行驶速度和牵引力 （传动比：输入轴转速与输出轴转速的比值。） 改变驱动轮的旋转方向 实现空挡 驱动其他机构,有级式变速器 ：采用齿轮传动，变速器档数前进档的位数。 一 般 汽车采用35个前进档和一个倒档。 无级式变速器：采用液力变矩器传动，传动比可在一定的数值 范 围内连续变化。 综合式变速器：由液力变矩器和行星齿轮式变速器组成，传动 比可在几个范围内连续变化。,5.3.1 齿轮变速器 1、总体结构,输入轴,中间轴,输出轴,倒档轴,变速齿轮,结合套,Z6,Z5,Z7,Z8,Z3,Z4,Z9,Z2,i2= （z6/z5）（z2/z9）,i3= （z6/z5）（z3/z8）,2档和3档的传动比是多少？,Z1,2、变速原理,变速原理,一轴,中间轴,二轴,3、二轴式变速器（桑塔纳轿车）,结构分析： 一轴：一、二档齿轮与轴一体；三、四档齿轮与轴通过轴承空套轴上。 二轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；三、四档齿轮与轴一体。,桑塔纳轿车变速器结构简图,5.3.2 同步器,1、功用： 使结合套与待啮合齿圈迅速同步，缩短换档时间，同 时防止啮合时齿间冲击。 2、结构： 同步装置、锁止装置、结合装置。 3、分类： 锁环式惯性同步器 、锁销式惯性同步器。,锁环式惯性同步器,细牙螺旋槽,滑块,锁销式惯性同步器,摩擦锥盘,摩擦锥环,定位销,结合套,钢球,定位销,锁销,5.3.3 自动变速器 特点,）使驾驶操作简便省力，提高了行车的安全性。 ）提高了发动机和传动系的寿命，因采用液力传动， 发动机和传动系是弹性连接，能缓和冲击，有利于 延长相关零件的寿命。 ）能自动适应行驶阻力的变化，在一定范围内实现自 动换档，提高了汽车的动力性和经济性。 ）提高了乘车的舒适性。 ）可避免因外界负荷突增而造成过载和发动机熄火现 象，并且可以降低排放污染.,总体组成,液力变矩器,液压控制系统,行星齿轮机构,车速信号,节气门开度信号,连接曲轴,液力变矩器、（行星）齿轮变速器、自动换档控制系 统（液压控制系统）或电子控制系统。,电子控制系统,液力传动装置,功用：利用液压油的流动来传递扭矩，将曲轴输出 的动力传给变速器。 分类：液力变矩器：既能传递转矩又能增大转矩。 液力偶合器：传递转矩，输出转矩与输入转矩相等。,液力变矩器原理示意图,液力变矩器结构,飞轮,涡轮,导轮,泵轮,变矩器壳,液力变矩器工作特性,a . 泵轮、涡轮和导轮三个工作轮是转换能量，传递动力和 变扭的基本元件； b . 液体同时绕工作轮轴线作旋转运动和沿循环圆作轴面循 环运动； c . 变矩器输出转矩随涡轮的转速而变化 转速比： iWB=nw/nB 变矩系数K：涡轮与泵轮的转矩之比， K=Mw/MB 效率: 涡轮输出功率与泵轮输入功率之比。=KiWB,行星齿轮传动结构,行星轮,齿圈,行星架,太阳轮,行星齿轮,行星齿轮变速原理示意图,太阳轮,齿圈,行星轮,行星架,太阳轮,齿圈,行星轮,行星架,太阳轮,齿圈,行星轮,行星架,太阳轮,齿圈,行星轮,行星架,行星齿轮变速原理,5.4 差速器 5.4.1 功用 5.4.2 分类,使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧的车轮驱动力相等。 轮间差速器 轴间差速器 普通差速器 防滑差速器,5.4.3 普通差速器构造,行星锥齿轮差速器,5.4.4 工作原理,运动特性： 直线行驶时： n1=n2=nk 转弯行驶时： 12=2,5.4.5 防滑差速器简介,1、强制锁住式差速器 在路况不好时，通过使用差速锁，使两根半轴连成 一体，防止一侧车轮打滑使另一侧轮不能驱动。工 作时，通过驾驶员操纵差速锁锁止差速器，使差速 器暂时失去差速作用。 2、自锁式差速器 在两半轴转速不等时，行星齿轮自转，差速器所受 摩擦力矩与快转半轴旋向相反，与慢转半轴旋向相 同，故能够自动地向慢转一方多分配一些转矩，使 慢转半轴受到较大的转矩力作用而正常转动。,5.5 转向系 5.5.1 概述,术语： 转向系：是改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。 