汽车各大组成系统介绍

汽车部分组成系统简介

摘要

本文阐述了汽车系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及发展现状和方向；采用了理论与实际相结合的方法，经过查找资料对汽车各个系统组成有了初步的认识，对所找资料内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固汽车知识，做到理论与实际相结合，在理论学习的前提下，用实际更好的理解所学内容。

关键词：汽车车身结构与设计，汽车照明系统，汽车点火系统，汽车转向系统，汽车制动系统，汽车冷却系统，汽车工业的可持续发展。

绪论

汽车的发展史：

1769年，法国人N·J·居纽(Cugnot)制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车。1879年，德国工程师卡尔·本茨(Karl Benz)，首次试验成功一台二冲程试验性发动机。1883年10月，他创立了“本茨公司和莱茵煤气发动机厂”，1885年，他在曼海姆制成了第一辆本茨专利机动车，该车为三轮汽车，采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动前轮转向和制动手把等。1886年的1月29日，德国工程师卡尔·本茨为其机动车申请了专利。同年10月，卡尔·本茨的三轮机动车获得了德意志专利权（专利号：37435a ）。这就是公认的世界上第一辆现代汽车。由于上述原因，人们一般都把1886年作为汽车元年，也有些学者把卡尔·本茨制成第一辆三轮汽车之年(1885年) ，视为汽车诞生年。

汽车工业已经成为我国国民经济的支柱产业之一，据最新统计资料显示，我国已成为世界第4大汽车生产国。伴随着我国现代化进程，汽车工业的发展将会有着更为强劲的势头。中国汽车工业发展进入新阶段中国汽车工业发展大致可以分成三个阶段：第一个阶段：中国汽车工业1953诞生到1978年改革开放前。初步奠定了汽车工业发展的基础。汽车产品从无到有。第二个阶段，1978年到20世纪末。中国汽车工业获得了长足的发展，形成了完整的汽车工业体系。从载重汽车到轿车，开始全面发展。这一阶段是我国汽车工业由计划经济体制向市场经济体制转变的转型期。第三个阶段，进入21世纪以后。中国汽车工业在中国加入WTO 后，进入了一个市场规模、生产规模迅速扩大；全面融入世界汽车工业体。

一:汽车车身结构与设计

第一章：车身概论

1：车身包括：白车身和附件

白车身通常系指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示车身结构和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰等。

2：按承载形式之不同，可将车身分为非承载、半承载式和承载式三大类。

非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。

非承载车身的缺点：①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。

3：承载式车身分为基础承载式和整体承载式。

基础承载式特点：①该结构由截面尺寸相近的冷钢杆件所组成，易于建立较符合的有限元计算模型，从而可以提高计算精度。②容许设法改变杆件的数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而达到等强度的目的。③作为基础承载的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作。④提高材料利用率，简化构件的成型过程，节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型和系列化，为多品种创造了条件。

4．“三化”指的是产品系列化、零部件通用化以及零件设计标准化。

第二章：车身设计方法

1．概念设计：包括技术任务书的全部内容和一个批准的三维模型。概念设计是多部门（包括设计、研究、工艺等部门以及销售部门的市场预测）同时来进行的，此种做法也被称之为“同时工程”

2．工程设计：新车设计，车身设计所需周期最长。国外车身没计系以三维模型为基础，在整车总布置配合下，首先进行1：1内部模型和外部模型的设计和实物制作，与传统做法是相类似的，稍有不同之处在于国内系从小比例的三维模型开始。车身试验(包括强度试验、风洞试验、振动噪声试软和撞车试验等。

第三章：车身总布置设计

1．轿车车身布置：轿车车身的布置在很大程度上受底盘布置形式的限制。

2．地板凸包和传动轴布置：为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的坐垫有足够的厚度，通常采用在垂直平面内将传动轴布置成U 型方案，这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不至于超过允许值。凸包与传动轴之间最小间隙一般可取10~15mm

3．为了减小地板平面应采取的措施：①减小车架纵梁高度②后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状③后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。

