1、绪论 1 现代汽车类型 通常按汽车的用途可分为轿车、客车、载货汽车、越野汽车、牵引汽车、自卸汽车、农用汽车、专用 ( 特种 ) 汽车和改装车等。 一、轿车 轿车是汽车产品中产量最大的一种，约占世界汽车总产量的 70 以上。作为家用汽车、机关和企业公用汽车和城市出租汽车，其车型多为两门或四门双排座的，也有五门的旅行轿车、三排座的大型高级轿车和单排座运动型的所谓跑车。轿车的分类方法通常还有如下几种。 1. 按发动机的排量，轿车可分为微型轿车、普通级轿车、中级轿车、中高级轿车及高级轿车见表 0 1 表 0 1 轿车按发动机排量分类表（ GB3730.1 88 ） 2. 按发动机的位置及驱动型式分类
2、按发动机的位置及驱动型式，轿车可分为前置发动机前轮驱动轿车（ a ）、前置发动机后轮驱动轿车（ b ）、后置发动机后轮驱动轿车及四轮驱动轿车（ c ）。 二、客车 客车主要用于运载乘客。城市公共汽车、长途客车、旅行客车、游览客车及专用客车 ( 例如用于在机场内、外接送旅客的车辆 ) 等，均属这一类。 1. 按汽车总长分类 按汽车总长，客车分为微型客车、轻型客车、中型客车及大型客车，见表 0 2 。 表 0 2 客车按总长分类表（ GB3730.1 88 ） 2. 按车身型式分类 按车身型式分类，客车可分为长头客车、短头客车、箱型客车、流线型客车、铰接式客车和双层客车，特大型客车包括铰接客车及双
3、层客车。 三、载货汽车 载货汽车用于运输货物，其产量在汽车产品中占第二位。约为世界汽车总产量的 20 。 1. 按驾驶室总成结构型式分类 按驾驶室总成的结构型式，载货汽车可分为长头车、短头车和平头车。 2. 按货箱型式分类 按照货箱型式，可分为栏板式货车、自卸式货车、厢式货车、罐式货车、平台式货车、篷式货车及牵引半挂车式货车。 3. 按汽车质量分类 按汽车制造厂标定的汽车最大总质量，载货汽车分为微型货车、轻型货车、中型货车和重型货车，见表 0 3 。 表 0 3 载货汽车按厂定汽车最大总质量分类表（ GB3730.1 68 ） 四、越野汽车 主要用于非道路条件下载运人员或物资、牵引各种装备的汽
4、车。为了提高汽车在坏路和无路地带如松软地面（土壤、沼泽、沙漠、雪地等）、坎坷不平地段和各种障碍（陡坡、侧坡、台阶、壕沟、灌木丛、水障等）的通过能力，越野汽车应采用全轮驱动结构并安装越野轮胎。 越野汽车按厂定最大总质量可分为轻型越野汽车、中型越野汽车、重型越野汽车及超重型越野汽车，见表 0 4 。 表 0 4 越野汽车按厂定最大总质量分类表（ GB3730.1 88 ） 五、牵引汽车 用于牵引半挂车、全挂车、汽车列车的挂车组、火炮和各种装备的汽车。 六、自卸汽车 用于运送散装货物且具有可倾卸的货箱，卸货时可利用液压举升机构将货箱向后或向侧面倾斜一定角度，使散装货物能依靠自重而自行卸下。在矿区和工
5、地用的自卸汽车又称为矿用自卸汽车。 自卸汽车按厂定汽车最大总质量可分为轻型自卸汽车、中型自卸汽车及重型自卸汽车，见表 0 5 所示。 表 0 5 自卸汽车按厂定汽车最大总质量分类表（ GB3730.1 88 ） 七、农用汽车 专门用于农村地区从事运输和农耕作业的汽车，其结构特点应能适应农村的使用条件和使用要求。 八、专用 ( 特种 ) 汽车 按特种用途而专门设计制造或装有专门设备、具有专用功能且用于承担专门运输任务或专项作业的汽车，如防弹高级迎宾车、检阅车、银行运款用装甲车、机场的飞机牵引车等。 九、改装车 是在普通汽车底盘上改桨上特种用途的车身或加装上几种机构而成的汽车，如消防车、救护车、殡
6、丧车、清扫车、洒水车、扫雪车、撒盐 ( 砂、煤渣等 ) 车、垃圾装运车、污水吸取车、冷藏车、工程救险车、混凝土搅拌车、自装卸式货车、液 ( 气等 ) 罐式汽车等。 2 汽车的总体构造 一、发动机：动力装置 发动机是汽车的动力源，是把其一种形式的能量转变成机械能的机器。现代汽车所使用的发动机多为内燃机。内燃机把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能，并且这种能量转换过程是在发动机气缸内部进行的。汽车上使用的内燃机主要是汽油机和柴 油机。 二、底盘：支承、传动、行驶 底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四大部分组成。作为汽车的基体，发动机、车身电气设备及各种附属设备都直接或间接地安装
7、在底盘上。 1. 传动系 传动系用来将发动机的动力传给各驱动车轮。根据动力传递方式的不同，传动系又分为机械式传动、液力机械式传动、液力传动和电传动等几种。 2. 行驶系 汽车行驶系由汽车的行路机构和承载机构组成，它包括车轮、车轴和桥壳、悬架、车架等部件。汽车行驶系的功用是支承整车质量传递和承受路面作用于车轮的各种力和力矩，并缓和冲击、吸收振动，以保证汽车在各种条件下正常行驶。 3. 转向系 转向系是通过对方、右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车沿着设想的轨迹运动的机构，它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，采用动力转向时，还应有转向动力
8、系统。转向传动机构包括转向摇臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂和转向横拉杆等。机械转向器是将驾驶员对转向盘的转动变为转向摇臂的摆动，并按一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。机械转向器与液压动力系统相结合，构成动力转向系统。 为了避免汽车在撞车时驾驶员受到转向盘的伤害，除了在转向盘中间安装安全气囊外，还可在转向系中设置防伤装置。为了缓和来自路面的冲击，衰减转向车轮的摆振和转向机构的振动，有的车型转向系中还装有转向减振器。 多数两轴及三轴汽车仅用前轮转向。为了提高操纵稳定性和机动性，某些现代轿车采用全四轮转向。 4. 制动系 随着高速公路的迅速发展和车流密度的日益增大，为保证行车安全，汽车制
