汽车概论单元二、汽车基本结构及工作原理

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1、,广州城市职业学院 机电工程系 汽车检测与维修技术专业团队 温炜坚,汽车基本结构及工作原理发动机,主题1：发动机舱体观察及识别,情境：一般在打开发动机舱时，需要简要介绍发动机舱的基本情况，如何设计你的介绍方案，并估计客户所提出的问题。 本次课程的主要学习目标：发动机舱的主要元件识别 辅助学习目标：理解发动机舱的介绍要点,主题1：发动机舱体观察及识别,发动机舱的打开和支撑,主题1：发动机舱体观察及识别,从评价角度观察发动机舱的观点： 1、观察发动机舱元件的布置是否整齐合理。 2、是否有隔音处理方式。 3、观察发动机舱空间的利用是否合理 4、美观 一般介绍中所用的关键词包括：紧凑、简洁、整齐、布局

2、合理、乱等,主题1：发动机舱体观察及识别,科鲁兹的发动机舱显得有些凌乱。其它车型都没有明显的排线。,主题1：发动机舱体观察及识别,雨燕、飞度,主题1：发动机舱体观察及识别,捷达、朗逸,主题1：发动机舱体观察及识别,帕萨特、凯美瑞,主题1：发动机舱体观察及识别,A6、宝马5系,主题1：发动机舱体观察及识别,宝马7系、奔驰S级,主题1：发动机舱体观察及识别,发动机舱的主要元件识别：,主题2：发动机整体认识,情境：一般车辆介绍过程中，均会谈到车辆的发动机，一般主要介绍的关键点包括哪些？ 本次课程的主要学习目标：发动机整体介绍时的主要参数理解 辅助学习目标：发动机的基本工作过程 发动机的整体构造划分,

3、准备工作,发动机参数示例：,准备工作知识点介绍,参数含义介绍,信息点：型号、缸数、材料、配气机构布置状态、发动机技术,型号：HR16DE 厂家编号，含义：HR和MR系列是日产雷诺全新研发的， 有别于日产60年代的H系列引擎 HR是“High Revolution和High Response”的缩写， 翻译过来就是“更高转速、更迅捷反应”，16代表排量。 D表示 double overhead camshafts 双凸轮轴,E表示 electronic fuel injection 电子喷射 该信息要查阅厂家编号规则,准备工作知识点介绍,材料特性：全铝 ； 引申：发动机材料主要有铸铁和铝两种。厂

4、家在选用时需要考虑不同级别车的性价比进行选择。如：迈腾采用了铝合金缸盖及灰铸铁缸体发动机。 缸数：4缸；引申：对汽缸的理解 DHOC：配气机构凸轮轴布置Double OverHead Cam，目前常见形式； CVTC: Continuous Valve Timing Control 连续气门正时控制系统（日系车） 日系车：本田VTEC系统 丰田vvt-i 系统 日产CVVT 系统,准备工作知识点介绍,信息点：排量参数,引申：排量的含义（容积意义上的概念）=单缸排量*缸数 知识点：发动机术语（理解排量）（参看动画） 排量对车性能的影响 思考：如何提高汽车排量,准备工作知识点介绍,引申：配气机构的

5、功能 知识点：多气门结构的布置对汽车性能的影响。 思考：16V 和V16的区别,准备工作知识点介绍,信息点：功率和扭矩,看看数据，发现什么特点？,引申：功率和扭矩的理解 知识点：最大功率和最大扭矩需要在特定的发动机转速下才能发挥。 拓展：发动机功率、扭矩曲线图,准备工作知识点介绍,引申： 现代车辆的燃油喷射方式 EFI电子燃油喷射控制系统（常规的电控系统） DFI直接燃油喷射技术 柴油机共轨电控燃油喷射技术 知识点：燃油喷射最终需要达到的目标。 拓展：可燃混合气形成的方式和理论。（可自行搜索材料查阅）,准备工作知识点介绍,引申： 理论油耗的测试方式理论油耗是厂家在一种极为理想的状态下，测试出来

