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1 汽车原理示意图 2 汽车的基本构造 车轮 轮胎与刹车 所有汽车的重量 加速刹车和转向力都由车轮承受 因此其结构一定要坚固 而为了控制转向就要使用轻合金铸造车轮 可以提供所需的刚度 刹车是利用摩擦产生减低车速所需的阻力 悬吊系统 主要包括弹簧与缓冲器 行驶时 系统每分钟会震动一千至一千二百次左右 有助于减低车行驶时震动所造成的不舒适 发动机 是汽车的动力来源 靠燃烧汽油产生动力来推动车轮 不过只有四分之一的热能转变为动力 其余的热能都分散到排气系统和冷却系统了 普通一辆车 最少有一万三千个不同的零件装配而成 而其中一千五百个零件是要同步运转的 并且许多零件都在万分之五寸或更小的公差内运行 车体 现在的轿车很少具有底盘 而是在车体结构上安装整辆车的机件 车身钣金的厚度在0 015至0 035寸之间 因此车身结构设计需有足够强度 能承受汽车行进中产生的巨大应力 转向 汽车以方向盘控制行驶方向 行驶中用于使方向盘转动的力量大约需要五至十公斤 如果加了辅助机构 可减至一公斤以下 电路 启动发动机的主要电源 由一个12伏特的电瓶供应 这个部分还包括启动马达 车灯 雨刷系统 音响和别的装置 传动系统 介于发动机与车轮之间 包括变速箱与传动轴 它将发动机的动力加以适当的调校后传到车轮 3 发动机的推动力 汽油与空气混合物在燃烧室内燃烧 连杆把活塞推力转变为曲轴的旋转运动 曲轴旋转动力传送到车轮 进气门开关 排气门开关 火花塞点燃混合气体 混合气体燃烧膨胀压下活塞 气缸盖包括进气 排气门和打开气门的摇臂机构 以及关闭气门用的气门弹簧 气缸盖还包括进 排气道 而通常也有燃烧室 曲轴总成气缸内的活塞上下往复运动 有连杆连接转动的曲轴 曲轴由气缸体底座的主轴承支撑 曲轴的一端是飞轮 用以使每个气缸所产生的推动力平稳连贯输出 4 气缸排列方式 V型六缸引擎 V型四缸引擎 水平对置引擎 直列六缸引擎 动力冲程的重叠 动力冲程的重叠 动力冲程的重叠 动力冲程的重叠 直列四缸引擎 动力冲程的重叠 V型八缸引擎 动力冲程的重叠 5 凸轮轴配置方式 OHV 推杆式 SOHC 置顶式单凸轮轴 DOHC 置顶式双凸轮轴 最大马力 一般均以hp或ps表示马力大小 具体而言 其是指将4 5吨的重量于一分钟的时间内垂直提高1m的力 若记录最大马力为110hp 5600rpm 即表示引擎在转速5600转时可输出110匹的最大马力 最大扭力 以kgm表示扭力大小 及不限时间的将1m长的举杆水平的伸出 在其前端加上1kg的重量时 轴方向所产生的扭力即为1kg 扭力特性会影响汽车爬坡 加速性能 耗油量及牵引力等 不管引擎回转数为何 平缓的扭力曲线最为理想 扭力的定义 压缩比 气缸内活塞有其活动上下限 称为 上死点 下死点 压缩比即为汽缸在这两种状况下的容积比 大致上 压缩比高的车种 引擎出力也较大 但低压缩比车则有较耐 操 的优点 6 四冲程循环 12341 进气冲程进气门打开 排气门关闭 活塞下降 吸入混合气体 这冲程一旦完成 进气门立即关闭 2 压缩冲程进气 排气门全部关闭 上升的活塞压缩已进入燃烧室的混合物 而压缩热则把混合物尽量气化 3 工作冲程进气 排气门仍然关闭 火花塞产生火花 燃点压缩的混合气体 气体燃烧时产生巨大压力 推动活塞向下 排气门适时打开 4 排气冲程进气门关闭 排气门打开 