汽车专业英语2版参考译文 - 第1章 一般信息

第1章一般信息

1.1汽车的基本组成

今天的一般汽车有15000多个必须相互配合才能工作的单个零件。这些零件可分为四类：发动机、车身、底盘和电气设备，见图1-1.

图1-1 汽车的基本组成

发动机用作动力装置，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）。

所有的发动机都有燃料供给系统、排气系统、冷却系统和润滑系统。汽油机还有点火系统。点火系统的作用是提供点燃缸内空气-燃油混合气所需要的电火花。燃料供给系统的作用是存储液态燃料并将其供入发动机。在化油器内，在进气歧管内或者在气缸内，燃料与空气混合，从而形成可燃混合气。冷却系统的作用是从发动机上除去多余的热量。利用空气和冷却液将热量带走。润滑系统对于保持发动机平稳运转非常重要。发动机油是润滑系统使用的润滑剂。

1.1.1 车身

汽车车身（图1-2）对发动机、乘客和货物起保护作用。车身的设计应保持乘客安全而舒适。车身的造型应为车辆一个极具吸引力、鲜艳的、时髦的外表。车身被制成流线型，以便减小空气阻力，并防止高速时汽车摆动。

图1-2 汽车车身

1.1.3 底盘

底盘包括传动系统、悬架系统、转向系统和制动系统。

传动系统包括离合器、变速器、传动轴、后桥与差速器以及驱动轮。离合器或液力变矩器的任务是切断和连接发动机与汽车驱动轮之间的动力传递。变速器的主要作用是在发动机与驱动轮之间提供一个传动比选择，从而使车辆在所有的行驶条件下都能够满意地工作。档位的选择可以由驾驶员手动进行，或者靠液压系统自动选择。传动轴的作用是将动力从变速

器传递给后桥-差速器总成的输入轴。柔性接头允许后桥和后轮上下运动，却不会影响工作。后桥-差速器总成将发动机旋转动力的传递方向改变90度，从传动轴传到后桥，再到后轮。它的另一个作用是让每个驱动轮以不同的转速转动。第三个作用是引入一个传动比，对转矩进行放大。

悬架系统的基本作用是吸收路面凹凸不平所引起的冲击（否则的话，这些冲击将会传递给车辆及其乘客），因此，不管道路条件怎样恶劣，有助于将车辆保持在可控制的笔直的路线上。

转向系统的作用是提供一种使前轮偏转的手段。转向系统可以采用动力辅助，从而减小转动转向盘所需要的力和使汽车掉头更容易。

汽车制动系统有三个主要功能。必要时，它必须能够降低车速；它必须能够在尽可能短的距离内停车；它必须能够使汽车保持不动。每个车轮都有一个在驾驶员踏下制动踏板时能实现液压操纵的制动器，它或为盘式，或为鼓式。

1.1.4 电气设备

电气系统为点火、喇叭、车灯、加热器和起动机提供电能。电压通过充电电路来维持。该电路包括蓄电池和发电机。蓄电池用于存储电能。发电机用于将发动机的机械能转变成电能，并为蓄电池充电。

1.2 汽车的分类

汽车可以根据下列特征进行分类：

·按照汽车用途进行分类。可以将汽车分为乘用车和商用车。乘用车主要打算用于运送旅客以及旅客的行李和其他的小件货物。包含驾驶员的座位在内，乘用车的座位数最大为9个。而商用车打算用于运送旅客和货物以及用于牵引挂车，见图1-3。

图1-3 商用车

·按车身外形进行分类。四门轿车具有封闭式车身，车身上最多有四个车门，以方便乘客进入乘客舱。这种车身设计也允许存放行李或其他货物。英文中表示四门轿车可用Sedan，还可以用saloon，四门轿车一贯采用固定式车顶。同样的车身设计除了采用2车门设计外，还可以采用软顶设计，并且通常将其称为活顶汽车（图1-4）。多用途厢式车（MPV）是以常见的四门轿车设计或改进设计为基础设计而成，从而获得了最大的装货空间。皮卡用于运送货物，其底盘和悬架零件比四门轿车更加坚固，以便更大的汽车总质量。运送货物的商用车

的车身是专门针对其特定用途而设计的。通常，公共汽车和长途客车是一些整体式底盘的四轮车辆，但是它们可以采用许多车轮和车桥。有时，为了增加载客量，使用铰接式大客车。公共汽车和长途客车可以是单层式或双层式结构。公共汽车用于城市，作长期月票使用者的运载工具，而长途客车更加豪华，并用于长途运输。

