汽车基础知识大全集
汽车基础知识
汽车的总体构造
汽车一般由四部分组成: 发动机 底盘 车身 电气设备
汽车的主要特征参数和技术特性
1. 整车装备质量(kg):汽车完全装备好的质量,包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。
2. 最大总质量(kg):汽车满载时的总质量。
3. 最大装载质量(kg):汽车在道路上行驶时的最大装载质量。
4. 最大轴载质量(kg):汽车单轴所承载的最大总质量。与道路通过性有关。
5. 车长(mm):汽车长度方向两极端点间的距离。
6. 车宽(mm):汽车宽度方向两极端点间的距离。
7. 车高(mm):汽车最高点至地面间的距离。
8. 轴距(mm):汽车前轴中心至后轴中心的距离。
9. 轮距(mm):同一车轿左右轮胎胎面中心线间的距离。
10. 前悬(mm):汽车最前端至前轴中心的距离。
11. 后悬(mm):汽车最后端至后轴中心的距离。
12. 最小离地间隙(mm):汽车满载时,最低点至地面的距离。
13. 接近角(°):汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。
14. 离去角(°):汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。
15. 转弯半径(mm):汽车转向时,汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径。转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径。
16. 最高车速(km/h):汽车在平直道路上行驶时能达到的最大速度。
17. 最大爬坡度(%):汽车满载时的最大爬坡能力。
18. 平均燃料消耗量(L/100km):汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量。
19. 车轮数和驱动轮数(n×m):车轮数以轮毂数为计量依据,n代表汽车的车轮总数,m代表驱动轮数。
传动系统
传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮,产生驱动力,使汽车能在一定速度上行驶。
对于前置后驱的汽车来说,发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后车轮,
传动系的布置型式
1. 前置前驱—FR:即发动机前置、后轮驱动
这是一种传统的布置型式。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. 后置后驱—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. 前置前驱—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. 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。
离合器
离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内,离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。
离合器的功用主要有:
1.保证汽车平稳起步
2.便于换档
3. 防止传动系过载
变速箱
1.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。
2.实现倒车行驶
3.实现空档
分动器
分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥,并且进一步增大扭矩。 万向传动器
万向传动装置一般由万向节、传动轴和中间支承组成。其功用是在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴之间可靠地传递动力。
主减速器
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。
差速器
驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接,则两轮只能以相同的角速度旋转。这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。 车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动,在结构上必须保证各车辆能以不同的角速度转动。通常从动车轮用轴承支承在心轴上,使之能以任何角速度旋转,而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接,在两根半轴之间装有差速器。
半轴
半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴,其内端一般通过花键与半轴齿轮连接,外端与轮毂连接。
行驶系
行驶系的四大主要部分了:车轮、车桥、车架和悬架。
车桥
车桥通过悬架和车架(或车身)相连,两端连接车轮。车桥可以是整体式的,整体式车桥通常与非独立悬架配合;车桥也可以是断开式的,断开式车桥与独立悬架配用。
根据驱动方式的不同,车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR),因此前桥作为转向桥,后桥作为驱动桥;而前置前驱动(FF)汽车则前桥成为转向驱动桥,后桥充当支持桥。
悬架系统
前悬架目前基本上都采用独立悬架系统,即左右两个车轮各自独立地通过悬挂装置与车体相连,也就意味着可以各自独立地上下跳动。悬架系统由连杆机构和弹簧、减震器组成。最常见的有双横臂式和麦佛逊。
后悬架系统的种类比前悬架要多,原因之一是驱动方式的不同决定着后车轴的有无,也与车身重量有关。主要有连杆式和摆臂式两种。
弹簧 螺旋弹簧 钢板弹簧 扭杆弹簧 气体弹簧
弹簧虽然可以减轻道路对车身的冲击,但如果不让它的振动尽快停下来,我们乘坐的将是一辆跳个不停的汽车。因此,要在弹簧运动的过程中加上一定的阻力(学名叫做阻尼),使弹簧的振动迅速衰减。减振器就是这个阻尼设备。减振器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内,在筒中充满油。 减振器按其结构可分为双筒式和单筒式。
轮胎
轮胎的结构分为三部分:胎体、帘布、外胎面。
转向系
按转向力能源的不同,可将转向系分为机械转向系和动力转向系。
