汽車原理概論北京翰林國際咨詢有限公司2024/1/42車輛基本結構車身結構與配備底盤懸吊系統底盤轉向系統地盤傳動系統剎車系統車輪與車胎引擎原理與結構2024/1/43引擎結構與運作原理2024/1/44汽車引擎型式目前常見的汽車引擎四行程汽油引擎四行程柴油引擎轉子引擎油電混合引擎使用最普遍安靜、低震動低成本低速扭力較差油耗較差省油耐用低速扭力強較為環保成本較高出力大低震動油耗不佳較不環保妥善率性能佳環保省油結構復雜維修成本高NissanTiidaOpelAstra1.9CDTiMazdaRX-8NissanAltimaHybrid2024/1/45引擎結構引擎結構引擎本身是由汽缸頭、汽缸體、活塞、連桿、曲軸、凸輪軸和飛輪等構成2024/1/46引擎氣缸排列形式常見的汽車引擎排列方式直列式引擎V型引擎水平對臥引擎氣缸排列成一直線，使得引擎寬度較小，但引擎的總長度會因汽缸數的增加而變長氣缸以V型排列，而使引擎整體的結構較緊密，且因曲軸的軸承數較少，使得磨損也較少氣缸以兩行對向排列，可使引擎高度降低但寬度增加。且使引擎震動較少直列式引擎寬度較小V型多氣缸能緊密結合水平對向式較短但較寬2024/1/47汽門與凸輪軸型式常見的汽門設計型式頂上式單凸輪軸SOHC頂上式雙凸輪軸DOHC汽門搖桿式OHV一根凸輪軸位于引擎上端，透過搖臂驅動汽車動作兩根凸輪軸位于引擎上端，透過搖臂驅動汽車動作凸輪軸位于引擎下方，透過汽門挺桿及搖臂驅動汽門2024/1/48四行程引擎的運作2024/1/49排氣量如何計算排氣量排氣量是當活塞由下死點至上死點之間的容積總排氣量（以立方公分-cm3表示）是以單杠排氣量乘以汽缸數所得之和引擎排氣量代表意義：排氣量越大引擎出力相對越大排氣量越大油耗量相對越大2024/1/410壓縮比是什么？壓縮比壓縮比就是當活塞在下死點時氣缸內的容積與活塞在上死點時氣缸內的容積之比值當活塞在上死點時氣缸內的容積稱為燃燒室容積當活塞在下死點時氣缸內的容積等于排氣量加上燃燒室的容積壓縮比P=排氣量V+燃燒室容積V’燃燒室容積V’代表意義：壓縮比越大，引擎效率越佳2024/1/411理想混合比油氣混合比燃燒所需要的空氣和燃油混合比率稱為油氣混合比（計算基礎是重量而不是體積）為了完全燃燒1g的汽油，需要14.7g的空氣，這種油氣混合比稱為理想的油氣混合比油氣混合比=空氣量（g）燃油（g)理想油氣混合比=14.7g（空氣量）1g（燃油）越接近此比例，則越省油2024/1/412稀薄燃燒技術主端口負端口一般引擎稀薄燃燒引擎稀薄燃燒原理渦輪控制閥主端口負端口使引擎盡量達到理想混合比的燃燒狀況，以減低HC、CONOx排放會提高2024/1/413什么是可變汽門？可變汽門正時利用油壓機構改變汽門開啟與關閉時間可改善低速扭力并提高高轉速馬力代表意義：擁有較佳的容積效率廢氣排放更潔凈、更省油可變汽門作動器2024/1/414什么是可變汽門？