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汽车理论教学课件docx
一、汽车发动机
基本工作原理是将燃油在密封汽缸内燃烧,使气体膨胀时的热能推动活塞作功,转变为机械能为汽车的行驶提供动力。
㈠发动机的分类。
按燃料分:
汽油、柴油、天然气等发动机。
按冷却方式分:
水冷式、风冷式发动机。
按进气方式分:
自然吸气式----空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。
增压式----在发动机上装有增压器,气体预先经过压缩后再进入气缸。
按点火方式分:
压燃式发动机----利用气缸内空气被压缩后产生的高温使燃油自燃,如柴油机。
点燃式发动机----利用火花塞发出的电火花点燃混合气,如汽油机、煤气机。
按实现循环的行程数分:
四冲程发动机----活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环。
二冲程发动机----活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环。
按气缸数目分:
单缸发动机、多缸发动机。
按凸轮轴位置数量划分:
SOHC与DOHC发动机。
SOHC----单顶置凸轮轴发动机,适用于2气门发动机;
DOHC----双顶置凸轮轴发动机,适用于多气门发动机。
㈡发动机的参数:
包括发动机气缸数、气缸的排列形式、气门、压缩比、排气量、最高输出功率、最大扭矩等。
1、发动机缸数汽车都用多缸发动机。
排量1L以下用3缸;1.3L-2.3L多采用4缸;2.5L以上采用6缸;4L为8缸,5.5L以上用12缸。
在同等缸径下,缸数越多排量越大,功率越高;在同等排量下,缸数越多缸径越小,转速可以提高,从而提升功率。
2、气缸的排列有直列立式、直列卧式、V型。
应用较少的还有对置式、H型、X型、星型等。
直列排法(L)发动机的气缸成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单、维修方便、制造成本低、低速扭矩特性好。
缺点是功率较低。
一般5缸以下采用直列排法,少数6缸发动机也有直列排法,直列6缸的动平衡较好,振动相对较小。
L4:
表示直列4缸发动机。
V字形排列(V)6到12缸采用V形排列。
优点是占用空间小,可降低震动和噪音。
V8结构复杂,成本高,使用较少。
V12高级轿车采用。
V8:
表示V型排列8缸发动机。
3、气门数国产发动机多采用每缸2气门,一个进气门一个排气门。
国外轿车发动机采用每缸4气门,2个进气门2个排气门。
有的采用5气门结构,3个进气门2个排气门,提高了进、排气效率,使燃烧更加彻底。
5气门结构复杂加工困难。
国产新捷达王发动机采用了五气门。
可变进气门控制技术VETC:
通过改变进气门开度来改变进气量,提高发动机扭矩,丰田擅长此技术。
4、气缸的压缩比气缸的最大容积与最小容积(或气缸总容积与燃烧室容积)之比,用ε表示。
汽油机在运转时,吸进的是汽油与空气混合气,压缩比越大,压缩终了的混合气的压力和温度就越高,混合气中的汽油分子气化得更完全,燃烧更迅速更充分,输出的功率大。
低压缩比(10以下)的发动机燃烧时间相对延长,增加了能量消耗降低了动力输出。
压缩比越大发动机工作时抖振增大,压缩比过大会出现“爆燃”和“表面点火”现象。
爆燃会引起发动机过热,功率下降,油耗增加,甚至损毁发动机。
表面点火会增加发动机的负荷,使其寿命降低。
压缩比与燃油压缩比越大,要求使用的汽油标号越高。
压缩比低于7.5用90号汽油;压缩比7.5~8.0用90或93号汽油;压缩比8.0~10用93或95号汽油;压缩比在10以上用97号汽油。
如果使用低于建议标号的汽油,可能会产生“敲缸”、发动机振动加剧、不匀速等问题,损害发动机性能,缩短使用寿命。
也不是汽油标号越高越好,因为气缸的压缩比、点火提前角等参数在出厂时设置好了,并对抗爆性较差的汽油设置了微调节程序,而对高标号汽油则没有设置程序。
盲目使用高标号汽油不仅是浪费,还可能会因其高抗爆性的优势无法发挥而产生加速无力的现象。
最好按说明书或油箱盖上标明的选择油号,同时考虑燃油质量的因素。
5、排气量气缸内活塞从最低点到最高点的容积称单缸排量,单位用升(L)表示。
发动机所有气缸排量总和为该发动机排气量。
排气量越大,输出功率就越高,加速性越好。
轿车按排气量分级:
