第1单元 汽车基础
课文A 汽车的基本组成
今天的一般汽车含有15000多个相互独立的零件，这些零件必须相互配合才能工作。这些零件可以被划分为四大类：发动机、车身、底盘和电气设备。
1.发动机
发动机是汽车的动力装置。内燃机是最常见的动力装置，它使燃料在气缸内燃烧，从而获得动力。发动机有两种类型：汽油机（也叫做点燃式发动机）和柴油机（也叫做压燃式发动机）。这两种发动机均被称为热机。燃料的燃烧产生了热量，这将导致气缸内的气体压力的升高，从而带动与变速器相连接的一根轴旋转。
所有的发动机都设有燃料供给系统、排气系统、冷却系统和润滑系统。汽油机还设有点火系统。点火系统的作用是提供点燃气缸内的空气-燃油混合气必须的电火花。当点火开关接通时，电流从12V蓄电池流到点火线圈。点火线圈将电压提高，以便产生点燃燃料所必须的20000V的高电压。
汽车通过其电气系统提供它所需要的全部电流。例如，汽车电气系统要为点火系统、喇叭、车灯、加热器和起动机提供电流。电压的高低由充电系统来维持。
燃料系统贮存液体燃料，并将液体燃料输送给发动机。燃料贮存在燃油箱内，燃油箱通过燃油管与燃油泵相连。在燃油泵的作用下，将燃料从燃油箱吸上来，并通过燃油管，穿过滤清器，到达化油器（在这里，燃料与空气进行混合），或者进入燃油喷射系统。燃料在化油器内、进气歧管内或者就在各个气缸内与空气混合，从而形成了可燃混合气。
冷却系统将多余的热量从发动机上搬走。发动机燃烧室内的温度约为2000℉（1094℃）。由于钢铁在大约2500℉（1354℃）时就会熔化，为了防止发动机损坏，必须将这些热量移走。散热器内充满冷却液，水泵将使这些冷却液反复通过发动机气缸体和气缸盖内的空心薄壁层。冷却液不停地流过发动机和散热器，从而将发动机的热量散发出去。也可以通过散热器风扇将热量散发掉，因为风扇能使空气从散热器叶片的狭小缝隙中穿过。冷却系统还能为乘客舱和车窗除霜器提供热量。
润滑系统对保持发动机平稳运转极为重要。该系统所用的润滑剂叫做机油。润滑系统有四个功能：
1）在运动部件表面涂覆机油，降低摩擦； 2）加强了活塞环与气缸壁之间的密封； 3）带走残渣、尘土和酸类物质；
4）使机油循环流动，以便对发动机进行冷却。
为了保持冷却系统工作具有高效率，必须定期更换机油滤清器和机油。汽车上所有的其他运动部件都必须得到润滑。
2.车身
汽车车身是一个上面装有车窗、车门、发动机罩和行李箱盖的壳体类薄钢板零件。车身对发动机、乘客和货物能够起到保护作用。车身的设计应能保证乘客安全而舒适。车身的造型使汽车具有引人注目、丰富多彩、充满现代气息的外表。车身的流线型减小了空气阻力，并在行车时防止车辆横摆。
四门轿车采用封闭式车身，该车身带有可让乘客进出的车门（多达四个）。这种封闭式车身设计还可存放行李或其他货物。四门轿车（sedan）在英文中也被称为saloon，并一直具有固定车顶。同样的封闭式车身设计出了具有2门设计外，还有软顶式设计，并且常常被称为敞篷汽车。
多用途厢式车（MPV）设计以常见的四门轿车设计或改进的设计为基础，这样就可获得最大的装货空间。
皮卡用来运送货物。通常，皮卡的底盘部件和悬架比轿车更加坚固，以便承受更大的汽车总质量。
用来运送货物的商用汽车车身是为专门用途而设计。