活塞上移以排出废气 然后进气门再开 排气门关闭 接着开始另一循环 7 汽油与空气如何混合 当驾驶人踏下油门踏板时 节气门打开 经文氏管流过的空气流量加大 因而导致部分真空的产生 把汽油吸入 节气门开的越大 引擎的马力也越大 8 电子喷油装置 喷射系统 空气 进气感应器 电脑 燃油泵 喷油嘴 燃油 节流阀 燃油喷射装置的构造 9 电喷方式 节流阀体喷射 单点喷射 喷油嘴 燃油 空气 节流阀体 进气歧管 多点喷射 MPI 单点喷射 SFI 10 对短时四轮驱动汽车来说 司机拉动手柄或转动开关可以把汽车切换成二轮或四轮驱动 如上图所示 短时四轮驱动一般常为后轮驱动 司机拉动手柄转动开关之后 使分动器和前轮连接在一起 变成了四轮驱动 在常时四轮驱动汽车上 通过中间差速器使前后车轮始终处于连接状态 即常时四轮驱动始终为四轮驱动 短时四轮驱动和常时四轮驱动的差别 分动器操作选择例图 2H表示高速二轮驱动 操纵杆在这个位置时表示前轮不驱动 只有后轮驱动 这个档位用于市区行驶 或好路面行驶 4H表示高速四轮驱动 主要用于雨雪等易滑路面 4L表示低速四轮驱动 主要用于需要大驱动力的场合 如不平路面 砂地 野地 11 离合器的原理 一个由电钻带动的砂轮 原理与汽车上由引擎带动的飞轮相同 如果由另一个砂轮与转动中的砂轮接触 摩擦力会使它一同转动 但转速较慢 接触压力增加 两个砂轮就会一同转动 这就是摩擦离合器的作用原理 离合器的从动片与变速箱的输入轴相互结合 从动片中间的孔四周有花键 与输入轴上的凹槽刚好配合 若非锁定在轴上 从动片就可在轴上滑动 并在转动时 随输入轴一同转动 液力飞轮的起动和加速是渐进的 它的涡轮起初静止 受泵轮抛溅的液压油推动 引擎转速超过每分钟一千五百至两千转时 泵轮和涡轮的转速几乎相等 泵轮 涡轮 变矩器的原理 12 齿轮的杠杆作用 一个简单的杠杆 上图 可使一股小的力量 经较大距离 将一件重物移动一段较小距离 齿轮 下图 的作用就犹如一连串的杠杆 大齿轮转动的较慢 但有较大的扭力 齿轮比 第一档 3 5 1第二档 2 1第三档 1 4 1第四档 1 1第五档 0 85 1 13 自动变速箱 标准的自动变速箱 里面有两套行星传动装置 离合器和带式制动器 都布置紧密 齿轮比 第一档 2 92 1第二档 1 57 1第三档 1 1第四档 0 7 1 档位 P 停车档R 倒档N 空档D 1 4档3 1 3档2 1 2档1 限第1档 14 自动变速箱的优点 机械式自动变速箱利用车速及节气门开度等两种信号 来决定换档形态 以此由熟练者驾驶时 可接近手动变速箱的状态 要超越是相当困难的 电子控制式自动变速箱为了解引擎在行驶时的各种状况 使用各种感知器 获取必要的资料后 送入电脑 例如 利用节气门立置感知器以测定节气门的开度 将加速 减速或定速等确实的负荷资料信号 送给电脑 以判定驾驶者所要求的行驶状态 而电脑内任一种行驶形态都以程式设计 在其中选出最合适目前引擎及变速箱行驶条件的变速比之行驶形态 送出信号给控制阀的电磁阀 以进行适切的换档 此种情形 即在以往的机械式控制阀 加上电脑后 使其精确的ON OFF 使控制阀作用 在任一种行驶形态 即使是一流驾驶者操纵手动变速箱的车辆 也无法赶得上自动变速操作 亦即电子控制式自动变速箱已拥有相当优越的性能 自动变速箱与手动变速箱的差异 自动换档 省去操作离合器踏板及排档杆的麻烦 减少驾驶人的疲劳至最大限度 依路面状况 