4．车身内部布置：轿车送客，其车身内部布置应该考虑人的因素，既要保证安全性又要保证舒适性；除某些专用车辆以外，一般车辆内部均可按成年人的人体尺寸来考虑。

5．车身横截面布置：轿车车身的横截面是由车门和顶盖的外形来形成的，其轮

廓尺寸可按驾驶员和乘客位置上的尺寸数据来着手设计。（车身内部主要的轮廓点取决于驾驶员头部和顶盖之间、肩部和玻璃之间、肘部与车门内表面之间的间隙；车身外表面上各点则决定于顶盖的厚度、玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降的尺寸等）

6. 货车车身系由驾驶室和货箱两部分组成，驾驶室位于发动机之后的长头式，驾驶室部分地位于发动机之上的短头式，驾驶室全部位于发动机之上的平头式，驾驶室偏置一侧的偏置式。

第四章：汽车造型设计

1. 汽车造型设计：汽车车身总布置基本确定后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程，它包括外形设计和室内造型设计。是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。

2．汽车造型设计要求：①使汽车具有完美的艺术形象（具有时代和社会特色）②使汽车具有良好的空气动力性能③使汽车车身具有良好的工艺性④应保证汽车良好的适用性⑤考虑材料的装饰效果。

3．汽车造型设计的程序：

造型构成三因素：形体构成，线形构成，装饰和色彩构成①形体构成：汽车基本形状和整体分块，取决于汽车和车身总布置②线形构成：汽车外形覆盖件的形状（曲线形状）③装饰和色彩构成：保险杠、灯具、标志等造型设计与布置、车身的色彩设计。

二：汽车照明系统：LED 在汽车照明系统中的应用

LED 在汽车中的应用非常广泛, 除车头前照灯外, 其它一些车外和车内灯、照明与信号灯、高照度与低照度灯均可采用LED 光源。

1： LED在汽车低照度照明中的应用

LED 在汽车低照度照明系统中的应用主要是仪表板背光照明、操作开关、阅读灯、示宽灯、牌照灯等, 这是汽车制造商最早将LED 应用于汽车, 同时也是目前LED 在汽车中应用最多的部分。

汽车内部的显示, 如仪表盘, 过去主要采用白炽灯或真空荧光(VF)来提供背光, 后来出现了用CCFL 作为背光源的显示板。随着LED 技术的不断进步,LED 已经取代传统光源组合到背光照明中。从仪表盘到整个娱乐、导航、行程计算及信息中心控制显示等等,LED 几乎无处不在。LED 用于背光照明主要有以下三种方式：

(1)最简单的方式是把LED 直接安装在LCD 散射膜的后面, 可使用许多封装的LED, 也可采用未封装的管芯。

(2)另一种方式是将LED 发出的光导入光纤束中, 在光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片, 可以不同的方式将光从薄片中取出作为LCD 的背光照明。

(3)还有一种方式是边缘光LCD 背光照明, 用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体, 将其直接安装在LCD 散射膜后面, 塑料块的后表面涂有白色反光材料,LED 光从塑料块的一个侧边射入, 其余侧边或白色反光材料。

当多个LED 一同用于汽车仪表盘照明或娱乐系统控制时, 颜色和亮度的一致性就显得特别重要, 被照区域的亮度需要均匀一致, 不应有任何阴影。

LED 在汽车内部的照明主要包括一般照明用顶灯、阅读灯、美容化妆灯、门锁灯等等。其达到的目的是提供放松和友好的和谐气氛, 以减轻驾驶员的疲劳, 改善和提高舒适程度, 帮助驾驶员能得到大量可读和清晰的信息。

2： LED在汽车高照度照明中的应用

(1)LED在汽车信号灯中的应用

汽车信号灯主要指刹车灯、方向灯和尾灯, 对其照度和颜色都有明确的规定。在上个世纪80年代中期,LED 开始进入到汽车产业。我国第一个LED 车灯是桑塔纳2000型轿车的高位制动灯, 它由上海汽车电子工程中心和上海小系车灯有限公司联合开发, 并于2000年通过上海大众汽车公司认证而投产。迄今为止,LED 在汽车上的应用除了仪表LCD 面板背光照明外, 最流行的当属中央高位刹车灯, 目前已有80%以上的欧系和日系汽车安装了LED 中央高位刹车灯。