通常，公共汽车和长途客车是整体式车身的四轮汽车，但是，也可以采用多个车轮和多个车桥。有时，使用铰接式公共汽车来增大载客量。公共汽车和长途客车可以是单层式或者是双层式。公共汽车通常用在市内，作为月票使用者的运输工具，而长途客车更加豪华，并且用于长途客运。
3.底盘
底盘总成包括一辆汽车的主要工作系统，这些系统包括传动系统、悬架系统、转向系统和制动系统。
1）传动系统
转动系统包括离合器、变速器、传动轴、后桥差速器和驱动轮。
离合器或液力变矩器的作用是切断或连接发动机与汽车驱动轮之间动力传送。动力的切断或连接可以通过人力控制或者是自动控制来实现。
变速器的主要作用是在发动机与驱动轮之间提供可供选择的若干传动比，从而使汽车能够在各种行车条件下都能满意的工作。档位可以由驾驶员通过手动方式进行选择，或者通过液压控制系统实现自动选择。
传动轴的作用是将来自变速器的动力传送给后桥总成的输入轴。柔性万向节允许后桥和车轮的转速上下波动，而不会影响正常工作。
后桥总成的作用是将来自传动轴的发动机的旋转动力改变90°，再传给半轴和驱动轮。后桥总成的另一个作用是允许两个驱动轮以不同的转速转动，这一点在转弯时很重要，因为转弯时外侧车轮必须比内侧车轮转得快。第三个作用是增加了传动比，以实现转矩的放大。
2）悬架系统
车桥与和车轮与底盘之间用悬架隔开。悬架的基本作用是吸收路面不平所引起的振动，否则的话，使其不会传递给车辆及其承载的乘员。这样，不管路面状况如何，都能使车辆具有可控的、笔直的行驶路线。
3）转向系统
在驾驶员通过转向盘的操控下，转向系统就能使前轮偏转。转向系统可以采用动力辅助，以便减轻转动转向盘所需的力，使车辆转向操纵更加容易。
4）制动系统
汽车制动系统由三个主要功能：必要时，应能够降低车速；应能够在尽可能短的距离内停车；应能够使汽车保持不动。固定表面（制动衬快）与转动表面（制动鼓或制动盘）接触产生摩擦，因而产生了制动作用。
每个车轮上均装有制动器总成， 其型式或为鼓式或为盘式。当驾驶员踩下脚制动踏板时，制动器在液压力的作用下动作。
4.电气设备
电气系统为点火系统、喇叭、车灯、加热器和起动机提供电能。电压的高低由充电系统来维持。充电电路由蓄电池和发电机构成。蓄电池的作用是存储电能。发电机将发动机的机械能转变成电能，并为蓄电池充电。
第2单元 发动机机械
课文A 发动机工作原理、主要部件及分类
汽车发动机基本上都是热机。汽车上所用的热机都是内燃机。 1.发动机工作原理
点燃式发动机是一种采用外部点火的内燃机。汽油机是一种点燃式发动机。 四冲程循环汽油机工作循环包含四个活塞冲程。这四个冲程有（图2-1）：
发动机的第一个冲程被称为进气冲程。在活塞下行之后，进气门不只是打开，而且会随活塞的下行，开度还在进一步增大。这样，可使空气在整个活塞下行期间能将燃料吸出来。
记住，进气行程在活塞位于气缸顶部（进气门开启，排气门关闭）时开始，在活塞到达气缸的底部时结束。这个行程需要曲轴转半圈。
随着活塞继续运动，活塞在气缸中向上运动。如果两个气门都保持关闭，当活塞到达顶部时，含有燃油的混合气就会受到挤压，即压缩。这个过程被称为压缩行程。这个行程也需要曲轴转半圈。
压缩行程用来将燃油粉碎成较小的颗粒。这是混合气受到压缩时，突然出现涡流运动和受到搅动的结果。
