汽车构造--汽车维修教案

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总论

一、汽车类型：

汽车：由动力装置驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道无架线的车辆。

汽车的分类：

(一）按用途分类：

1、运输汽车

（1）轿车――按发动机排量分级：

微型轿车――发动机排量在1L以下，如天津夏利。

普通级轿车――发动机排量为1.0～1.6L，如宝来。

中级轿车――发动机排量为1.6～2.5L，如上海桑塔纳。

中高级轿车――发动机排量为2.5～4L ，如奔驰300。

高级轿车――发动机排量为4L以上，如林肯。

（2）客车――按车辆长度分级：

微型客车――长度3.5m以下，如柳州五菱。

轻型客车――长度3.5～7m，如中巴车

中型客车――长度7～10m，如四平SPK6900中型客车。

大型客车――长度10～12m,如丹东DD6112大型客车。

特大型客车――铰接车和双层客车。

（3）货车――按总质量分级：

微型货车――总质量小于1.8吨，如吉林JL1010微型货车。

轻型货车――总质量为1.8～6吨，如跃进NJ1061轻型货车。

中型货车――总质量为6～14吨，如CA1091、EQ1090。

重型货车――总质量大于14吨，如黄河JN1181C13

2、特种用途汽车

娱乐汽车，竞赛汽车，特种作业车。

（二）按动力装置分类：

1、活塞式内燃汽车

2、电动汽车

3、燃气轮机汽车

（三）按行驶道路条件分类

1、公路用车

2、非公路用车，如矿山车，越野车。

（四）按行驶机构的特征分类

1、轮式汽车

2、其它型式，如履带车等

二、国产汽车产品型号编制规则

1988年国家颁布新的汽车型号编制规则（1959年老标准）

汽车型号包括三部分：

首部：由2个或3个字母组成，表示汽车制造厂的名称。如EQ－第二汽车制造厂，NJ－南京汽车制造厂。

中部：由4位阿拉伯数字组成。

第一位表示：车辆类型。1－载货汽车，2－越野车，6－客车，7－轿车。

第二、三位表示：汽车的主要特征参数。对于客车表示客车的总长度的1/10m，轿车表示发动机的排量的1/10L,对于其它类型汽车都表示汽车的总质量。

最末位表示：产品序号。

尾部：由汉语拼音字母＋汉语拼音字母或阿拉伯数字组成，前面的字母表示专用汽车分类代号，X－厢式，G－罐式汽车。后面的字母或数字表示企业自定代号。举例：

东风EQ1090（EQ140）TJ7100 BJ2020

三、汽车总体构造

发动机－汽车的动力源（心脏）由两大机构（曲柄连杆机构、

配气机构），五大系统〔燃油供给系、冷却系、润滑系、

点火系（汽油机专有）起动系〕组成。

底盘－接受并传递发动机输出的动力，保证汽车按驾驶员的

操纵正常行驶。由传动系、行驶系、转向系、制动系组成。汽车

车身－用以安置驾驶员、乘客或货物。客车和轿车是整体式

车身，货车车身由发动机罩、驾驶室和货箱组

成。

电气设备－由电源和用电设备组成，包括发电机、蓄电池电

池、起动系、点火系以及汽车的照明、信号装置和

仪表等。

汽车的布置型式：

按发发动机和各个总成相对位置的不同，汽车的布置型式有以下几种：

发动机前置后轮驱动（FR）－传统布置模式。

发动机前置前轮驱动（FF）－轿车上应用较多。

发动机后置后轮驱动（RR）－大、中型客车应用。

发动机中置后轮驱动（MR）－跑车和赛车应用。

全轮驱动（Nwd）－越野车应用。

四、汽车标示代码VIN

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第一节发动机的分类

发动机是将某种能量转变成机械能的机器。（热能－机械能，电能－机械能等）

1、按燃料燃烧的位置分：内燃机和外燃机。

燃气轮机

内燃机往复活塞式

活塞式（汽车常用）

旋转活塞式按燃料分：汽油机和柴油机等。

按冷却方式分：水冷式发动机和风冷式发动机。

根据完成一个工作循环活塞的行程数分：四冲程发动机和二冲程发动机。

现代汽车用发动机多为往复活塞式内燃机，安是将燃料在气缸内燃烧，使其热能直接转化成机械能的机器。

第二节四冲程发动机的工作原理

一、单缸发动机的基本结构（结合挂图进行讲解）

活塞2置于气缸1中，活塞可在气缸内作往复直线运动，活塞通过连杆2和曲轴4相连，曲轴可绕其轴线旋转。

二、基本术语

上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，也就是活塞上行到的最高位置。

下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，也就是活塞下行到的最低位置。

活塞行程（s）：上、下两止点间的距离。（mm）

