第二节 了解汽车的总体构造

汽车是由成千上万个零部件装配而成的。虽然各类汽车的结构千差万别，但其总体构造一般是由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分构成。图1-2所示为典型轿车的总体构造。

图1-2 典型轿车总体构造

一、发动机

发动机是汽车的心脏，动力的源泉。其作用是将燃料燃烧的热能转化为机械能，然后再通过底盘的传动系统传至汽车驱动轮，从而驱动汽车行驶。目前，国内、外汽车发动机绝大多数采用往复活塞式四冲程内燃机，主要有汽油机、柴油机。图1-3为汽油喷射发动机结构图。

图1-3 汽油喷射发动机结构图

图1-4 曲柄连杆机构的组成

1.发动机构造

汽车发动机是一部由多种机构和装置组成的复杂机器。虽然发动机的结构形式很多，但也有其共同的特点，往复活塞式四冲程发动机一般由下列几部分组成。

（1）曲柄连杆机构 它主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成，如图1-4所示。曲柄连杆机构的作用是将可燃混合气燃烧时产生的热能转变为动力，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，由飞轮对外输出机械能。

（2）配气机构 它主要由气门组（包括气门、气门导管、气门座和气门弹簧等）和气门传动组（包括凸轮轴正时带轮、凸轮轴、摇臂和摇臂轴等）组成，图1-5为现代轿车高速发动机使用的凸轮轴上置式配气机构。发动机工作时，通过曲轴驱动凸轮轴，迫使进排气门适时地开启和关闭。配气机构的作用是按照发动机配气定时的要求，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时充入气缸，并使燃烧后的废气得以及时排出。

（3）燃料供给系统 根据所使用的燃料不同，发动机的燃料供给系统的组成也不同。电子燃油喷射汽油机燃料供给系统主要由燃油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器及油管等组成，如图1-6所示。柴油机的燃料供给系统主要由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器和回油管等组成，如图1-7所示。燃料供给系统的作用是给发动机提供燃烧所需的可燃混合气。

图1-5 凸轮轴上置式配气机构

图1-6 汽油机燃料供给系统

图1-7 柴油机电控共轨燃料喷射系统

（4）润滑系统 它主要由机油泵、机油集滤器、机油粗滤清器、机油细滤清器、机油散热器，以及机油压力表或机油压力报警器等组成，轿车常用的润滑系统如图1-8所示。润滑系统的作用是将润滑油连续不断地输送到发动机运动件的摩擦表面，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻它们的磨损，清洗摩擦表面并部分地冷却摩擦零件。

（5）冷却系统 水冷式发动机冷却系统主要由散热器、风扇、水泵、节温器、水套、水管、冷却液温度表及传感器等组成，如图1-9所示。冷却系统的作用是使工作中的发动机得到适度冷却，保持发动机在最适宜的温度下工作。冷却系统是利用水泵将冷却液在水套和散热器之间进行循环来完成对发动机冷却的。

图1-8 轿车发动机润滑系

图1-9 发动机强制循环式水冷系

（6）点火系统 它是汽油机的一个组成部分，其作用是根据发动机点火次序的要求，及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。现代轿车普遍采用微机式点火控制系统，它一般由电源、传感器、微电脑、点火器、分电器、点火线圈、火花塞等组成，如图1-10所示。

（7）起动系统 它主要由起动机、起动操纵机构和离合机构组成，如图1-11所示。起动系统的作用是起动静止的发动机，从而使汽车起步、运行。

图1-10 微机式点火控制系统

图1-11 起动系统

2.发动机工作原理

汽车发动机主要是四冲程发动机。下面以四冲程汽油发动机为例说明发动机的工作原理。发动机工作时，先将燃料和空气在气缸外部混合，形成可燃混合气，然后吸入气缸，经压缩后使之点火燃烧发出热能，以气体为工作介质并通过活塞和连杆使曲轴旋转，从而使热能转变为机械能，最后再将燃烧后的废气排出气缸。汽油机经历的工作过程为：进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。

（1）进气行程 在进气行程中，进气门打开，排气门关闭，转动的曲轴通过连杆带动活塞从上止点向下止点运动，缸内容积增大，压力降低而形成真空，产生吸力将可燃混合气经进气门吸入气缸，如图1-12所示。

图1-12 进气行程

（2）压缩行程 在压缩行程中，进、排气门全部关闭，曲轴通过连杆推动活塞由下止点向上止点移动，对可燃混合气进行压缩，使其压力、温度升高到易燃的程度，活塞到达上止点时压缩终了。在压缩行程接近终了时，火花塞产生电火花点燃被压缩的可燃混合气，如图1-13所示。

图1-13 压缩行程

（3）做功行程 在做功行程中，进、排气门关闭。迅速燃烧的可燃混合气产生高温、高压。在高压气体作用力的推动下，活塞从上止点向下止点运动，活塞的下移通过连杆使曲轴作旋转运动，并产生转矩而对外做功，如图1-14所示。

（4）排气行程 在排气行程中，进气门关闭，排气门打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，缸内容积由大变小，废气在缸内压力和活塞的推动下，被排出气缸进入大气，活塞到上止点时，排气行程结束，如图1-15所示。

