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1、汽车总体结构前面我们已经了解了汽车行驶最基本的原理了，那么现在让我们真正开始接触汽车，先来简要了解下它的总体构造吧。汽车通常是由发动机、底盘、车身、电气设备四部分组成。发动机的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。大多数汽车都采用往复活塞式内燃机（由于现代科技的高速发展，汽车发动机除了有内燃机外，还有了燃料电池式发动机，蓄电池式电动机等，我们将在以后的新技术里面介绍），它一般是由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机采用）、起动系等部分组成。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。底盘由以下几部分组成：传动系将发动机的动力传递
2、给驱动车轮。它包括有离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件。行驶系将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。行驶系包括车架、前轴、驱动桥的壳体、车轮（包括转向轮和驱动轮）、悬架等部件。转向系保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶，由转向盘的转向器及转向传动装置组成。制动装置使汽车减速或停车，并保证驾驶员离开后汽车能可靠地停驻。每辆汽车地制动装备都包括若干个相互独立地制动系统，每个制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置和制动器组成。车身是驾驶员工作地场所，也是装载乘客和货物地场所。车身应为驾驶员提供方便地操作条件，以及为乘客提供舒适安全地环境或保证货物完好无损。电气设备由
3、电源组、发动机起动系和点火系、汽车照明和信号装置组成。此外，在现代汽车上愈来愈多地装用了各种电子设备：微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装置等，显著提高了汽车的性能。为满足不同的使用要求，汽车的的总体构造和布置型式都不尽相同。一般安装发动机和各个总成相对位置的不同，以及驱动方式的不同，现代汽车的布置型式通常有这几种：发动机前置后轮驱动（FR）这是比较传统的布置型式，一般多用在货车上，轿车及客车上就相对应用得少些。发动机前置前轮驱动（FF）这是目前轿车主流得布置方式，它具有结构紧凑、减少重量、降低地板高度、改善高速时的操纵稳定性等优点。发动机后置后轮驱动（RR）这是大多数客车所采用的布置方式
4、，其具有降低室内噪音、利于车身内部布置等优点。发动机中置后轮驱动（MR）多运用于运动型跑车和方程式赛车上。由于这类型的汽车需要极大功率的发动机，因此其发动机的尺寸也比较大，将发动机安置在驾驶员座椅之后和后桥之前，有利于获得最佳轴荷分配和提高汽车的性能。著名的宝时捷跑车便是采用这种布置型式的。全轮驱动（nWD）通常是越野车所采用的方式，此种方式一般发动机前置，在变速器后装用分动器以便将动力分别输送到全部车轮上。不过现在的一些豪华轿车也都采用了这种方式，如奥迪A8等。发动机的分类既然我们已经初步了解了汽车总体构造的一些知识，那么现在让我们来“各个击破”，逐一的深入了解汽车各个部分。接下来我们将一系
5、列的介绍汽车的心脏发动机。那么先来看看车用发动机是怎么分类的吧。发动机是将某一种形式的能量转变为机械能的机器。车用发动机一般是采用内燃式的，它的分类有挺多种：根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类，不过由于目前在汽车中使用的绝大部分是往复活塞式内燃机，而其他包括三角活塞旋转式发动机（转子发动机），燃气涡轮发动机，电动发动机，太阳能发动机等目前的应用都不广，因此我们将在以后汽车新型发动机一节中再详细介绍。在活塞式内燃机中又根据使用的燃料不同分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机等。其中汽油发动机和天然气发动机都是将燃料注入气缸内，同空气混合成可燃混合气，再
6、用电火花点燃，然后做功，因此又可称为强制点火式或点燃式发动机。而柴油发动机就有点不同了，由于柴油发动机使用的是轻柴油，一般是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机气缸，和在气缸内经压缩后的空气均匀混合，使之在高温下自然，因此又可称为压燃式发动机。除了根据燃料不同分类外，还有根据每一工作循环所需活塞行程数来分，所谓工作循环，是指在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、压缩、输入燃料，使之着火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排出这样一个连续的过程。凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复两个单程即完成一个工作循环的则称为二冲程发动机。一般汽车是使用四冲程发动机
7、的，二冲程发动机主要用在摩托车上。其他分类方式还有根据气缸数多少来分类的，在附近装置上面又可分为增压发动机和非增压发动机。汽油发动机工作原理现在让我们了解下发动机是怎样工作的吧。首先我们就以单缸为例，介绍下四冲程汽油发动机的工作原理。我们已经知道，发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。现在，我们分析一下这个过程：一个工作循环包括有四个活塞行程（所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的
8、过程）：进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。进气行程在这个过程中，发动机的进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而使气缸内的压力将到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时，气缸内的气体压力约为0.0750.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。压缩行程为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在