6、的油耗。所谓理想状态，一般要求匀速，不踩刹车。 知识点：理论油耗的参考价值有一定的参考价值 如何客观的“忽悠”实际油耗与理论油耗的差别大概在1-2L左右，会受到发动机技术、驾驶习惯、车辆状态等众多因素的影响。 拓展：收集使得油耗上升的各类影响因素。（参看各类汽车技术论坛）,准备工作知识点介绍,引申： 汽车的速度特定。 知识点：汽车加速时间，象征着汽车的加速性能，既迅速增加行驶速度的能力。它包括汽车的原地起步加速时间和超车加速时间。加速时间越短，汽车的加速性就越好。 拓展：车辆限速技术的实现。（非道路限速）,准备工作知识点介绍,知识点：汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧化物）、

7、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，它们主要通过汽车排气管排放，将近45%的HC和极少数的其它污染物质则由曲轴箱和燃油系统排放。 在上述汽车排放污染物中，CO是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大。HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，由200多种不同的成分构成，含有致癌物质。NOx是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成NO2（二氧化氮），其毒性很强，对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一。PM主要成分是碳烟，上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。 拓展： 各类排放物在何种状态下可达到较低。 汽车技术中有哪些与排放技术

8、相关。,发动机基本术语总结,一般客户主要关心的参数： 排量：可以作为车辆动力性评价的主要数据之一。 压缩比：反映可燃混合气在汽缸中的压缩程度的参考数据。 压缩比大压缩程度高能量释放高动力性强 该参数作为单个发动机的性能解释一般不易给客户一个很清晰的概念，建议在进行不同车型（发动机）对比时使用，表达其动力性特点。,发动机的工作过程,柴油发动机简要介绍,柴油机在轿车领域中的使用：,威麟V5 1.9 13.98万,奥迪Q7 88万,哈弗H5 2.0 12.58万,柴油发动机简要介绍,柴油版轿车较多在SUV车型中出现。 特点：动力性能强劲柴油发动机的特点，原因（发动机数据评价）。 经济性较好油价和发动

9、机技术（更好的能量转换）共同表现出该特性。 发动机使用寿命长相对，理论上可达到85万公里，原因？（转速数据评价） 维修成本高主要原因存在与国内的油品质量无法保障、配件少、专业维修人员少、专业维修厂家少。 价格较汽油车贵大多比同档次汽油车贵1-2万,发动机基本结构及分类,发动机的基本结构（两大机构、五大系统） 两大机构：曲柄连杆机构、配气机构 五大系统：燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、起动系统,发动机基本结构及分类,曲柄连杆机构： 功能：传递动力，完成能量转换,发动机基本结构及分类曲柄连杆机构,辅助目标知识点介绍曲柄连杆机构,机体组,辅助目标知识点介绍曲柄连杆机构,辅助目标知识点介绍

10、曲柄连杆机构,活塞连杆组,辅助目标知识点介绍曲柄连杆机构,辅助目标知识点介绍曲柄连杆机构,曲轴飞轮组,发动机基本结构及分类,与“曲柄连杆机构”相关的发动机类别,直列式传统,V型一般用于超过6缸的发动机,水平对置一般用于跑车、赛车,发动机基本结构及分类,其他特殊类型发动机：,W型发动机,布加迪 W18发动机,帕萨特 W8,布加迪威龙,发动机基本结构及分类,转子发动机,马自达 RX-7,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,配气机构 讨论主题1：发动机对进排气情况的总体要求。 背景知识：1、“气”是什么？ 2、进排气情况对发动机工作性能的影响（讨论） 进气：进气量充分，混合气中的燃烧环境就好