9、动系的工作可靠性显得越来越重要。汽车的制动系包括行车、驻车、应急和辅助等四种制动装置。 行车制动装置用于强制汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定速度。 驻车制动装置用于使汽车可靠地在平地上或坡路上长时间地驻留。为避免其产生故障，它常用机械驱动机构而不用液压或气压驱动机构。驻车制动装置也有助于汽车在坡路起步。 应急制动装置用于当行车制动装置发生意外故障时，利用其机械力源 ( 加强力压缩弹簧 ) 实现汽车制动。应急制动装置不是每车必装，因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。 辅助制动装置用于经常在山区行驶的汽车上。其加装的发动机排气制动或电涡流制功等辅助装置，可使汽车下长坡时
10、保持稳定车速，并减轻或解除行车制动器的负荷。 任何一套制动装置都由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式和盘式之分。行车制动由制动踏板控制，驻车制动用驻车制功杆操纵，这两套制动装置每车必备。行车制动装置的驱动机构分液压式和气压式两种。用液压传递操纵力时应包括制动主缸、轮缸和油管；用气压操纵时应包括空气压缩机、气路管道、贮气筒、控制阀、制动气室等。 三、车身：承载及保安部件 车身用来安置驾驶员、乘客和货物等。 轿车和客车车身一般是整体壳体，有承载式车身和非承载式车身之分。具有承载式车身的轿车和客车，不需再安装车架，它本身就起着承受汽车载荷的作用，并能传递和承受路面作用于车轮的各种力和力矩。
11、因此，承载式车身也起着承载机构的作用，也可以归于行驶系。非承载式车身则只起车身作用，不能承受汽车载荷，因此它必须支承在车架上。中级和中级以下轿车多采用承载式车身，非承载式车身常用于中、高级轿车及一部分客车。 货车车身由驾驶室和货箱 ( 或封闭式货厢 ) 两部分组成。 车身应具有隔音、隔振、保温等功能，制造工艺性及密封性要好，应能为乘员提供安全而舒适的乘坐环境。其外形应能保证汽车在高速行驶时空气阻力小，且造形美观，并能反映当代车身造型的发展趋势。车身内有内饰、座椅、仪表板等，外部装有各种灯具、后视镜及其他附件，车门上装有门把和门锁等。 四、电气设备：汽车的重要组成部分，其作用日益提高 汽车电器设
12、备由电源 ( 蓄电池、发电机 ) 、汽油机点火设备、发动机起动电动机、照明与信号设备、仪表、空调、刮水器、收录机、门窗玻璃电动升降设备等组成。汽车电子设备有：电控燃油喷射及电控点火、进气、排放、怠速、增压等装置，变速器的电控自动换档装置，制动器的电子防抱死装置 (ABS) ，车门锁的遥控及自动防盗报警装置等。 3 汽车的主要技术参数 一、整车整备质量 汽车的整备质量就是汽车经整备后在完备状态下的自身质量，即指汽车在加满燃料、润滑油、工作油液 ( 如制动液等 ) 及发动机冷却液并装备 ( 随车工具及备胎等 ) 齐全后但未载人、载货时的总质量。 由于在设计方法、产品材料、制造工艺以及道路状况等方而
13、的不断完善，汽车的整备质量有不断减少的趋势。因为这样不仅可以降低造价，而且也是降低汽车燃油消耗的重要途径。 二、最大总质量 汽车满载时的总质量。 三、最大装载质量 最大总质量和整车整备质量之差。 四、最大轴载质量 汽车单轴所承载的最大总质量。 图 0 5 汽车的主要尺寸参数 五、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。 六、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。 七、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。 八、轴距 汽车的轴距指车轴之间的距离。对双轴汽车来说，轴距就是前、后轴之间的距离，或是前
14、、后车轮中心之间的距离；对三轴汽车来说，轴距是指前轴与中轴之间的距离和前轴与后轴之间的距离的平均值如图 0 5 所示。 轴距对整车其他尺寸参数、质量参数和使用件能参数都有定影响。轴距短些，汽车总长就短些，质量就小些，最小转弯半径和纵向通过半径就小些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长，汽车行驶时其纵向角振动过大，汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏，以及万向节传动的夹角过大等。 轻型货车、鞍式牵引汽车和矿用自卸汽车等车型要求有小的转弯半径，故其轴距比一般货车的短；而经常运送大型构件、长尺寸或轻抛货物的货车和集装箱运输车，则轴距可取得长一些。汽车
15、总质量愈大，轴距一般也愈长。为了满足不同用户的需要，常同时选定几种轴距，构成汽车的系列产品，如基本型、长轴距、短轴距等汽车变型。 轿车的轴距与其类型、用途、总长有密切关系。微型及普通轿车要求制造成本低、使用经济性好、机动灵活，因此汽车应轻而短，轴距应取短些；中高级及高级轿车对乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性要求较高，轴距应长些。 九、轮距 汽车轮距 B 对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大影响。轮距愈大、则悬架的角刚度放大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。但轮距也不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与汽车的总宽相适应。 越野汽车的前、后轮距应相等，以减小