组成： 转向操纵机构 转向器 转向传动机构 分类,机械转向系统 动力转向系统,机械转向系组成及工作过程（非独立悬架配装）,转向盘,转向轴,转向万向节,转向器,转向摇臂,转向节,梯形臂,横拉杆,转向梯形,动力转向系,动力转向系统是在机械转向系统基础上设置的动力转向装置 组成： 主要有转向油罐、转向液压油泵、转向控制阀、转向动力缸,机械转向器,转向摇臂,转向拉杆,转向节,梯形臂,转向横拉杆,转向油罐,转向油泵,转向控制阀,转向动力缸,5.5.2 转向器 1、功用及术语,增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向 正向传动： 作用力从转向盘传到转向摇臂的减速过程。 逆向传动： 转向摇臂将地面的冲击力传到转向盘的过程。 极限可逆式转向系： 当地面冲击力很大时，冲击力才能传到转向盘上，即正效率远大于逆效率的转向器。 转向盘自由行程： 转动转向盘消除传动副之间的间隙后，车轮才偏转，此时转向盘转过的角度为转向盘自由行程。,2、类型 1）循环球式转向器（演示）,特点： 正传动效率很高，操纵轻便，使用寿命长。但逆效率也高，容易将路面冲击力传到转向盘上。,2）齿轮齿条式转向器,齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑、质量轻刚度大、转向灵敏，制造容易，正、逆效率高等优点。,结构原理,弹簧通过压块将此齿条压紧在转向齿轮上，以保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺钉调整。,3、蜗杆曲柄指销式转向器,转向器盖上装有调整螺塞, 两轴承预紧度调整后用螺母锁紧。 摇臂轴用粉末冶金衬套支承在壳体中指销同蜗杆的啮合间隙用侧盖上的调整螺钉调整，调整后用螺母锁紧。,5.5.3 动力转向器,功用： 在转向阻力较大时，可以减轻驾驶员的疲劳强度，改善转向系统的技术性能。 分类： 液压式： 工作时无噪声，工作滞后时间短，且能吸收来自不平 路面的冲击。 气压式： 前轴最大轴载质量为37吨并采用气压制动的货车或 轿车。,1、 液压式动力转向器,工作压力大，10MPa,部件尺寸小,系统工作无噪声,工作滞后时间短,吸收不平路面的冲击,应用广泛,2、动力转向系的组成及工作原理,主要构件及功用,转向控制阀： 有滑阀式和转阀式两种,用来控制油液流量,流量控制阀,用以限定转向油泵的最大流量,安全阀,用以限定转向油泵的最高压力,单向阀,转向油泵短路,1）,常压式液压转向系,储能器压力定值时，油泵空转。 转向时，控制阀开启，动力缸工作动力转向 转向停止，控制阀关闭 液压管路中总是高压,机械 转向器,油罐,转向动力缸,控制阀,储能器,2）长流式液压转向系,机械 转向器,动力缸,控制阀,油罐,油泵,流量控制阀,安全阀,单向阀,不转向： 控制阀常开启；动力缸两腔均与低压油路相通，油泵空转。 转向时： 控制阀工作；动力缸的相应油腔通输出油管，另一腔仍通回油管。 转向停止： 控制阀随即回到中立位置,2、转阀结构及工作原理,1）结构,2) 工作原理,5.6 制动系 5.6.1 概述,一、制动系统的功用：,使行驶中的汽车强制减速甚至停车； 使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以保证行车的安全； 使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车。,二、制动系统类型：,(1) 按制动系统的功用,A、行车制动系统用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的 制动系统 B、驻车制动系统用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动 系统 C、第二制动系统（应急制动系统）在行车制动系统失效的 情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统,D、辅助制动系统在下长坡时，防止行车制动器过热失效的 辅助制动系统。,上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆 汽车都必须具备的。,(2) 按制动操纵能源,A、人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动 系统 B、动力制动系统完全靠由发动机的动力转化而成的气压或 液压形式的势能进行制动的系统 C、伺服制动系统（助力制动系统）兼用人力和发动机动力 进行制动的制动系统,(3) 按制动能量的传输方式,制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时 采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。