机械转向系的能量来源是人力,所有传力件都是机械的,由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。
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。最有代表性的两种形:齿轮齿条式和循环球式。
发动机的分类
1. 按燃料分
可分为柴油机、汽油机和天然气机等
2. 按冷却方式分
a) 水冷式发动机:以水为冷却介质
b) 风冷式发动机:以空气作为冷却介质(适合缺水地区使用,如沙漠国家)
3. 按进气方式分
a) 自然吸气式发动机:空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。
b) 增压式发动机:为增大功率,在发动机上装有增压器,使进入气缸的气体预先经过压气机压缩后再进入气缸。
4. 按气缸数目分
a) 单缸发动机
b) 多缸发动机:按气缸的排列型式又可分为
i. 直列立式发动机:所有气缸中心线在同一垂直平面内。
ii. 直列卧式发动机:所有气缸中心线在同一水平平面内。
iii. V型发动机:气缸中心线分别在两个平面内,且两平面相交呈V型。 iv. 对置式发动机:V型夹角为180°时又称为对置式。
v. 其它:还有H型,X型、星型等,但在车辆上应用很少.
比较汽油机与柴油机
发动机按所使用的燃料进行分类,可以分为汽油机和柴油机。
汽油与柴油相比较,汽油的沸点低、容易气化,而柴油的自燃温度低。 柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃测试,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。德国人狄塞尔想出了这个办法并取得了专利权,所以柴油机又叫狄塞尔发动机。
与汽油机相比,柴油机的优点是柴油价格便宜,经济性好,并且它没有点火
系统,所以故障较少。
但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作粗暴,振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难。
发动机的基本名词术语
1. 活塞止点与行程:
a) 活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲
轴放置中心最远位置称为上止点,离曲轴放置中心的位置称为下止
点。
b) 上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈,相当于
活塞移动一个行程。
2. 排量
a) 活塞在气缸内作往复运动,气缸内的容积不断变化。当活塞位
于上止点位置时,活塞顶部与气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧
室。这个空间容积称为燃烧室容积。
b) 活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量,
如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排
量。
c) 当活塞在下止点位置时,活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸
总容积。
3. 压缩比
a) 气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时,气体在气缸内被压缩的程度。
b) 压缩比越大,气体在气缸内受压缩的程度越大,压缩终点气体的压力和温度越高,功率越大,但压缩比太高容易出现爆震。
c) 压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同,不同类型的发动机对压缩比有不同的要求。柴油机要求较大的压缩比,一般在12-29之间,而汽油机的压缩比较小,在6-11之间。
汽油机由以下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、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成;柴油机由以上两大机构和四大系统组成,即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成,柴油机是压燃的,不需要点火系。
四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程,它由进气、压缩、做功、排气四个行程组成。
一. 进气行程
此时,活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动,同时,进气门开
启,排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容
积增大,气缸内的气体压力下降,形成一定的真空度。由于进气门
开启,气缸与进气管相通,混合气被吸入气缸。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出的废
气。
二. 压缩行程
活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力
的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,气缸内气体容积
逐渐减小,气体被压缩,气缸内的混合气压力与温度随着升高。
三. 做功行程
此时,进排气门同时关闭,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。在发动机工作的四个行程中,只有这个在行程
才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为作功行程。
四. 排气行程
此时,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的
上行,被排出气缸。由于排气系统有阻力,且燃烧室也占有一定的
容积,所以在排气终了地,不可能将废气排净,这部分留下来的废
气称为残余废气。残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。
空燃比
空燃比A/F(A:air-空气,F:fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数,它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。