曲柄半径（R ）：与连杆下端（连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心

的距离。（mm ）

s=2R ，曲轴转一周，活塞移动两个行程。

气缸工作容积（V h ）：活塞从上止点到下止点之间的容积（L ）

V h =23410

D s π? (L) 式中：D －气缸直径（Cm ） 发动机排量（V L ）：发动机所有气缸的工作容积之和（L ）。

V L = V h i 式中i －发动机气缸数

燃烧室容积(Vc)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积称

为燃烧室容积。

气缸总容积(Va)：活塞在下止点时，活塞上方的容积。Va ＝Vc ＋V h

压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。它表示活塞由下止点到上止

点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸

内气体压力和温度就越高。

1a h c h c c c V V V V V V V ε+===+ 汽油机ε：6～10；柴油机ε：15～22。

发动机工作循环：在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化成机械能的一

系列连续过程（进气、压缩、作功和排气）称为发动机的工作循环。

活塞往复两（四）个行程完成一个工作循环的称为二（四）冲程发动机。

三、 四冲程汽油机的工作原理：

1.进气行程

活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时进气门开启，排气门关闭。

活塞移动过程中，活塞上方的容积逐渐增大，气缸内的压力降到大气压力以下，

在气缸内形成一定的真空吸力。于是在化油器中形成的可燃混合气通过进气门被

吸入气缸。至活塞到达下止点时进气门关闭，停止进气，进气行程终止。

由于进气系统有阻力，所以进气行程终了时，气缸内气体压力低于大气压力约为0.075～0.09MPa。一个物理大气压力＝1.01325×105 Pa。气体温度约为370～400K(K=273.5+℃)。

2.压缩行程

在压缩行程中，进、气门均处于关闭状态。当进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。活塞上部容积逐渐减小，可燃混合气被压缩，活塞上行到上止点时，压缩结束，压缩行程结束。

在压缩行程中，气体压力和温度同时升高，压缩终了时，气缸内气体全被压缩到活塞上方的很小空间，即燃烧室中。气缸内压力约为0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。远高于汽油的点燃温度（约263K），因而容易被点燃。

压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度也越快，发动机发出的功率也越大。但是压缩比过大，会引起爆燃和表面点火现象。

爆燃：由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播。

爆燃的危害：产生尖锐的敲缸声，会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加，以及造成机件损坏。

3.作功行程

在这个行程中，进、排气仍旧处于关闭位置。在压缩行程末即活塞运动到接近上止点时，火花塞跳火产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高（最高压力约为3～5MPa,最高温度约为2200K～2800K）气体膨胀，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。除了用于维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。

活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，到活塞运动到下止点时，曲轴转过第三个半圈，作功行程结束。

4.排气行程

可燃混合气燃烧产生的废气必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。

当作功行程接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，气体依靠自身的压力排出一部分。活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞上行到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。。

