第一章 汽车基础
当今的汽车一般都由15000多个分散、独立且相互配合的零部件组成。这些零部件主要分为四类：车身、发动机、底盘和电气设备。
1.1  车身
汽车车身是由车窗、车门、发动机罩和行李箱盖焊接在金属板外壳内而成。金属板外壳将发动机、乘客和货物覆盖以提供保护。车身的设计要保证乘客安全舒适。车身的款 式使得汽车看起来漂亮迷人、彩斑斓、时尚前卫。
私家轿车有一个封装起来的车身，4个大车门允许乘客进出车厢。这个设计也可放置行李或其他货物。私家轿车也可以称为拥有固定车顶的传统车辆。有许多类似车身设计的活顶式车除了拥有两个车门，其他的设计和敞篷车大致一样。
皮卡或载重汽车。通常它们有比轿车大的底盘和悬架来支撑重物质量。
轻型运载货车基于轿车的设计并改装以便腾出最大限度的空间来装载货物。
商用运载货物车辆的车身是专用设计的。如罐车运载液体，自卸车搬运泥土或大批谷物，平板车和货车通常用来运载普通货物。
公交车或长途汽车通常是4轮固定模式的车辆，但会用到大量的车轮和轮轴。有时，铰接式公交车是为了增加容量。公交车和货车可以做成单层或双层的。长途汽车常用于长距离运载，且费用比较昂贵，因此市区里就会用到公交车，如市郊间上下班时用于交通运输。
1.2  发动机
发动机作为动力装置。最常见的内燃机通过燃烧发动机气缸里的液体燃料而获得能量。内燃机有两种类型：汽油机（又称为点燃式发动机）和柴油机（又称为压燃式发动机）。两种类型均称为热力发动机。燃烧燃料产生的热量使汽缸里气体的气压增加并提供能量通过传动轴连接到传动系统。
发动机气缸的排列方式称为发动机配置。直列式发动机的汽缸呈一列布置。这个设计创造了一个简单的发动机缸体铸造。在车辆应用中，汽缸数一般是2-6缸，汽缸中心线与水平面垂直。当汽缸数增多时，发动机尺寸和曲轴就成为一个问题。解决这个问题的办法就是采用V形（汽缸呈两列布置，且两列气缸之间夹角为V形）发动机。这个设计使发动机尺寸和曲轴都变得更短且更坚硬。
前置发动机纵向安装，既可前轮驱动也可后轮驱动。后置发动机是将发动机安装在后轮后面。发动机可横置或纵置，一般情况下为后轮驱动。
1.4  电气系统
电气系统为起动机、点火系统、照明灯具、取暖器提供电能。该电平由一个充电电路维护。
1.4.1  充电
充电系统为所有汽车电子元件提供电能。充电系统主要包括：蓄电池，交流发电机，电压调节器，即通常是交流发电机上不可或缺
的，充电警告或指示灯和金属丝连成一个完整电路。蓄电池为起动提供电能，然后发动机工作，交流发电机就为所有的电子元件提供电能。同时也给蓄电池充电即用来使发动机起动。电压调节器有过充保护作用。
1.4.2 起动 
1.4.3 起动系统包括：蓄电池、电缆、起动机、飞轮和换向器。起动时，有两个动作同时运行，该起动机齿轮与飞轮齿圈啮合，并起动电机，然后运行传输到发动机曲轴。起动机电机将起动机安装在发动机缸体上并由电池供电。
1.4.3  点火
一个基本的点火系统包括：蓄电池、低压电缆、点火线圈、线圈高压电缆、火花塞电缆和火花塞。点
火系统提供高强度火花使火花塞点燃燃料室里的液体燃料。火花必须在适当的时候提供，并达到能够使燃料点燃的能量要求。这些能量从蓄电池和交流发电机获得，点火线圈使电压增高。该系统有两个电路，主电路或低压电路点燃火花，次电路或高压电路产生高压并将其分配到火花塞上。
2.1. 能源与动力
能源是用于生产电力。化工能源转化为燃料的燃烧的热量，这个过程被称为燃烧。如果发动机燃烧发生在汽缸内的地方，被称为发动机内部燃烧发动机。如果燃烧发生在汽缸外的地方，被称为发动机外部燃烧发动机。
用于汽车的能源叫内部燃烧高能源高温能源在燃烧室里降低能缓解气体燃烧在汽缸室里的温度。燃烧气体温度的升高引起气压变大。燃烧室内发展应用到了活塞产生一个可用的机械力，然后将其转换成有用的机械能。2.1.2发动机条款
通过曲轴连杆连接活塞，造成气体轴旋转半转。动力冲程“使用了”气压，意味着必须提供手段驱逐燃烧气体和回灌用新鲜的汽油和空气混合气体钢瓶：这种气体的运动控制是阀门的责任；一进气阀使新进入的混合物在适当的时间和一排气阀让燃烧后的气体在已完成了它的工作任务后排出，。发动机条款（图2-1）：
TDC（上止点）：曲轴对应活塞的位置时，活塞远离曲轴。
BDC（下死点）：曲轴对应活塞的位置时，活塞最接近曲轴。
行程：下死点和上止点之间的距离；中风是由曲轴，行程是由曲轴控制。
缸径：圆柱的内部直径。
波及体积：下死点和上止点之间的音量。
发动机排量：这是所有的气缸容积，例如四汽缸发动机，有一个排量为2000㎝3的汽车，配有500㎝3气缸波及体积。
隙容积：上述内活塞的空间体积位于上止点以上。