理论空燃比:即将燃料完全燃烧所需要的最少空气量和燃料量之比。燃料的组成成分对理论空燃比的影响不大,汽油的理论空燃比大体约为14.8,也就是说,燃烧1g汽油需要14.8g的空气。 一般常说的汽油机混合气过浓过稀,其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时,混合气中的汽油含量高,称作过浓;空燃比大于理论空燃比时,混合气中的空气含量高,称为过稀。
混合气略微过浓时,即空燃比为13.5-14时汽油的燃烧最好,火焰温度也最高。因为燃料多一些可使空气中的氧气全部燃烧。
而从经济性的角度来讲,混合气稀一些时,即空燃比为16时油耗最小。因为这时空气较多,燃料可以充分燃烧。
从发动机功率上讲,混合气较浓时,火焰温度高,燃烧速度快,当空燃比界于12-13之间时,发动机功率最大。
涡轮增压器
构造
涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器
原理
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。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气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,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了。
技术
涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上,处在高温,高压和高速运转的工作状况下,其工作环境非常恶劣,工作要求又比较苛刻,因此对制造的材料和加工技术都要求很高。其中制造难度最高的是支承涡轮轴运转的“浮式轴承”,它工作转速可达10万转/分以上,加上环境温度可达六、七百度以上,决非一般轴承所能承受,由于轴承与机体内壁间有油液做冷却,又称“全浮式轴承”。 缺点
另外涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用,但也有它的缺点,其中最明显的是,“滞后响应”,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。
发动机基本术语
冷却系水循环:当冷却水温度低于76度时,节温器主阀门关闭,副阀门开启冷却水在水泵与水套之间小范围内循环,促使水温迅速上升。当水温高于86度时,节温器主阀门全开,副阀门全关,冷却水全部流经散热器进行水的大循环,使发动机保持正常工作温度。
高压共轨:高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。
EGR(废气再循环)
发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开,进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空
膜室,膜片拉杆将EGR阀门打开,排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统,与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧,降低了燃烧时气缸中的温度,因NOX是在高温富氧的条件下生成的,故抑制了NOX的生成,从而降低了废气中的NOX的含量。但是,过度的废气参与再循环,将会影响混合气的着火、性能,从而影响发动机的动力性,特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时,再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以,当发动机在怠速、低速、小负荷 及冷机时,ECU控制废气不参与再循环,避免发动机性能受到影响;当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时,ECU控制少部分废气参与再循环,而且,参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同,以达到废气中的NOX最低。
顶置凸轮轴(OHC)
发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。轿车发动机由于转速较快,每分钟转速可达5000转以上,为保证进排气效率,都采用进气门和排气门倒挂的形式,即顶置式气门装置,这种装置能够适用于凸轮轴的三种安装形式。但是,如果采用下置式或者中置式的凸轮轴,由于气门与凸轮轴的距离较远,需要气门挺杆和挺柱等辅助零件,造成气门传动机件较多,结构复杂,发动机体积大,而且在高速运转下还容易产生噪声,而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以,现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴,将凸轮轴配置在发动机的上方,缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省略了气门的挺杆和挺柱,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构,将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率。按凸轮轴数目的多少,可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种,由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,需采用双凸轮轴分别控制进排气门,因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。
可变气门正时
曲轴经由齿状的传动装置带动凸轮轴转动,使得气门在做开启与关闭的动作时会与曲轴的转动角度形成一定的对应关系。而气体的流动会随着发动机运转速度的快慢而改变,如何使汽缸在不同的转速下都能够获得良好的进气效率?为此必须改变气门开启与关闭的时间。经由安装在凸轮轴前端的油压装置使凸轮轴可以另外做一些小角度转动,以使进气门在转速升高时得以提早开启。
三元催化器
是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质,故称三元。三元催化器的工作原理是:当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体,使汽车尾气得以净化。
什么是发动机表面点火?应如何防止?