于最适当时机 自动平滑的变换齿轮比 故驾驶员不必精通繁杂的操作技巧 起步 加速或减速 均较为平滑顺畅 增加乘坐汽车的舒适性 引擎与车辆不是由固体机件连接 故无论何种情况 皆可使用引擎的最大动力 不象手动变速箱 引擎转速会受车速的影响 液体传动部分 使引擎与驱动轴间的扭振减至最少 故引擎 变速箱等寿命均可延长 并避免引擎及传动系统过负荷 15 排气管构造图 排气岐管 A段 氧传感器 排气管 B段 催化转换器 消音器 催化转换器 主要将废气中的HC CO NOX转换成较无害的H2O与CO2 氧传感器 侦测废气中的含氧量 并转成电子信号回馈给PCM做喷油量修正的参考 16 催化转换器 现今引擎的设计及汽车废气控制均相当先进严格 但所排出的废气中仍含有少量的碳氢化合物 HC 及一氧化碳 CO 故当车辆停留的时间较长或在车库密闭的空间内 请勿让引擎空转太久 以避免但所排出的废气中仍含有少量的碳氢化合物 HC 及一氧化碳 CO 进入车室内 造成中毒 催化转换器 最主要的功能是将排气管中的废气 CO HC NOx 转化为水蒸气 H2O 二氧化碳 CO2 及还原成氮气 N2 等无害气体 催化转换器主要是由白金 Pt 钯 Pd 及铹 Rh 等三种稀有金属元素所组成的 它在250oC 850oC左右的温度时 具有高度净化的作用 所以停车时必须注意不可停放在干燥的草皮上方 因为如此可能会点燃干草而造成火烧车的危险 另外催化转换器中的稀有金属 若被其他金属或异物所覆盖时则无法发挥原来氧化 还原的功能 为了环境空气的清净及延长催化转换器的寿命 故在添加汽油时 勿必指定使用无铅汽油 一般排气系统中加装催化转换器 会使马力损失约3 4 因此若催化转换器阻塞时 所降低的马力更为明显 一氧化碳与血红素亲和对人体健康之影响 症状 感觉不适 神经系统机能降低 头痛 头晕 呕吐 虚脱 昏厥 意识丧失 甚至死亡 COHb饱和度 17 轮胎 Tire 轮胎尺寸标示185mm胎宽 扁平比是65 14寸轮圈直径 R RADIAL子午胎 载重指标 86 表示对应的最大荷重量为530公斤 轮胎速度上限指标 H 表示最高安全极速是210公里 小时 轮胎磨耗指示标以 TWI 或是 箭头型指标 当此处的胎面纹路出现一条横纹直条时 表示轮胎花纹已磨耗至危险程度 必须更换新胎了 轮胎制造品牌 该轮胎的型号 系列 E表示该胎已符合欧共体标准的标示 18 轮胎 Tire 新胎面 已磨损胎面 胎面磨损指示带 轮胎载重限额指标对照表 轮胎速度上限指标对照表 19 子午胎 RadialTire A 各种不同的胎面设计 Tread 代表不同性能导向的轮胎 有一般行驶兼顾舒适性 低噪音的胎面 或是强调抓地力操控性的跑车化设计 均完全不同 B 纵向沟纹 功能在于雨天的排水性功能 C 呈 辐射状的横向沟纹 也强调其排水性能 D 各种不同的 块状花纹 用以增进抓地力 操控性表现 与减低噪音 E 块状花纹内的更细纹路 是经过一再测试与电脑辅助分析 来增加车轮驱动力 延长耐磨寿命 或消除滚动噪音 或增强刹车制动力等 更司其职的设计 F 钢丝带帘布 WireBreakers 有数层 减少轮胎被异物刺破几率 G 胎体层 Carcassplies 在钢丝层下的聚合物多层交叉材质 构成轮胎主体 主导了轮胎的柔软度 以发挥操控性与荷重能力 H 内衬胶 InnerLiner 轮胎内部表皮橡胶 防止漏气为主 I 胎层 钢丝 Beadtoe 由极硬聚合物组成 