在2004年北京车展上, 法国富奥公司展示了用4个LED 做成的高位刹车灯, 还有用一个LED 灯来实现所有尾部信号灯功能, 包括停车灯、后小灯、转弯指示灯、雾灯和倒车指示灯等。到2010年, 绝大部分汽车尾灯照明将采用LED, 包括倒车灯和牌照灯在内。2000型凯迪拉克和S 级奔驰车上, 后灯(尾灯、刹车灯和转向灯) 全部使用了LED 。新奥迪A8轿车侧面转向灯、行车灯、刹车灯和转向灯等, 也全部使用了LED 。目前国际上新款式高档轿车, 如凯迪拉克、宝马、丰田、奔驰和福特等, 都装配了五彩缤纷LED 灯具。

(2)LED在汽车前照灯中的应用初见端倪

前照灯是汽车在夜问行驶时照明前方道路的灯具, 是保障汽车安全运行的重要部件之一。前照灯的照明距离越远, 配光性越好, 汽车行驶的安全性能也就越高。汽车前照灯发出远光和近光两种光束, 其中远光在无对方来车的道路上, 汽车以较高速度行驶。远光应保证在车前100m 或更远的路面上得到明亮而均匀的照明。

在全部车LED 灯具中, 最难也是最后投入使用的则是车头前照灯。目前LED 前照灯都是用在一些车展上的概念车上。

LED 这种新光源, 对于汽车前照灯的形状和排列有着较大的灵活性。利用LED 体积小这一优势, 可以大幅缩小前照灯整组灯具的体积, 让出一些宝贵的空间给其它相关装置。现有的卤钨灯或HID 灯灯具总长约30cm, 而许多概念车上的LED 灯具只有12.5cm, 而且可以在造型上突破传统灯具的圆形设计。由于LED 采用模块化设计, 从造型上看, 前照灯设计给人们以全新的视觉冲击。使用LED 作为前照灯, 不仅颜色识别性比卤钨灯等老式灯高, 而且由于老式灯只有一个光源, 难以扩大照明区域, 而LED 灯具有多个光源, 由此可使照明区域广度扩大。

(3)LED在汽车前照灯中应用面临许多挑战

在LED 全面进军汽车应用市场中, 一个最大的障碍就是前照灯。前照灯传统光源已经十分成熟, 像代表性光源卤钨灯, 虽然光效不是很高(约201m/W),但价格低廉。高压氙灯虽然价格相对较高, 但安全、高效、节能, 而且体积小, 灯具设计简单, 因而倍受青睐。LED 要在汽车头灯中取代传统光源, 并非是一件容易的事情, 需要解决以下几方面的问题。

一是亮度输出。前照灯的亮度要求是：近灯900lm, 远灯1100lm, 整体为2000lm, 约是Lumileds 公司的40个1W 的LuxeonLED 在25℃时的总光源输出。这类LED 当环境温度升至50℃时, 效率会降至80%以上。为提高亮度, 需要更多数量的LED, 这不仅会引起成本增加, 而且会使LED 的故障率增加。

二是散热问题。传统光源产生的热虽然远远高于LED, 但不会囚高温而降低其光输出。然而,LED 光输出却会因结温升高而下降。因此, 散热问题在LED 前照灯灯具设计工作中至关重要。为防止LED 过热而烧毁, 需要为其加装散热片。由于前照灯需用很多个LED, 加设散热片后体积会过于庞大, 难以纳入灯具之中。 三是光学设计, 利用LED 作为光源设计灯具, 需要对传统的柱光源变为面光源。为得到需要的流明输出,LED 需要较大的封装面积, 致使光学设计难度增大。在目前一些概念车上, 都以模块化设计取代现有的单一灯室设计, 利用多组灯光源来达到传统灯具的照明水平, 从而减小了光学设计难度, 并增加了车体造型设计感。

3： LED在汽车中应用市场前景看好

在2006年之前,LED 最大的应用亮点是手机, 其在全球所占的份额达52%。2005年之后, 手机趋于饱和, 取而代之的是汽车、交通灯、景观照明和一般照明。

汽车产业在全球经济中仍然是一个支柱产业。目前我国的汽车年产能达800多辆, 已超过德国, 产量位居世界第三。规模如此之大的汽车产业, 拉动了车用灯具的发展, 同时为LED 在汽车上的应用提供了广阔的市场空间。按目前LED 的技术水平, 一辆汽车需要300多个LED, 其需求量非常之大。未来几年我国车灯将会有较大的发展, 形成超过10亿元的年产值。