图1-4 车身形状

第2章内燃机

2.1 工作原理

使用煤气作燃料、成功地以四冲程工作循环进行工作的最早的内燃机由尼古拉斯·奥古斯特·奥托于1876年研制成功。奥托是一位在道依茨公司（许多年来，一直是世界上最大的内燃机制造商）工作的自学成才的德国工程师。奥托的助手之一戈特利布·戴姆勒后来研制成功了一台使用汽油的发动机，1885年的4315号专利对该发动机进行了描述。戴姆勒首次将这种发动机用于汽车上。

汽油机将空气与汽油的可燃混合气吸入气缸，当这些混合气得到压缩后，通过一个定时的火花将可燃混合气点燃。因此，这样的发动机有时也被称为点燃式（S.I.）发动机。

为了完成一个工作循环，这些发动机的活塞需要走过四个行程：离开气缸盖向外运动，从而吸入空气与燃油的进气行程；向里朝向气缸盖运动，从而使混合气得到压缩的压缩行程；向外运动的做功行程以及向里的排气行程。

进气行程。进气门开启，排气门关闭。活塞下行，离开气缸盖（见图2-1a）。活塞沿着气缸的快速运动导致了压力降低或叫做低压。在该行程完成三分之一时，此低压会达到低于大气压力约0.3巴的最大值。实际上产生的低压将取决于发动机的转速和负荷，而一个典型的平均值为低于大气压力0.12巴。这个低压会将按照10~17份空气与1份汽油的比例（重量比）进行混合的新鲜空气与雾化汽油的混合物吸入气缸。

一种利用缸内低压来实现进气的发动机被称为“通常进气”或“自然吸气”式发动机。

压缩行程。进、排气门都关闭。活塞开始上行，朝向气缸盖运动（见图2-1b）。在活塞达到最内的位置时，进入气缸的混合气会被压缩到原始气缸容积的1/8~1/10。这种压缩使空气和雾化的汽油分子会靠的更近，并且不仅提高了缸内气体压力，而且还提高了温度。一般，在节气门全开、发动机运转在大负荷下，最大的气缸压缩压力范围在8~14巴之间。

做功行程。进、排气门全关闭，并且就在活塞到达压缩行程的上止点之前，火花塞将浓可燃混合气点燃（见图2-1c）。到活塞到达其行程的最内的位置时，混合气已经开始燃烧，产生热量，并在气体作用力超过活塞运动阻力之前，使缸内压力迅速提高。然后，燃烧气体膨胀，从而改变了活塞的运动方向，推动活塞朝向最外位置移动。

缸内压力从全负荷时的大约60巴的最大压力逐渐下降，接近活塞运动的最外位置时压力约为4巴。

排气行程。在做功行程终了时，进气门保持关闭，而排气门开启。活塞改变其运动方向，从最外位置移向最内的位置（见图2-1d）。废气依靠残余压力能自行排出，返回的活塞将推动剩余废气，使其经过排气门排到大气中。

2.2 发动机的分类

今天的汽车发动机可以按照下列结构特点以不同的方式进行分类：

·按照工作循环进行分类。可分为二冲程和四冲程两种。四冲程发动机广泛用于道路车辆。然而，某些老车型已经使用二冲程发动机，并且某些未来汽车也将使用二冲程发动机。

·按照气缸数目进行分类。目前的发动机设计有3、4、5、6、8、10和12缸发动机。

·按照气缸布置进行分类。可分为水平对置式、直列式和V型。另有一些更加复杂结构型式也已经得到应用，见图2-2。

·按照配气机构的型式进行分类。发动机的配气机构或为顶置凸轮轴（OHC）式，或

为下置凸轮轴顶置气门式（OHV）。有些发动机进气门与排气门使用各自独立的凸轮轴。这些发动机以OHC型式为基础，因而被称为双顶置凸轮轴（DOHC）发动机（见图2-3）。因此，DOHC V型发动机具有四根凸轮轴，每侧两根。

图2-1 四冲程循环汽油机

A）进气行程B）压缩行程C）做功行程D）排气行程

·按照混合气点燃方式进行分类。有两种点燃方式：点燃与压燃。汽油机使用点火系统，因而属于点燃式发动机。在点燃式发动机中，空气燃油混合气通过电火花来点燃。柴油机即压燃式发动机没有火花塞。汽车柴油机利用空气被压缩期间所产生的热量，来点燃空气燃油混合气。