16、滚动阻力，提高通过性。 十、前悬 汽车的前悬是指其前端至前轮中心之悬置部分。前悬处要布置发动机、水箱、风扇、弹簧前支架、车身前部或驾驶室的前支点、保险杠和转向器等，要有足够的纵向布置空间。前悬也不宜过长，以免位汽车的接近角 1 ( 见图 0 5) 过小而影响通过性。 十一、后悬 汽车的后悬是指汽车的后端刚性固定件至汽车后轮中心之悬置部分。后悬长度主要与货厢长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角 2 ( 见图 l 5) 过小而引起上、下坡时刮地，同时转弯也不灵活。 十二、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。 十三、接近角 汽车前端突出点向前轮引的切线与
17、地面的夹角。 十四、离去角 汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。 十五、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。 4 汽车的行驶原理 一、汽车行驶基本原理 要想使汽车行驶，必须对汽车施加个驱动力以克服各种阻力。若以汽车本身为参照系，则这些阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。其中，前三个力为真实阻力，最后一个力为假想阻力。 图 0 6 驱动力产生示意图 为了克服上述阻力，汽车必须有足够的驱动力。驱动力的产生原理如图 0 6 所示。发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩 M t ，力图使驱动轮旋转。在 M t 的作用下，在驱动轮与路面接触处对路面施加一个圆周
18、力 F 0 ，其方向与汽车行驶方向相反，而其大小为 M t 与车轮滚动半径 r 之比： F 0 M t r 由于车轮与路面的附着作用，在车轮向路而施加力 F 0 的同时，路面会对车轮施加一个大小相等、力向相反的反作用力 F t ， F t 就是汽车行驶的驱动力。当驱动力逐渐增大到足以克服汽车所受到的真实阻力时，汽车便由静止开始起步行驶。汽车起步后，其行驶情况取决于驱动力与真实阻力之间的关系。当驱功力等于真实阻力时，汽车将匀速行驶；当驱动力大于真实阻力时，汽车将加速行驶；当驱功力小于真实阻力时，汽车将减速行驶，这时候如欲维持原车速就需要加大油门或将变速器换入低档以便相应地增大驱动力。但是，汽车并
19、不是在任何情况下都能产生足够的驱动力。驱动力的最大值固然取决于发功机的最大转矩和传功系的传功比，但实际发出的驱动力还受到轮胎与地而之间的附着情况的限制。比如汽车在很滑的冰面上行驶时，加大油门可能只会使驱动轮加速滑转，而驱动力却不能增大。 当汽车在较平整的干硬路面上行驶时，附着性能的好坏决定于轮胎与路面间的摩擦力的大小。由物理学可知，在一定的正压力下，两物体之间的静摩擦力有一最大值当推动力超过此值时，两物体便会相对滑动。对汽车而言，当驱动力已等于轮胎与地面间的最大静摩擦力时，若想通过加大油门而增大驱动力，则将出现驱动车轮的滑转。因此，在较平整的干硬路面上，汽车所能获得的最大驱动力不可能超过轮胎与
20、地面之间的最大静摩擦力。 当汽车在松软路面上行驶时，还有嵌入轮胎花纹凹处的路面凸起部所起的抗滑作用。 在汽车技术中，把车轮与路面的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的相互作用综合在一起，称为附着作用。它产生的路面反力能阻碍车轮打滑，这一反力的最大值就称为附着力，服用 F 表示 F =G 式中： G 附着重力 , 即汽车总重力分配到驱动轮上的部分； 附着系数。 显然，汽车所能获得的驱动力受附着力的限制，一般可表达成： F t F =G 二、汽车行驶过程中的阻力 汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力 F f 和来自空气的空气阻力 F W ；汽车在坡道上行驶时，还必须克服重力沿坡道的分
21、力，即坡度阻力 F i ；汽车加速行驶时需要克服加速阻力 F j 。 上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的。坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶就没有坡度阻力和加速阻力。 1. 滚动阻力 车轮滚动时，轮胎与地面的接触区域会产生轮胎和支承路面的变形 ( 当弹性轮胎在硬路面滚动时，轮胎的变形是主要的 ) ，由此而引起的地面对轮胎的阻力，即为滚动阻力 F f 。滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮负荷之乘积。 滚动阻力系数由试验确定。滚动阻力系数与路面的种类、行驶速度以及轮胎的构造、材料、气压等有关。应该指出的是，行驶速度对滚动阻力系数有很大影响，当车速达到一
22、定速度以后，滚动阻力系数将迅速增大。 2. 坡度阻力 当汽车上坟时，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力 F i 。根据我国的公路工程技术标准，平原微丘区 I 级路面最大坡度为 4 ，山岭重丘区路面最大坡度为 9 。由于坡度阻力与滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力。 3. 加速阻力 汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动的惯性力，也就是加速阻力 F f 。汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部分。 4. 空气阻力 汽车直线行驶时受到的空气作用在行驶方向上的分力称为空气阻力 F W 。空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。作用在汽车
