汽车的整体结构及动力系统

代表车型动力系统
吉林大学吉速车队Gspeed2013赛车
发动机型号 进气形式 增压器 泄压阀 最大进气压力
本田CBR600RR(PC40E) 涡轮增压中冷 日立HT07-4A continental主动式真空内置 175kpa
最大功率
最大转矩
全负荷最小燃油消耗
70KW 9000~10000r/min
2、底 盘
四大基本组成部分 3、车 身 4、电 器
汽车的骨架
汽车的皮肤 汽车的神经
1．发动机 基本功用：使供入其中的燃料燃烧而发出动力。 广泛应用往复活塞式发动机，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、 冷却系、润滑系、点火系（汽油机）、起动系等部分组成。
2．底盘 基本功用：接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶。 一般由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
CF188
单缸、四冲程、 化油器 493cc
CBR600
四缸、四冲程、 电喷 599cc
10.2:1
12.0:1
24KW/6500rpm
86KW/13000rpm
38.8Nm/rpm
（2）强制进气(增压式)发动机
6、按照汽缸的排列形式分
（1）直列发动机(LineEngine) 发动机所有汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面，气缸是按直线排列的，我们称 这样的发动机为直列发动机。 直列发动机特点：它的优点是缸体和曲轴结构十分简单，而且使用一个汽缸盖，制 造成本较低，尺寸紧凑。直列发动机稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少； 但缺点是随排量汽缸数的增加长度大大增加。所以直列发动机一般都是4缸机，少数有 6缸机，比如宝马著名的直列6缸发动机。
2、广东工业大学GDUT FSAE 2013
发动机参数
赛车发动机选型
CBR600发动机与 型式 CF188 发动机相比， 具有高转速、大功率、 排量 大扭矩的特点，将为 赛车提供更加强大的 压缩比 动力输出，同时，电 喷的应用将使赛车在 拥有强大动力的同时，最大净功率 还将具有良好的燃油 经济性。 最大扭矩
wenku.baidu.com
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动
机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、 水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以
实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清 洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等 组成。
法拉利F430
后置发动机
说到更为少见的后置发动机，我们还得请出独一无二的保时捷911，其后置发动机 后轮驱动的搭配水平对置发动机形式更是绝无仅有。这种配置方式与前置前驱车刚好 相反，由于重量集中在车尾，因此在高速过弯时会产生明显的转向过度。这种特性也 使得早期的911非常难以驾驭，对驾驶员的技术要求非常高。不过随着技术的进步，铝 质发动机、铝质悬架的轻量化、以及多连杆悬架的新设定，新911的操控已经变得比较 理性，这使得很多驾驶技术一般的朋友也能够感受到911的魅力所在。 『保时捷911 』 后置发动机
认识汽车发动机
发动机是汽车的动力装置，被称为汽车的“心脏”。 一、发动机的放置位置 根据发动机相对车身所处的位置和自身安置的方向，我们将发动机放置按以 下两种划分。 1、发动机放置以前后轴划分： 发动机整体在前轮轴前面的称为“前置发动机”（常用英文”F”表示），绝 大部分轿车都是前置发动机。 发动机整体在前后轴之间的称为“中置发动机”（常用英文”M”表示），很 多双座的超级跑车均采用这种布置方式，例如：兰博基尼LP640，法拉利F430等。 发动机整体在后轮轴后面的称为“后置发动机”（常用英文”R”表示），这 类车型比较少，典型代表车型就是保时捷911。
1、汽车的整体结构 2、汽车动力系统
学习目标
1、认识汽车的整体结构 2、了解汽车各组成部分所处位置及作用 3、了解汽车动力装置的构造及原理 4、了解大学生方程式赛车动力系统设计要求
汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成
汽车四大组成部分
1、发动机 汽车的心脏
一 般 意 义 的 汽 车
点火系统
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气 缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产 生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、 点火线圈和火花塞等组成。
起动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的 曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞 向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因 此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程， 称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
75Nm 5000~8500r/min 265g/kWh Motec M84 基于MAF的质量流量法 3.8bar 5L 干式油底壳 带外置供油泵 电控热管理系统
发动机管理系统 控制模型 燃油压力 油箱容积 润滑方式 冷却方式
换挡形式
电动伺服拨片式换挡
吉林大学吉速车队Gspeed2013 赛车发动机
柴油发动机只有“两大机构、四大系统”，没有点火系统。
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连 杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连 杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释 放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