·按照冷却方式进行分类。可以将目前使用的发动机分为风冷式和水冷式。几乎今天所有的发动机都采用水冷。

·按照所用的燃料进行分类。汽车发动机目前所用的燃料有多种类型，其中包括汽油、天然气、甲醇、柴油和丙烷。虽然某些新型燃料正在试验中，但汽油仍是最常用的燃料。

图2-2 各种气缸布置型式

图2-3 顶置凸轮轴（OHC）（a图）和顶置气门（OHV）（b图）发动机

2.3 气缸体与气缸盖

2.3.1 气缸体

气缸体是一台发动机上安装所有零部件的刚性金属基础件（见图2-4）。气缸体内由气缸，气缸体还用来支撑曲轴和凸轮轴。附件和离合器壳都用螺栓连接在气缸体上。气缸体或用铸铁制造或用铝制造。

气缸是在气缸体上加工成形的圆孔。气缸对活塞的起导向作用，并用作完成混合气吸入、压缩、点燃和废气排出的场所。气缸可用钢或铸铁制成，到目前为止，铸铁仍是最流行的汽缸材料。当希望在铝质气缸体上有钢质的气缸时，这些气缸就会以气缸套（圆形管状衬套）的形式安装在气缸体上。这些缸套或铸入或压入气缸体上。有些发动机采用可拆卸式缸套。当气缸磨损后，将旧缸套拉出，再压入新缸套。

图2-4 气缸体、气缸盖和凸轮轴

2.3.2 气缸盖

气缸盖固定在气缸体的顶部（见图2-4），其下侧与活塞顶一起构成燃烧室。轻型货车的直列式发动机的所有气缸共用一个气缸盖，大型直列式发动机可以采用两个或更多的气缸盖。与气缸体一样，气缸盖可以用铸铁或铝合金制造。

2.4 活塞、连杆与曲轴

2.4.1 活塞与连杆

为了产生真空，将含油混合气吸入气缸，活塞必须从气缸中向下运动。然后，在向上运动，对吸入的混合气进行压缩。在混合气被点燃之后，气体膨胀的压力作用于活塞顶部，以强大的推力推动活塞在气缸内向下运动，从而将气体膨胀的能量传递给曲轴。然后，活塞再在气缸内向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。

活塞通常用铝制成。铝活塞常常镀锡，以便在发动机投入使用之后，能进行适当的磨合。铝活塞可以用锻造制造，但是更常使用铸造。对于低速发动机活塞，铸铁是一种很好的材料。它具有优异的耐磨特性，并会提供良好的性能。

顾名思义，连杆用于连接活塞和曲轴（见图2-5）。连杆的上端孔，活塞销从此孔中穿过。连杆大端的底部必须移走，这样才能使连杆安装在曲轴轴颈上（见图2-6）。这个被移走的部分叫做连杆盖。连杆通常用合金钢制造。制造时，先经锤锻，再进行机械加工。2.4.2 曲轴

发动机曲轴（见图2-7）提供一个恒定的旋转力给车轮。曲轴上具有连接连杆所用的曲柄，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。

曲轴借助一系列的主轴承保持在一定的位置上。一根曲轴的主轴颈最大数目比气缸数大1。主轴颈数目还可以小于缸数。多数发动机都使用结构与连杆轴承相同的精密镶嵌轴承作主轴承，但是，它们的尺寸较大。有一个主轴承除了支承曲轴外，还要控制曲轴的前后运动。

图2-5 活塞、连杆与曲轴

图2-6 连杆

图2-7 曲轴

2.5 配气机构

凸轮轴必须以曲轴一半转速旋转。凸轮轴与曲轴相连有三种方式：带传动、链传动和齿轮传动。配气机构的主要组成有：

凸轮轴。凸轮轴用于打开和关闭气门。在大多数发动机上一般只有一根凸轮轴。新型的发动机上越来越多地装有两根甚至更多的凸轮轴（见图2-8）。

气门。通常，发动机的每个气缸有两个气门。然而，现代发动机经常使用每缸四气门结构（每缸两个进气门和两个排气门）。为了防止气门烧坏，气门必须将所吸收的热量传给气门座和传给气门导管。气门必须与气门座保持良好接触，并且必须在气门导管内保持最小的间隙。