当混合气突然受到急剧增长的压缩压力时，其温度就会上升。这种温度的增长使混合气更容易点火，爆发力更大。当活塞到达其压缩行程的顶点时，它就回到了将要受到爆发力而被向下推动的适当位置。
记住，压缩行程在活塞位于气缸底部（两个气门均关闭）时开始，在活塞到气缸的顶部时结束。这个行程需要曲轴再转半圈。
当活塞到达压缩行程顶部时，混合气被粉碎成许多微小颗粒，温度升高。当点火时，混合气就会爆炸，产生极大的爆发力。这个时刻就是混合气爆炸性燃烧的最佳时机。火花塞能在燃烧室内产生火花。靠点火系统火花塞才能产生火花。这个系统将在第6单元讨论。
设想一下，在燃油空气混合气中有一个灼热的火花的情形。混合气将会爆炸，并将推动活塞沿气缸下行。这将对曲轴产生一个快速而有力的推动作用。这就是作功行程。在作功行程期间，两个气门必须保持关闭，否则，燃料燃烧的压力就会通过气门口产生泄漏。记住，作功行程在活塞位于气缸顶部（两个气门都关闭）时开始，在活塞到达气缸的底部时结束。这个行程需要曲轴再转半圈。
当活塞到达作功行程的底部时，排气门开启，旋转的曲轴迫使活塞向上运动，将燃烧废气驱赶出去。这个行程叫做排气行程。
记住，排气行程在活塞位于气缸底部（排气门开启，进气门关闭）时开始，在活塞到达气缸的顶部时结束。这个行程又需要曲轴转半圈。
如果你数着进气、压缩、作功和排气行程所经历的半圈的个数，你就会知道总共有4
个半圈。也就是，曲轴正好转两圈。尽管曲轴转过两圈，但是只有半圈，即四分之一的时间，曲轴能够得到动力。
一旦活塞到达排气行程的顶部，它就会另一个进气、压缩、作功、排气循环。这个循环反复进行。每个完整的循环都是由四个活塞行程所组成，因而得名四冲程循环。
2.发动机主要部件 1）气缸体
气缸体是安装发动机所有部件的一个刚性金属基础件。它内含气缸，支承曲轴和凸轮轴。在老式发动机上，气门座、气道、气门导管均在气缸体上直接制成。一些附件总成和离合器壳用螺栓固定在气缸体上。
气缸体或由铸铁制成，或由铝制成。气缸体越轻（倘若具有足够的强度）越好。现代薄壁铸造工艺的型心尺寸精度和位置精度要比老式铸造工艺高得多，从而能够铸造出更薄的气缸体间隔层，降低了气缸体的重量。由于气缸体间隔层更均匀，维修期间的气缸体变形将会减轻。
2）气缸
气缸是在气缸体上加工形成的圆孔，它对活塞起导向作用的，同时用作一个容器，来实现空气-燃油混合气的吸入、压缩、点火和排气。气缸既可以用钢也可以用铸铁来制造，到目前止，使用铸铁的最多。在铝气缸体内希望采用钢质气缸时，这些气缸就会以气缸套（圆管形）的形式安装在铝气缸体上。这些气缸套或者铸入或者压入气缸体。有些发动机采用可更换式气缸套。当气缸磨损时，可将旧气缸套拉出来，再压入新气缸套。这些气缸套要压入到加大尺寸的气缸孔中。气缸套广泛用于重型货车发动机和工业发动机。铸铁气缸体中的一个气缸磨损或者开裂，也可用气缸套进行修复。
3）活塞
活塞必须在气缸内向下运动，从而产生真空，将含燃油的混合气吸入气缸。然后再向上运动，压缩混合气。当混合气点火之后，膨胀气体的压力就作用于活塞顶上，在这个强大的压力下活塞向下运动，从而将膨胀气体的能量传递给曲轴。然后，活塞再在气缸内向上运动，是燃烧废气排出去。