23、外表面上的法向压力的合力在行驶反方向的分力称为压力阻力。压力阻力分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。形状阻力占压力阻力的大部分，与车身主体形状有很大关系；干扰阻力是车身表面突起物如后视镜、门把手、悬架导向杆、驱动轴等引起的阻力；发动机冷却系、车身通风等所需空气流经车体内部时构成的阻力即为内循环阻力；诱导阻力是空气升力在水平方向的投影。 摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。在无风时，汽车空气阻力与车速的平方成正比，与空气阻力系数及汽车的迎风面积成正比。汽车迎风面积值受到使用空间的限制不易进一步减少，所以降低空气阻力系数是降低空气阻力的重要手段。
24、 作业： 说明汽车主要是由哪几部分组成，以及各部分的作用。 第一章 发动机工作原理和总体构造 1.1 发动机概述 发动机是汽车最主要的总成之一，动力的来源。被称为汽车的 “ 心脏 ” 。1.2 基本术语 1. 上止点 活塞在气缸内作往复直线运动时，活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。 2. 下止点 活塞在气缸内作往复直线运动时，活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。 3. 活塞行程 (S) 活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程，一般用 S 表示。对应一个活塞行程，曲轴旋转 18
25、0 。 4. 曲柄半径 (R) 曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用 R 表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即 S=2R 。 5. 气缸工作容积 (V h ) 活塞从一个止点运动到另一个止点锁扫过的容积，称为汽缸工作容积，一般用 V h 表示。式中： D 气缸直径，单位 mm S 活塞行程，单位 mm 6. 发动机排量 (V L ) 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量，一般用 V L 表示。式中： V h 气缸工作容积 i 气缸数目 7. 燃烧室容积 ( V c ) 活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积，一般用 V c 表示。 8. 气缸总容
26、积 ( V a ) 活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积，一般用 V a 表示。显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积与燃烧室容积之和，即 V a = V c + V h 。 9. 压缩比（） 压缩比是发动机的一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之笔，一般用 表示。 现代化油器式发动机压缩比一般为 6 9( 轿车有的达 9 11) 。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为 8.2 。 表 1 1 压缩比过大的不良后果 名称 成因 现象 后果 爆燃 由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端，
27、可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧 火焰以极高的速率向外传播，形成压力搏，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲击声 还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等 表面点火 由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头、火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。 伴有强烈的较沉闷敲击声 产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低 10. 工作循环 每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即发动机完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。 1.3 发动机总体构造 发动机是一种由许多机构
28、和系统组成的复杂机器。无论是汽油机还是柴油机，无论是四行程发动机还是二行程发动机，无论是单缸发动机还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。 汽油机由两大机构和六大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统组成。柴油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统和起动系统组成。柴油机是压燃的，不需要点火系统。 一、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等