11、，发动机做功产生的能量就高，车辆的动力性会得到提高。 排气：排气干净，汽缸中的废气就少，可容纳的新鲜混合气多，有利于混合气的燃烧做功。 特殊现象：发动机技术中，会将部分废气重新引入汽缸，为什么？（思考） 结论：进气充分、排气干净 引申：进气效果的评价指标充气效率,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,讨论主题2：如何保障基本的进排气功能 背景知识：1、汽缸工作时，空间与外界联系的状态变化规律 打开（联通）密封打开（联通） 引申：1、需要有一种类似“开关”的方式实现汽缸内外空间的联通。 2、需要有一种“机构”，驱动“开关”的运动。 3、需要有一种动力源，驱动“机构”的运动。 结论：配气机构

12、的构成（参见图片） “开关”气门组 “机构”气门传动组 “动力源”曲轴气门传动组的连接方式。,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,配气机构结构气门组,锁片 气门弹簧座 气门弹簧 卡簧 气门导管 气门座 气门,发动机基本结构及分类,气门导管,气门弹簧,锁片,发动机基本结构及分类,配气机构结构气门传动组,传递凸轮轴气门之间的运动,发动机基本结构及分类,凸轮轴,发动机基本结构及分类,挺柱,推杆,摇臂,发动机基本结构及分类,气门数对发动机性能的影响： 至少：一个进气门、一个排气门； 普遍：2进、2排。 特殊：3气门、5气门。 比较： 1、与二气门比较，四气门进气面积可增加30左右，排气面积约增

13、加50，多气门的进、排气截面积增大。效率高、排放低。 2、多气门发动机仅能增加高速时的功率，而在低速时因为进气流速低，还不如二气门发动机。因此需要适当采用可变气门技术进行解决。 3、多气门成本高。,发动机基本结构及分类,典型2气门车型 桑塔纳 2007款 1.8 速腾2011款,发动机基本结构及分类,与配气技术相关的发动机分类 SOHCSingle Overhead Camshaft 单顶置凸轮轴,发动机基本结构及分类,SOHC特点： 1、相对DOHC来说，产生时间较早，给人造成“旧”技术的感觉。 2、发动机在低速表现比较“有力”，其最佳表现是平时驾驶时的发动机转速区间 （SOHC在扭力和油耗

14、上有优势，所以比较适合市区行车 ）基本上都处于2500-3500转左右 。 3、结构简单，维修成本低，发动机寿命相对较长。 典型车型： 新宝来售价：10.78-14.38万元 ；本田思域售价：12.98-17.68万元 ；大众速腾1.6与2.0售价：13.88-19.08万元；大众朗逸2.0 售价：10-15.58万；骏捷Cross1.6售价：7.88-8.98万元,发动机基本结构及分类,DOHCdouble overhead camshaft 双顶置凸轮轴发动机,发动机基本结构及分类,DOHC特点： 1、重发动机的高转速表现，主要表现为高转速“有劲”，低转速的扭力比较不足。一般在40000-

15、4500转或者以上 2、技术上相对“新”，给人一种新技术的感觉。 3、结构复杂，维修成本高；,发动机基本结构及分类,从一个用户的角度来考虑，对车辆燃油使用角度最关心的问题和需要了解的问题有哪些，哪些是容易忽视的（可作为介绍重点）？（讨论） 一般主要关心的问题： 1、加什么油（燃油种类及标号）？ 2、什么时候加油能加的更多？ 3、什么技术能更经济或性价比高？ 。 容易忽视的问题： 1、是否标号越高的油就性能越高？不同标号的有是否能混加？汽油的种类？ 2、车辆使用中如何保持车辆的状态（使用方式与维护）？ 3、加油是否需要加满或是否邮箱空了后再去加？ 4、燃油系统的维护问题？ 。,发动机基本结构及分