,三、,制动踏板,制动主缸,制动油管,制动鼓,制动轮缸,摩擦片,制动蹄,支承销,回位弹簧,制动系的工作原理 是利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。 可用右图所示的一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。 一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上装有摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管与装在车架上的液压制动主缸相连通。主缸中的活塞可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。,四、,对制动系性能的要求：,1、良好的制动性能 2、操纵轻便 3、制动稳定性好 4、制动平顺性好 5、制动器散热好,5.6.2 液压制动系统,一、液压制动回路,结构：,后轮制动器,前轮制动器,油管,前制动轮缸,后制动轮缸,制动主缸,液压式双管路制动系统的布置形式,性能： 当其中一套管路损坏时，另一套仍可以正常工作，保证汽车制动系的工作可靠性。 1、两桥制动器独立制动,当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。制动效能低于正常时的50。,制动主缸,2、,前后制动器对角独立制动,一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能，为正常时的50。,制动主缸,3、,同一制动器两个轮缸独立制动,制动主缸,当一套管路失效时，另一套管路仍能使前、后制动器保持一定的制动效能。制动效能为正常时的50。,5.6.3,制动主缸：,双腔制动主缸：,活塞,活塞,出油阀,出油阀,与前腔连接的制动管路漏油时，则只能后腔中建立液压。此时前缸活塞迅速前移，后缸工作腔中液压升高到制动所需的值。,与后腔连接的制动管路漏油时, 先是后缸活塞前移,不能推动前缸活塞，在后缸活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。,5.6.4 车轮制动器,制动鼓,制动底板,制动轮缸,调整凸轮,偏心支承销,一、鼓式制动器组成： 旋转部分：制动鼓 固定部分：制动底板 制动蹄 张开机构：轮缸 定位调整：调整凸轮 偏心支承销,二、,鼓式制动器常见类型,1、领从蹄式制动器,领蹄（增势蹄）,从蹄（减势蹄）,制动轮缸,何为“领蹄”“从蹄”？ 左右蹄片摩擦片长度不同,2、,双领蹄式制动器,制动轮缸,制动轮缸,领蹄,领蹄,单向助势平衡式制动器,3、,双向双领蹄式制动器,制动轮缸,制动轮缸,制动蹄,制动蹄,双向助势平衡式制动器,4、,双从蹄式制动器,制动轮缸,制动轮缸,从蹄,从蹄,5、,单向自增力式制动器,顶杆,F2 F1,6、,双向自增力式制动器,鼓式制动器,工作原理演示,思考,几种制动器制动效能比较，哪种最好？,自增力式制动器双领蹄式领从蹄式双从蹄式,三、盘式制动器,制动盘,制动钳体,一汽奥迪100轿车前轮制动器,制动块,活塞,制动钳导向销,1、,定钳盘式制动器,结构：,活塞,制动钳体,制动块,车桥,进油口,制动盘,缺点：油缸多、结构复杂、制动钳尺寸大,油路中的制动液受制动盘加热易汽化。,2、,浮钳盘式制动器,结构：,车桥,导向销,进油口,活塞,制动钳,制动块,制动盘,浮,钳盘式制动器工作演示,盘,式制动器特点,优点： 1、制动效能稳定 2、浸水后制动效能降低较少 3、尺寸和质量较小 4、制动盘沿厚度方向的热膨胀量小 缺点： 制动效能低，导致液压制动管路中的油压较高。,5.7 汽车防抱死自动系统 5.7.1,汽车防抱死装置（ABS）概述,1、 车轮抱死产生的现象： 1）当车轮抱死滑移时，制动距离延长，制动失灵 2）若前轮先抱死，汽车失去转向能力 3）若后轮先抱死，即使受到不大的侧向干扰力， 汽车也将发生侧滑。 理想状态： 车轮处于边滚边滑的滑转状态，车轮滑移率到 15%20%时，附着系数最大 目前在中高级轿车、大客车和重型车上装备了 防抱死装置。