29、组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，向外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转换成活塞的直线运动。 二、配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气进人气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一船由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 三、燃料供给系统 汽油机燃料供给系统的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，送人气缸；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供人气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧。 四
30、、进排气系统 进排气系统的功用是将可燃混合气或新鲜空气均匀地分配到各个气缸中，并汇集各个气缸燃烧后的废气，从排气消音器排出。 五、润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冲却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 六、冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 七、点火系统 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火
31、花塞头部伸入燃烧室内。点火系的功用是定时在火花塞电极间产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。 八、起动系统 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转功发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。 1.4 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 图 1 3 四行程发动机的工作原理 1. 进气行程
32、 如图 1 3(a) 所示，由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸人气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等产生的阻力的影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为 0.075 0.09MPa ，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到 370 400K 。实
33、际上，汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸人更多的可燃混合气。 压力： 0.074 0.093MPa （低于大气压） 温度： 353 403K （ 400K 左右） 曲线： ra 2. 压缩行程 如图 1 3(b) 所示，曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时可燃混合气压力可达 0.6 1.2MPa ，温度可达 600 700K ，其大小随压缩比的大小而定。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越
34、大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是出于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声，会使发动机过热、功率下降、汽油消耗员增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是非常有害的。汽油机的压缩比一般为 6 10 。 压力： 0.6 1.5MPa 温度： 600 700K 3. 作功行程 如图 1 3(c) 所示，作功行程也称作燃烧和膨胀行程。在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点 ( 即点火提前角 ) 位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸
35、内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达 3 5MPa ，最高温度可达 2200 2800K ，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到 0.3 0.5MPa ，气体温度降低到 1300 1600K 。 压力： 3 5Mpa0.3 0.5MPa 最特别的行程 温度： 2200 2800K 1300 1600K 4. 排气行程 如图 1 3(d) 所示，可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启