可變汽門揚程利用油壓機構改變凸輪軸的角度，籍以改變汽門開啟的行程可改善低速扭力并提高高轉速馬力代表意義：廢氣排放更潔凈、更省油擁有較佳的容積效率可變汽門揚程之凸輪軸設計2024/1/415TurboEngine原理原理由引擎排放的廢氣來驅動渦輪葉片，引導空氣在高壓力下進入引擎由于是以高壓將大量的空氣壓縮進入引擎燃燒室，可產生較大的動力渦輪增壓是目前提升引擎動力最有效的方法，其原理是利用排廢氣的壓力驅動渦輪，并帶動同軸的空氣壓縮葉片，壓縮吸入的氣流再送往氣缸2024/1/416TurboEngine的優點優點引擎出力提升30%~40%，兼具高壓力扭力及省油性小引擎，大動力，2000cc可輸出相當于排氣量2500cc~4000cc的動力在高山上行駛時，不會因較低的大氣壓力而進氣不足、動力衰退渦輪車比相同動力，大排氣量的車省稅金油耗比一般相同動力的車子省油2024/1/417引擎爆震爆震當汽油引擎受到過大的負荷（例如：突然加速或上一個陡坡），有時候引擎會發出一種聲音，好像有人用榔頭在敲打氣缸般，稱為爆震爆震是因為在點火之后油氣混合氣尚未完全引燃，在燃燒室一角的混合氣因為壓縮產生高溫而自燃，并因為高溫高壓而迅速延燒，結果其壓力波會撞擊到汽缸壁或活塞頂而產生了聲音如爆震經常發生，而造成壓力和溫度迅速上升，則會影響到活塞頂、墊片、汽門的壽命避免爆震產生的方法：降低壓縮比使用高辛烷值的汽油（辛烷值表示汽油防爆震的能力）調整（延遲）點火正時2024/1/418點火系統點火系統點火系統依引擎運轉情況于適當時間提供電子火花點燃混合氣體點火系統組件點發火線圈-產生高壓電分電盤-控制點火時間和分配高壓電火星塞-安裝于氣缸頭上，利用點火線圈傳來的高壓電跳過兩個電極來產出火花點燃混合氣高壓導線-傳送點火線圈產生的高壓電至火星塞2024/1/419柴油引擎運作原理柴油引擎有較高的熱效率，其優點為燃油較安全、油耗較低和耐久性較佳柴油引擎與汽油引擎比較，在進氣和爆炸行程有所不同進氣行程汽油引擎吸入氣缸的是油氣混合氣。而柴油引擎吸入氣缸有純空氣壓縮行程在柴油引擎上，燃油的點燃是因為空氣被壓縮所產生的熱。因此空氣必須被壓縮至溫度上升達到燃油的點火溫度，一般為400-500℃柴油引擎之壓縮比為汽油引擎的2-3倍爆炸行程柴油引擎的點火方式與汽油引擎不同，汽

油引擎使用電子火星塞點燃油氣混合氣，

柴油引擎則是靠空氣被壓縮所產生的熱，

噴油嘴噴出柴油燃燒產生動力排氣行程燃燒后的廢氣則經由排氣門排出2024/1/420柴油引擎VS汽油引擎柴油引擎與汽油引擎比較項目柴油引擎汽油引擎燃油柴油汽油進汽純空氣汽油與空氣的混合物汽化機構噴射泵化油器（或噴油嘴）輸出控制改變噴油量改變油氣混合的量點火自燃電子火星塞壓縮比高（15-23）低（7-10）壓縮壓力高{1,961-2,942kPa（19.6-29.4bar，20-30kg/㎝2，284-427psi）}低{981-1,471kPa（9.8-14.7bar，10-15kg/㎝2，142-213psi）}燃燒壓力高{4,904-8,826kPa（49.0-88.3bar，50-90kg/㎝2，711-1,280psi）}低{2,942-4,904kPa（29.4-49.0bar，30-50kg/㎝2，427-711psi）}啟動性能良好（需要一點時間）良好反應差良好引擎構造機械結構較大機械結構較小引擎重量較汽油引擎重小噪音較汽油引擎大安靜2024/1/421進氣和排氣系統進氣和排氣系統構造說明消音器排氣管排氣歧管進氣歧管空氣濾清器2024/1/422進氣和排氣系統進氣歧管傳送油氣混合氣到各氣缸之間分歧管路排氣歧管從每一個氣缸收集燃燒后排放的廢氣，必須要有最小的阻力來通過排氣歧管到達排氣管排氣管和消音器連接于排氣歧管和消音器之間讓廢氣流動的管路成為排氣管消音器利用漸進方式讓氣體膨脹和冷卻來減少排氣噪音2024/1/423冷卻系統當引擎運轉時，在燃燒室會長生2000℃（3632°F）或更高的溫度，因此需由冷卻系統持續地冷卻以保持在容許的溫度范圍內冷卻系統依冷卻方式分成氣冷式和水冷式2024/1/424冷卻系統水箱水箱散熱器包括了上水箱、下水箱、泄放塞、水箱蓋和芯子水箱蓋冷卻水一般在100℃（212°F）-（1atm海平面的大氣壓力）時會沸騰并汽化。