微型车排量≤l升;普通轿车>l升≤1.6升;中级轿车>l.6升≤2.5升;高级轿车>2.5升≤4升;特级轿车>4升。
6、最大功率功率的单位是马力(PS)或千瓦(kw)。
输出功率用每分钟转速(r/min)表示,如100PS/5000r/min表示发动机每分钟5000转时输出功率为100马力。
马力决定车辆可克服阻力的速度。
功率表现在高转速,它决定了车子能跑多快。
发动机的转速增加,功率也相应提高,但达到一定的转速后,功率反而呈下降趋势。
7、最大扭矩扭力是指曲轴回转所做的功,它决定车行驶时可克服阻力的限度,包括加速性。
扭矩的表示方法是N.m/r/min。
引擎驱动车辆时,最大扭矩一般在发动机的中、低转速的范围。
随着转速的提高,扭矩反而会下降。
发动机参数不仅要看功率同时要看扭力参数,以发动机处于最大功率、最大扭矩时的转速值稍低为好。
若一台车的最大马力、扭力发生在引擎低转速,该车适合于低速行驶;若发生于高转速该车适合于高速加速性。
两部车的扭矩不同,同样300马力,跑车的速度可到250公里/小时,货车可能只有150公里/小时,但它能拖动30-40吨重的货箱。
㈢四冲程汽油发动机工作原理由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。
1、进气行程曲轴带动活塞由上止点向下上止点移动,进气门开启,排气门关闭。
气缸内的容积增大,气体压力下降,形成一定的真空度,燃料经化油器与空气混合后被吸入气缸。
当活塞移动到下止点时,气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排尽的废气。
2、压缩行程曲轴在飞轮的惯性力作用下旋转,通过连杆推动活塞向上移动,进、排气门关闭,气缸内容积逐渐减小,气缸内的混合气被压缩温度逐渐升高。
3、燃烧膨胀行程火花塞点火,混合气剧烈燃烧,气缸内的温度、压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。
这个行程实现热能转化为机械能,又称为作功行程。
4、排气行程活塞从下止点移动到上止点,排气门打开,废气随着活塞的上行排出气缸。
由于燃烧室占有一定容积,不能将废气排尽,残余的废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。
排气行程结束时,活塞回到上止点,完成了一个工作循环。
随后,曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,开始下一个循环,周而复始,发动机不断地运转起来。
㈣涡轮增压器(T)Turbo即涡轮增压,简称T,一般在车尾标有1.8T、2.8T等字样。
发动机靠燃料在汽缸内燃烧产生功率,输入汽缸的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制。
如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率,只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,提高燃烧作功能力。
涡轮增压有单涡轮和双涡轮增压,是指废气涡轮增压,实际上是一种空气压缩机,它利用发动机排出废气的惯性冲力来推动涡轮室的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道进来的空气进入汽缸,提高发动机的功率,降低发动机的燃油消耗。
当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸。
空气的压力和密度增大可燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率。
涡轮增压器可提高发动机输出功率10%以上。
缺点是“滞后响应”,由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓(1.7秒以上),使发动机延迟增加或减少输出功率。
对要突然加速或超车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。
㈤柴油发动机与汽油发动机一样,每个工作循环经历进气、压缩、作功、排气四个行程。
燃料在临近压缩终了时才喷入气缸,在气缸内与空气混合。
柴油粘度比汽油大,不易蒸发,自燃温度较汽油低,柴油发动机无需点火。
柴油发动机主要分SDI与TDI两种:
