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作者: [日] 御堀直嗣 
出版社: 人民邮电出版社
原作名: クルマはなぜ走るのか
译者: 卢扬 
出版年: 2013-12
页数: 296
定价: 39.00
装帧: 平装
丛书: 图灵新知
ISBN: 9787115330321

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第1章 汽车的五大要素

1.1 汽车的五大要素

行驶转向停车这三大要素,加上舒适性安全性,构成了汽车的五大要素。

1.2 使汽车发动的物理原理

发动机中有汽缸和活塞,汽油在汽缸中的燃烧室内进行燃烧。由汽油和空气混合而成的混合气体被送入燃烧室内,燃烧发热后膨胀。

气体(混合气体)膨胀下压活塞,从而带动活塞下的轴转动。发动机输出的旋转力传递到轮胎,使轮胎转动。这样一来,汽车便“因热而动”了。

那么停车时又是怎样的呢?是用制动器使轮胎停止转动的。制动时,制动垫夹住与轮胎一起转动的制动盘。接着,盘和垫之间就会产生摩擦,摩擦产生热量(图1.3)。

这与天冷的时候摩擦双手就会暖和是一样的道理,因为双手摩擦会产生热量。制动盘与制动垫相互摩擦,生成的热量被释放到空气中。

这样一来,通过将旋转轮胎转化成的热量释放到空气中,使汽车减速直至停止。不只是汽车,自行车等的制动原理也是一样,即“因热而停”。

轮胎与路面间的摩擦,实际上是有限度的(图1.5),表示这一限度的图形叫做摩擦圆。汽车处于摩擦极限以下,即以摩擦圆内侧的速度行驶是安全的。但如果加速至超过摩擦极限,转向时汽车就会飞离路面。

1.3 汽车行驶、转向直至停车的过程

1.3.1 动力传动系驱动汽车

请看图1.6。这是发动机前置、后轮驱动的后轮驱动车(FR,Front Engine Rear Drive)的透视图。此外,根据发动机和驱动轮所在的不同位置,还有前轮驱动车(FF,Front Engine Front Drive)、后置后驱车(RR,Rear Engine Rear Drive)和中置后驱车(MR,Midship Engine Rear Drive)等类型。

从发动机到后轮,动力传动系依次包括离合器、变速器、万向节、差速器和传动轴。你可以与图1.6中的着色部分一一对应。

离合器负责切断发动机输出的旋转力。当驾驶员踩下离合器踏板时,旋转力被切断,位于离合器后面的变速器的齿轮也会分离。

由于齿轮的分离,旋转力完成变速,并通过万向节传递至差速器。在差速器中,由多个齿轮组合而成的装置,其旋转力将从发动机径直传向差速器并左右分散,通过传动轴传至后轮。由此,后轮轮胎转动,汽车才能行驶。

1.3.2 转向系统实现汽车转向

所谓转向系统,是指通过转动方向盘改变前进方向的装置,由方向盘、转向轴、转向齿轮箱和横拉杆组成。

转向轴的前方连着的小箱子就是转向齿轮箱。方向盘的转动经过转向轴传递至转向齿轮箱。

在转向齿轮箱中装有一个齿轮组,转动方向盘后是通过齿轮组来调整汽车行驶的方向的。

横向传递径直传来的旋转力,在某种意义上它与动力传动系中差速器的传递路径相似,都是通过齿轮组结构,将纵向传递来的力横向传递出去。

在转向齿轮箱中,将左右方向的移动转变为横向移动,并通过一种被称为横拉杆的连接棒传递至刹住前轮的车轴,从而改变前轮方向。由此,汽车改变了前进方向,完成了转向。

1.3.3 制动液传递制动压力,使轮胎停止转动

在驾驶室的方向盘下,有一个制动踏板(实际上是有三个踏板,中间的是制动踏板)。根据杠杆原理,当驾驶员踩下制动踏板时,位于驾驶室和发动机室之间的制动器主汽缸的活塞就开始运动。活塞的下压会给制动器主汽缸内的制动液施加压力,压力通过制动管道传递至4个轮胎。