曲轴继续旋转，活塞又从上止点向下止点运动，又开始进行下一个工作循环。

四、四冲程柴油机的工作原理

四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，柴油与汽油相比，其粘度大，不易蒸发，自燃温度低。

进气行程：它不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。

压缩行程：不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高。（3～5MPa，800～1000K）作功行程：柴油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内迅速汽化并与高温空气形成混合气，自行发火燃烧膨胀作功。（自燃温度500K左右）

排气行程：与汽油机相同。

第四节发动机的总体构造

汽油机由两大机构、五大系统组成，柴油机由两大机构、四大系统组成（没有点火系）。

下面我们以EQ1090E型汽车用的EQ6100-1发动机为例分析汽油机的构造。

曲柄连杆机构：包括机体组、活塞、连杆、飞轮和曲轴等。它将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。

配气机构：包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴以及凸轮轴正时齿轮。作用是使可燃混合气及时进入气缸并及时彻底把废气排出气缸。

供给系：供给系包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。柴油机有喷油泵和喷油器。

作用是：把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸，燃烧作功，并将燃烧生成的废气排出发动机。

点火系（汽油机特有）包括蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞等。作用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。

冷却系：包括水泵、散热器、风扇、分水管、水套、放水阀（水冷式）等。风冷式主要由风扇和散热器片组成。

作用是带走机件多余的热量，保证发动机正常工作。

润滑系：包括油底壳、机油泵、集滤器、机油粗滤器、机油细滤器、润滑油道。其作用是润滑机件、并辅助起到清洁和冷却的作用。

起动系：包括起动机及其附属装置，用以使静止的发动机起动并转入自行运转。

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第一节概述

一、曲柄连杆机构的作用：

将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。

二、柄连杆机构的组成：

机体组：主要包括气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等不动件。

活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件。

曲轴飞轮组：主要包括曲轴、扭转减振器、飞轮等。

第二节机体组

机体是发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内部和外部安装着发动机的所有主要零件和附件，并且承受各种载荷。机体组主要由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫组成。

一、缸体与曲轴箱

（一）、结构型式与功用：

气缸体是气缸的壳体，曲轴箱是支承曲轴作旋转运动的壳体，二者组成了发动机的机体。

1、气缸体的结构型式：（结合挂图）

气缸体作为发动机各个机构和系统的装配基体，就具有足够的刚度和强度。

其具体结构型式（如下图）分为三种：

1）一般式（平分式）――发动机的曲轴轴线与气缸体下表面在同一平面。

重量轻，加工方便，但刚度小。多用于中小型发动机如：BJ2020汽车用发动机。

2）龙门式――气缸体下表面在曲轴轴线以下。

强度刚度好，承受载荷大，工艺性差，加工较困难。广泛应用于大中型发动机上，如CA6102、EQ6100以及捷达、富康、桑塔纳轿车用发动机等。

3）、隧道式――曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承。刚度和强度比龙门式还好，加工精度高，制造困难。主要用在载荷较大的柴油车发动机上。

2、气缸体的具体结构：（结合挂图）

1）气缸：气缸体上半部一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔。

气缸的排列型式：

a 、单列式――各气缸排成一列，垂直布置。单列式多缸发动机气缸体

结构简单，加工容易，但长度和高度较大。一般用于六缸以下发动机。如CA1091、EQ1090、BJ2023、桑塔纳、天津夏利等。

b、 V型式――气缸排成两列，夹角γ＜180°与单列式气缸体相比，缩

短了长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，形状复杂，可工困难。一般用于6缸以上的发动机，如红旗8V100，凌志V8等。

C 、对置式――气缸排成两列，两列气缸均在同一水平面上。夹角γ＝

180°（应用少）。

2）、水套：为了保证气缸表面能在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。冷却方式有两种：水冷和风冷。发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖中布满充满冷却水的空腔，称为水套。风冷式发动机没有水套，用散热片散热。

3）缸套：

整体式气缸：气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度较好，能承受较大的载荷，一般轿车发动机多采用这种整体式气缸。如捷达、富康、桑塔纳轿车等。但对材料要求高，成本也较高。

