自动变速箱及发动机基本原理.docx
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自动变速箱及发动机基本原理
窗体顶端
车辆自动变速箱装置
序列号：
2007011X00052642
成果大类：
科研产品
所属行业：
交通运输、仓储及邮电通信业
高新技术分类：
新能源与高效节能
成果完成单位：
中国北方车辆研究所
完成人：
完成时间：
2007年01月
应用领域：
汽车整车及零部件厂商、制造企业
鉴定情况：
知识产权归中国北方车辆研究所
特点：
国内领先
简介：
该变速箱是充分利用计算机及控制技术，将传统的机械变速箱加以改造，在原有固定轴式齿轮变速箱的基础上，把选、换档和离合器及发动机油门的操纵控制自动化。
它不仅保留了传统齿轮变速箱效率高、成本低、易于制造的优点，而且具备其它自动变速箱所具有的功能，操纵方便，符合我国国情。
应用或转让情况：
随着轿车进入家庭，自动变速箱的市场需求加速增长，市场前景广阔。
联系方式：
联系人：
黄郁馨孟艳电话：
83808688/83803120
邮件：
civilian@
邮编：
100072
手动变速箱的基本工作原理（图）
一、变速箱的作用
发动机的物理特性决定了变速箱的存在。
首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。
比如，发动机最大功率出现在5500转。
变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。
理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。
无级变速箱（CVT）就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。
二、CVT
无级变速箱有着连续的变速比。
其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。
现在，改进的设计使得CVT的使用已比较普遍。
国产AUDI2.8CVT
变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速。
奔驰C级SportCoupe6速手动变速箱
一个5档的变速箱提供5种不同的变速比，在输入轴和输出轴间产生转速差。
三、简单的变速箱模型
为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：
输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。
轴和齿轮（红色）叫做中间轴。
它们一起旋转。
轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。
轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。
车轮转动会带着花键轴一起转动。
齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。
在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。
齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。
手动变速箱的基本工作原理（图）
1档
挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。
见下图：
如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。
在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。
当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。
两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。
四、真正的变速箱
如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。
换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图
在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入1档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。
你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）。
手动变速箱的基本工作原理（图）
倒档通过一个中间齿轮（紫色）来实现。
如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。
因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。
同步装置
同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图
齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。
汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基本的概念！
发动机基本工作原理
一、基本理论
汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。
因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。
有两点需注意：
1．内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。
2．同样也有外燃机。
在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。
燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。
内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。
所以，现代汽车不用蒸汽机。
相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。
这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。
二、燃烧是关键
汽车的发动机一般都采用4冲程。
（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）
4冲程分别是：
进气、压缩、燃烧、排气。
完成这4个过程，发动机完成一个周期（2圈）。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：
1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气
2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。
3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。
4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。
注意：
内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。
三、汽缸数
发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。
我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：
直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。
四、排量
混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。
汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。
每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V63.0升。
一般来说，排量表示发动机动力的大小。
所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。
五、发动机的其他部分
凸轮轴控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。
火花必须在适当的时候放出。
阀门进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。
在压缩和
燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。
活塞环在气缸壁和活塞中提出密封：
1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：
活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）
活塞杆连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽包围着曲轴，里面有相当数量的油.
谈涡轮增压技术
一、涡轮增压概述
二、涡轮增压主要工作原理
三、涡轮增压器的构造
四、涡轮增压不足的地方
五、涡轮增压器使用需要注意的地方
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一、概述
以前坛子里有写这方面文章的，介绍的也比较详细。
今天，我又把“涡轮增压”拿出来再说，是因为我最近对PassatB5/1.8T的车和Bora1.8T这两款车比较感兴趣，看了些资料，想归纳一下，与大家分享，有说的不到的地方，也请你指正。
我92年开车的时候，在北京街头还看不到车尾部来个T字母的，或者Turbo英文标识。
我头次看到这样的汽车，应该是1998年Audi200后面有这个英文标识，当时我也不知道这是什么意识，后来才明白，它也是一提升发动机功率的一种新方法。
后来我又看了一些资料，总体感觉是一般德国车爱用这种技术，确实应验以前的话：
德国人提升发动机技术不是把发动机做得越来越大，而是越来越紧凑；而美国人为了达到发动机的功率，是增大了发动机的体积而达到提升功率的目的的。
应用涡轮增压技术来提升发动机的功率，已经有30多年的历史了，1998年以后，国内的汽车制造厂也开始使用Turbo技术。
尤其是南、北大众出的汽车，比如AudiA6/1.8t,Bora1.8T,PasstB5/1.8T逐渐多了起来，而且也比较好卖。
加速性能确实很爽，比如PassatB5/1.8T，只有10秒多指针就到100公里了。
二、主要工作原理
1、一般我们叫通俗了，都说涡轮增压，实际上它的实现是通过涡轮增压器来达到的。
涡轮增压器通俗地理解就是空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
2、涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。
3、当发动机转速增快（当加速的时候），废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，这样就可以增加发动机的输出功率了。
4、在现有的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在“工作效率不变”的情况下增加“输出功率”的机械装置。
一般能使发动机增加输出功率在10%到40%左右。
那么可以推断，如果使PassatB5/1.8的发动机，加了涡轮增压器以后的“输出功率”应该相当于2.3L排量发动机的输出功率了。
可想而知，这东西使让发动机的工作效率不变，就那么大的机器，还让人家多干点活，加个涡轮增压器来压缩空气，扩大进气量，从而增大输出功率，真有点电脑上CPU超频的意思啊。
想想还是人还是很聪明的，发动机体力不够，想办法硬让它够，呵呵......