16、类,车型参数表示例（与燃油系统相关的参数）：,发动机基本结构及分类,学习目标： 1、对油品相关知识的了解（放在油料选用单元讲解） 2、如何对上述参数进行评价（油箱容量、电喷类型） 3、燃油供给系统的构成。（了解） 4、燃油供给系统的保养。（建议了解）,发动机基本结构及分类,讨论主题1：可燃混合气的构成？ 背景知识：1、空气主要考虑要素 干净、清洁通过过滤装置解决（空气滤清器） 引申常识：空气滤清器多长时间需要更换？ 分析要素：工作环境 一般城市使用车辆，大约每年或2万公里需要更换1次 判断标准：是否已经无法让足够的空气通过 。,发动机基本结构及分类,空气滤清器（是汽车维护中称为“三滤”之一的

17、过滤装置） 更换成本（以卡罗拉为例）： 4s店报价：66元 淘宝网报价：16、19、50元不等 更换周期：建议1.52万公里更换1次。 恶劣环境1万公里更换1次。 使用寿命：轿车约3万公里。 建议：每5K公里自行检查清洁。,发动机基本结构及分类,讨论主题2：可燃混合气是如何形成的。 背景知识：1、二条“线路” 1）空气的供给线路 外部进气管空气滤清器进气歧管 2）燃料的供给线路 油箱油泵汽油滤清器油管喷油器 2、混合位置（混合装置） 进气歧管、汽缸（直接喷射）、化油器 3、浓度控制方式 机械控制、电子控制 引申：燃油供给系统的基本组成,发动机基本结构及分类,燃油供给系统构成,发动机基本结构及分

18、类,发动机基本结构及分类,1、油箱及油箱容量（潜在反映车辆的燃油消耗情况） 1）标称容量并非最大容量，而是安全容量。 国家规定汽车燃油箱标称容量是额定容量 的95%，所以加满油时可比标称容量多 10%油量。 引申：油量过多不仅会对车子有所损伤， 而且存在安全隐患。如果汽油加到油箱口 部，多余原油会进入原油蒸发系统管路， 造成混合气过浓，对发动机造成损坏。 而且，“超量”加油存在危险，因为油品的膨 胀系数较大，严重时会导致容器变形甚至胀裂。,发动机基本结构及分类,2）油箱容量和行驶里程的关系 一般的汽车厂家都遵循一个规律，那就是油箱的加满油量一般支持行驶600公里左右，不会少于500公里的。 3

19、）油量状态的反馈,发动机基本结构及分类,2、燃油泵 （机械、电动）,发动机基本结构及分类,讨论主题3：如何控制混合气的浓度 背景知识：1、控制方式。 空气多少的控制节气门（油门） 油量多少的控制喷油装置（关键） 引申：化油器时期（机械控制，不精确）电控时期（精确） 1、“控制”的理解：根据当前状态，进行分析、做出”动作“ 1）当前状态的收集。 2）分析和处理。 3）做出相应的“动作”。,发动机基本结构及分类,什么是“油门” 油门使我们对通过油门踏板操作，达到通过加油的方式使得车辆速度或动力提高的一般理解。 实际油门踏板控制的是什么？ 节气门油门踏板控制的真正元件。 驾驶员真正控制的是进气量，喷

20、油嘴 通过电控系统的控制配合喷油量的增减 （“加油”）。,发动机基本结构及分类,什么是“电子油门” 利用电子装置控制节气门打开的方式。 相关车型：奔腾B70、Passat B5 、POLO 控制方式：油门踏板 油门踏板位置 传感器ECU电机驱动电路 节气门 优点 ：1、精确控制节气门开度 2、改善了发动机的排放性能 缺点：1、油门迟滞 2、成本高,发动机基本结构及分类,喷油器： 喷油器由ECU发出的脉冲信号控制。通电时，喷油器喷嘴打开，把一定压力的燃油以雾状喷入进气管，并与空气混合，在各缸进气行程时被吸入气缸,发动机基本结构及分类,喷射类型（供油方式）介绍： 1、电喷电子控制燃油喷射的简称。可