36、，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际上，汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终了时，气体压力仍高于大气压力，约为 0.105 0.115MPa ，温度约为 900 1200K 。 压力： 0.1 0.12MPa 温度： 900 1200K 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个工作循环。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成了个工作循环，这期间活
37、塞在上、下止点间往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 二、四冲程柴油机工作原理 四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程。但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同。下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。 图 1 4 所示为四行程柴油机工作原理示意图。 在进气行程中所不同的是柴油机吸人气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机
38、。进气终了时气体压力约为 0.0785 0.0932MPa ，气体温度约为 300 370K 。 压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多 ( 一般为 16 22) ，压缩终了时气体压力和温度都比汽油机高，压力约为 3 5 4 5MPa ，温度约为 750 1000K ，大大超过了柴油的自燃温度，因此柴油机的可燃混合气压缩后是自燃着火的，不需要点火。柴油机又称为压燃机。 柴油喷人气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧。柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的，而不像
39、汽油机那样是在气缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达 6 9MPa ，最高温度也可高达 2000 2500K 。作功终了时，气体压力约为 0.2 0.4MPa ，气体温度约为 1200 1500K 。 柴油机的排气行程和汽油机一样，废气同样经排气管排入到大气中去。排气终了时，气缸内气体压力约为 0.105 0.125MPa ，气体温度约为 800 1000K 。 柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低，因此，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少，排放性能好。它的主要缺点是转速低、质量大、噪声大、振
40、动大、制造和维修费用高。 二冲程发动机的工作原理 （ 1 ）二冲程发动机 （ 2 ）二冲程汽油发动机工作原理 （ 3 ）二冲程柴油发动机工作原理 思考： 二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？ 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。 三、发动机的分类 内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型。 1. 按照所用燃料分类 内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油的内燃机称为汽油机，使用柴油的内燃机称为柴油机。
41、汽油机与柴油机各有特点。汽油机转速高，质量小，噪声小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。 2. 按照行程分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。曲轴转两圈 (720) ，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而曲轴转一圈 (360 ) ，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。 3. 按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式的不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环
42、的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。 4. 按照气缸数目分类 内燃机按照气缸数目的不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机，如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。 5. 按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式的不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角小于 180 ( 一般为 90 ) 时称为 V 型发动机，两列之间的夹角等于 180 时称为对置式发动机。 6. 按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气 ( 非增压 ) 式发动机和强制进气式 ( 增压式 ) 发动机。汽油机常采用自然吸气式。