负责与轮圈之固定和防止漏气或脱离 20 制动系统 当您踩下刹车踏板时 实际上您是经由刹车踏板的连杆机构对刹车系统主油压缸的活塞施加压力 主油压缸内的刹车油被加压 经过刹车油管线将压力传送到前后刹车的分泵油压缸 引动刹车 采用油压刹车系统最主要的原因 正是因为油压系统可以把施力 放大 最基本的液压原理 液压油压强 lb in2 液压缸活塞面积 in2 液压缸压力 lb 连接刹车踏板的主油压缸虽然名为 主 缸 但其实其活塞面积最小 根据前面这个简单的式子 踩刹车踏板不必多少力道 就可以刹车油加到相当压力 而各刹车分缸的活塞面积远比主缸大 同样的刹车油压强 可使刹车分缸产生极大的出力 因此纤纤女子的一脚 也能让庞然大物的汽车停下来 液压原理示意图 100PSI 输出力50磅 输出力100磅 输出力200磅 21 制动系统 油压系统只是刹车力而已 真正让车子停下来 还是刹车碟或是刹车鼓的磨檫力 您在汽车杂志的试车报告里 应该常常读到某某新车的刹车系统是 四轮碟式 或者 前碟后鼓 再老一点儿的车子还有 四轮鼓式 刹车 模拟碟式刹车动作的原理 可以到厨房拿一只碟子当作刹车碟 您用拇指 食指拎着碟子当作刹车皮 碟子旋转的时候 刹车油推动活塞 把您拇指 食指向内一掐 碟子就停住了 鼓式刹车是比较传统 老式的刹车系统 模拟鼓式刹车似的动作原理 您则得再上厨房向老婆借只咖啡杯当刹车鼓 您五只手指伸入其中当作刹车来令片 咖啡杯旋转的时候 刹车油推动活塞 把您五指向外一张 就把咖啡杯停住了 机车的刹车通常也是鼓式刹车 鼓式刹车体积比碟式刹车要小 刹车皮的磨耗也较慢 而碟式刹车相较起来最大的优点则是其散热效果好 22 防抱死刹车系统 ABS 未配ABS 配备ABS 防抱死刹车系统 ABS刹车主要功能 回避紧急意外 ABS电脑系统在感测到车辆快抱死了 虽然会自动接受四轮刹车的调节 直到车子停下来 但期间最重要的还是靠驾驶人冷静的握稳方向盘去 闪避意外碰撞 因此 正确的ABS功能认知是 它能在紧急重刹车状况下 保持车辆不被抱死失控 维持方向盘转动能力 转向回避意外发生 而非马上煞住车子 其次 在一般状况下 ABS与非ABS车辆具相等的刹车距离 所以驾驶者应保持一定的安全行车距离 不可因配备ABS 就有恃无恐开快车或缩短行车安全车距 当遇到意外要避开障碍物时 右脚要立刻猛力踩下刹车不放 而且是要尽力全力的踩 以下三项要诀 供您参考 第一 当ABS刹车系统作用时 脚底会感受到一股断断续续反弹抖动 这时万万不可松脚 而要持续猛力踩住刹车踏板 直到车子停下来或紧急情况解除 第二 当猛力踩住刹车不放的同时 一定要镇静的操作方向盘 轻轻的将方向盘转向安全的路面 不要因为心慌意乱而大幅转动方向盘 造成失去抓地力而甩尾 车辆将不听指挥的撞上不该撞上的东西 如同无ABS车辆一般 第三 倘若ABS车子是手排档 在右脚猛力踩住刹车的同时 别忘了左脚也踩下离合器踏板 防止引擎熄火 再小幅转动方向盘至安全的方向 23 悬挂系统 为什么要有悬架装置 如果道路建筑师能筑成十全十美的道路 汽车就不需要具备这么复杂的悬架装置完美得适合各种路面和行驶的需要 一套良好的悬架装置必须有足够弹性和减震作用 弹性是对负荷而生弹性的阻抗力 减震是弹簧受力压缩后对部分能量的吸收能力 如果不吸收去这能量 弹簧会反弹超越静止时的位置 上下不停猛跳直至震动完全平息 减震作用把动能转变成热能 为了减少噪音 给弹簧添上额外的柔软性 