车身抖动发动机故障灯亮

2.1　汽车的总体构造

2.1.1　概述

汽车是一种快速而机动的陆路运输工具，一般是指不用轨道、不用架线，而用自带动力装置驱动的轮式车辆，一般具有4个或4个以上的车轮。汽车的主要用途是载运人员或货物，或者牵引载运人员或货物的车辆。

自从第一辆汽车于1886年问世以来，已经历了100多年的历史。汽车工业从无到有，迅猛发展，产量大幅度增加，技术日新月异。1997年，世界汽车的保有量已达7亿辆;1999年，世界年汽车产量为5587万辆。当今，汽车生产者为了满足用户多样化的要求，汽车工业生产线出现了柔性制造技术，以便于变更不同车型品种的生产。各国的汽车制造企业，也利用各自的优势跨国联合经营或兼并组合，以增强竞争能力。同时，汽车的高技术应用也愈来愈多。为了满足安全、节能、低污染的要求，汽车的结构性能有了更进一步的提高，采用了更高的技术，特别是电子技术在汽车上的应用，使汽车的性能向着更高高度发展。

2.1.2　汽车的基本构成

汽车通常由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。图2－1所示为典型载货汽车的构造。

1.发动机

发动机是汽车的心脏，汽车的动力就来源于发动机。发动机的功用就是通过燃烧供入的燃料，将其所含的化学能转化为热能，然后转变为机械能，再经一系列的传动机构提供给汽车的驱动轮，产生驱动汽车前进的驱动力。

汽车用发动机大多数采用往复活塞式内燃机，按所用的燃料分为:汽油机、柴油机和气体燃料发动机等。按发动机内将燃料化学能转化为热能、再转化为机械能所需经过的一系列过程，即进气、压缩、做功和排气行程组成的一个实际循环所需的曲轴转数，分为四行程发动机和二行程发动机。凡曲轴转二圈，活塞在气缸内往复四个行程，完成一个实际循环地称之为四冲程发动机;曲轴转一圈，活塞在气缸内往复二个行程，完成一个实际循环地称之为二冲程发动机。汽车发动机基本上采用四冲程发动机。

1－发动机　2－前轴　3－前悬架　4－转向轮　5－离合器　6－变速器　7－手制动器

8－传动轴　9－驱动桥　10－后悬挂　11－驱动轮　12－车架　13－车前钣制作

14－驾驶室　15－转向盘　16－车厢

图2－1　典型载货汽车的构造

往复活塞式四冲程发动机一般由下列几部分组成:

(1)机体和曲柄连杆机构。机体是发动机的主体，是发动机各系统、机构的装配基体。曲柄连杆机构把气缸内作用在活塞顶上的燃气压力转变为动力，并将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，对外输出机械能。曲柄连杆机构主要由活塞、连杆和带有飞轮的曲轴等组成。

(2)配气机构。按照发动机工作循环和做功次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以进入气缸，气缸内燃烧后的废气得以及时排出。其主要由气门组(包括进气门、排气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件)和气门传动组(主要包括凸轮轴正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等)组成。

(3)燃料供给系统。给发动机提供燃烧所需的可燃混合气。根据所使用的燃料不同，发动机的燃料供给系统组成也不同。化油器式汽油机(如图2－2所示)主要由油箱、滤清器、汽油泵、空气滤清器、油管以及可燃混合气的形成装置化油器(也称汽化器)组成。电子燃油喷射汽油机主要由燃油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器及油管等组成。柴油机的燃油供给系统(如图2－3所示)主要由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵(也称高压油泵)、高压油管、喷油器和回油管等组成。

1－进气歧管　2－排气歧管　3－化油器　4－进气软管　5－空气滤清器　6－空气进口

7－燃油箱　8－油管　9－燃油滤清器　10－输油泵　11－进油管　12－排气管　13－消声器

图2－2　化油器式汽油机燃料供给系统

1－燃油箱　2－调速器　3－高压油泵　4－喷油器　5－高压油管

6－溢油管　7－柴油滤清器　8－输油泵

图2－3　柴油机燃油供给系统图

(4)冷却系统。使工作中发动机得到适度的冷却，保持发动机在适当的温度范围内工作。冷却系统按所使用的冷却介质不同，分为风冷却式和水冷却式两种。民用汽车多采用水冷却式，它主要由水套、水泵、风扇、散热器、节温器、水管、水温表及传感器等组成。

(5)润滑系统。输送润滑油到发动机的相对运动机件，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻它们的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。主要由机油泵、机油集滤器、机油粗滤清器、机油细滤清器、机油散热器以及机油压力表或机油压力报警器等组成。

