-
第一单元发动机分类及工作原理
课文
A
发动机的分类
所有
的汽车发动机都是内燃机（
ICE),
就是将燃油在气缸内进行
燃烧，并将
燃烧产生的
膨胀压力转变
成转动力，
用来驱动汽车。
所以说，
发
动机是动力源
,
并被认为是汽车的心脏。
汽车发动机
根据工作方式分为往复式发动机和转子发动机：报据发动机燃烧
的燃料分
为汽油机和柴油机：根据发动机的气缸数量和气缸排列方式分为直列发动机、
V
型发动机、
对置式发动机和
W
型发动机。
往复式发动机和转子发动机
往复式发
动机也称为活塞式发动机。该发动机采用一个或多个活塞在气缸内
上下运动
或前后运动，将压力转变为转动动能传递给汽车驱动轮（见图
1-1)
。往
复式发动机广泛应
用现代汽车上。
<
/p>
转子发动机是于
1954
年研发出来的。
如图
1-2
所示，在该发动机中，有个三
角形的转
子在燃烧室内旋转。膨胀气体使转子旋转，产生动
力并排出废气。转子
发动机没有活塞和
气门等往复部件。转子发动机产生马力大、无振动，但其燃油
消耗比往复式发动机要高。
汽油机和柴油机
汽油机以汽油作为燃
料。
采用火花塞点燃缸内的可燃混合气，
产生动力使汽车行驶，
如
图
1-3a
所示。汽油机也称为火花点燃式发动机。该发动机的特点是转速高，运行平顺，结
构简单
，重量轻，成本低。几乎所有轿车都采用汽油机。
柴油机以柴
油作为燃料。该发动机的工作原理足通过压缩缸内的空气使其升
温，冉使
喷油嘴喷入的柴油燃烧，产生动力驱动汽车
(
见图
1-3b)
，所以也称为压燃式发动机。
柴油机
要比汽油机的动力更强劲，
燃油经济性更好。
常见于所有的
大型货车、
客车和部分轿车上。
直列发动机，
V
型发动机，水平对置式发动
机，
W
型发动机
通过气缸数最和气缸排列方式可以识别发动机结构。
当今所有的紧凑型轿车都配有
4
缸发动机，
一些中型级轿车配有
6
缸发动机，
大型轿车
配有
8
缸或<
/p>
12
缸发动机。
在多气缸发动机上，气缸通常以四种排列方式中的一种排列，有：直列式、
V
型、水
平对置式和
W
型。
直列式发动机
< br>中的气缸按直线排列，采用一个气缸蓝。几乎所有
4
缸发
动机
都采用
该种排列（兄阁
1-4)
。另外，还有直列
5
< br>缸发动机和
6
缸发动机。
V
型发动机
中并列有两排气缸，用两个气缸
盖。该种排列方式常用于
V6,
V8
和
V12
发动机中，角度互为
90<
/p>
°或
60
。（见图
1-5)
。
水平对置式发动机
采用两个相对的气缸排，两个缸盖，互为
180
°，要比上述
两种
发动机少见。
通常水平对賈式发动机可以是
4
缸或
6
缸的（见图
1-6)
。
W
型发动机
是新研发的发动
机。一些奥迪
A8
车
h
装有
W12
发动机?与
V
型发动
机
相比，
W
型发动机曲轴较短，但是结构复杂，成本昂资。
根据平顺性、制造成本及形状特点
.