气缸体的材料一般采用灰铸铁，为了提高气缸壁的耐磨性，可以用耐磨的

优质材料（合金铸铁或合金钢）制成气缸套，然后再装到用价格较低的一般材料（铸铁）制造的气缸体内，这样，不但降低了制造成本，而且气缸套可以从气缸体中取出，便于修理和更换，并可大延长气缸体的使用寿命。

干式缸套：缸套外壁不直接与冷却水接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。

强度和刚度较好，密封好，不易漏水，散热不良加工复杂。汽油机常用。

湿式缸套：缸套外壁直接与冷却水接触，壁厚一般为5～9mm。散热性好，加工容易，强度和刚度比干式缸套差，容易产生漏水现象，柴油机常用。二气缸盖与气缸垫

一）气缸盖

1、作用：

气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。

2、结构

气缸盖的结构随气门的布置型式，冷却方式而有所变化。

对于顶置气门式气缸盖上安装有进、排气门座、气门导管也和进排气通道，水冷式装有水套，风冷式有散热片，汽油机安装有火花塞孔，柴油机装有喷油器孔。

3、分类：单体气缸盖、块状气缸盖（东风EQ6100）、整体气缸盖(解放CA6102)。

4、材料：气缸盖由于形状复杂，一般都用灰铸铁或合金铸铁铸成。少数汽油机气缸盖用铝合金铸造。

二）气缸垫

气缸垫安装在气缸盖和气缸体之间，其作用是保证气缸盖与气缸体接触面间的密封，防止漏水、漏气、漏油。

常用：金属（铜皮或钢皮）－石棉垫。光滑面朝气缸体。

三）缸盖的拆装

紧固：从中央→四周对称分几次逐步地按规定扭矩进行。最后一次用扭力扳手加到规定扭矩（CA6102：160－200N.m，EQ6100：170－190N.m）。如EQ6100－1型发动机100－140－180 N.m。以免损坏气缸垫和发生漏水、漏气现象。

拆卸：在冷态下按反方向进行。

三、油底壳

油底壳的主要作用是贮存冷却机油并封闭曲轴箱。在最低处设有放油塞。

油底壳受力小，一般采用薄钢板冲压而成。

第三节活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。

一、活塞

（一）功用、工作条件与要求

1、功用：

活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用

力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞

顶部还与气缸盖共同组成燃烧室。

2、工作条件：

活塞是在高温、高压、高速及润滑和散热均困难的条件

下工作的，其工作条件如下：

1）气体压力大、工作温度高：活塞顶部在作功行程时，

承受着巨大的气体冲击力，汽油机最大可达5Mpa，柴油机

可达10 Mpa。这样就有数万乃至十几万N的力，突然作用

到活塞顶上。高速时每秒钟要发生20～40次，高压加速活

塞的磨损和变形。由于活塞顶部直接与高温气体接触，燃气

的最高温度可达2500K以上，活塞的温度也很高，可达

600～700K。高温使活塞的机械强度下降膨胀量增加。

2）速度高：一般汽油机转速为4000～6000r/min，活

塞的平均速度可达8～12m/s。活塞运动的大小和方向在不

断地变化，引起很大的惯性力，它将使曲柄连杆机构的各零件和轴承承受附加载荷。

3）润滑散热困难

3、要求：

活塞必须具备以下条件：

1）要有足够的刚度和强度，传力可靠。

2）导热性能好，要耐高压、高温、耐磨损。

3）质量小，尽可能地减小往复惯性力。

二）、材料

汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金。（硅铝合金）有的柴油机采用高级铸铁和耐热钢。

铝合金具有质量小、导热性好的优点，缺点是热膨胀系数较大。

三）、组成（结合实物和挂图讲解）

根据活塞各部分所起作用的不同，活塞可分为顶部、头部、裙部三部分。

1、活塞顶部

活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力，其形状和大小都与燃烧

室的形式有关，根据不同的燃烧室活塞顶部制成不同的形状，发动机活塞顶部常

见形状有以下几种：

1）平顶：汽油机最常用，优点：结构简单、制造容易、受热面积小、顶部应力分部均匀。

2）凸顶：凸顶活塞顶部凸起呈球形，其顶部强度高，起导向作用。采用凸顶活塞是为了组成半球形燃烧室，常用在二冲程汽油机上。

3）凹顶：凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和大小必须有利于可燃混合气的燃烧，通常有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等。柴油机都采用凹顶活塞。