气门挺杆。机械式气门挺杆曾用于老式发动机上。大多数带有机械挺杆的配气机构都有某种调节气门间隙的装置。液力式气门挺杆的作用与机械式气门挺杆相同。然而，液力挺杆具有间隙自行调节功能，工作中无挺杆-摇臂间隙，并且利用具有压力的发动机油来工作。液力挺杆工作噪声小。

图2-8 由同步齿形带驱动的双顶置凸轮轴（DOHC）

2.6 汽油机电子控制燃油喷射系统

2.6.1 间歇式燃油喷射系统的类型

在电子控制燃油喷射系统中，喷油器靠电信号来开启和关闭。这种系统就是间歇式燃油喷射系统。

间歇式燃油喷射系统通常采用电子控制。尽管在各种间歇式燃油喷射系统之间存在许多设计差异，但它们的工作原理极为相似。

节气门体喷射系统（见图2-9左图）使用了装有一只或两只喷油器的一个燃油喷射总成。该总成安装在进气歧管的入口处，并将燃油喷射在节气门的前面。这些系统也叫做单点喷射（SPI）系统或叫做中央喷射系统。多点喷射（MPI）系统（见图2-9右图）在发动机进气道处靠近进气门的位置为发动机输送燃油。

图2-9 单点喷射（左图）和多点喷射（右图）系统

2.6.2 间歇式燃油喷射系统零件

典型的间歇式燃油喷射系统（见图2-10）可分为三个子系统：

空气供给系统。该系统由空气滤清器、节气门体和进气歧管组成（见图2-10）。节气门体部分内含节气门，驾驶员通过打开和关闭节气门来控制进入到进入进气歧管的空气量。

燃油供给系统。该系统（见图2-10）的作用是提供与空气混合所需要的燃油。该系统的主要组成部件见图2-11和图2-12。系统的压力由电动燃油泵提供。

图2-10 一种典型的间歇式燃油喷射系统

图2-11 燃油供给系统

（a）

(b)

图2-12 一辆汽车的燃油供给系统

电子控制系统。只要发动机运转，计算机便会接收来自多个传感器的信号（见图2-13）。根据这些输入信息，计算机计算发动机的燃油需求量，并对喷油器的喷油脉宽进行相应调节。除了控制喷油器外，现代计算机还控制着许多其他的发动机系统（见图2-10）。

图2-13 发动机电子控制系统

传感器用于监测发动机的各种功能，并将这些信息提供给计算机。传感器的数目和型式因系统而异。

氧传感器监测发动机排气中的氧含量。计算机利用来自氧传感器的信号来控制空燃比。氧传感器一般安装在排气歧管上。

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。在另外一些系统中，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。这些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，计算机就能打开喷油器。

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。

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。

每个燃油喷射系统都装有一只温度传感器，来测量发动机冷却液温度。许多燃油喷射系统还装有另一只传感器，来测量进气温度。

一些新型的燃油喷射系统利用一只空气流量计（见图2-10）来监测进入发动机的空气量。计算机接收这个输入信号，并将其与发动机转速信号和进气歧管真空度信号进行比较，从而确定喷油量。空气流量计有三种：热线式、叶片式和卡曼涡旋式。

2.7 汽油直喷

虽然MPI在响应性和燃烧质量方面取得了巨大的改善，但是由于燃油和空气混合发生在进入气缸之前，所以这种改善仍然存在局限性。

为了进一步提高响应性和燃烧效率，同时降低燃油消耗和提高输出，系统可以采用直接喷射。汽油直喷发动机被设计成将汽油直接喷射进气缸内（见图2-14），其喷射方式与直喷式柴油机相似。

直接喷射可设计成获取更好的燃油经济性。这一点是通过在许多工况下能够让超稀薄混合气进行燃烧来实现的。直接喷射的设计还允许采用更高的压缩比，因而提高了动力性，并降低了燃油消耗。目前，直喷汽油机在全世界范围正在在乘用车上得到推广应用。

随着喷油定时的变化，就能形成各种各样的空气-燃油混合气。GDI发动机既降低了燃油消耗，又提高了输出。这种优点是通过采用两种燃烧模式来实现的。这两种工作模式如图2-15所示。

（1）超稀薄燃烧模式

在大多数正常行驶条件（车速最高达120km/h）下，三菱GDI发动机运行在超稀薄燃烧模式，从而降低了燃油消耗。在这种模式时，燃油喷射发生在压缩行程的后期，点火发生在空燃比30～40的超稀薄混合气中。这种工作模式叫做分层充气模式。