通常，活塞由铝制成。铝活塞的表面常常镀锡，以便在发动机开始运转阶段能进行适当的磨合。铝活塞可以用锻造的方法制成，但常用的制造方法是铸造。铸铁活塞是制造低速发动机活塞的好材料。它具有优异的耐磨性，因而具有良好的可靠性。
4）连杆
顾名思义，连杆用于连接活塞与曲轴。连杆的上端来回运动（上下来回摆动），而下端（即大端）轴承转动。
上端轴承运动量小，因此轴承表面积可以适当减小。下端转动非常快，并且曲轴轴颈在连杆内转动。这种转动的速度往往会产生热量和磨损。为了使连杆磨损不能过大，需要较大的轴承表面积。
连杆的上端有一个孔，用于安装活塞销。必须将连杆大端的底部移走，才能使连杆安装到曲轴轴颈上。被移走的部分叫做连杆盖。
通常，连杆是由合金钢制成。制造时，先将连杆进行锤锻成型，然后再进行机加工。 5）曲轴
发动机的曲轴连续不断地为车轮提供旋转力。曲轴上有用于连接连杆的曲柄。曲轴的作用是将活塞的往复运动转变成驱动车轮的旋转运动。曲轴用合金钢或铸铁制成。
曲轴的位置通过一系列的主轴承来保持。曲轴主轴承的最大数目要比气缸数目多一个。曲轴主轴承数可以比气缸数少。大多数发动机使用精密的轴瓦，其结构与连杆轴承一样，只是更大些。除了制成曲轴外，主轴承中有一个必须能够控制曲轴的前后运动。
6）飞轮
曲轴的后端用螺栓固定一个重重的飞轮。飞轮的作用是使发动机转速均匀并在做功行程之间维持曲轴转动，在有些发动机上，飞轮还用作离合器的安装表面。飞轮的外缘装有一个上面制有齿轮牙齿的大圈。起动机的牙齿与这些齿啮合，因而带动飞轮旋转，使发动机起动。当采用自动变速器时，液力变矩器总成与飞轮一起工作。
7）凸轮轴
凸轮轴用于打开和关闭气门。在发动机上每个气门对应着凸轮轴的一个凸轮。大多数发动机一般只有一根凸轮轴。新型发动机越来越多地采用两根甚至更多的凸轮轴（见图2-2）。
8）气门
一般，发动机的每个气缸具有两个气门。然而，现代发动机常常采用每缸四气门（两个进气门，两个排气门）。有些小型汽车采用的发动机采用每缸三个或五个气门：两个进气门和一个排气门，或者三个进气门和二个排气门。
由于排气门的头部的工作温度高达1300℉（704℃），因此排气门由耐热钢制成。为了防止烧蚀，气门必须将热量传给气门座和气门导管。气门与气门座之间必须接触良好，与导
管之间具有最小间隙。
9）气门挺杆
机械式气门挺杆通常由铸铁制成，并且与凸轮轴接触的底部经过淬火而变硬。有些挺杆制成空心结构，以便降低重量。大多数采用机械式挺杆的配气机构都设有调节气门间隙的某种机构。机械式气门挺杆用于老式发动机上。
液力式气门挺杆的作用于机械式气门挺杆相同。然而，液力式气门挺杆能够自行调节功能，工作时挺杆与摇臂之间无间隙，并且利用发动机润滑油压力来工作。液力挺杆工作时噪声小。
3. 发动机分类
1）按照工作循环进行分类
发动机常常按照工作循环予以分类。大多数活塞式内燃机采用二冲程循环或四冲程循环。所有现代汽车发动机均采用四冲程循环发动机。
二冲程循环发动机在曲轴旋转一圈内即可完成进气、压缩、作功和排气过程。 2）按照气缸布置进行分类
直列式发动机的各个气缸排成一条直线。这些气缸处于垂直位置或接近垂直位置。大多数现代直列式发动机都是四缸发动机。
V型发动机将两列气缸布制成具有相互之间具有一定的夹角（一般为60°或90°）。V型发动机具有若干优点：长度缩短，气缸体刚度增大，曲轴短而重，发动机外廓尺寸小，有助于降低发动机罩轮廓线。气缸体长度缩短有助于缩短汽车长度，而不损害乘客舱空间。