不同结构的发动机存着不同的优缺点。
这些优缺点
使其更适用于某些车辆。
课文
B
发动机工作原理
活塞在气缸内上下运
动，
通过连杆使曲轴转动。
活塞的每次运动称为行程。
四个行程
―
进气行程、
压缩行程、做功行程和排气行程一一组成一个工作循环。当
第四行程完成时，工
作循环再次开始。当今，大部分汽车都采用四冲程工作循环，使发动
机运转。但是，汽油机
和柴油机的四冲程工作循环略有不同。
汽油机工作原理
第一行程是进气行程
。活塞开始向下运动，这时进气门打开，可燃混合气进入气缸内。
当活塞到达进气行程底
部时，进气门关闭，留住缸内的可燃混合气。在该行程中，
排气门保
持关闭状态。
第二行程是压缩行程。在下止点（
BDC
）处，活塞返回向上运动，压缩留在气缸内的
可燃混合气，进、排气门均关闭。当活塞到达气缸顶部时，压力升高。
第三行程是做功
< br>行程。在接近压缩行程结束时，即在上止点（
TDC
）时，火花塞点火，点燃可燃混合气，
产生强大的压力。
燃烧过程强力推动活塞再次向下运动，
使曲轴转动，
< br>将动力传递给驱动轮。
第四行程是排气行程。
当活塞在下止点时，
排气门开启，
活塞再次向上
运动使废气排出
气缸，进入排气歧管中。之后，废气通过排气系统排入外界。活塞向上到
上止点，排出所有
的废气，准备开始再次的四冲程循环（见图
l
一
7
）。
柴油机工作原理
大多数柴油机也采用
四冲程工作循环，
与汽油机类似，
但又不相同。
柴油机四冲程工作
循环的工作原理如下：
进气行程
：
活塞向下运行，进气门开启，空气进入
气缸。
压缩行
程
；
当活塞向上运动时，进、排气门关闭，使空气处于极大压力
之下。当压
力增大时，空气升温至燃点。刚好到达燃点时，燃油器在精准时刻将燃油喷射
到燃烧室中，
这时产生燃烧。
做功行
程
：
该行程与汽油机相同。柴油被点燃，燃烧使活塞向下运动。
驱动力通过
变速器传递给车轮，使汽车行驶
。
< br>
排气行程
：
排气门开启，活塞
向上运行，将废气排出气缸。
第二单元发动机构造
课文
A
曲柄连杆机构和主要零部件
曲柄连杆
机构是发动机主要运动机构之一。
其功能是将活塞的往复运动转变成曲轴的旋
转运动，产生转矩使驱动车轮转动（见图
2
一
l
）。曲柄连杆机构分为
3
组：机体组、
活塞连杆组和曲轴飞轮组。
机体组
机体组包括下列主要部件（见图
2
一
2 ) :
气缸体
是发动机最重要的部件之一，由铸铁或铸铝制成。它包括气缸
、冷却水套和润
滑油道以及曲轴箱。
气缸体用来固定活塞、曲轴
和其他部件。
气缸体有
4
种形式：
直列式、
V
型、水平对置式和
W
型。
气
缸盖
是用螺栓固定在气缸体顶部的，
其中间用气缸垫密封缸体与
气缸形成燃烧室。
气
缸盖用来固定凸轮轴、气门、火花塞和喷油
器。
油底壳
是在气缸体的底部。它是
机油的储存装置。
油塞连杆组
活塞连杆组包括下列主要部件（见图
2
一
3
) :
活塞
是由合金铝制成的圆柱
形空心部件。它分为
3
部分：顶部、环槽部和裙部（见
图
2
一
4
）。活塞在气缸内的往复运动使膨胀气体的能量转变成机械能。
活塞环
镶嵌在活塞顶部的环槽中。大多数活塞有三个环：上两个
环是气环，下面的环
是油环。
活塞环在活塞和气缸壁之间起密封
、
润滑和导热作用，
同时有在气缸中支撑活塞的
作用。
连杆
用于将活塞连接
到曲轴上。它有连杆小头和连杆大头。连杆小头是用活塞销连接
到活塞上的，连杆大头则
是连接到曲轴上的曲柄销上。
曲轴飞轮组
曲轴飞轮组包括下列部件（见图
2
一
5 ) :
曲轴
是发动机中最重要的部件之一。
它固定在气缸体上的曲轴箱中，用来将活塞的往
复运动转变成旋转运动使驱动车轮转动。
在四缸发动机中，
通常有
3