三：汽车点火系统

第一章：汽车点火系统的组成及作用

1：作用： 点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下，均能在适当的时机提供足够的电压，使火花塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花，让引擎得到最佳的燃烧效率。 点火系统的基本装置包含了电源、点火系统（电瓶）、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器（高压线圈）、高压电分配装置（分电盘）、高压导线及火花塞。现代的点火提前装置则已改由引擎管理电脑所控制，电脑收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震等讯号，算出最佳点火正时提前角度，再发出点火讯号，达到控制点火正时的目的。

2：组成

2.1点火开关

用来控制仪表电路、点火系统初级电路以及起动机继电器电路的开与闭。

2.2点火线圈

相当于自耦变压器，用来将电源供给的12V 、 24V或6V 的低压直流电转变为15～20kV 的高压直流电。

2.3分电器

由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成。它用来在发动机工作时接通与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。

2.4断电器

主要由断电器凸轮、断电器触点、断电器活动触点臂等组成。断电器凸轮由发动机凸轮轴驱动，并以同样的转速旋转，即发动机曲轴每转两周，断电器凸轮转一周。

2.5配电器

由分电器盖和分火头组成。用来将点火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。分电器盖上有一个中心电极和若干个旁电极，旁电极的数目与发动机的气缸数相等。分火头安装在分电器的凸轮轴上，与分电器轴一起旋转。发动机工作时，点火线圈次级绕组中产生的高压电，经分电器盖上的中心电极、分火头、旁电极、高压导线分送到各缸火花塞。 电容器安装在分电器壳上，与断电器触点并联，用来减小断电器触点断开瞬间，在触点处所产生的电火花，以免触点烧蚀，可延长触点的使用寿命。

2.6点火提前调节装置

由离心和真空两套点火提前调整装置组成，分别安装在断电器底板的下方和分电器的外壳上，用来在发动机工作时随发动机工况的变化自动调整点火提前角。

2.7火花塞

由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气。

2.8电源

提供点火系统工作时所需的能量，由蓄电池和发电机构成，其标称电压一般为12V 。

四：汽车转向系统

1. 什么是汽车转向系统

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统

(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。

2. 汽车转向系统概述

汽车在行驶的过程中, 需按驾驶员的意志改变其行驶方向。就轮式汽车而言, 实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构, 使汽车转向桥(一般是前桥) 上的车轮(转向轮) 相对于汽车纵横线偏转一定角度。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。

汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。

机械转向系统：完全靠驾驶员手力操纵的转向系统。

动力转向系统：借助动力来操纵的转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。

3. 转向系统简介

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。

驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器。从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。

3.1转向操纵机构

转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

3.2. 机械转向器

机械转向器(也常称为转向机) 是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动) 的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。 目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。

3.3转向传动机构

转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

五：汽车制动系统

制动系统是汽车的一个重要组成部分，他直接影响汽车的安全性。据有关资料介绍，在由于汽车本身造成的交通事故中，制动故障引起的事故占事故总量的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。

一、 制动系的工作原理简介

制动系统的一般工作原理是，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。

1) 制动系不工作时

·蹄鼓间有间隙，车轮和制动鼓可自由旋转

2) 制动时 ·要汽车减速，脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动

蹄绕支承 销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。 不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动力

3）解除制动

·当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位，制动力消失。

二、ABS 制动系的简介

有汽车参与的交通事故中，事故的预防、事故的回避、乘客保护等安全领域与汽车的运动性能有密切的关系。事故预防中起主要作用的是驾驶员，事故发生瞬间对乘客保护主要是汽车的被动安全设备起作用，而事故的回避则与汽车的制动控制系统有紧密的关系。在事故预防环节中人和环境的作用是主要的，在事故回避环节中车的作用是主要的。在汽车中，提高安全性的制动控制系统除了ABS 、TCS 、ESP （VSC 、VDS ）等，另外还有BAS （Brake Assist System，制动器辅助系统）。

ABS 系统的原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，提高汽车制动能力。它主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力，以实现aa 这一目的。ABS 系统具有以下优点：