1、自然吸气直喷式柴油发动机(SDI)。
用压缩使气缸内空气温度超过柴油的自燃点,再喷入柴油与空气混合气而燃烧。
自然吸气的升功率不是很高,转速比汽油发动机低。
2、涡轮增压直喷式柴油发动机(TDI)在柴油机上加装了涡轮增压器,使进气压力增加,压缩比达到10以上,燃烧更加充分,可在低转速下输出较大的扭矩。
二、离合器。
位于发动机与变速箱之间的飞轮壳内,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上。
离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。
在行驶中驾驶员根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合,切断或传递向变速器输入的动力。
主要作用:
㈠保证汽车平稳起步。
起步前汽车处于静止状态,如果发动机与变速箱是刚性连接的,一旦挂上档,汽车将由于突然接上动力而前冲,不但会损伤机件,而且驱动力不能克服汽车前冲的巨大惯性力,使发动机转速急剧下降而熄火。
起步时,利用离合器将发动机与变速箱分离,挂上前进档后,再使离合器逐渐接合,由于离合器的主动、从动部分之间存在滑磨现象,使离合器传出的扭矩由零逐渐增大,汽车的驱动力也逐渐增大,汽车平稳地起步。
㈡便于换档。
汽车行驶中为适应不断变化的条件,要换用不同的变速箱档位。
没有离合器将发动机与变速箱暂时分离,变速箱中啮合的传力齿轮因载荷没有卸除,啮合齿面间的压力很大而难于分开。
另一对待啮合齿轮因圆周速度不等而难于啮合,强行啮合会产生很大的齿端冲击损坏机件。
换档时,利用离合器使发动机与变速箱暂时分离,原来啮合的一对齿轮因载荷卸除,啮合面的压力大大减小容易分开。
另一对待啮合的齿轮由于主动轮与发动机分开后转动惯性很小,合适的换档动作能避免或减轻齿轮间的冲击,顺利进入啮合实现换档。
㈢防止传动系过载。
汽车紧急制动时车轮突然降速,与发动机相连的传动系由于旋转惯性,仍保持原有转速,会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性力矩,使传动系的零件容易损坏。
离合器是靠磨擦力来传递转矩的,当传动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时,离合器的主、从动部分就会自动打滑,起到防止传动系过载的作用。
三、变速器
由传动机构和变速操纵机构组成。
传动机构是改变转矩方向和转速,操纵机构是控制传动机构,实现变速器传动比的变换,达到变速变矩。
机械式变速箱应用齿轮传动的原理,变速箱内有几组传动比不同的齿轮,通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮工作,即换档。
低速时让传动比大的齿轮工作,高速时让传动比小的齿轮副工作。
㈠变速器的功用:
1、改变汽车行驶速度和输出扭矩的大小,使汽车行驶速度和驱动扭矩适合不同的行驶条件。
2、实现倒车。
发动机轴只能向一个方向转动,利用变速箱中设置的倒档,改变输出轴转动方向来实现倒车
3、实现空档。
可以在发动机工作且离合器接合的状态下,变速箱不输出动力。
㈡变速器种类:
分手动M、自动A变速器。
A4:
四速自动变速器。
自动挡变速器
P档:
停车,在车子停放或完全静止时采用。
N档:
空档,车辆暂停时使用,如等候红灯放行。
D档:
行车档。
L档:
低速档,用于爬斜坡或易打滑路面。
Z档:
中速档,在雪地或市区等情况下使用。
OD档:
超速档,用于高速行驶情况。
R档:
倒车,必须将车完全静止才能入挡。
严禁在运动中由前进挡换入倒车挡,以防损坏齿轮。
四、分动器
是一个固定在车架上的齿轮传动系统,将变速器输出的动力分配到各驱动桥,其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接,输出轴有几根,分别经万向传动装置与各驱动桥相连。
分动器比变速箱的负荷大,分动器中的常啮齿轮均为斜齿轮,采用圆锥滚子轴承支承。
例如,前轮驱动的汽车两前轮都陷入沟中,汽车就无法继续前进,如果这辆车的四个轮子都能产生驱动力的话,另外两个没陷入沟中的车轮工作则能使汽车继续行驶。
五、汽车行驶系包括车桥、车轮、车架和悬架四部分。
㈠车桥(车轴)通过悬架和车架(或承载式车身)相连,两端安装车轮。
作用是传递车
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