个主轴承和
4
个与连
杆大头连接的曲柄销。
每个曲轴有平衡重，
其功能是平衡连杆的重量。
曲轴前端用来驱动配
气机构、水泵和冷却风扇，尾部用来安放飞轮。
飞轮
是位于曲轴一端的旋转盘。在盘的周围有个齿圈
，其用途是通过惯性减少工作冲
程产生的振动，起动机与其啮合起动发动机。
课文
B
配气机构和主要部件
配气机构的功能是根据发动机的点火顺序和发动机的工作循环要求，以确切的时间将
进、排气门打开或关闭，使可燃混合气进入燃烧室，使废气排出气缸。如图
2
一
6
所示，
配气机构包括下列主要部件：
气门<
/p>
通常是由合金钢制成的，分为进气门和排气门。每个气缸至少有一个进气门和一个
排气门。
在许多现代汽车中，
每个气缸上有两个
进气门和两个排气门或者三个进气门和两个
排气门。它们都是固定在气缸盖上的。
进气门打开，使可燃混合气进入嫩烧室。在压缩行程中，进气门关闭
，可燃混合气被压缩，
并被火花塞点燃。
然后在排气门打开时，
废气排出气缸。
排气门必须承受极高的温度而不损
坏。
气门锥面必须平稳地坐落在气缸盖上的气门座
上，以防在压缩行程和做功行程时气缸漏气。
许多气门锥面和气门座的角度都为
45
。（见图
2
一
7
）。
气门弹簧
（
见图
2
一
7
）<
/p>
的作用是使气门打开之后可以返回到关闭位置。
弹簧必须足
够结实，因为在发动机高速运转时，需快速向下推动气门。
凸轮轴
在配气机构中起着非常重要的作用，
用于
控制气门正时。
当凸轮轴旋转时，
它随
着活塞的运动及时打开和关闭进、排气门。
在大多数现代汽车
上，凸轮轴是固定在气缸盖上的，而不是在传统发动机的缸体内部。
如果每个缸盖只有一
个凸轮轴，称为单顶置凸轮轴（
SOHC )
，如图
2
一
8a
所
示。如果
每个缸盖上有两个凸轮轴，称为双顶置凸轮轴（
DOHC )
，一个负责进气，一个负责排气，
如图
2
一
8b
所示。
我们知道，
< br>曲轴是通过正时链或正时带来驱动凸轮轴的。
在四冲程发动机中，
每当一个
工作循环完成时，曲轴旋转
2
周，每个气缸中的进、排气门各开启一次。也就是说，凸轮
轴是以曲轴的
1 / 2
速度旋转的。
正时链和正时带
用来将曲轴产生的动力传递给凸轮轴，
使气门在恰当时间打开或关闭以
保证发动机正常进气排气。
正时带是
由橡胶制成的。它具有噪声低、阻力小、成本廉价和易于更换的特点。
正时链是由钢制成的。随着汽车技术的发展，正时链快速取代正时带。与橡胶带相比，
< br>正时链可靠、耐用、节省空间，而且终身免维护（见图
2
一
9
）。
第四单元传动系统
课文
A
变速器
变速器是传动系统中最重要的组成部分。变速器，俗称变速箱，其作用是：
①通过改
变传动比来控制汽车的行驶速度：②提供
方向控制以及前进和倒车：③
中断发动机功率传
输，使发动机空转。
按操作控制模式不同，
汽车变速器可分为手动变速器
(MT)
和自动变速器
(AT)
< br>。
常见的自
动变速器有三种，
分别是液力自动变速器
(AT)
、无级变速器
< br>(CVT)
和双离合变速器
(DSG)
< br>。
手动变速器
(MT)
手动变速器主要包括换档拨叉、
结合套以及安装在输入轴、
输出轴和中间轴上的不同尺
寸的齿轮，如图
4-
1
所示。
如果驾驶的是手动变速器汽
车，
通常须用中控台上的变速杆和左侧地板上的离合器踏板
实现
手动换档。
手动变速器通常有五档。
一档是最低速档，用来起动车。
二档时，
较小的动力可使汽车<
/p>
行驶加快。
三档和四档意味着输入与输出轴以同样的速度运转，<
/p>
汽车可以快速行驶。
五档通
常称为“超速
档”，此时，输出轴比输入轴转速更快，可以达到更好的燃油经济性。现在，
有些汽车配
有六挡或七档，虽然六档或七档变