压缩率E =（容积+间隙容积）/（间隙容积）
二冲程：能量掌握在每一个运转的曲轴上。
四冲程：能量掌握在每一个其它的运转的曲轴上
2.1.3火花点燃式发动机四冲程循环
火花点火式发动机是一种内部与外部的
点火器，它转换为动能，在燃料中的能量供应的燃烧。
在经营周期分布在四个活塞行程。以完成整个周期需要两个曲轴的使命。
运行过程如（图2 - 2）
1． 进气行程（进气）
向下移动的冰锥增加汽缸容积和新鲜的通过进气阀开启的空气燃料混合。
2． 压缩行程
向上移动的活塞减少了汽缸内体积和压缩的空气燃料混合物。不久之前，香港贸易发展局是达成共识，火花塞点燃压缩空气燃料的混合物，从而启动了燃烧过程。更高的压缩比意味着更好的燃油利用率。压缩的程度受制于敲限制。
3.做功行程
火花点火后在火花塞点燃了压缩空气燃料的混合物，作为混合的结果温度升高。在汽缸增加，迫使活塞向下的压力。活塞转让的权力，通过连杆曲轴。
4.排气行程
向上移动的活塞燃烧排出的气体（废气）通过公开排气阀。在四冲程过完成后又周期重复。
2.1.4引擎的整体力学
这台发动机有数以百计的其它部分。发动机的主要部件是发动机缸体，发动机头，活塞，连杆，曲轴和阀门。其他部分一起营造系统。这些系统是燃油系统，进气系统，点火系统，冷却系统，润滑系统和排气（图2 - 2）。这些系统都有一定的作用。这些系统将在后面详细讨论。
2.2.1发动机缸体
发动机缸体是发动机的基本框架。所有其他发动机零件要么在其中的位置或固定它。其所持有的气瓶，水套和油画廊（图2 - 4）。发动机缸体还持有曲轴，那拴到块的底部。还装在凸轮轴块，除却架空凸轮（OHC）发动机。在大多数汽车，这个部件是由灰铸铁或者一种合金（混合物）灰铁和其它金属如镍或铬。发动机缸体是铸件。
有些气缸体，特别是在小汽车里的那些，都是由铝做成的。这种金属比铁轻得多，然而，铁的耐磨性比铝好。因此，在大多数铝制发动机的气缸内镶有铁或钢套管。这些轴套被称为气缸套。有些气缸体完全由铝做成。
2.2.2 气缸套
气缸套用于发动机缸体提供活塞和活塞环的耐磨材料。那块可由一种铁，易于铸造而作出的套筒使用另一种就是能够更好地起到磨损作用，还有两种主要类型的套筒：干，湿（图2 - 5 ）。干套可以被抛弃，或压成一个新的块或用于严重磨损或损坏而无法轻易被钢瓶翻新得的套筒。这是一个在其在缸体孔压适合。它的墙壁是两毫米厚。它的外表面，是符合其全长块接触。它与顶块冲洗和面漆难以看到。一旦到位，干袖子成为缸体的永久部分。用湿的套筒。外表面是周围的汽缸水套的一部分。这就是所谓湿缸，因为它有对其外表面的冷却液。这有助于加快热套和冷却水之间的转移。套筒顶部密封，以防止冷却液泄漏
2.2.3 缸盖
气缸盖扣紧到块顶部，正如屋顶适合在一幢房子。底部与活塞顶形成燃烧室。缸直列机，只有一种轻型车辆的所有缸，缸头大缸直列机可以有两个或更多。正如与发动机缸体，缸盖，可制成铸铁或铝合金。铝合金制成的头比如果当铸铁制成打火机。铝还进行更迅速带走热量比铁。汽油发动机，这三个最流行的燃烧室类型是半球形，楔形和半半（图2 - 6）。气缸头携带阀门，阀门弹簧和摇臂轴摇臂，这个山谷齿轮部分正在进行这项工作的推杆。有时，凸轮轴安装在气缸头直接并且不用摇臂控制阀门工作。这就是所谓的一个顶置凸轮轴安排。
2.2.4垫片
皮卡汽车气缸盖连接到具有高强度汽缸体。它们之间的连接必须不透气，使燃烧的混合气体都不能泄露。这是由使用气缸盖垫片实现，这是一个夹层垫片，即在两片铜之间的石棉，这两种材料能承受高温和发动机内的压力。
2.2.5油盘或油底壳
油底壳通常由钢冲压形成。油底壳和气缸体的下半部分一同被叫做曲轴箱，他们把曲轴封闭起来。润滑系统中的油泵从油底壳抽取油，并将其发送到发动机的所有工作部件。石油排水起飞和碰到向下平移进入到锅里。因此，润滑油在发动机的轴箱与工作着的零件之间不断地循环。
2.3活塞，连杆和曲轴
2.3.1 曲柄机构和能量
活塞由曲柄机构和气缸，连杆组成。这些部件通过气体能量推动，从而引起这些
部件产生惯性力。
气能产生的力可以再细分为垂直于竖直平面的力Fn，且作用于汽缸壁，和一个推动连杆的力Fs，这个连杆的力，
从而引起切向力Ft并作用于曲柄机构，这些能量要求在一起产生扭转和法向力Fr。
这气体作用力分为作用角α，支点于连杆的作用角β，和压缩比入:
连杆作用力:    Fs=Fg/cosβ 
侧向力    :    Fn=Fgtanβ
法向力    :    Fr=Fgcos（α+β）/ cosβ
切向力    :    Ft=Fg sin（α+β）/ cosβ
所以的这些关系代表了一种方法计算各部件的振动.