9、这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa，温度可达600-700K在这个行程中有个很重要的概念，就是压缩比。所谓压缩比，就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。一般轿车的压缩比在8-10之间，不过现在最新上市的Polo就达到了10.5的高压缩比，因此它的扭矩表现相对不错。但是压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现暴燃和表面点火等不正常燃烧现象（燃油质量的影响也是占有相对重要
10、的地位，这方面我们会在以后详细讲解）。暴燃是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可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。暴燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁是就发出尖锐的敲缸声。同时，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。严重暴燃是甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。除了暴燃，过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题：表面点火。这是由于缸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（也称作
11、炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机负荷增加，降低寿命。膨胀行程（作功行程）在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中，气缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3-0.5MPa，温度
12、则为1300-1600K。排气行程当膨胀行程（作功行程）接近终了时，排球门开启，考废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，强制降废气强制排到大气中，这就是排气行程。在此行程中，气缸内压力稍微高于大气压力，约为0.105-0.115MPa。当活塞到达上止点附近时，排气行程结束，此时的废气温度约为900-1200K。由此，我们已经介绍完了发动机的一个工作循环，这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。汽车传动系概括前面的几讲，我们已经介绍了汽车的大体概括和汽车发动机的一些基本知识，那么接下来的几讲中，我们将带大家一步一步的了解什么是汽车的传动系，以及它的构
13、成和作用。汽车传动系按照结构和传动介质分，其型式有机械式、液力机械式、静液式（容积液压式）、电力式等。它们的基本功能就是将发动机发出的动力传给驱动车轮。它的首要任务就是与汽车发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性，为此，汽车传动系都具备以下的功能：1、减速和变速我们知道，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车才能起步和正常行驶。由实验得知，即使汽车在平直得沥青路面上以低速匀速行驶，也需要克服数值约相当于1.5汽车总重力得滚动阻力。以东风EQ1090E型汽车为例，该车满载总质量为9290kg（总重力为91135N），其最小滚动阻
14、力约为1367N。若要求满载汽车能在坡度为30的道路上匀速上坡行驶，则所要克服的上坡阻力即达2734N。东风EQ1090E型汽车的6100Q-1发动机所能产生的最大扭距为353Nm（1200-1400rpm）。假设将这以扭距直接如数传给驱动轮，则驱动轮可能得到的牵引力仅为784N。显然，在此情况下，汽车不仅不能爬坡，即使在平直的良好路面上也不可能匀速行驶。另一方面，6100Q1发动机在发出最大功率99.3kW时的曲轴转速为3000rpm。假如将发动机与驱动轮直接连接，则对应这一曲轴转速的汽车速度将达510km/h。这样高的车速既不实用，也不可能实现（因为相应的牵引力太小，汽车根本无法启动）。为
15、解决这些矛盾，必须使传动系具有减速增距作用（简称减速作用），亦即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一，相应地驱动轮所得到的扭距则增大到发动机扭距的若干倍。汽车的使用条件，诸如汽车的实际装载量、道路坡度、路面状况，以及道路宽度和曲率、交通情况所允许的车速等等，都在很大范围内不断变化。这就要求汽车牵引力和速度也有相当大的变化范围。对活塞式内燃机来说，在其整个转速范围内，扭距的变化范围不大，而功率的及燃油消耗率的变化却很大，因而保证发动机功率较大而燃油消耗率较低的曲轴转速范围，即有利转速范围很窄。为了使发动机能保持在有利转速范围内工作，而汽车牵引力和速度有能在足够大的范围内变化，应当使传动系传动比（所谓传动比就是驱动轮扭距与发动机扭距之比以及发动机转速与驱动轮转速之比）能在最大值与最小值之间变化，即传动系应起变速作用。2、实现汽车倒驶汽车在某些情况下，需要倒向行驶。然而，内燃机是不能反向旋转的，故与内燃机共同工作的传动系必须保证在发动机选择方向不变的情况下，能够使驱动轮反向旋转。一般结构措施是在变速器内加设倒档（具有中间齿轮的减速齿轮副）。3、必要时中断传动内燃机只能在无负荷情况下起动，而且启动后的转速必须保持在最低稳定转速上，否则即可能熄火，所以在汽车起步之前，必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断，以便起动发动机。发动机进入