速器中的齿轮齿数比和五档
变速器的相同，
但是前进的档位越多，换档越平顺，燃油经济性也越好。
自动变速器
自动变速器是
当今汽车构造中最为复杂的机械部件。
它由机械系统、
液压系统
、
电气系
统和电子控制系统组成，所有系统彼此协调共同运行。
如果驾驶自动变速器汽车，则可实现自动换档。这一切是通过
液力变矩器、
行星齿轮
组包括太阳轮
、行星轮和行星齿轮架以及其他换档操作装置实现的（见
图<
/p>
4-2)
。自动变速
器都有一个变速杆，
至少有
4
个档位：驻车档、倒车档、空档
和前进裆，如图
4-3
所示。
无级变速器
无
级变速器并不是一个复杂的系统。
无级变速器通过带轮系统，
从
一个速比无缝转换到
下一个速比，不仅换档更加平顺，而且能够更好地提高燃油经济性（
见
图
4-4)
。
无级变速器主要部件包括一个输入驱动带轮、一个输出从动带轮和一个金属带，如图
4-5
所示。
每
一个带轮都有两个锥形盘，形成一个凹槽。金属带在两个凹槽中运行。随
着锥形盘
之间距离的变化，传动带在凹槽内时高时低地运行，由此决定汽车行
驶的档位。
双离合变速
如果是双离合变速器的汽车，换档可自动或手动进行而无需踩离合器踏板。
这就是众
所周知的双离合变速器
(DS
G)(
见图
4-6a)
。
DSG
在结构方面，最大的不同是它有两个离合器
，一个离合器控制奇数齿轮，
另一个
离合器控制偶数齿轮。其结果是使变速器从一个档位换到另一个档位时，
发动机传递给变
速器的动力流不会中断。
DSG
还有两个变速器输入轴，一个输入
轴嵌在
另一个输入轴内。
外部空心输入轴与奇数齿轮接触，内部输入轴与偶数齿
轮接触
(
见图
4-6b)
。
双离合变速
器比普通的自动变速器和手动变速器运行更加平顺，
还可以带来更好的燃油
经济性。
课文
B
传动系统的其他主要部件
< br>除了变速器，
传动系统还有其他主要部件，
如离合器一一
仅用于手动变速器的车上，
液
力变矩器——仅用于自动变速器车
上，差速器系统，传动轴以及分动器等。
离合器总成
离合器用来与发动机啮合
将动力传递给变速器，
或与发动机脱离啮合，
便于换档。
它位
于发动机和变速器之间。
一般地，
离合器总成由如下主要部件组成飞轮、
从动盘、
压盘总成、
分离轴承、分离叉、离合器踏板和离合器拉杆传动构，如图
4-7
所示。
飞轮是一个驱
动盘，
用螺栓固定在发动机曲轴上。
其功能是将发动机转矩传递
给变速器。
从动盘是从动件，在飞轮和压盘之间运行，其表面
附有摩擦材料。
压盘总成由螺栓固定在飞轮上。
它包括一个金属压盘盖、
膜片弹簧和一个金属压环，
为
从动盘提供摩擦面
(
见图
4-8)
。
分离轴承是
离合器工作的心脏。
它推动膜片弹簧上的分离指，
使压环前后来
回移动，
从
而使离合器盘与飞轮啮合或脱离啮合。
分离叉是用来将离合器踏板的力传递给分离轴承的。
离合器踏板位于左脚一側的地板上。踩离合器踏板时，离合器使发动机与变速器分离，
进行换档。
离合器拉杆传动机构分为机械式拉杆
传动机构
(
如离合器拉索
)
和液压式拉杆传动机构
(
如离合器主缸、储液罐、
液压管路和从动缸）。
液力变矩器
自动变速器汽车使用液力变矩器取代手动变速器汽车上使用的离合器。
< br>液力变矩器安装
在发动机和变速器之间，
并与发动机转速
相同。液力变矩器有三个要部件：
泵轮、
涡轮和导
轮
(
见图
4-9>
，共同把发动机动力传递给变速器。液力变矩器利用液压来控制发动机传递给
变速器输入轴的动力大小。
差速系统
差速系统的作用是将动力传
输给两个驱动轮，
并帮助车辆在转弯时改变行驶方向。
前驱
汽车，差速器和变速器合在一起，安装在一个壳体内，称为“变速驱动桥”。后驱或四驱汽<
/p>