2.3.2活塞总成
活塞是四个运动周期中一个重要部分，很多活塞都是从铝中 提炼出来研制而成的.活塞，通过连杆传递能量来压缩点燃混合气体.
这些能力转化为曲柄的动能.这样，圆形的钢圈装入汽缸，用活塞环来密封整个燃烧室.这个称为活塞环。这些用来放活塞环的称为凹槽。
一个活塞销放在中间通过一个小孔固定。活塞销的作用是固定活塞于连杆之间的连接，对活塞销起作用的是活塞销凸台。
活塞本身，它的环和活塞销一起称为活塞总成。
1活塞
为了抵抗高温的燃烧室，活塞必须非常坚固，但是也必须轻便，因为它是在气缸内高速运转而上下运动的，活塞内是空的，在顶部是厚的用来传递高温高压的气体动
力，底部温度较低所以做成薄的。顶部是活塞头或活塞顶，薄部分是裙部，两节之间的凹槽称为环带。
活塞顶可以是平的，凹的，圆顶的或是隐蔽的，在柴油机的燃烧可能形成完全或部分活塞冠，依靠这种方法喷射。所以活塞采用不同的形状。
2。活塞环
如图2-9所示，活塞环装进接近活塞顶部的环槽。简单来说，活塞环是薄的，是圆形的金属片，适合槽活塞顶部的。
现在的发动机，每个活塞有三个活塞环，（老式的发动机有四个甚至五个）。活塞环装在活塞内表面的凹槽内。活塞环的外表面紧靠着汽缸壁
活塞环提供了活塞环于汽缸壁之间的密封，也就是说，只有活塞环接触汽缸壁。顶头两个活塞环是防止气体从汽缸壁漏出的，称为压缩环。
最底下的一个是防止汽油飞溅到缸桶而从间隙进入到燃烧室，所以称为油环。表面镀铬的铸铁压缩环一般用于汽车的发动机。镀铬的活塞环提供了光滑，耐磨的表面。
在做功行程，燃烧室对压缩环的压力是非常大的。原因是他们朝汽缸壁方向挤开，一些高压的气体进入到活塞环，这样使得活塞环表面充分
接触到汽缸壁，燃烧的气体压力使得活塞环底部紧紧地压住活塞凹槽，然而，越高的燃烧的气体压力更加紧紧地把活塞环表面和汽缸壁密封住。
3。活塞销
活塞销是用来连接活塞于连杆的。活塞销装入销孔，装入连杆最顶头的小孔。连杆的顶部应远小于连杆的尾部才能装进曲柄轴颈。小的底部装进活塞的内底部。
活塞销通过一边装入活塞销，通过小的连杆一端，然后通过活塞的另一边。这使得连杆稳固地在活塞中间适当的位置。活塞销是是空心的且是高强度的钢制成的。
很多销的镀铬的使得更加耐磨。
2.3.3连杆
连杆是高强度的钢铸造的，它通过曲柄轴颈传递力和运动从活塞到曲柄销。连杆小的一头是连接活塞销的。轴瓦是用软金属制成的，比如青铜，
用来这样合成的。下级的连杆装进曲柄轴颈。这称为大头。这个轴承，是钢背的铅或者是锡壳制成的。
这些是一样被用作主要轴承。大端的分离切口往往是单个的，所以它足够小可以从燃烧室中取出。
连杆由合金钢铸成。
2.3.4曲轴
曲轴如图2-10所示，连同连杆通过旋转而带动活塞往复运动从而带动汽车行驶。它是由碳钢和低比例的镍合成的
主要的曲轴轴颈装进汽缸，大端匹配连杆。在曲轴的后端附加有飞轮，在曲轴的前端有驱动轮对应的
正时齿轮，风扇，冷却水和发电机。
曲轴的摆幅，i，e，是主要的轴颈和大端中心之间的距离。控制冲程的幅度，冲程是双次进行的，摆动的幅度是活塞从TDC到BDC的距离，反之亦然。