ABS 系统的第一个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样的紧急制动情况下，ABS 系统可以将滑移率控制在20％左右，即可获得最大的纵向制动力，缩短制动距离。

ABS 系统的第二个优点是增加了汽车制动时的稳定性。汽车在制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、甩尾，甚至使汽车整个调头等严重事故。

ABS 系统可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高7汽车行驶的稳定性。资料表明，装有ABS 系统的车辆，可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8％左右。

ABS 系统的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况。车轮抱死会造成轮胎杯形磨损，轮胎面磨耗也会不均匀，使轮胎磨损消耗费增加。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，已超过一套ABS 系统的造价。因此，装用ABS 系统具有一定的经济效益。

ABS 系统的最后一个优点是使用方便，工作可靠。ABS 系统的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS 系统就会根据情况自动进AT ．作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车方式进行制动，A13S 系统会使制动状态保持在最佳点。

应该注意的是：ABS 系统工作时，驾驶员会感到制动踏板有颤动，并听到一点噪声，这些都属于正常现象。ABS 系统工作十分可靠，并有自诊断能力。如果它发现系统内部有故障，就会自动记录，并使ABS 故障警告灯点亮，让普通制动系统继续工作。维修人员可以根据ABS 电控系统记录的故障(以故障码的形式输出) 进行修理。

ABS 系统从目前看有以下种类：博世(Bosch)ABS系统、坦孚(Teves)ABS系统、德科(Delco)ABS系统和本迪克斯(Bendix)ABS系统，这四种系统都被广泛应用，而且还在不断发展、更新和换代。如果说还有其他种类的ABS 系统，基本上也是上述四种系统中某一种的变型。

六：汽车冷却系统

1.1 冷却系统的功用

发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达2200K~2800K，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。 冷却系统的功用就是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷），如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。

1.2冷却系统的组成

水冷系由散热器盖、节温器、水泵、风扇、冷却水套和冷却强度调节装置等组成。1散热器

功用： 增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可降低10～15℃。为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。

安装位置 ：大多安装在发动机及风扇的前方。

结构： 散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成，有些还配有补偿水桶，补偿水桶通过橡胶管与散热器通气管相连。当冷却液受热膨胀时，多余的冷却液通过橡胶管进入补偿水桶；而当温度降低，散热器内产生真空时，补偿水桶内的冷却液及时返回散热器。

2 节温器

功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。

安装位置 节温器装在冷却水循环的通路中，根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙

醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。

蜡式节温器的结构

蜡式节温器由上支架、下支架、主阀门、旁通阀、感应体、中心杆、橡胶管和弹簧等组成。

蜡式节温器如图所示。节温器的上支架和下支架与阀座铆成一体。中心杆上端固定在上支架的中心，其下部插入橡胶管的中心孔内，中心杆下端呈锥形。橡胶管与感应体外壳之间的空腔里装有石蜡。为了提高导热性，石蜡中常掺有铜粉和铝粉。感应体外壳上下部有联动的主阀门和旁通阀门。主阀门上有通气孔，它的作用是在加水时使水套内的空气经小孔排出，保证能加满水。为了防止通气孔阻塞，有的加装一个摆锤。

3 水泵

是对冷却水加压，使冷却水循环流动。车用发动机多采用离心式水泵。 安装位置

水泵用螺栓固定在发动机前端面上。通过皮带与曲轴带轮相连。

组成

主要由水泵壳、叶轮、水泵轴、轴承、水封等组成，如图所示。

1-凸缘盘 2-轴承 3-通气孔 4-小循环进水道 5-水封 6-叶轮 7-水泵轴 8-水泵壳 9-大循环进水道

4 风扇

功用

风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。 安装位置

通常安装在散热器后面。由皮带带动的风扇与水泵同轴，与水泵一起转动。 特点：车用发动机的风扇轴流式和离心式。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用。

车用发动机采用轴流式风扇的三种型式

结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为4～6片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成30°～45 °的安装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年来轿车上还采用了电动风扇。

