汽车技术的概况

汽车是一个种类繁多的大家族,各种汽车有不同的用途,人们要将它们划分为不同的类型,计有轿车、越野车、客车、货车、专用车、自卸车和牵引车等,类型里面还要根据车型细分为各种型号。

轿车、客车和货车都是最普遍最常用的汽车,而越野车、专用车、自卸车和牵引车则具有专门的用途,适宜使用在特殊的环境和场合中。越野车主要用于坏路或无路地区专用车又称特种车,不同于上述任何类型汽车,它们具有特种结构,例如救护车、消防车、押钞车、洒水车、电视转播车、油罐运输车、水泥搅拌车等等;自卸车是工矿企业和建筑工地用于装载散装原料、砂土并能使货箱自动倾翻卸货的汽车;牵引车专门用于牵引挂车,例如专门牵引集装箱的挂车。

尽管汽车种类繁多,各种汽车的总体结构有所不同,但它们的基本组成都是由发动机、变速器、底盘、电气和车身等五大部分组成。

发动机是汽车的动力装置,也是最关键的部分,它使燃料燃烧产生动力驱动车辆运动。目前主要燃料有汽油和柴油,因此汽车发动机也分为汽油发动机和柴油发动机两大类,而轿车的发动机大多数是汽油发动机(简称汽油机),少部分是柴油发动机(简称柴油机)。

汽车发动机的型式大都是往复活塞式发动机,气缸体内装有活塞,活塞通过活塞销联结连杆,连杆另一端联结曲轴,活塞上下移动通过连杆推动曲轴转动,从而输出动力。在发动机内要循环进行进气—压缩—作功—排气等四个工作过程来实现活塞上下移动,每个工作过程又称为一个冲程,因此汽车发动机又称为四冲程往复活塞式发动机。

尽管汽车汽油机型号繁多,但是基本的工作原理相同,因此基本构造也大同小异。汽车汽油机通常由两大结构和五大系统组成,所谓两大结构是指曲柄连杆机构和配气机构,五大系统是指燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系,它们都是围绕发动机的基本工作原理而设置的。

汽车汽油机的曲柄连杆机构主要构件主要有气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆和曲轴等构件,这些构件中最重最大的家伙就是气缸体,其次是曲轴。曲柄连杆机构构成了发动机的主体,相当大程度确定了发动机的体积和重量,也相当大程度确定了发动机的功率。

配气机构主要构件有气门、气门导管、气门弹簧、气门挺杆、凸轮轴、正时齿轮等,它们负责气缸的进气和排气工作,由曲轴带动凸轮轴,凸轮轴带动气门挺杆,气门挺杆带动气门开启关闭,按照发动机各缸工作冲程的需要,定时开启和关闭进排气门,配合活塞的运动,准确无误地将混合气输入气缸和将废气排出气缸。配气机构是发动机的“控制中心”,发动机运行时正常不正常,配气机构起到十分关键的作用,本栏目的“多气门发动机”、“顶置凸轮轴”等文章所提及的内容都是属于这一机构。

至于五大系统是服务于上述两大机构的设置,起到后勤保障和安全保护的作用。燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系都巳在本栏目的文章里面有所介绍,这里不再一一讲述。

变速器利用齿轮传动原理,扩大发动机输出的扭矩和转速变化范围,使得汽车能满足各种行驶条件下的需要,具有更好的动力性和经济性。各种主要变速器类型巳在本栏目的文章里面有所介绍。变速器与发动机匹配对汽车的行驶性能和经济性能影响很大。现在的书籍将变速器归纳在底盘部分,其实在实际生产中,一般将发动机与变速器装配在一起做为一个大总成来入库及装上生产线的,而实际生产线上的底盘是不包括变速器的。从变速器的复杂结构、作用及在实际生产上的装配形式,将变速器做为汽车上一个独立部分更恰当。

汽车底盘主要由行驶系统组成,它包括车架、前、后轿、转向器、悬架、制动和车轮。它主要作用是支承汽车的重量、将动力系统传来的扭矩转为驱动力,承担并传递作用于车轮上的各种作用力,减少振动,缓解路面的冲击力,控制汽车的行驶方向和速度。这些部件的具体内容,本栏目都有介绍。

不管什么类型的汽车,动力传递系统的路线是一样的。就是发动机输出动力后就会按照下述途径传递到轮子上∶

【发动机】→【离合器】→【变速器】→【万向节轴】→【驱动桥】→【半轴】→【驱动轮】

离合器就象一个开关,它采用两块板的接触或分离,利用摩擦的原理来实现接合或切断发动机的动力。因为发动机的最低转速约为每分钟300-500转,而汽车起步是由静止开始的,两者状态相差很大,如果中间没有一个缓冲装置而将发动机与传动系统硬性连接,必然会因剧烈冲击而造成机件损坏和发动机突然熄火。另外,在变速器换档的时候,离合器暂时切断动力,以减少变速器齿轮受到的压力而使齿轮较易啮合。

变速器的功能就是在一定范围内改变发动机输送到驱动桥上的转速和扭矩,以适应驾驶各种道路的需要。本栏目的“自动变速器”巳做进一步的介绍。

万向节轴是一条可旋转的圆轴,它的一端与变速器输出轴联接,另一端与驱动桥输入轴联接,起到传递动力的作用。以典型的后轮驱动汽车为例,由于发动机、离合器和变速器是组装在一起固定安装在车架上,而驱动桥是通过弹性悬架安装在车架上,当汽车负荷发生变化或者行驶中路面不平引起的跳动都会使变速器输出轴与驱动桥输入轴之间的夹角随时发生变化,如果将一条普通的圆轴联接上去,机器将会无法工作。为了解决这个问题,汽车工程师就在圆轴的两端装上了万向转动装置,使两端联接处角度可以变化,万向节轴也因此得名。

万向节轴的一端与变速器联接,另一端与驱动桥联接。驱动桥又称主减速器,它的基本作用是降速增扭又改变传动方向。驱动桥通过半轴,将动力直接传递到车轮,以驱动汽车行驶。直接获得动力的车轮称为驱动轮,多数轿车的前轮是驱动轮,也有少数轿车的后轮是驱动轮,如果四轮都可以直接获得动力,就称为四轮驱动,例如越野汽车。

汽车行驶中要经常改变方向和控制行驶路线,这由汽车前轮来承担。而控制前轮转向的机构为转向器机构。汽车的转向器机构分为机械转向和动力辅助转向,具体内容本栏目有相关介绍。

汽车有发动机、底盘、转向器,还是“死机”一个,不能动弹,要将发动机“激活”,变成可以行驶的工具,就需要燃油和电气系统。燃油系统由发动机本身配置,燃油箱挂在底盘上,通过金属油管向发动机燃油系统供油。电气系统包括起动系、点火系、供电系、灯光系及辅助电器线路等基本部分,其中起动系、点火系和供电系是令汽车发动机运转的关键,灯光系和供电糸则是汽车安全行驶的关键,没有制动灯和转向灯的正常工作,是根本不允许上路的。

在行业中,凡装备发动机、转向器、电气系统和驾驶座椅的可以自行行驶的底盘,称为“三类底盘”,我国有一些汽车厂就是购进“三类底盘”,再自行制造车身部分。车身部分有车身壳体、前、后照面、门窗、附件、内饰件、座椅及空调部分,车身装配按受力情况又分为非承载式车身和承载式车身两种。这些本栏目都有介绍。

车汇通
2003年11月12日