21、通俗的理解为电喷装置或燃油喷射的控制方式。 2、单点喷射和多点喷射是对喷油嘴数量的理解 单点喷射（SPI）喷油嘴只有1个（参看动画），目前在轿车领域中已经应用较少 多点喷射（MPI “Multi Port Injection” 、MFI “Multiple Fuel Injection”或MPFI “multi port fuel injection” ）每个汽缸1个喷油嘴（参看动画），是主要应用类型。,发动机基本结构及分类,3、燃油直喷 是对喷射位置的理解 GDI（Gasoline Direct Injection) 传统喷射方式 缸内直喷,发动机基本结构及分类,案例：,发动机基本结构及分类

22、,FSI技术燃油分层喷射技术 （Fuel Stratified Injection ） 典型车型：09款辉腾（大众）奥迪R8、A6L、Q7 。 特点：缸内直喷方式 ；电磁控制的高压喷射燃油喷嘴；火花塞周围形成易于点火的浓混合气，外层逐渐稀薄；浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。 其他特点：1、活塞的顶面有设计有凹槽。 2、喷油嘴二次喷油； 3、压缩比高；,发动机基本结构及分类,讨论主题1：高温对发动机的影响因素？ 背景知识： 1、机械零件（金属）高温下的状态（讨论） 机械零件变形、损坏。 2、可燃混合气外在的环境温度上升早燃、爆燃 3、充气效率下降（讨论） 引申问题： 发动机过冷好吗？ 1、燃烧

23、环境恶化。 2、燃料消耗增加。 引申问题：1、发动机正常的温度范围？ 冷却水温保持在8090度 2、如何观察水温范围？（讨论） 3、冷却系统的基本功能？（讨论）,发动机基本结构及分类,冷却水温度状态的观察：,发动机基本结构及分类,讨论主题2：多长时间需要跟换冷却液？ 背景知识：1、如何观察？ 观察位置：副水箱（后面讨论其作用）上的刻度线。 2、冷却液的构成（防冻、防沸腾、防结垢、防腐蚀） 一般由软化水、乙二醇 和添加剂构成。 3、冷却液的叫法： 防冻液、抗冻液、水箱液、水箱宝、防腐液等 4、何时需要更换？ 不同品牌的车辆，厂家均提供了冷却液更换指南。 例如：丰田：每4万公里或2年 引申：1、冷

24、却水开锅后如何处理？（讨论） 2、紧急情况下如何替代？ 清澈的泉水或井水 、纯净水,发动机基本结构及分类,副水箱及其观察,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,冷却液：冷却液的牌号一般为其冰点值，长江以南地区可全年选用牌号为-25的防冻液，长江以北地区一般选用-35-50号的防冻液。注意：不同厂家，不同牌号的冷却液不能混加。,发动机基本结构及分类,讨论主题3：冷却系统的基本组成 背景知识：由功能联想： 1、冷却水的通道管道。 2、冷却水与发动机零件的接触发动机体中的水套。 3、冷却水需要循环流动水泵。 4、冷却水的冷却强度需要控制散热器、散热风扇、节温器 引申：冷却系统的基本组成。,发动

25、机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,引申问题：1、汽车空调的暖风功能如何实现？ 2、冷却水在冷却系统中是否是封闭状态？ 3、如何解决冷却水的“膨胀”和“收缩”？,发动机基本结构及分类,讨论主题4：冷却强度的控制 背景知识：如何增强或降低冷却水散热效果？（讨论） 让冷却水强制散热。 引申：1、强制散热终端装置。 散热器、冷却风扇 2、冷却水流动控制装置 节温器,发动机基本结构及分类,散热器：增大散热面积，加速水的冷却,发动机基本结构及分类,散热风扇,发动机基本结构及分类,水泵,发动机基本结构及分类,节温器：控制冷却水的流动线路,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类

