汽车构造1

150汽车通常由发动机、底盘、车身和电气设备组成。

发动机的作用是使输进气缸的燃料燃烧而发出动力，现代汽车广泛应用往复活塞式内燃机，它一般由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（汽油机）、起动系统和有害排放物控制装置、增压系统（增压发动机）等部分构成。

底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶，构成：传动系统，行驶系统，转向系统，制动系统。

151汽车布置形式：发动机前置后轮驱动（FR）、发动机前置前轮驱动（FF，具有结构紧凑、减小轿车质量、降低地板高度、改善高速行驶时的操纵稳定性等优点）、发动机后置后轮驱动（RR，具有降低室内噪声、有利于车身内部布置等优点）、发动机中置后轮驱动（MR，由于汽车采用功率和尺寸很大的发动机，将发动机布置在驾驶员座椅之后和后轴之前有利于获得最佳轴荷分配和提高汽车的性能）、全轮驱动（AWD）。

152活塞式内燃机按活塞运动方式的不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种；按所用燃料种类分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。

按冷却方式分为水冷式和风冷式。

按一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类分为二冲程往复活塞式内燃机和四冲程往复活塞式内燃机。

按进气状态不同分为增压和非增压两类。

目前应用最广泛数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机。

内燃机与外燃机相比具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等许多优点。

153活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点，活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点，上下止点处，活塞的运动速度为零。

上下止点间的距离S称为活塞行程。

工况：内燃机在某一时刻的运行状况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。

负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值。

154进气门早开晚关的目的是为了增加进入气缸内的混合气量和减少进气过程所消耗的功。

排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量和排气过程消耗的功。

减少残余废气量，会相应地增加进气量。

155四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点：a每个工作循环都包含进气、压缩、作功、排气四个活塞行程，每个行程个占180度曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环；b 四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。

不同点：a汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长，柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很短；b汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃。

156二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有的特点：a曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次，当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍，由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀；b二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1/3左右，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清楚干净，因此二冲程内燃机的换气质量差；c曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进排气门，而使结构大为简化。

157发动机的性能指标：动力性指标（有效转矩、有效功率、发动机转速、平均有效压力）、经济性指标（有效热效率、有效燃油消耗率）、强化指标（升功率、强化系统）、紧凑性指标（比容积、比质量）、环境指标、可靠性指标、耐久性指标、工艺性指标、内燃机速度特性。

158发动机的机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等。

机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。

机体应具有足够的刚度和强度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。

与铸铁机体相比，铝合金机体有以下优点：a全铝机体与铝活塞的热膨胀系数相同，因此，活塞与气缸的间隙可以控制到最小，从而可以降低噪声和机油消耗量；b由于铝合金的导热性很好，因此采用全铝机体可以提高压缩比，有利于提高发动机的功率；c铝合金机体质量轻，有利于前置发动机前轮驱动的轿车前后轮载荷的合理分配；d由于铝合金机体散热性能好，可以减少冷却液容量，减小散热器尺寸，使整个发动机轻量化。

缺点：成本高。

159气缸排列方式有：直列式、V型和水平对置式。

直列式特点：机体的宽度小而高度和长度大，六缸直列式发动机的平衡性最好，发动机工作时不产生振动。

V型发动机机体宽度大，而长度和高度小，形状比较复杂，但机体的刚度大，质量和外形尺寸较小。

对置式气缸排列的优点：重心低，而且水平对置式发动机的平衡性好。

气缸结构形式：无气缸套式、干气缸套式和湿气缸套式。

无气缸套式机体优点：可以缩短气缸中心距，从而使机体的尺寸和质量减小，机体刚度大，工艺性好；缺点：为了保证气缸的耐磨性，整个铸铁机体须用耐磨的合金铸铁制造，这就既浪费了贵重的材料又提高了制造成本。

镶嵌干气缸套式机体优点：机体刚度大，气缸中心距小，质量轻和加工工艺简单；缺点：传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部变形。

湿气缸套式机体优点：机体上没有封闭的水套，容易铸造，传热好，温度分布均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下来，就可以更换气缸套；缺点：机体刚度差，容易漏水。