,2、,ABS系统功用,在制动过程中自动控制和调节制动力大小,防止车轮抱死，消除侧滑、跑偏、丧失转向能力,获得良好的制动性能、操纵性能和稳定性能,3、类型,机械液压式ABS（可靠性差，已不用）,电子控制式ABS（现广泛应用）,4、ABS系统优点,增加了汽车制动时的稳定性,缩短制动距离,改善了轮胎的磨损状况,使用方便，工作可靠,5.7.2,ABS的组成及工作原理,主要由轮速传感器、压力调节器和电子控制单元（ECU）组成。,一、结构,速度传感器,ECU,制动压力调节器,制动主缸,蓄电池,警告灯,传感器将信息信号传给ECU，ECU又将这些信号转换为控制信号传给压力调节器，三者共同协调工作防止车轮抱死。,二、工作原理,5.7.3、,ABS系统的布置形式,术语：控制通道能够独立进行制动压力调节的制动管路,按控制通道数目分,三通道,二通道,按控制形式分,独立控制,按高选原则一同控制,按低选原则一同控制,单通道,四通道,1、,对应于双制动管路的H型(前后)或X型(对角)两种布置形式，四通道ABS也有两种布置形式,独立控制 最大程度地 利用附着力 结构复杂 轴控式较少采用,四通道ABS,2、,三通道ABS,四轮ABS大多采用，对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮按低选原则一同控制,充分利用前轮附着力 制动距离短 方向稳定 广泛采用,3、,二通道ABS,前后制动管路各设一个制动压力调节器，分对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可据附着条件进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制,前驱汽车，后轮 制动力小 后驱汽车，后轮 易抱死 方向稳定差 很少采用,；,4、,单通道ABS,后制动管路设一个制动压力调节器，对后驱汽 车只需安一个转速传感器。,对两后轮按低 选 原则一同控制。 方向稳定差 结构简单、成本 低。 轻货车广泛应用。 制动距离长。 转向操作能力差。,5.7.4 传感器 一、减速度传感器 1、功用 用于监测汽车制动时的减速度，以判断道路路面情况。 2、类型 1） 水银式减速度传感器 2） 光电式减速度传感器 3） 差动式减速度传感器 二、车轮转速传感器 1、功用 2、类型 主要有电磁感应式与霍尔式两大类,检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。,1）,电磁式转速传感器,优点：结构简单、成本低。 缺点：一、是输出信号的幅值变化大；二、是响应频 率不高；三、是抗电磁波干扰能力差。,凿式极轴,柱式极轴,齿圈,极轴,永磁体,电缆,2）,霍尔转速传感器,优点：1）信号电压幅值不受转速的影响；2）频率响 应高；3）抗电磁波干扰能力强。因此，广泛 应用于ABS轮速检测。,磁力线散，磁场弱,磁力线集中，磁场强,齿圈,霍尔元件,磁体,复习思考,1、汽车山为何要设置ABS装置？ 2、ABS通常有哪些装置构成？ 他们各起什么作用？ 3、ABS的ECU有哪些主要输出 信号？,6 汽车电气电路原理,6.1汽车总电路原理线路图 6.1.1 线路图分类 汽车电气线路图是将各电器部件的图形符号通过用表示导线的线条连接在一起的关系图。有三种形式： 布线图反映各电器部件的安装位置、导线的走向、结点、分叉等情况， 但是识读困难。 电路原理图能清楚反映各电器部件的连接关系、电路原理。 线束图应用于绕制线束和电器设备连接。 6.1.2 汽车电气电路的组成 1）电源电路 4）照明及灯光信号电路 2）起动电路 5）仪表及喇叭电路 3）点火电路 6）辅助装置电路 7）电子控制装置,6.2 电气电路特点 汽车电路的显著特点是低电压，高电流，弄懂汽车电路原理非常重要。汽车电器形式不一，安装位置不同，接线也有一些差异，但他们都具有以下共同特点： 汽车电器的接线都是采用并联单线制，负极搭铁。 两个电源蓄电池和发电机并联。 各电器设备必须并联，且受各自的开关控制。 电流表反映蓄电池的充放电情况，汽车上用电设备除起动机和喇叭外，都须经过电流表与蓄电池构成的回路。 为防止短路烧坏线束，大部分电器设备都装有保护装置。,6.3 汽车电路实例 1）充电电路,2）起动电路,3）点火线路,4）仪表及喇叭电路,5）电器设备总线路图,