(6)点火系统。它是汽油机的一个主要组成部分，其功用是保证按规定的时刻，及时地点燃气缸中被压缩的可燃混合气。点火系统主要由供给低压电流的蓄电池和发电机、将低压电流转变为高压电流的断电器和点火线圈、把高压电流按发动机的点火次序分配给各缸的配电器以及将高压电引入燃烧室并在其两个电极间产生电火花以点燃混合气的火花塞组成。

(7)起动系统。用以使静止的发动机起动并转入自行运转，包括起动机及其附属装置。

2.底盘

底盘是汽车的基础，它接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证按驾驶员的操作意图正常行驶。汽车底盘主要由以下部分组成:

(1)传动系统。将发动机的动力传递给驱动车轮。普通汽车的传动系统如图2－4所示，主要由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器和半轴等组成。离合器能切断和传递发动机的转矩，能在齿轮变速及起动、停车时，防止发动机的转矩传到变速器。变速器是汽车的变速机构，是能顺应路面状况和行驶条件改变发动机输出转矩的装置。传动轴是将变速器的转矩传递给驱动车轮的旋转轴。主减速器的任务是降低从传动轴传来的转速，增大转矩，并将旋转运动改变90°方向传给半轴。差速器的作用是当汽车转向时，将驱动力合理分配给两侧的驱动轮，使其以不同的转速滚动。半轴是差速器和驱动轮之间的传动零件。

1－离合器　2－变速器　3－万向节　4－驱动桥　5－差速器

6－半轴　7－主减速器　8－传动轴

图2－4　传动系示意图

(2)行驶系统。将汽车各总成及部件连成一个整体，并对全车起支撑作用，以保证汽车正常行驶。行驶系统包括车架、车桥、车轮与轮胎、悬架等部件。车架是整个汽车的支承基础，汽车的发动机、传动系统、行驶系统、控制系统、车身、驾驶室及附件等均在其上固定安装。车桥分前桥和后桥，又根据车桥上所装车轮的性质不同分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支持桥。驱动桥的基本作用是支持车架及其上的各总成重量，汽车行驶时，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，并经悬架传给车架。转向桥利用关节式连接的转向节传动实现汽车的转向，支持车架并自车架传递负荷至车轮上，同时自车架将主动桥传来的推力传给车轮。车轮与轮胎是汽车行驶系统的重要部件，它支承整车的重量，缓和由路面传来的冲击力，并通过轮胎与地面间的附着力产生驱动力和制动力、平衡汽车转向行驶时离心力的侧抗力，保证车辆的行驶平稳。悬架将车架(或车身)与车桥弹性地联结起来，将车架及车架所承受的重力传给车桥，缓和与吸收车轮在不平道路上行驶时，因车轮的跳动所传给车架的撞击和振动，并传递力和转矩，以保证汽车的正常行驶。

(3)转向系统。保证汽车按驾驶员选择的方向行驶。转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的，主要由转向操纵机构(转向盘)、转向器和转向传动机构组成。动力转向是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，大部分由发动机通过转向加力装置提供。

(4)制动装置。使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地保持原位。每辆汽车上都装备有若干个相互独立的制动系统，用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系统称之为行车制动系统;用以使已停驶汽车驻留原地不动的制动系统称之为驻车制动系统;能在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称之为第二制动系统;在山区行驶的汽车，在下坡时用以稳定车速的装置称之为辅助制动系统。装在车上的所有各种制动系统总称为制动装置。任何制动系统都是由以下四个基本部分组成:一是供能装置，包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件;二是控制装置，包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件;三是将制动能量传输到制动器的传动装置;四是产生阻碍车辆的运动或运动趋势力(制动力)的制动器。图2－5所示为典型轿车的制动系统。

1－压力调节阀　2－报警灯　3－动力单元　4－制动总泵(主液压缸)

5－报警阀　6－流量阀　7－盘式制动器

图2－5　典型轿车的制动系统

3.车身

汽车车身既具有结构性功能，又具有装饰性功能;既是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。所以车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘员提供舒适的乘坐条件，保护他们免受汽车行驶时的振动、噪声和废气的侵袭以及外界恶劣气候的影响。对于货车和专用汽车来说，应能保证其完好无损地运载货物且装卸方便。车身上的一些结构措施和设备还有助于安全行车以及减轻事故的后果。

为了使汽车在行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力，降低燃料的消耗，车身应保证汽车具有符合空气动力学要求的合理外部形状。

现代汽车特别是轿车的车身还是一件精致的综合艺术品，应以其明晰的雕塑形体、优雅的装饰件和内部覆饰材料以及悦目的色彩使人获得美的感受，点缀人们的生活环境。车身式样决定于汽车的用途，如货车的车厢与驾驶室、客车车身以及其他有专用装备的车身等。