水平对置式发动机与V型发动机是一样的，只不过是两列气缸在同一个水平面内。这样，水平对置式发动机的优点是发动机总高度特别小，因而非常适合于空间受到限制的场合。 3）按照冷却方式进行分类
正如你所学过的那样，发动机或采用水冷，或采用风冷。大多数车辆采用水冷式发动机。在现代汽车上，风冷式发动机只获得了有限的应用。
第3单元 燃油喷射系统
课文A 电子控制燃油喷射系统
燃油喷射系统通过加压力的方法，将燃油输送到进气流中（见图3-1）。燃油喷射系统要对进入的空气量进行实际测量，并提高燃油的压力，从而直接根据空气量的测量值输送精确数量的燃油。由于将具有压力的燃油输送给进气管，喷油量可以得到更加有效的控制。因此，燃油供给就比较容易地得到控制，从而满足了极端工作条件下的独特的要求。这就使发动机在更宽广的工作范围上具有更高的效率。
在电子控制燃油喷射系统中，空气燃油混合气的控制有两种方法。喷油器的开启和关闭受电信号的控制。这是一种间歇式燃油喷射系统。在另一种系统中，喷油器的开启受燃油压力的控制。根据系统的不同，燃油压力或受电子控制装置的控制，或受空气流量计量阀的控制。这是连续燃油喷射系统。
1.间歇式燃油喷射
在间歇式燃油喷射系统中，通过喷油器的燃油流速保持不变。总的喷油量取决于喷油器开启时间的长短。间歇式燃油喷射系统可以按照所用的正时次序和喷油器位置进行分类。
2.间歇式燃油喷射系统的类型
下面将讨论一些常见的燃油喷射系统，这些系统是现在正在使用的间歇式系统的典型代表。通常，间歇式喷射系统采用电子控制。虽然各种间歇式燃油喷射系统之间在设计上存在许多差异，但是它们的工作原理非常相似。
节气门体喷射系统采用了一个装有一个或两个喷油器的总成。该总成安装在进气歧管的入口处，并将燃油喷射在节气门之前。这些系统也叫做单点喷射系统或叫做中央喷射系统。
多点喷射系统在进气门附近的进气道口处输送燃油给发动机。这就意味着进气歧管只输送空气，而在化油器或单点喷射系统中，进气歧管输送的是空气与燃油的混合气。因此，多点喷射系统具有下列优点：
2由于避免了化油器的节流损失，并允许采用调谐进气支管来获取更好的转矩，所以提高了发动机的功率。
2由于燃油从节气门体运动到进气道过程中所存在的节气门响应滞后现象得到了缓解，因此，改善了发动机的运行性能。
2由于避免了燃油在进气歧管内壁上冷凝（进气歧管湿润），因而，提高了燃油经济性。 2由于涡轮增压器的压气机只需要处理纯空气，因此简化了涡轮增压器的涂敷工艺。 3.间歇式燃油喷射系统组成
典型的间歇式燃油喷射系统可分为三个基本部分： 2进气系统； 2燃油供给系统；
2电子控制系统（包括发动机控制计算机和电子传感器）。 1）进气系统
进气系统包括空气滤清器总成、节气门体和进气歧管。节气门体内含有节气门，驾驶员打开和关闭节气门，以便控制进入进气歧管的空气量。
对节气门体燃油喷射系统，节气门体上也装有燃油喷射部件。进气歧管在节气门体与气缸盖之间形成一条封闭的进气通道。
2）燃油供给系统
燃油供给系统（图3-2）供给与空气混合的燃油。燃油压力由电动燃油泵产生。有些系统采用两只燃油泵：低压燃油泵的作用是将燃油输送给能产生压力的另一只燃油泵。
（1）燃油压力调节器