如使用水箱蓋能增加水箱內的壓力而能提升冷卻水的沸點，也提升冷卻水的溫度范圍并增進冷卻效果2024/1/425冷卻系統冷卻水混合液要防止冷卻液結冰，而在冷卻液中加入乙二醇（防凍劑），可避免冷卻液結冰、沸騰、汽化和管道腐蝕如要將冷卻液溫度范圍擴大的方法，其一為增加冷卻液中防凍劑的量，其二為增加系統內的壓力適量的增加冷卻液中的防凍劑的量能提升其沸點，且同時降低其冰點（降低冷卻液結冰的溫度）。但加入過多的防凍劑會降低冷卻液傳送熱量的效率，其冷卻液與水的比例必須不超過50%：50%適量的增加冷卻系統內的壓力能提升其冷卻液沸點，但無法影響其冰點。如系統壓力每增加一磅時，冷卻液沸點上升3℃2024/1/426充電系統交流發電機點火開關電池2024/1/427潤滑系統潤滑系統的功用潤滑回路→目前以全流濾清壓力供油式為最廣用潤滑系統中于油道上會裝置一個機油壓力開關或機油壓力感知器，而顯示于警示燈和壓力表來提醒駕駛者機油油壓是否在規定范圍內測量機油油量之機油尺，為檢查油底殼內機油量，其上下限之間差大約是一公升2024/1/428燃油系統維修口蓋油量信號傳送單元油箱蓋液氣分離管油箱燃料切斷閥油泵燃料回流管油氣管燃料噴射器燃料管壓力調節器燃料過濾器活性炭罐燃料供應管二路閥2024/1/429啟動系統啟動系統為引擎于靜止發動時，由啟動馬達（直流馬達）帶動引擎來回轉產生進、壓、動、排之循環，使得引擎發動運轉2024/1/430看懂規格表汽車規格表2024/1/431汽車底盤2024/1/432底盤分類底盤傳動系統懸吊機件剎車系統轉向系統離合器變速箱傳動軸和方向接頭驅動軸最終傳動和差速器輪軸和懸吊車輪和車胎剎車駐車剎車轉向機構2024/1/433車輛驅動型式常見的車輛驅動型式前置引擎前輪傳動FF前置引擎后輪傳動FR后置引擎后輪傳動RR中置引擎后輪傳動MR后置引擎前輪傳動4WD前置引擎全輪傳動4WD最普遍的設計動力損耗少行使安全性佳高級車與性能車普遍采用操控性特殊僅保時捷等跑車采用操控較不安定操控性最佳用途車種廣泛僅保時捷911采用改善RR操控不安定的特性跑車與商用車采用配重均衡操控性佳2024/1/4344WD簡介四輪傳動（4WD=4WheelDrive）部分時4WD：可以選擇2WD或4WD全時4WD（恒定4WD）：利用一個安裝在加力箱之后的黏性連接器，它能容許扭力可以變化地傳送2024/1/435變速箱的型式目前常見的汽車變速箱液壓自排（AT）無段變速自排（CVT）手排變速箱（MT）自動手排（AMTorDSG）使用最普遍3~8段檔位如增加固定檔位模式即成為手自排省油無頓挫可增加虛擬檔位即成為手自排動力損耗少具駕駛樂趣耐用4~6段檔位結合手排與自排雙重優點2024/1/436最終傳動機構最終傳動機構主要包括最終齒輪（減速齒輪）和差速器差速器容許左右車輛以不同的速度旋轉最終齒輪減少引擎的速度而增加驅動扭力差速器扭力傳送：傳動軸→驅動小齒輪→環輪→差速器殼→差速器小齒輪→邊齒輪→輪軸最終齒輪比=被動環齒數驅動小齒輪齒數2024/1/437懸吊系統懸吊的基本功能是保持滑順的垂直運動和正確的車輛位置彈簧：支撐車身的重量并隔絕路面的動擊避震器：控制車身的垂直位移平衡桿：減少車身滾動連桿：決定車身位置并傳送動能和剎車到車身2024/1/438前輪懸吊型式較為常見成本較低，維修容易常見的懸吊設計型式麥花臣式雙A臂式輪胎與路面呈90度，操控性佳身體較大，成本較高2024/1/439后輪懸吊型式1.