发动机与变速器基础知识

TWC可分为颗粒型和蜂巢型两种类型，前者将催化剂沉积在颗粒 状氧化铝载体表面，后者将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝载体表面，氧 化铝表面有形状复杂的表层，可增大催化剂与废气的实际接触面积。 TWC装置示意图如下图。
2. 工作原理
如下图所示。 发动机排出的废气流经TWC时，三元催化剂不仅可使废气中的HC和 CO有害气体进一步氧化，生成无害气体CO2和H2O，并能促使废气中的 NOx与CO反应生成无害的CO2和N2气体。 在催化转换器工作时温度很高，排气系统周围的部件应特别注意， 作业时防止烫伤。
排放控制系统
一、汽车排放污染的来源及控制 二、曲轴箱强制通风系统（PCV） 三、燃油蒸气挥发控制系统（EVAP） 四、电控废气再循环系统（EGR） 五、三元催化转换系统（TWC） 六、二次空气供给系统
一、汽车排放污染的来源及控制
随着汽车工业的发展，汽车的保有量不断增加，汽车排放污染 对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主 要来源于发动机排出的废气（约占65％以上）、曲轴箱窜气（约占 20％）和燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占10％~20％），汽 油机的主要排放污染物是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮 氧化合物（NOx），柴油机的主要排放污染物是HC、NOx 和碳烟。 针对汽车污染源和各种污染物的产生机理，近年来，在汽车尤 其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括：曲轴箱强制通风 （PCV）系统、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统、废气再循环（EGR） 系统、三元催化转换（TWC）系统、二次空气供给系统和热空气供 给系统等。
三、燃油蒸气挥发控制系统（EVAP） EVAP的组成及工作原理
如下图所示。 EVAP控制系统是为防止汽油箱内的汽油蒸气排入大气产生污染而 设的，在装有EVAP控制系统的汽车上，汽油箱盖上只有空气阀，而不 设蒸气放出阀。
四、电控废气再循环系统（EGR）
1. 功用 如下图所示。 废气再循环是目前广泛采 用的，旨在减少发动机氮氧化 物生成量的一种较有效的方法。 它把发动机排出的一部分废气 引入进气系统中，和混合气一 起再进入气缸中燃烧，以抑制 氮氧化物（NOX）的生成。
六、二次空气供给系统
1. 功用 在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳 和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量， 同时加快三元催化转换器的升温。
2. 组成与工作原理
在一定工况下，将新鲜 空气送入排气管，促使废气 中的一氧化碳和碳氢化合物 进一步氧化，从而降低一氧 化碳和碳氢化合物的排放量， 同时加快三元催化转换器的 升温。
4. 控制方式 在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（EFI）系统 并不是在所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、 全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开 环控制方式。此外，氧传感器温度在400℃以下、氧传感器或其电路发生故 障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭 环控制，由ECU根据相关输入信号确定。
2. 类型 （1）开环控制
EGR开环控制系统过程：如右图 所示。
2. 类型 （1）开环控制 EGR开环控制系统过程：如 下图所示。
（2）闭环控制
五、三元催化转换系统（TWC）
1. 功用
三元催化转换器安装在排气管中部，其功能是利用转换器中的三元 催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。 三元催化 转换器中主要起作用的是三元催化剂，它是铂（或钯）和铑的混合物， 它促使有害气体HC、CO和NOX发生反应，生成无害的CO2、N2和 H2O。损坏后将造成因堵塞不易起动和排放不合格等故障。 安装位置如下图。