弹簧都装在橡胶垫子上 到此 汽车的悬架还未完备 车内坐垫的弹性 是减震作用最后的一环 驾车人和乘客坐在软垫上 才免受剧烈颠簸震动 三连杆式独立悬挂 麦佛逊支柱式前悬挂系统 轴衬垫橡皮 24 避震器 悬挂系统中的避震器 ShockAbsorber 它除了吸收坑洞路面的震动 以提高乘车舒适性外 最重要的是提供过弯平衡稳定性 同厂牌相同车系中 也会因引擎马力大小 车种性能定位不同 不一样轮胎配备而不同 阻尼系数 俗称 软硬度 的避震器设计 达到跑车化或房车性的操控性能诉求 一般多采用液压式避震器 而跑车则应用氮气填充式来提高反应性 避震弹簧 Spring 悬挂弹簧负载了全车的重量支持 车辆动态重心高低的维持 以及起伏高低路面的大幅度避震功能 为影响汽车操控性的灵魂零件 高性能车种如V6引擎或TURBO增压引擎 其避震系数也随着调较提高 以配合其重量增加和大马力输出的操控安全性 前后轮防倾杆 防倾杆的功能在于抑制过弯时车身因离心力导致的侧倾性 BodyRolling 使车辆在高速入弯时易于操控稳定 它由原厂设计来决定是否要加装 依其引擎性能和操控的不同 防倾杆也有不同粗细直径来达到不同抗侧倾性的调校 橡皮 悬挂系统还有其他零件来左右操控性是硬还是软如悬挂支臂和拉杆的轴套橡皮的硬度 如图所示位置 悬挂系统 避震器 shockabsorber 避震弹簧 spring 防倾杆 Anti RollingBar 25 转向系统 齿条齿轮式转向器这是一种最简单的转向机构 转向轴带引一个小齿轮转动 再推动齿条 齿条与车轮凭球节连接 因而容许车轮作左右运动 转向器体方向盘操纵一个凸轮销钉式或蜗杆螺母式转向器 转向器则驱动与车轮连接的转向垂臂 这垂臂与车轮凭连杆和从动臂接合妥当 伺服加力转向的优点 多数大型汽车都装上伺服加力转向系统 作为标准装置 使转动方向盘时少用点力 和在低速时 比如在有限场所停车 较一般的转向机构更容易 伺服加力转向系统也有助于行车安全 一般转向机构 如果爆胎或遇到冲击 方向盘可能猛烈扭转 使驾驶者纠正突然的转向 26 车身基本条件 扭转刚度车身应该可以抵受从前方和后方来的扭转力 否则车辆在崎岖不平的道路上行驶 就会因而挠曲进而影响汽车的操纵性能 并且发出颤动声和吱吱声 大梁刚度汽车的车身可以比作一根大梁 这根大梁两端的四个角落由车轮支撑着 如果没有适当的刚度 车身的中间就会凹陷 那么车门在开启及上锁的时候就会产生困难 引起不便 大梁刚度不够的车身 扭转刚度也一样不够 因此适当刚度是一项最基本的条件 侧向冲击的抗力汽车的车门 底梁和侧壁 应能抵挡在意外发生时从侧面而来的冲击力 安全玻璃钢化玻璃受到撞击时会碎裂 使驾驶人的视线受到阻碍 但是玻璃碎粒成圆边 不容易造成割伤 早年的层压玻璃 在发生车祸时 常出现穿破的情形 对乘客造成严重的伤害 现代的层压玻璃 能抵受强力的撞击 不会碎散 即使破裂了 也不会妨碍驾驶人的视线 侧风阻力对于汽车的行驶性能 是一个很重要的因素 与低而呈圆形的车身比较 高而垂直的车身 对于侧面来的风造成较大的阻力 行驶时的贴路性较差 高而垂直的车身 对从侧面来的风造成强大的阻力 风吹过低而呈弧形的车身 产生较低的阻力 为了减低震荡和噪音 汽车的主要机械部件与车身结合时 使用了各种橡胶衬坐 使引擎 变速箱和悬架装置等 都装在有弹性的架座上 引擎 变速箱 后钢片弹簧 27 汽车的结构不能太刚 否则在碰撞时 冲击力就会全都传给乘客 但也不可一碰就塌 