2、活塞头部

活塞头部是指活塞顶部与活塞销孔之间的部分。头部一般有三至四道环槽，用以安装活塞环。柴油机压缩比高，一般有4道环槽，上部3道安装气环，最下1道安装油环。汽油机一般有3道环槽，其中有2道气环和1道油环槽。在油环槽底面上钻有许多径向小孔，以便被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。

活塞头部的主要作用有：

1）承受气体压力，并传给连杆。

）与活塞环一起实现气缸的密封。

3）将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。（70％～80％）

有的活塞开有隔热槽：

部位：第一道环槽上面，较环槽窄。

作用：隔断从活塞顶部流下来的部分热流通路，迫使热流方向折转，把原来应由第一道活塞环散走的热量，分散给第二、三环，以消除第一环过热后产生的积炭和卡死在环槽中的可能性。

2、活塞裙部

活塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分，它包括安装活塞销的销座孔。其作用是为活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。

敲缸：当活塞侧表面碰到气缸壁时，发出噪音，即称活塞敲缸声，当活塞从压缩行程变到作功行程时，侧压力的方向要发生变化，从而产生敲缸声。产生敲缸现象的原因是活塞间隙过大。为了减小活塞裙部受热磨损而产生敲缸现象将活塞裙部做成长轴垂直活塞销的椭圆形。

3、活塞销座

活塞销座的是活塞通过活塞销与连杆连接的部分，位于活塞裙部的上部，为厚壁圆筒结构，用以安装活塞销。活塞销座的作用是将活塞顶部承受的气体作用力经活塞销传递给连杆。

为了限制活塞销的轴向窜动，在活塞销座孔内车有安装弹性卡环的卡环槽。卡环的作用是防止活塞销在工作中发生轴向窜动。

二〕活塞环

活塞环是具有弹性的开口环，按其作用分为气环和油环两类。

1.活塞环的作用

a)气环的作用：

气环也叫压缩环，用来密封活塞与气缸壁的间隙，防止气缸内的气体窜入油底壳（密封），同时将活塞头部的热量传给气缸壁，再由冷却水或空气带走（导热）；另外还起到刮油和布油的辅助作用，通常发动机有2～3道气环。气环在密封和导热两大作用中密封作用是主要的。

b)油环的作用：

油环用来刮除气缸壁上多余的机油（刮油），并在气缸壁上铺涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉，又可以减小活塞、活塞环与气缸壁间的摩擦阻力。此外，油环还起到密封的辅助作用。

2.活塞环的材料与表面处理

根据活塞环的功用和工作条件，要求活塞环弹性好、强度高、而磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁（在优质铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素）有的组合油环用弹簧钢片制作。因为第一道环工作条件最恶劣，所以要求最高，一般对于第一道环镀铬。多孔性铬层硬度高，并能贮存少量机油，以改善润滑条件，使环的使用寿命提高2～3倍。其余气环一般镀锡或磷化，以改善磨合性能。

3. 活塞环的间隙

端隙Δ1：又称为开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。多在0.25mm～0.80mm之间，柴油机略大，第一道环大于第二、三道环。为了减少气体的泄漏，安装活塞环时，各道环口就相互错开，如有三道环，各环应沿圆周成120°夹角互相错开；如有四道环，第一、二道环互错180°，第二、三道互错90°，第三、四道环互错180°。