1. 同步器结构与原理 在简单的变速器中换挡时靠变速器齿轮的啮合和拖开来实现的，但 是这种简单的变速器有一个缺点容易引起变速齿轮打齿现象，因为各变速 齿轮的转速不同，还存在换挡噪音问题。 现代轿车变速器中都安装了同步器来实现齿轮的转速同步换挡。同 步器的分解见图2-40所示。现代汽车中采用了不同形式的同步器，但其工 作原理是相同的。
Ⅲ挡主动齿轮
Ⅰ挡被动齿轮 主减 速器 主动 齿轮
主减 速器 被动 齿轮
Ⅴ挡主动齿轮 4挡主动齿轮
Ⅴ挡 被动齿轮 Ⅳ挡被动齿轮
Ⅲ挡被动齿轮 Ⅱ挡被动齿轮 Ⅰ、Ⅱ挡被动齿轮
（四）同步器 1. 同步器结构与原理 2．同步器换挡工作原理 3．同步器的检查 4. 同步器故障分析与排除(一)
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5. 同步器故障分析与排除(二)
四、废气涡轮增压控制系统
1. 工作原理 目前多采用废气涡轮增压，其工作原理如下图所示。
2. 工作过程 （1）当ECU检测到的进气压力低于某一规定值时 受ECU控制的释压电磁阀的接地回路断开，释压电磁阀关闭。此时 由涡轮增压器出口引入的进气压力，经释压电磁阀进入驱动气室，克服 气室弹簧的弹力推动切换阀，将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排 气旁通道关闭，这样排入的废气流经涡轮室，涡轮增压器工作，使进气 增压。 （2）当ECU检测到的进气压力高于某一规定值时 则将释压电磁阀接地回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动气室的 压力空气被切断，驱动气室在弹簧力的作用下，驱动切换阀，关闭排气 进入涡轮室的通道。同时，将排气旁通道打开，排入的废气不经涡轮室 而是经旁通阀直接排出，涡轮增压器停止工作，进气压力下降。直到进 气压力降到规定的压力时，ECU又将释压电磁阀关闭，切换阀将废气进入 涡轮室的通道打开，增压器开始工作，使进气增压。
汽车发动机与变速器基础知识
一
汽车发动机部分
二
手动变速器部分
三
自动变速器部分
汽车发动机部分
四冲程汽油机工作原理：
1、进气行程 活塞下移，进气门开启，排 气门关闭。
2、压缩行程 进气行程结束后，曲轴带动 活塞继续上移。近排气门均关 闭，气缸容积减小，气体被压 缩。气体压力0.8-1.5MP，温度 600-750K。
3. 控制原理
发动机的转速、负荷、车速和冷却液温度信号送入发动机ECM 后，经运算分析，ECM决定对VTEC进行有效控制，若满足控制条件， ECM就给VTEC电磁阀的线圈绕阻提拱一电流，使电磁阀在电磁吸力 下打开，来自机油泵的油压就加在摇臂轴的同步活塞上。当VTEC电 磁阀开启后，控制系统还可以通过VTEC压力开关的反馈一信号给 ECM，以便对该系统的工作实现监控。 工作条件： 发动机转速达到2300～3200r/min以上，水温10℃。车速： 10km/h以上。
谐振进气系统 由于进气过程的间歇性和周期性，使进气 歧管内产生一定幅度的压力波。利用一定长 度和直径进气歧管与一定容积的谐振室组成 谐振进气系统。在特定转速下在进气门关闭 之前，在进气管内产生大幅度的压力波，增 加进气压力。
可变进气歧管
第一变: 变长度 通过改变进气歧管的长度来改变进气管频率
多级可调式进气歧管
向左移动，它把齿圈式接合套和齿毂移到左边。齿毂和结合套是一起旋转 的，同时继续往左移动，同步环语待结合齿轮的锥面摩擦到一起。这一动 作使两齿轮达到同样转速。在该点，齿毂相对于输入轴是静止的，但未啮 合。由换挡拨叉继续往左移动，而齿毂保持锥面接触。而齿圈的继续往左 移动，由于两个齿轮转速相同，齿圈和输入齿轮就很容易啮合了。 在大多数变速器中，同步器的运动多于齿轮的运动。这种变速器叫
4、排气行程 排气行程开始时， 进气门关闭，排气 门打开。燃烧的废 气在残余压力和活 塞的推动下经排气 门排出。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，由活塞组、连杆 组、曲轴飞轮组组成。
发动机冷却系统
配气定时与气门间隙
进气门早开晚闭 排气门早开晚闭
电子控制燃油喷射系统
组成:燃油泵、喷油器、油压调节器、冷启动喷嘴及热时间开关。
可变配气相位控制系统（VTEC）
1. 系统组成 VTEC机构的组成如下图所示。
2、工作原理
VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是： 凸轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气 门的工作情况与普通配气机构相同。 （1）低速状态 三个摇臂独立工作，主凸轮驱动的主摇臂打开的进气量大，辅 助凸轮驱动辅助摇臂打开气门升程小，进气量小，此系统不工作。 （2）高速状态 发动机高速运转时，三个摇臂连接成一体由中间凸轮来驱动， 此时两个时气门打开的紧度均增大，进气量增加，系统工作。
3、作功行程 压缩终了时，安装在 气缸盖上的火花塞产生火 花，将缸内的混合气体点 燃。燃烧气体急剧膨胀， 压力和温度迅速升高。在 气体压力作用下，活塞下 移，通过连杆转动曲轴。 作功行程中气体最大压力 3.0-6.5MP,温度22002800K。作功行程结束时 压力0.35-0.5MP,温度约为 1200-1500K。
阻尼 弹簧 铆钉
减振 器盘 阻尼 弹簧 铆 钉
摩擦 片 从动 盘 本体
阻尼 片铆 钉
减振 器弹 簧 减振 器盘 摩擦 片铆 钉 从动 盘毂
减振 器弹 簧
摩擦 片 摩 擦 片铆 钉
图2-1 5 （带扭 转减振 器） 离合 器从 动盘结 构图
图2-36
两轴五挡变速器结构图
Ⅱ挡主动齿轮 倒挡主动齿轮 Ⅰ挡主动齿轮 输入轴 Ⅴ挡同步 器 Ⅲ、Ⅳ挡同步器
手动变速器部分
离合器原理
从动盘结构及原理
从动 盘铆 钉 隔 套 （起 减振 器 限 位销 作用 ）
摩擦 片
减振 器阻 尼片
减 振 器阻 尼片
从动 盘本 体 摩擦 片 从动 盘铆 钉隔 套 （起 减振 器限 位销 作用） 减 振 器阻 尼片
从动 盘毂
从动 盘铆 钉 减振 器阻 尼弹 簧 （碟 形弹 簧）
2. 检测
当PCV阀和软管堵塞时，将造成怠速不稳、失速或怠速过低、漏 机油和曲轴箱及气门室罩油泥增加；当PCV阀和软管泄漏时，将造成 怠速不稳、怠速失速和怠速过高的故障。检测方法是发动机怠速运 转时拔去PCV阀，若此时发动机转速未提升100r/min，则表示PCV阀 不良或管路不良。怠速时将拇指按在PCV阀末端先拆下软管，应感觉 到有真空度，若无真空，说明有堵塞或泄漏。拆下PCV阀，摇动时应 能听到阀内“咔喇”声，否则应更换PCV阀。 用废气分析仪检测：拆下PCV阀，CO（％）减少1％以上，O2 （％）应升高；堵住PCV阀，CO（％）恢复正常，O2（％）也恢复正 常。
进气系统
组成：空气滤清器、进气歧管、预热装置。
进气系统中的气体效应
惯性效应：一般是指利用进气行程时进气管内高速流动气体惯性作用来提 高充气效率的。 调节进气管长度使惯性效应作用于发动机设定转速以内。所以为了发动机 在中高速区域发挥作用，设置了有一定长度的进气管道。 波动效应：一般指利用进气门关闭后，进气管的气体还在继续来回波动的 作用来提高充气效率的。 设置波动进气管道，在特定转速时，使其起作用。 (波动管长度720mm) 使正压波与下循环进气过程重合，就能使进气终了时的压力升高。得到波 动效应。稳压室内的转换阀受微机的控制，由微机控制惯性效应和波动效 应，提高了各区域下的发动机功率。
第二变:变截面 通过变进气歧管截面积 改变进气压力。
以4气门发动机为例，2进2排设计，其中一进气管带有气阀，该气阀受到 ECU的直接控制。当发动机低转速运转，需要的进气歧管截面积小，这是可以 关闭气阀，使两个进气门只有一个能够进气，这相当于减少了一半的截面积。 同样，发动机高转速运转，气阀在ECU控制下开启，两个进气门同时工作，这 相当于加大了截面积。
二、曲轴箱强制通风系统（PCV）
结构如下图所示。 通过管道将曲轴箱内的窜缸气体引入进气管进入气缸燃烧掉， 起动降低有害污染的作用。 工作状态： ◆修机后，PCV全关； ◆怠速时，PCV阀在真空吸力下关闭； ◆大负荷时，无休止空度下降，PCV阀全开。
1. 工作原理
发动机在工作时，进气管的真空度作用到PCV阀上，此真空度 还吸引新鲜空气经空气滤清器、软管、气缸盖罩上的孔道进入曲 轴箱与窜缸气体进行混合，混合后在进气管真空度的作用下经气 缸盖罩上的孔道，PCV阀，软管时入时气管和新鲜空气混合后时入 气缸燃烧掉。
同步 器锁 销卡 簧
Ⅱ挡被动轮 同步 器锁 销 同步器啮合套 Ⅰ挡被动齿轮
Ⅱ挡同步 环
同步器齿毂
同 步器 锁销卡簧
Ⅰ挡 同步 环
图2 - 40
同步器 分解图
2. 同步器工作原理
同步器由输入齿轮、各自的锥面、齿圈式接合套、齿毂、同步器卡簧
和同步器锁销组成。被结合齿轮的锥面齿与同步器齿毂是目的。换挡拔叉