汽车车身的结构主要包括:车身壳体，车门，车窗，车前钣制件，车身内、外装饰件，坐椅，通风、冷暖空气调节装置等车身附件。

(1)车身壳体。是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与其相连接的钣件共同组成的刚性空间结构。车身壳体通常还包括在其上铺设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。按照受力情况，车身壳体可分为非承载式、半承载式和承载式(也称全承载式)车身。客车车身多数具有明显的骨架，而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。

(2)车门。是车身上的重要部件之一，通过铰链安装在车身壳体上，其结构较为复杂，是保证车身使用性能的重要部件。按开启方式，车门可分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。

(3)车窗。前后窗通常采用有利于视野而又美观的曲面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用专门的黏合剂黏贴在窗框上。为便于自然通风，汽车的侧窗玻璃常可上下移动或前后移动。

(4)车前钣制件。包括散热器固定框、发动机罩、翼子钣、挡泥板等，形成了容纳发动机、车轮等的空间。

(5)车身外装饰件。可分为三种类型:辨识标志性装饰件、造型视觉效果装饰件和功能性装饰件。辨识标志性装饰件主要为汽车铭牌、车型、制造厂的标志等;造型装饰件是为补充、强调或平衡车身造型在视觉上的不足之处;功能性装饰件多用来覆盖钣件的接缝，保护接触的局部表面等。

(6)车身内装饰件。包括仪表板、顶棚、侧壁、座椅等表面覆饰物，以及窗帘和地毯。

(7)车身附件。凡在车身中具有独立功能并成为一个总成的机构，都可称之为车身附件。各种车身附件有简有繁，功能各异，按其功能不同可分为:

①提供行驶安全的车身附件。如风窗刮水器、风窗洗涤器、后视镜、门锁、行李箱锁、除霜除雾装置、玻璃升降器、座椅安全带、安全气囊以及碰撞时防止乘员受伤的缓冲和包垫装置等。

②提供舒适性的车身附件，如空气调节装置、通风装置、座椅、头枕、脚凳和扶手等。通风装置是在汽车行驶时保证室内通风，即对室内不断充入新鲜空气，驱排混有尘埃、二氧化碳及其他来自发动机的有害气体，在寒冷季节还应对新鲜空气加热，以保证车内的温度适宜。空气调节装置是在任何气候和行驶条件下，能为乘员提供舒适的车内环境，并能预防或除去在风窗玻璃上的雾、霜或冰雪，以确保驾驶员具有良好的视野，保证行车安全。

③提供娱乐性的车身附件，如立体声汽车音响装置、闭路彩色电视系统等。

④提供方便性的车身附件，如点烟器、烟灰盒和车载电话等。

4.电气设备

电气设备是现代汽车的重要组成部分，随着汽车技术的发展和对汽车越来越高的要求，汽车上的电气设备越来越多、越来越先进和完善。汽车电气设备按其主要功能可分为供电系统、起动系统、点火系统、照明及信号装置、保障舒适及安全运行和最佳工作过程的系统等。汽车电气系统的特点是低压、直流、并联、单线。单线即电源与用电设备之间只有一根导线，另一根是用金属车体导电，称之为“搭铁”或“接地”。

(1)供电系统。主要由发电机、调节器、蓄电池和保护装置组成。发电机是汽车的主要电源之一，目前多采用硅整流发电机，它由发动机带动，使机械能转化为电能，用于汽车的用电设备，多余的电则充入蓄电池内以补充蓄电池放电时的消耗。蓄电池充电时，将电能转化为化学能储存起来;当需要放电时，又把化学能转变为电能输出。一般当发动机高速运转时，发电机供给的电力足够汽车用电装置的消耗，还有剩余电能储存到蓄电池中。当发动机在低速或停止运转时，汽车的用电装置主要靠蓄电池供电，在起动发动机时也靠蓄电池对起动机和点火系统供电。汽车用蓄电池一般是12V铅酸电池，装用大型柴油发动机的货车也有使用24V蓄电池的。

(2)起动系统。包括直流电动机、传动机构和控制机构。

(3)照明及信号装置。照明包括汽车的外部和内部照明。外部照明主要有前照灯、侧灯、尾灯、雾灯及牌照灯等，内部照明主要有仪表灯、顶灯和后座照明灯等。信号装置主要有灯光信号装置(如制动灯、转向指示灯、倒车指示灯等)和音响信号装置(如电动喇叭、安全报警蜂鸣器等)。

(4)保障系统。包括各种电气和电子仪表，它们将汽车重要系统和部件的状态信息显示在仪表板上，传送给驾驶员，让其随时观察到车辆的运行状况。

(5)点火系统。即发动机的点火装置，前面已述及。

随着汽车技术的进步，电子技术在汽车上的应用越来越多，如电子控制燃料喷射系统(EFI)、车速自动控制系统、电子控制点火系统(EIS)、电子控制制、动防抱死系统(ABS)等。这些装置使汽车的经济性、安全性、废气排放指标及使用方便性等都得到了巨大的提高。