（2）高输出模式

当GDI发动机在高负荷或高转速工作时，在进气行程中进行喷油。这样，确保混合气更加均匀且温度激降低（减小爆燃的倾向），使燃烧得到了优化。这种模式被称为均质充气模式。

大众公司的燃油分层喷射（FSI）发动机使用了更多的工作模式，其中的两种主要的工作模式及其FSI的节油潜力如图2-16所示。一种典型的采用直喷的间歇式燃油喷射系统如图2-17所示。

图2-15 三菱GDI的两种燃烧模式

图2-16 大众FSI直喷的两种主要工作模式及节油潜力

图2-17 汽油直喷系统

2.8 柴油机燃油喷射系统

2.8.1 传统式柴油机燃油喷射系统

典型的柴油机燃油喷射系统的组成包括：燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器以及必要的油管（见图2-18）。图2-19所示的系统是一种使用计算机控制喷油泵的新型柴油机燃油喷射系统。

图2-18 一种传统式柴油机燃油喷射系统

图2-19 一种采用轴向柱塞分配式喷油泵的计算机控制的柴油机燃油喷射系统

燃油滤清器。柴油燃料必须保持清洁，以免喷油器出现故障。即使非常小的杂质颗粒也足以堵住喷油器的喷嘴。为了将尘土和其他沉积物过滤出来，柴油机燃油供给系统一般使用一只或几只滤清器。

喷油泵。由于柴油机使用高的压缩比（大约为22:1），所以，喷油泵必须能够产生高压力。喷油泵有多种不同结构型式。最常用的轿车和轻型货车喷油泵是直列式或转子式喷油泵。

直列式喷油泵（见图2-18）对应每个气缸都有一个独立的柱塞套-柱塞-凸轮机构（分泵）（见图2-20）。这些分泵排成一行，安装在一个共用的泵壳内。

图2-20 喷油柱塞结构。当控制齿杆运动时，柱塞就会在带有扇形齿轮的套筒的带动下转动。

分配式喷油泵如图2-21所示。你会注意到，仅有一个双柱塞泵为所有的喷油器出油口供油。唯一的一个出油阀位于转子内。图2-22给出了一种采用电子控制的分配式喷油泵。

喷油器。喷油器有多种不同的结构，但是，它们都属于两种基本类型：内张式和外张式。柴油喷注的形状将会因发动机的结构不同而异。

预热塞和进气加热器。为了在冷起动期间，帮助点燃压缩的空气燃油混合气，柴油机使

用了预热塞和进气加热器。预热塞是一种伸入预燃室内的电加热装置。在新型发动机上，预热塞可以自动接通和切断。进气预热器可以对进入进气歧管的空气进行加热。加热器的加热元件是一个电加热的金属丝网。在起动前，计算机给加热元件通电。

图2-21 分配式喷油泵剖切图

图2-22 一种电控分配式喷油泵。燃油切断电磁阀受动力控制模块的控制。通电时，该电磁

阀能完全阻止燃油流入喷油泵

2.9 共轨喷油系统

新型柴油机装有共轨喷油系统（见图2-23至图2-26）。共轨喷油系统是一些直喷（DI）系统。喷油器的喷嘴置于燃烧室内。活塞顶上有一个凹坑，初始燃烧就发生在这里。喷油器必须能够经受缸内高温和高压的作用，并且必须能够将燃油喷注输送到这样的环境中。这些系统有一根与各个喷油器相连的高压油轨。

计算机对喷油器进行控制，努力使喷油器的工作与发动机工况相适应。喷油器有两种类型：电磁式和压电式（见图2-27和图2-28）。新型柴油机的喷油器依靠层叠压电晶片而不是电磁线圈来工作。当加电流时，压电晶片会快速膨胀。这些晶片会使喷油器对发动机的需求做出极快的响应。使用这种新型喷油器，柴油机噪声会更小，效率会更高，排放更洁净，动力更强劲。

图2-23 共轨喷油（CR）系统

图2-24 采用压电式串接喷油器的博世第三代共轨喷油系统

图2-25 卢卡斯柴油机共轨喷油系统

图2-26 V8发动机采用的共轨喷油系统

图2-27 电磁式喷油器

图2-28 博世第三代共轨喷油系统的喷油器执行元件是压电晶片

2.10 冷却系

发动机的冷却系统的功用是消除来自发动机的多余热量,使发动机以最具效率的温度运行,并使发动机启动后尽快达到合适的温度。理论上,冷却系统会使发动机不论在何种状况下都会以最有效的温度运行。