按曲轴箱结构形式，机体分为：平底式、龙门式和隧道式。

平底式机体优点：机体高度小、质量轻、加工方便；缺点：刚度较差，且机体前后端与油底壳之间的密封比较复杂。

龙门式机体优点：高度增加，其弯曲刚度和扭转刚度均比平底式机体有显著提高，机体底平面与油底壳之间的密封也比较简单。

隧道式机体优点：刚度大，主轴承孔的同轴度好；缺点：由于大直径滚动轴承的圆周速度不能很大，而且滚动轴承价格较贵。

160水冷发动机的气缸盖分为：整体式（结构紧凑、可缩短气缸中心距）、分块式和单体式（刚度大，且在备件储存、修理及制造等方面都比较优越）。

161燃烧室应满足的基本要求：a结构要紧凑，也就是燃烧室表面积与其容积之比要小，以减少热损失，提高发动机的热效率；b能增大进气门直径或进气道通过面积，以增加进气量，进而提高发动机转矩和功率；c能在压缩行程终点产生挤气涡流，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分的燃烧。

此外：汽油机燃烧室还应该保证火焰传播距离最短，以防止发生不正常燃烧，柴油机燃烧室形状还应与燃油喷射、空气涡流运动进行良好的配合。

汽油机燃烧室：浴盆形燃烧室、楔形燃烧室、半球形燃烧室、多球形燃烧室、蓬形燃烧室。

柴油机燃烧室：涡流室燃烧室、预燃室燃烧室。

162曲柄连杆机构的功用：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用与活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。

曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。

（曲轴定时齿轮、下止推片、平衡重、曲轴、定位销、飞轮、飞轮螺栓、变速器第一轴承、挡圈、上止推片、上气环、下气环、油环、活塞、活塞销、连杆螺栓、连杆体、连杆盖、连杆轴承、连杆螺母）163活塞由顶部、头部、裙部组成。

活塞结构和所用材料应满足：a活塞应该具有足够的刚度和强度，合理的形状和壁厚，质量应尽可能的小；b受热面小，散热好；c活塞材料应该是热膨胀系数小，导热性能好，比重小，具有较好的减磨性和热强度。

活塞的冷却：自由喷射冷却法、振荡冷却法、强制冷却法。

164活塞环分为气环和油环。

气环的主要功用是密封和传热。

油环的主要功用是：刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜，既能防止机油窜入燃烧室被烧掉，又能实现对活塞、活塞环和气缸壁的润滑。

165连杆组的功用：将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆分为：小头、杆身、大头。

166曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用于驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。

曲轴基本上由若干个单元曲拐构成，一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。

曲轴分为整体式曲轴、组合式曲轴。

按曲轴主轴颈数的多少分为全支承曲轴和非全支承曲轴。

167选择发动机工作顺序时，应注意：a应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象；b各气缸发火的间隔时间应该相同；c V型发动机左右两列气缸应交替发火。

168气门式配气机构的功用是：按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。

气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。

分为：凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式。

凸轮轴下置式配气机构的主要优点：凸轮轴离曲轴近，可以简单地用一对齿轮传动；缺点：零件对，传动链长，整个机构的刚度差。

凸轮轴中置式与凸轮轴下置式配气结构相比：减少了推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增大了机构的刚度。

169进气门早开的目的是为了在进气开始时，进气门能有较大的开度或较大的进气通过断面，以减小进气阻力，使进气顺畅。

进气门晚关则是为了充分利用气流的惯性，在进气迟后角内继续进气，以增加进气量。

排气门早开的目的是为了在排气门开启时气缸内有较高的压力，使废气能以很高的速度自由排出，并在极短的时间内排出大量废气。

排气门晚关则是为了利用废气流动的惯性，在排气迟后角内继续排气，以减少气缸内的残余废气量。

由于进气门早开和排气门晚关，致使在上止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称为气门重叠。

四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。

气门间隙：发动机在冷态时，气门与传动件之间的间隙。

气门间隙过小，则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率下降，起动困难，甚至不能正常工作；间隙过大，在气门与气门座以及各传动件之间将产生撞击和响声。

气门的材料应满足下列特性：a耐热且有良好的导热性；b在高温下仍能保持足够的硬度和强度，并耐冲击；c耐磨损和耐腐蚀。

气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。

170四气门发动机的优点：a气门通过断面面积大，进排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高；b每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速；c四气门发动机多采用蓬形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧；缺点：发动机零件数量增多，制造成本增加。

171气门座或气门座圈的锥角与气门锥角相适应，一般气门锥角比气门座或气门座圈锥角小，其作用是使二者不以锥面的全宽接触，这样可以增加密封锥面的接触压力，加速磨合，并能切断和挤出二者之间的任何积垢或积炭，保持锥面良好的密封性。

172气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。