三、涡轮增压器的构造
一般人想象这样的涡轮增压技术可能十分复杂，其实不然，一个空气压缩机再复杂也是一个机械装置。
它是由涡轮室和增压器组成，请注意他们的链接：
1、涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；
2、增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。
3、涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。
这样，一个整体的涡轮增压器就形成了，发动机就“超频”了。
四、不足的地方
在你搞清楚涡轮增压器的结构和它的基本工作原理之后，想到优点的同时，缺点一定是有的，鱼和熊掌真的是不可兼得啊。
涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。
这样如果你急加速，就会感觉发动机使不上劲。
五、涡轮增压器使用需要注意的地方
涡轮增压器再怎么先进，它还是一套机械装置，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600℃左右，增压器转子以832-1040r/min的高速旋转，因此为了保证增压器的正常工作，作为一般机械常识不是特别多的司机，使用中应注意以下非常非常的两点：
1、不能着车就走
尤其在冬季，发动机启动后，最好让其怠速运转一段时间，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。
千万注意刚启动后不能猛轰油门，以防损坏增压器油封。
可想而知，这个过程是一个润滑的作用
2、不要立即熄火
发动机长时间高速运转后，比如跑完高速，要进入服务器休息，不能立即熄火。
原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。
正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。
最好是怠速运转3-5分钟后在熄火。
由此可见，高速运转后，怠速运转3-5分钟是为了涡轮增压器降低温度。
其它诸如保洁（拆卸时保洁），润滑，检查各个管道的连接情况应该在例行检查的时候多多注意，这些东西对一个普通的司机来讲，可能复杂了一些，但保养的时候一定让师傅多多给看看。
六、参考资料
1、<<发动机新动力--涡轮增压>>
2、马元月<<带“T”涡轮增压发动机汽车过冬必读>>
谈变速箱工作原理
2005年11月27日 22:
12:
25 推土机9257 汽车论坛
汽车变速器，由大小齿轮构成，按大小排列成塔状。
一般地，变速器有四根轴组成，第一根轴是动力进入轴，插在离合器内，只要离合器踏板抬起来，它就转，与发动机的转速同步。
第二根轴在变速器的底部，其中一个齿与第一轴的一个齿永远啮合，跟着转，上面有大小不同的许多齿轮。
第三根轴与第一根轴同心安置，上面大小不同的齿轮可以前后滑动，与第二轴的齿轮啮合，得到不同的转速和扭矩。
第三轴是动力输出轴。
第四根轴是倒车轴，第二根轴要得到反向旋转，必须增加一个齿轮。
这个齿轮专门安装在一根轴上。
变速器的齿轮，永远啮合的，用斜齿，为什么要用斜齿，说起来就费劲了。
滑动的，起变速作用的，只能用直齿。
现在的汽车变速器，一般安装有同步器，作用是避免变档时齿轮发出响声，容易啮合成功。
因为同步器结构复杂，增加成本，一般只安装在高速档上，高级轿车会全部安上同步器，当然由你买单啦。
这是拆开盖子的变速器，左边是离合器，第一个斜齿，是第一轴的。
下面的第二轴看不见，除了第一轴上的那个齿轮，其余齿轮全部是第三轴上的，由此也可以看出第三轴很长。
第一轴是空心的，第三轴的一端要插入第一轴空心部分，以支承自身。
有小齿的，是同步器，密密的小齿是同步器的标志。
齿轮边上磨得发亮的凹槽，是变速叉叉的位置，变速杆带动变速叉前后移动，就使齿轮前后移动。
变速器在同一时间里，只能有一对齿轮啮合，否则就别死不可转动了。
这个任务由变速器盖子实现。
变速器盖结构简单，没有什么高科技，但却充满了智慧，非常巧妙，决定着变速叉的动作。
机械就是这样，讲究一个巧劲。
简单的东西能完成复杂的使命，另外的例子就是枪械，上面没有什么电路板，其动作却是智慧的结晶。
窗体底端
（注：
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