图1-14 做功行程

图1-15 排气行程

提示：四冲程发动机经历进气、压缩、做功和排气一个工作循环，曲轴转两周，完成一次热能转换。此循环周而复始地进行，发动机则连续产生动力。

二、底盘

底盘是汽车的基础，在其上安装有发动机、车身及其各种附属设备。底盘用于传递发动机发出的动力，使汽车产生运动，并保证汽车能按驾驶人的操作意图正常行驶。汽车底盘主要由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统组成。

1.传动系统

普通汽车的传动系统多采用机械传动形式，它主要由离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器和半轴等组成，如图1-16所示。

图1-16 后轮驱动汽车传动系统示意图

传动系统的作用是将发动机的动力按行车的要求平稳地传递给驱动车轮。现代轿车的传动系统多采用发动机前置前驱动布置。

2.行驶系统

汽车行驶系统主要由车架、车桥、车轮和悬架等部件组成，如图1-17所示。现代轿车大多采用承载式车身而无车架，因此轿车的行驶系统，其车身也兼有车架的功能。

图1-17 汽车行驶系统示意图

行驶系统的作用是将汽车各总成及部件连成一个整体，承受和传递作用在车轮和路面间的力和力矩以及支承汽车的总重，以保证汽车正常行驶。

3.转向系统

汽车转向系统一般由转向盘、转向器、转向传动机构等组成。重载汽车和现代轿车多采用动力转向系统，它是在一般转向系统的基础上加设助力装置而成的。典型的液压动力转向系统如图1-18所示，它设置的转向助力装置主要由动力转向液压泵、储液罐、助力液压缸、转向控制阀等组成。

汽车转向系统的作用是使汽车在行驶过程中能够按驾驶人的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击、汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车稳定地行驶。采用动力转向的汽车，转向时驾驶人操纵省力、轻便。

图1-18 汽车转向系统示意图

4.制动系统

每辆汽车上至少装备有两套相互独立的制动系统，即行车制动系统和驻车制动系统，行驶于山区的汽车，通常还配备有辅助制动系统。汽车上的任何制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置和制动器等组成。典型的轿车制动系统如图1-19所示。

制动系统的作用是使汽车在短距离内能强制减速直至停车或下坡时能维持一定车速，并能使汽车在坡道或平地停放而不滑动。最大强度的制动由行车制动系统承担，停车后的制动由驻车制动系统来承担，汽车下长坡的稳定车速制动由辅助制动系统和行车制动系统共同完成，在行车制动系统突然失效的情况下，制动由应急制动系统和驻车制动系统来共同承担。许多轿车的行车制动系统采用双管路对角线布置，使汽车行驶的安全性大大提高，如果该系统的任一管路失效时，汽车剩余的总制动力仍有正常值的50%，使一个前轮和一个不同侧的后轮起制动作用，而且能通过转向回转力矩的作用，使车体保持原来的行驶方向，而不至于发生制动侧滑和跑偏。

图1-19 汽车制动系统示意图

三、车身

汽车车身一般是指装在汽车底盘上用来运送人员或货物的刚性空间结构，是驾驶人工作、乘客乘坐或货物装载的场所。

车身的类型按车身壳体的承载方式分，轿车车身可分为非承载式车身、承载式车身、和半承载式车身，目前轿车的车身多为承载式车身。轿车承载式车身的形状，主要由座椅位置和数量、车门数量、顶盖变化、发动机和备胎的布置等因素决定。式样繁多的轿车车身按外形可分为折背式车身、直背式车身、舱背式车身、短背式车身、变形车身等，见表1-5。

表1-5 各种车身形状及特征

（续）

四、电气设备

汽车电气设备可分为车载电源和用电设备两大部分，主要由电源、起动系统、点火系统、照明及信号装置、电子控制装置和辅助电器组成。汽车电气设备的作用是保证汽油机点火、发动机起动、汽车照明和发出灯光信号，监视发动机及其他机构的技术状态，保障空调和其他一些电子控制装置的正常工作。

汽车电气系统的特点是低压、直流、并联、单线（另一根线是用金属车体导电）。

1.车载电源

车载电源主要由发电机、调节器、蓄电池和保护装置组成。目前车载电源多采用硅整流发电机，它由发动机带动，使机械能转化为电能。车载电源普遍采用铅酸蓄电池，充电时，蓄电池将电能转化为化学能储存起来；当需要放电时，又把化学能转变为电能输出。发电机与蓄电池并联安装（图1-20），在发动机高速运转时，发电机由发动机驱动向汽车用电设备提供电能，并向蓄电池充电以补充蓄电池放电时的消耗；当发动机在低速或停止运转时，汽车用电装置主要靠蓄电池供电，在起动发动机时也靠蓄电池对起动机和点火系统供电。

图1-20 车载电源

a）蓄电池 b）发电机

目前，汽油车电气系统普遍采用12V电压，装用大型柴油发动机的汽车起动系统采用24V电压。

2.用电设备

1）起动系统设备。它主要有直流电动机、传动机构和控制机构。

2）点火系统设备。它是指发动机点火装置。

3）照明及信号装置。它主要有前照灯（图1-21）、侧灯、雾灯及牌照灯、转向信号灯、制动信号灯、车内照明灯、倒车指示灯和电喇叭等。

图1-21 前照灯