5 冷却强度调节装置

发动机由于使用条件（负荷、转速和环境温度）经常改变，冷却强度也必须不断地改变。否则，会出现发动机过热或过冷现象而影响正常使用。冷却强度通过两

种方式调节：

一是改变通过散热器的空气量；（靠百叶窗和风扇离合器来完成）

另一种是改变通过散热器的冷却液量。（靠节温器来实现的）

1.3冷却系统工作原理

冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却, 从而保持在适宜的温度(冷却液温度) 下工作。

1.4冷却系统的特点

传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作用。为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度。

先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保证发动机正常工作，又提高发动机效率和减少排放。

发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统，这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。

通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周围区域温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。

提高温度设定点

提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点，它直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温度，降低发动机摩擦磨损，降低发动机燃油消耗。

研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到150℃，使气缸温度升高到195℃，油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115℃范围内，使发动机机油的最高温度为140℃，则油耗在部分负荷时下降10%。

提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热气热传递传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发动机的功率消耗。此外，可采用不同的方式，进一步减小冷却液的流速。 降低温度设定点

降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率，降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本，提高部件使用寿命。

研究表明，若气缸盖温度降低到50℃，点火提前角可提前3℃A 而不发生爆震，充气效率提高2%，发动机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和排放性能。

七：汽车工业的可持续发展 汽车工业已经成为我国国民经济的支柱产业之一，据最新统计资料显示，我国已成为世界第4大汽车生产国。伴随着我国现代化进程，汽车工业的发展将会有着更为强劲的势头。然而，汽车在带给人们迅捷与方便的同时，也带来很多负面的影响，其中最令人关注的就是由汽车引来的全球能源短缺和尾气排放对人类生存环境的污染问题。针对汽车工业面临的可持续发展问题，本文首先分析汽车轻量化的技术内涵和实现途径，进而介绍变截面薄板及其在汽车白车身制造中的应用。

1 、汽车轻量化的内涵和途径

（1）汽车轻量化的技术内涵

不论是以内燃机为动力的燃油车，还是以新型燃料电池为动力的电动车或者混合动力汽车，减轻汽车自身的重量——汽车轻量化问题应该是消除上述负面影响的一剂良方。因为汽车自重越轻，需要的引擎也就越轻，耗油或耗电就会更低，同时尾气排放量（对于燃油车）也越小。汽车轻量化将成为汽车工业发展中的一项关键性研究课题。

然而，汽车轻量化绝非是简单地将其小型化而已。首先应保持汽车原有的性能不受影响，即既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本身的造价不被提高，以免给客户造成经济上的压力。

（2）实现汽车轻量化的主要途径

据统计，汽车车身、底盘、发动机三大件约占一辆轿车总重量的65％以上。其中车身外、内覆盖件的重量又居首位。因此减少汽车白车身重量对降低发动机的功耗和减少汽车总重量具有双重的效应，是汽车轻量化的重要途径。

为减轻白车身的重量，首先应在白车身制造材料方面寻找突破口。具体说来可以有如下几种方案：

（1）使用密度小、强度高的轻质材料，像铝镁轻合金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等；

（2）使用同密度、同弹性模量而且工艺性能好的截面厚度较薄的高强度钢；

（3）使用基于新材料加工技术的轻量化结构用材，如连续挤压变截面型材、金属基复合材料板、激光焊接板材等。

方案（1）和（2）是通过更换车身材料种类来达到汽车轻量化的目的。而方案（3）是从材料加工的角度出发，使经过特殊加工后的钢板材料的承载性能、成形性能或者其他方面的性能大大提高。这就是本文进一步要探讨的车用变截面薄板。

2 变截面薄板

用于车身制造的变截面薄板分为两种，一种是激光拼焊板，另一种是通过柔

性轧制工艺生产的连续变截面板。下面分别介绍这两种变截面板的制作工艺。

（1） TWB生产工艺

TWB 是根据车身设计的强度和刚度要求，采用激光焊接技术把不同厚度、不同表面镀层甚至不同原材料的金属薄板焊接在一起，其加工过程如同裁缝在缝制衣服，用于冲压成形的金属板就像服装面料那样被随心所欲地裁减和拼接，然后再进行冲压。这样，冲压工程师可以根据车身各个部位的实际受力和变形的大小，预先为某车身部件定制一块理想的拼接板料，从而达到节省材料、减轻重量且提高车身零部件性能的目的。由于TWB 可以根据需要任意进行拼接，因而具有极大的灵活性，并且能按照等强度的概念优化设计一些原来是等厚度的车身零部件，并进而把它们由原来的锻造加工转换为冲压加工，既提高加工效率，又节省加工能源。