一点冲击力也不吸收 最安全的车身是个牢固的壳体 驾驶人和乘客坐于其中 碰撞时 前后两端渐渐塌陷 吸收冲击力 整个结构的车身最安全 因为可视需要来设计车身的强弱部分 立体式底盘架也很安全 因为钢管的组合可吸收冲击力 则会将大部分冲击力传到乘客身上 有些塑胶车身比钢制车身更能承受轻微的碰撞 烯苯乙烯共聚物制的车身外科碰凹后可弹回原状 但塑胶不能象钢一样在受碰撞时塌陷 因此容易使乘客受伤 玻璃强化塑胶车身受到大力碰撞时 可能碎裂 而且容易着火 整体结构的钢制车身 最大的缺点就是锈蚀 尤其是在车身承受应力的部分 若锈蚀严重 这些部分往往会在高速行驶时失效 造成意外 所以汽车制造商不断设法防止钢材生锈 如避免车身藏水纳垢 用较佳漆料以及防腐钢材等 车身结构 乘客车厢横隔板 整体结构的车身 是一个坚硬牢固的壳体 驾驶人和乘客就坐在这个壳体内 碰到意外碰撞时 汽车的前后两端渐渐塌陷 吸收了大部分的冲击力 因而减轻坐在中间的乘客所受到的冲击 汽车发生碰撞的时间虽然极短 但安全带的作用亦由此得见 并阻止乘客冲向前方 避免严重损伤 如果乘客没有系上安全带 则会被冲力抛向前方 不论车身如何塌陷 也不会把这冲力减轻多少 安全的车身设计 都是使汽车在受到碰撞时 车身慢慢塌陷 因而消耗了部分的冲击力 使乘客 系上安全带 所收的冲击没那么严重 车头前头各部分对冲击的抗力较小 但抗力逐渐向后递增 至横隔板处最大 横隔板是牢固的安全车厢的一部分 途中可见车门的内部 有些汽车利用较轻的盒形断面大梁 来抵抗侧面的碰撞 图示大梁的断面 其长度与车门的宽度相等 此外也可用空心的管子作为加强构件 28 安全气囊 AirBag 驾驶侧 乘客侧 在国外 安全气囊成为辅助防护系统 SRS SupplementalRestrentSystem 它只在辅助安全带之不足而已 是 第二道 防卫撞击伤害的设计 保护头部及胸部 安全带才是最重要防止意外伤害的护身符 千万别全依赖安全气囊配备 随时系上安全带才能发挥防护功能 安全汽囊是针对 前方严重撞击 所设计的 它在车子时速达40公里以上的正面碰撞 以及车辆中心左右各约30 角的正侧面撞击时 才会感应产生作用 若前方乘客座使用 婴儿型儿童安全座椅 InfantSafetyChair 载乘幼儿时 记得应将此安全座椅固定在车后座椅上防止乘客座气囊作用时 打到安全座椅 29 冷气系统 A C 一般汽车冷气系统控制方法 可分为三种不同设计 拉杆式 为最基本型 旋钮式 则为大部分欧洲车或近年来美国车所采用 而较新一代日本车已多改用 按键式 控制面板 不论何种调节钮设计 其控制钮功能有五项 一 出风口位置选择 如前挡风玻璃除雾或直吹乘客 二 送风速度强弱选择 如分一至四段大小风量调节 三 冷暖气温度冷热调节 四 选择车外进气或室内空气循环 五 冷气压缩机ON或OFF 通常是一个附有指示灯光的开关 下雨天用空调除雾法 30 有了该系统 驾驶员和乘客可保持各自不同的温度 如果使用它时保持车窗关闭 这个系统工作最好 BI LEVEL 双向流动 这种设置使空气沿两个途径流动 FLOOR 地板 这种设置使大部分空气经地板附近的通道 其余空气从除霜器和侧窗通风口流出 DEFOG 除雾 这种设置使一半空气流向地板通道 另一半流向除霜器和侧窗通风口 除非外界气温低于4 C 否则空调压缩机在这种设置下会自动地工作 当空调压缩机正在工作时您仍能控制前排温度 FRONTDEFROST 前部除霜 按此按钮引