有些节气门体燃油喷射系统的压力低达7psi，而有些多点式系统却能产生60psi（55kPa~380kPa）或者更高的压力。喷射系统的压力受压力调节器的控制。压力调节器控制压力的方法是将多余的燃油放回到进油管中或燃油箱中。通常，多点燃油喷射系统的压力调节器通过一根软管与进气歧管相连。
（2）喷油器
喷油器接受来自燃油泵和压力调节的燃油，再将燃油喷入进气歧管。喷油器可以是节气门体的组成部分，或者安装在进气歧管上，并通过油轨（燃油分配管）与燃油供给系统相连。油轨是一个将燃油输送给各缸喷油器的刚性的钢管。有些喷射系统的喷油器与油轨采用软管连接。
3）发动机控制计算机
发动机控制计算机由许多不同的电子电路和电子部件组成。由于系统不同，发动机控制计算机的尺寸和复杂性也不同。除了喷油器外，现代发动机计算机还控制着一些其他的发动机的系统。通常，计算机位于一个受到保护的区域，以免受到发动机振动和热辐射。同时，借助于一个密封的线束插头，计算机还与喷射系统的其余部分相连接。
无论发动机何时运转，计算机都将接受来自许多传感器的信号。根据这些输入，计算机计算出发动机的燃油需要量，并相应地调整喷油器的脉冲宽度。有些计算机还能在冷起动之前，让燃油泵通电2~5s，以便使燃油系统建立油压。许多燃油喷射系统以此来替代冷起动喷油器。
4）电子传感器
电子传感器监测发动机的各种功能，并将这种信息送给发动机计算机。传感器的类型和数目因系统而异。
（1）氧传感器
氧传感器监测发动机排气中的氧的数量。当排气中氧含量变化时，传感器所产生的电压信号也跟着变化。氧传感器一般安装在排气歧管中。大多数电子控制燃油喷射系统依赖氧传感器来获取更多的发动机工作信息。
（2）发动机转速传感器
发动机转速传感器监测发动机转速。许多转速传感器安装在分电器内，依靠旋转的分电器轴来获取转速信号。在某些情况下，点火线圈或霍尔效应开关将转速信号提供给计算机。在另外一些情况下，发动机转速传感器的安装位置能使该传感器监测到曲轴或者凸轮轴的转动。
发动机转速传感器还能指示曲轴和凸轮轴的位置，这样在进气门开启之前，计算机就能打开盘油器。计算机利用这个信息（以及其他的传感器输入）来确定喷油器脉冲的脉冲定时和脉冲宽度。
（3）节气门位置传感器
节气门位置信息通过节气门位置传感器传送给计算机。节气门位置传感器安装在节气门体上，用于监测节气门的运动。节气门位置传感器可以是电阻型传感器。电阻型传感器内含有可变电阻器，根据节气门位置的不同，它可以将一个变化的信号送给计算机。
（4）进气歧管绝对压力传感器
通过进气歧管绝对压力传感器，可将发动机负荷信号传送给计算机。该传感器能将进气歧管真空转变成一个微弱的电信号。当发动机在大负荷，需要加浓混合气时，这个输入信号能使计算机增加喷油量；当发动机在小负荷时，能减小喷油量。
（5）大气压力传感器
许多喷油系统采用了一只测量车外空气压力的传感器，该传感器通常被称为大气压力传感器。计算机将大气压力与进气歧管真空度进行比较，从而能更紧密的监视发动机负荷。当车辆行驶在低海拔或者高海拔地区时，大气压力传感器的输入信号就显得非常重要。有时，大气压力传感器与进气歧管绝对压力压力传感器组合为一个总成。
（6）温度传感器
温度对燃油喷射系统的工作有很大的影响。为了克服低温的燃油冷凝成不能燃烧的液