但是，TWB 也有它的不足之处，一是在板料的拼接处存在着板料厚度的突然变化，这给冲压模具的设计、制造带来新的难题；二是在拼接焊缝及其附近区域有比较明显的加工硬化现象，使在后续的冲压过程中容易产生裂纹，造成隐患，往往不得不增加一道热处理工艺来消除这种硬化效应。

（2） TRB的柔性轧制工艺

TRB 是通过一种新的轧制工艺——柔性轧制技术而获得的连续变截面薄板。即在钢板轧制过程中，可以通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获取沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板材，这样的变截面薄板经加工后制成的汽车零部件将具备更好的承载能力，且明显的减轻了重量。柔性轧制技术是TRB 的核心。其实质类似于传统轧制加工方法中的纵轧工艺，但其最大不同之处是在轧制过程中，轧辊的间距可以实时地调整变化，从而使轧制出的薄板在沿着轧制方向上具有预先定制的变截面形状。在柔性轧制过程中，可以通过计算机对轧机的实时控制来自动和连续地调整轧辊的间距，从而实现由等厚度板卷到TRB 板卷的轧制。这还要求在设计车身时必须预先考虑到后续成形加工中钢板各个部位的实际受力和变形以及整个车身的承载情况，在轧制之前选定有利于后续加工的板料型面，然后再通过柔性轧制工艺将其轧制出来。当前设计领域中，已经具备相当成熟和功能强大的CAD/CAM/CAE软件，这种优化设计可以通过DFM/DFA等手段予以实现。

3 、TWB/TRB在汽车车身制造中的应用及研究重点

一、 TWB/TRB为汽车轻量化带来的好处

鉴于TWB/TRB具有上述一系列的优良特性，采用TWB/TRB制造轻量化的车身零部件，能够带来如下一些好处：

（1）TWB/TRB的厚度分布可以根据车身零部件所受到的载荷来调整，即所谓“度身定做”，使车身零部件的重量大大减轻，且性能得以提高。

（2）TWB/TRB的截面形状可以预先选择，使采用TWB/TRB冲压成型的车身零部件具有更好的抵抗变形的能力。

（3）TRB 连续变化的截面提供了有利于后续成型加工的可能性。比如，事先运用有限元分析或数字模拟技术判断车身覆盖件在冲压过程中可能出现拉裂或材料流动性较大的部位，那么，在车身设计阶段就可以为某一部件的某个部位预先分配较大的板料厚度，从而有效地避免废品的发生。

综上所述可得以下结论：

（1）汽车轻量化对于汽车工业的进一步发展具有十分重要的意义。

（2）在汽车车身制造中采用变截面薄板以减轻车身自重，并提高车身抗振性能和承载性能，是汽车轻量化的重要途径之一。

（3）应当进一步地在车身设计中深入开展变截面薄板（TRB 、TWB ）的应用、柔性轧制工艺以及相应的冲压模具设计、探索变截面薄板在冲压过程中的变形规律及工件回弹机理、回弹量控制、补偿等方面的研究，以扩大变截面薄板在汽车白车身制造中的应用空间。

结 论

本文对汽车的汽车车身结构与设计，汽车照明系统，汽车点火系统，汽车转向系统，汽车制动系统，汽车冷却系统，汽车工业的可持续发展进行了简单的介绍，使自己对汽车的整体构造有了个比较初步的认识，对将来的学习和工作有很大的帮助。由于初次对汽车组成进行了解，在对各个组成系统的论述中有很多不足之处，希望老师能给予意见和建议。

参 考 文 献

[1] 《汽车点火系统原理与故障检修实例》 麻友良 机械工业出版社 2010

[2] 林逸，施国标．汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[J]．公路交通科技，2001

[3] 张子波. 汽车发动机构造与维修。北京：高等教育出版社，2005

[4] 鲁民巧. 汽车构造. 北京：高等教育出版社，2008

[5] 邓亚东. 汽车设计. 上海. 人民交通出版社.2005

[6] 徐达. 专用汽车结构与制造. 北京大学出版社. 2000