26、,发动机基本结构及分类,从一个用户的角度来考虑，对车辆润滑油的使用角度最关心的问题和需要了解的问题有哪些 一般主要关心的问题： 1、如何选用润滑油？ 2、何时更换润滑油？ 。 容易忽视的问题： 1、如何评价润滑油的等级。 2、如何检查润滑油的状态？ 3、润滑系统是否需要清洗？ 4、机油会变少吗？ 。,发动机基本结构及分类,学习目标： 1、对润滑油相关知识的了解（放在油料选用单元讲解） 2、如何检查润滑油的状态？ 3、如何理解机油的消耗。（了解） 4、润滑系统的构成（理解） 5、润滑系统的保养。（建议了解）,发动机基本结构及分类,讨论主题1：何种条件下需要进行润滑？ 背景知识：1、金属零件之间相

27、互接触的位置，且在实际工作中会产生相对运动。 2、典型的润滑位置：轴和轴承。 3、润滑的基本原理：将润滑油送入零件接触的位置，产生油膜，是零件工作时处于“悬浮”状态。,轴,轴承,发动机基本结构及分类,讨论主题4：发动机哪些部位需要润滑？ 背景知识：1、润滑的主要部位： 轴和轴承位置：曲轴轴承、连杆大头轴承、凸轮轴轴承等。 零件接触，且有相对运动位置：活塞和缸壁、挺柱和凸轮等。 2、润滑部位的特点：轴和轴承间隙小、受力大，若自然渗入润滑油，则不易到达润滑部位。 挺柱和凸轮运动速度不高，且不好布置油道。 引申：润滑的两种方式压力润滑和飞溅润滑。,发动机基本结构及分类,润滑系统的构成和主要零件： 构

28、成：1、驱动润滑油运动的原件机油泵（机械式） 2、润滑油的清洁装置机油格（滤清器） 3、润滑油的流经管路油道 4、油压的调节装置相关阀门。,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,主要零部件介绍： 1、机油泵 转子式、齿轮式,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,机油滤清器（机油格）过滤机油的元件，是“三滤”之一。机油更换必须更换滤清器,发动机基本结构及分类,润滑油道,发动机基本结构及分类,讨论主题2：如何检查机油？,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,1、ACC档位 接通低电流电源，在这个档可以使用音响，有些车还可以用电窗、电镜等电动部件，但关乎行车的

29、系统在这个档不会接通。2、ON档位 接通行车有关的电器设备，例如电动的油泵，还有ABS、气囊、温度等各系统通电自检，仪表上会亮起很多灯。自检通常需要4、5秒，稍微等久一点，大部分灯号都会熄灭的，只剩下表示车辆正处于熄火状态的个别灯号。3、在ACC、ON两档之间可以快速切换，但到了ON就应该停留几秒，再扭到START启动。,发动机基本结构及分类,（2）火花的产生 A、产生火花的位置元件认识火花塞 工作原理：利用高压（几千伏）， 击穿火花塞的电极产生火花,主题3 发动机基本组成认识,火花塞的类型及选购介绍： A、镍铜合金，也有用贵金属制作火花塞的，比如用银、铂金、铱金等。镍在强度、硬度、电阻、熔化

30、温度、耐腐蚀性等几个主要指标方面与铂金和铱金差距并不是很大而价格却便宜的多。 B、铂金，性能上并没有特别大的优势，但可以获得很长的寿命。所以大部分铂金火花塞都是寿命取向而非性能取向。 C、铱金具有高硬度，高熔点，低电阻等特点，电极做的非常细，产生更集中，能量更强，路线更稳定的火花。 更换周期：约3万公里 价格：普通10元、白金 40元 铱金 60元,发动机基本结构及分类,B、产生火花的初始电力提供元件认识蓄电池,主题3 发动机基本组成认识,C、产生火花的高压电力转换元件认识点火线圈,发动机基本结构及分类,点火系统工作方式,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,发动机基本结构及分类,起动停止系统：目标节能（预计此项功能可以将百公里油耗降低0.2升 ） 应用车型：奥迪A3、A4、A5,