（2）V型发动机 将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定夹角布置一起，使两组汽缸形成有一个夹角的平面， 从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。因为V型发动机是两组汽缸，所以汽缸数均是偶数，如 常见的：V6、V8、V10、V12等，而且V型发动机排量都比较大，一般都在2.5L以上。 V型发动机特点：V型发动机高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便，也能够为驾驶 舱留出更大的空间。V型发动机汽缸对向布置，还可抵消一部分震动，使发动机运转更平顺；V型 发动机的缺点则是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂、成本较高。另外其宽度加大后，发动机 两侧空间较小，不易再安排其它装置。
菲亚特500 前置发动机
布加迪威龙 中置发动机
保时捷911 后置发动机
前置发动机
前置发动机，即发动机位车前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了 车子变速器与驱动桥的结构，特别是对于占绝对主流的前轮驱动车型 而言，发动机将动力直接输送到前轮上，省略了长长的传动轴，不但 减少了功率传递损耗，也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。 另外，将发动机置驾驶员的前方，在正面撞车时，发动机可以保护驾 驶员免受冲击，从而提高了车的安全性。
横置式发动机
纵置式发动机
二、发动机的类型
1、按照使用燃料不同分 （1）汽油机
（2）柴油机
2、按照工作循环不同分
（1）四冲程发动机
（2）二冲程发动机
3、按照冷却方式不同分 (1)水冷式发动机
(2)风冷式发动机
4、按照汽缸数 分 (1)单缸发动机
（2）多缸发动机
5、按照进气系统是否采用增压方式分
（1）自然吸气(非增压)式发动机
大学生方程式赛车的动力系统要求
1)发动机必须为往复活塞式汽油发动机;
2)发动机排量不得超过 610mL;混合动力，例如使用车载储能设备驱动的 电动机是不被允许的。
3)发动机的所有进气必须流经一个内径不超过20mm 的进气限制器; 4)允许使用机械增压器或涡轮增压器， 压气机必须布置在进气限制器之后。 5）水冷发动机必须使用水作为冷却液。电动机、电池或者高压电子设备 可以使用水或油作冷却液。严禁使用乙二醇防冻剂、水箱保护剂、任何形 式的水泵润滑剂、以及其他任何添加剂。
奥迪6.0L W12发动机
（4）H型水平对置发动机
如果将直列发动机看成夹角为0度的V型发动机，当两排汽缸的夹角扩大为180度，汽缸水平对置排列， 就是水平对置发动机了。 水平对置发动机特点：由于它的汽缸为“平放”，因此降低了汽车的重心，同时又能让车头设计得又扁 又低。这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运 转平顺性比V型发动机更好，运行时的功率损耗也是最小。不过由于两排汽缸水平放置，所以造成发动机缸 体很宽，使得发动机舱排列会变的比较复杂，所以很少有厂家采用。 目前只有两家公司采用水平对置发动机，分别是斯巴鲁和保时捷。
前置发动机
中置发动机
对于非常讲究操控性能的性能跑车来说，通常会采取中置发动机的摆设方式，这样布置的好 处除了可以将前后轴的配重达成完美的50:50之外，更因重量最重的发动机远离了车头、车尾这二 个偏摆力矩最大的部位，因此在过弯时，车子的操控稳定性最高，可以用更快的速度、更流畅的 姿态过弯，因此这也是速度最快的方程式赛车(F1)之标准发动机布置方式，大学生方程式赛车多 数采用中置发动机后轮驱动布置。 由于中置发动机车型的后座空间已经被发动机占据了，因此这类车型的一个缺点是只能安放 两个座位，此外发动机的噪音也会比前置发动机更大，但是对于那些只为驾驶者准备的高性能跑 车来说，它根本不需要拥有后座，而且车主们也会很乐意听到高亢的引擎声浪。
三、发动机的构造
汽油发动机一般由“两大机构、五大系统”组成。
两 大 机 构 五 大 系 统
曲柄连杆机构：是能量转换装置 配气机构：按发动机工作的需要定时开闭进排气门 燃料系：配制发动机所需要的可燃混合气
润滑系：润滑发动机各运动机件，减少摩擦和磨损 冷却系：散掉多余的热量，保持发动机正常工作温度 点火系：按工作需要点燃可燃混合气 起动系：使发动机由静止进入正常工作状态
Smart 后置发动机
2、发动机位置以曲轴纵横标准划分： 发动机位置以曲轴位置为标准，我们将发动机分为横向式（常用英 文”Q”表示）和纵向式（常用英文”L”表示）两种放置类型。
曲轴和车体方向成直角的叫横置发动机，一般前驱车均为横置发动机，例如：大众速腾、标志307、丰 田凯美瑞等。 曲轴和车体方向平行的叫纵置发动机，一般后驱车和全驱车多数都为纵置发动机，例如：奔驰C级、宝 马3系、丰田锐志等。不过也有特例，奥迪就是典型的前驱车，但是纵置发动机。 如果您站在车头前方，如果发动机横向放在你眼前就是横置式发动机，纵向呈现在你眼前则为纵置式 发动机。
转向系
传动系 行驶系
制动系
3．车身 车身是驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的场所。车身应为驾驶员提供方 便的操作条件，以及为乘客提供舒适安全的环境或保证货物完好无损。客车和轿车 是整体车身；普通货车车身由驾驶室和货箱组成。
4．电器设备 由电源和用电设备组成，包括发电机、蓄电池、起动系、点火系以及汽车 的照明、信号装置和仪表等。此外，在现代汽车上愈来愈多地装用各种电子设 备：微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装置(自诊、防盗、巡航、防抱 死、车身高度自调等)，显著地提高了汽车的使用性能。
机 体 组
配气机构的功用是根据发动机的工
作顺序和工作过程，定时开启和关 闭进气门和排气门，使可燃混合气 或空气进入气缸，并使废气从气缸 内排出，实现换气过程。配气机构 大多采用顶置气门式配气机构，一 般由气门组、气门传动组和气门驱 动组组成。
燃料供给系
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的 混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去； 柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成 混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
（3）W型发动机 W型发动机是德国大众专属发动机技术。其原理是：将V型发动机的每侧汽缸再进行小角 度的错开，简单点说，W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大W形，严格说来 Ｗ型发动机还应属V型发动机的变种。 W发动机特点：W型比V型发动机做得更短一些，有利于节省空间，同时重量也可轻些； 缺点是它的宽度更大，使得发动机室更满。 大众旗下的辉腾6.0和奥迪的A8L 6.0都采用了W12发动机，布加迪威龙则是采用了8.0L W16发动机，W型发动机一般都是大排量的发动机。