表面点火是一种不正常的燃烧现象,应防止它的发生。不依靠火花塞点火,而由炽热表面如过热的火花塞电极、燃烧室内壁零件表面梭角、凸起物、积炭等沉积物点燃了混合气而引起的不正常燃烧现象,均称为表面点火现象。这种现象尤其在机器高速运转以后停机,关点火开关钥匙后,发动机仍像有电火花点火一样,继续运转,直到炽热点温度下降以后,发动机才停车,这种现象就是由表面点火引起的,对发动机影响不大。然而发动机在高速、大负荷运转过程中产生的炽热点火对发动机危害较大。因为表面点火与爆震之间存在某种相互促进的内在关系。强烈的爆震燃烧,必然加剧向燃烧室璧面的加热,从而促进燃烧室炽热点的形成,导致表面点火。表面点火又使气缸压力升高,最高燃烧压力增大,使末端混合气受到较大压缩和传热,从而促使爆震发生。相互作用的结果会加剧零件的磨损与引起活塞连杆组机械损伤事故,以及火花塞、气阀等零件损坏。防止表面点火的措施是:
(l)清除燃烧室表面凸起物。
(2)清除燃烧室表面的积炭。
(3)保证冷却系正常工作。
(4)使用抗爆牲好的汽油燃料。
爆震
所谓爆震,简单讲就是当混合气尚处在压缩过程中,火花塞还没有跳火时,高压混合气就达到了自燃温度,并开始猛烈燃烧的不正常燃烧现象。
爆震现象大多是在提高压缩比的同时出现的,此外点火提前角过大或混合气燃烧过快也容易产生爆震。由于以上这些因素都是提高发动机功率的重要手段,所以爆震是这方面技术进步的一个障碍。
和正常燃烧相比,爆震时混合气压缩程度,燃烧速度很快并产生高瘟高压,同时伴随燃烧现象。强烈的爆震将降低发动机的输出功率。爆震产生的压力波直接冲击到气缸盖和活塞的顶面,产生哒哒的金属敲击声,同时燃烧室内各零件的温度急剧上升。
爆震一般出现在高速档油门全开时,具体表现在发动机就会产生哒哒的金属敲击声。爆震是一种异常燃烧现象,强烈的爆震能引起发动要损坏。
改善燃烧室的形状,消除燃烧室的死角,使火花塞位于燃烧室的中间位置等方法可以消除爆震。现代摩托车技术广泛使用的点火提前装置也可以通过推迟点火提前角,有效地抑制爆震。此外也可以选用高辛烷值的汽油,但标号过高的汽油价格较高,而且抗爆性能也十分有限。
积炭
由于各种原因造成的不完全燃烧的一部分炭粒和杂质沉积在燃烧室表面、活塞顶部、活塞环槽及排气口等零件部位的现象。
最大扭矩 节气门全开时速度特性曲线(即外特性曲线)上的最大扭矩值。
最大扭矩转速 对应最大扭矩值下的发动机转速
速度特性 试验时,将节气门固定在一定的开度,用改变负荷的方法测出数个间隔大体相等的转速下的功率、扭矩和燃油消耗率。然后,分别将不同转速时的功率点连接起来(扭矩和燃油消耗率曲线也如此)画成曲线,这个曲线即速度特性曲线,这种试验方法称作速度特性试验。
外特性曲线 在不同的节气门开度下进行速度特性试验,可以画出各个节气门开度的速度特性曲线,这些曲线大致走向平行。在纵向,节气门开度越大,曲线越*上,而节气门全开时的速度特性曲线处于最高位置,基本上把小于节气门全开的其他节气门开度的速度特性曲线覆盖起来。由于该曲线位于最外侧,故称为外特性曲线.
敲缸 发动机在怠速状况下,活塞在往复运动中裙部敲打缸体,发出“当、当、当„„”的声响,这一故障现象称为敲缸。轻微的敲缸能在发动机进入热平衡状态后自然消失。
抱缸 由于活塞与缸体配合间隙小、活塞热膨胀系数大以及发动机过热等原因,发动机在运行过程中,活塞与气缸粘在一起而停止运转,所以又称为“粘缸”。
拉缸 活塞在运行中,其裙部与气缸壁发生拉伤现象,轻则拉毛,重则拉出沟槽,造成“两败俱伤”。