在轮胎内侧,可以看到有圆盘状的制动盘和夹住制动盘的制动卡钳。受到压力的制动液将压力传递至制动卡钳,下压汽缸中的活塞。活塞受力,制动垫就会从两边夹住制动盘。受到制动垫左右夹击的制动盘因摩擦生热,热量随即被释放到空气中。这样一来,汽车降低了速度,不久就会停止行驶。

第2章 行驶——发动机是汽车的心脏

发动机有二冲程和四冲程之分。二冲程是指活塞每上下往复一次,燃烧一次,而四冲程是指活塞每上下往复两次,燃烧一次。汽车业界将二冲程和四冲程分别简称为二冲和四冲。

2.1 启动发动机

2.1.1从点火开始

驾驶员用钥匙打开车门,坐到驾驶座上。接着将钥匙插入方向盘旁边的钥匙孔,向右转动。这样一来,就给汽车通了电。我们将这个动作称为点火

之所以最先给汽车通电,是为了启动发动机、使用车内的空调和音响等电器。点火可以让汽车接入主电源。

智能钥匙系统

如今,从小型汽车到高级汽车,都采用了利用电波的电子钥匙(即智能钥匙)。当汽车的信号接收器收到钥匙发出的电波时,系统会通过判断信号和预先设定好的识别代码(ID代码)是否一致,来决定是否开启车门。如果手持电子钥匙离开车数米,车门会自动上锁。

每当钥匙的信号发送器和汽车的信号接收器之间传递信号时,识别代码会自动更新,并在下次传递前保持不变。因其组合数量有一亿之多,从而加强了汽车的防盗性能。

使用电子钥匙,就不需要通过将钥匙插进钥匙孔来开关车门。将电子钥匙拿进车内,按下发动机启动按钮,或者转动发动机启动把手,即可点火。

汽车是燃烧汽油的(照片2.1)。那发动机为什么需要通电呢?实际上是为了在最开始时,让汽油进入发动机内的汽缸。用电推动起动机转动,使发动机空转,从而将汽油导入汽缸。

2.1.2四冲程发动机的结构

发动机内有汽缸和活塞(图2.1),活塞与连杆相接,连杆连接着活塞和曲轴。活塞在汽缸中进行上下往复运动,带动连杆,从而使曲轴转动,这就是发动机的基本结构。曲轴的转动沿着传递路径(将在第3章中进行介绍),最终到达轮胎(车轮)。这样一来,发动机的转动带动轮胎旋转,从而驱动汽车。

活塞的往复运动包括进气、压缩、膨胀和排气四个冲程(图2.2)。因为有四个冲程,所以我们称这类发动机为四冲程发动机。在这一过程中活塞上下往复,带动曲轴转动。

2.1.3将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转

如图2.3所示,曲轴是一根凹凸不平的轴。凸出的部分连接着连杆的一端,连杆负责将活塞的运动传递至曲轴。活塞上下运动带动连杆上下运动。接着,连杆下压曲轴的尾部,曲轴开始旋转。这样一来,活塞的往复运动就转化为了曲轴的旋转运动。

2.1.4启动发动机前先使曲轴转动

为使曲轴旋转,需要利用蓄电池带动起动机转动。

起动机的转动带动曲轴旋转,活塞进而开始往复运动。接着,发动机开始空转。活塞下压时发动机内汽缸中的气压下降,产生吸力,从而将空气和汽油混合后的混合气体吸入汽缸中。随即进入最开始的进气冲程。

2.1.5用蓄电池供电

给起动机供电的电源,就是蓄电池。

给蓄电池充电使用的是交流发电机,它是一种依靠发动机动力运转的发电机。启动发动机后,交流发电机持续发电。将其产生的电通入蓄电池,就能保证蓄电池持续放电。