平行連桿式2.多連桿式3.半拖曳臂式4.四連桿圈狀彈簧式2024/1/440前輪定位前輪校正的目的是為當由轉彎回正時，前輪應該平順的回到直行位置，這需要前輪和大王銷共同平順的作用前輪校正的因素外傾角后傾角大王銷傾角前束前輪校正的功用使方向盤容易操控保持方向盤在穩定前行位置提供方向盤轉動力量較少輪胎磨損2024/1/441外傾角當由前輪的前方看，車輪會朝外傾斜，而地面垂直線和車輪中心線之間夾角稱為外傾角外傾角一般介于0.5~2度之間車輪向外傾稱為正外傾角，而向內傾則稱為負外傾角2024/1/442內傾角當由前輪的前方看，大王銷的上部有向內傾斜，大王銷的中心線和地面垂直線之間夾角稱為大王銷傾角（內傾角）大王銷傾角（內傾角）一般介于6~9度之間大王銷傾角（內傾角）2024/1/443后傾角當由車輛側面看，前車輪大王銷中心線會朝后傾斜，而地面垂直線和大王銷中心線之間夾角稱為后傾角后傾角一般介于0.5~4度之間如圖B點為大王銷中心線與地面交點，而在輪胎接觸點A點之前，因此會因輪胎行駛阻力會將接觸點A點向后拉以避免側后偏擺，可使方向盤回到直行位置后傾角功用為穩定行駛方向和幫助方向盤回到原來直行位置2024/1/444前束當由前輪的上方看，兩車輪中心線之間距離前面比后面短稱為前束。而前束可使車輛行駛時保持直行前束一般范圍介于2~8mm（0.08~0.31in）之間車輪之間前面比后面窄（A<B）稱為正前束，而前面比后面寬（A>B）則稱為負前束2024/1/445轉向系統轉向系統決定車輛行駛的方向轉向系統之組成結構方向機-使駕駛者轉動令車輛轉向的零件，包含方向盤、方向機軸和方向機柱齒輪-減緩方向機軸旋轉的速度（省力）并傳到連桿連桿-傳送齒輪結構移動至前輪，并保持左右前輪之間正確的距離關系。其機構包含畢特門臂、直拉桿、轉向節臂和橫拉桿2024/1/446剎車系統剎車系統功用為減緩或停止車輛以及將車輛固定于停止位置剎車系統原理為將車輪旋轉的移動力轉換成熱能（使用摩擦力），并將此熱能釋放剎車系統設計要求為操作必須完全有效、系統必須絕對可靠及耐久、檢查及調整必須簡單剎車系統種類主剎車（腳剎車）-使用液壓機件的液壓系統，于車輛行進中使用駐車剎車（手剎車）-使用連桿及鋼索的機械系統，于要將車輛固定于一個位置2024/1/447碟式剎車碟式剎車利用兩個剎車塊夾住一剎車盤來產生剎車力碟式剎車因剎車盤暴露于空氣中且是旋轉運動，防止發熱（散熱快），因此在高速連續使用下只有很小的性能衰減，并能提供穩定的剎車力碟式剎車的型式固定卡鉗式（對向活塞）-用于跑車規格兩活塞型式四活塞型式浮動卡鉗式單活塞型式-用于一般車輛雙活塞型式-用于小型轎車2024/1/448鼓式剎車鼓式剎車使用內張式，利用剎車分泵推動兩旁（或一旁）的活塞，進而推動剎車蹄片緊壓剎車鼓產生剎車效果，釋放剎車則是利用回拉彈簧將蹄片回拉至原位而終止剎車鼓式剎車優點為有自動剎緊作用，但缺點為易受熱膨脹使剎車鼓內