除上述之外，现代的轿车上还装备有微机平台(AutoPCS)和利用现代通讯技术的车辆导航系统。从功能上看，微机平台集轿车音响功能、计算机功能、行路导行功能、语音识别式无线通讯系统功能为一体，具有处理信息、通讯、娱乐及安全防盗等功能;还可将人们家用和办公室用的各种设备推广到汽车上，提供国际互联网接口、增加紧急服务，为坐在后排座位上的乘客提供电影功能等。高级的轿车PC平台还能够语音命令，可使消费者在眼不离路、手不离转向盘的情况下，通过语音对系统进行操作。车辆导航系统将取代传统的行车指引方式，不仅改善了车辆的行驶安全及效率，而且还将提高道路的通行能力，疏缓平衡车流量，及时进行交通调度和管制。

2.1.3　汽车行驶的基本原理

要使停止的汽车开始行驶(起步)，以及在行驶中保持一定的速度，就必须不断地克服所遇到的各种运动阻力，对汽车施加一个与行驶方向相同的动力，这个推动车辆行驶的动力称之为驱动力，也称牵引力。

1.行驶阻力

汽车的运动阻力包括滚动阻力、空气阻力、车辆速度变化时引起的加速惯性阻力、遇到坡道上坡时的坡度阻力，这些阻力合称为行驶阻力。

(1)滚动阻力。主要是由车轮滚动时，轮胎与地面变形而产生。弹性车轮在硬路面上滚动时，路面的变形很小，轮胎的变形是主要的;车轮沿软路面(如松软土路、沙地、雪地等)滚动时，轮胎的变形较小，而路面的变形较大。此外，轮胎与路面以及车轮轴承内部都存在着摩擦。车轮在滚动时产生的这些变形和摩擦都要消耗发动机一定的动力，因而形成滚动阻力。滚动阻力的大小与汽车的总重量、轮胎的结构和使用时的气压及路面的性质有关。

(2)空气阻力。汽车行驶时除受到来自地面的作用外，还要受到周围气流的空气力和力矩的作用。汽车要挤开周围的空气，前面受到气流压力，后面形成真空，产生压力差，此外还存在着各层空气之间以及空气与汽车表面之间的摩擦，再加上冷却发动机、室内通风以及汽车外部表面凸起零件引起的气流干扰等，就形成了空气阻力。空气阻力主要与汽车的外部形状、正面投影面积的大小有关，特别是与汽车和空气的相对运动速度的平方成正比。因而当汽车高速行驶时，空气阻力将显著增加。

(3)坡度阻力。汽车上坡时，车辆重力沿路面方向形成一个与行驶方向相反的分力，称之为坡度阻力(也称上坡阻力)，其数值取决于汽车的总质量和路面坡度的大小。坡度阻力只在汽车上坡时才存在，但汽车上坡所做的功并未白白地耗掉，而是以位能的形式被储存。当汽车下坡时，所储存的位能变为汽车的动能，促使汽车行驶。

(4)加速阻力。汽车加速行驶时，由于其质量加速运动的惯性所产生的惯性力，称之为加速阻力。加速阻力主要与汽车的总质量、旋转质量的大小和加速度有关。

2.汽车的驱动力

为了克服上述阻力，汽车行驶必须有足够的驱动力。驱动力的产生原理为发动机的输出转矩经由传动系统在驱动轮上施加一个驱动力矩M_t，它力图使驱动轮旋转。在此力矩M_t作用下，车轮与路面接触之处对路面施加一个圆周力F₀，其方向与汽车行驶方向相反，其数值为

式中，r_r为车轮的滚动半径。

由于车轮与路面的附着作用，在车轮向路面施加力F₀的同时，路面对车轮也施加了一个数值相等、方向相反的反作用力F_t，F_t就是汽车行驶的驱动力。

作用在驱动轮上的力矩M_t愈大，则驱动力就愈大，当F_t增大到足以克服汽车在静止时所受的阻力时，汽车便开始运动(起步)。

汽车起步后，其行驶情况取决于驱动力与总阻力之间的关系。当总阻力等于驱动力时，汽车将匀速行驶;当总阻力小于驱动力时，汽车将加速行驶。随着车速的增加，空气阻力急剧增加，而使总阻力也急剧增加，所以汽车的速度只能增大到驱动力与总阻力到达新的平衡为止，之后汽车便以较高的速度行驶。当总阻力超过驱动力时，汽车将减速直至停车。