汽车各系统工作原理

发动机工作原理概述汽车的引擎是汽车的动力源泉，就像人的心脏一样重要。

所以，一部车引擎的特性可以作为决定整部车性能的重要指标。

也就是说，如果一部车的引擎非常出色，那么这部车的性能也一定很出色。

汽车的引擎是通过燃油和空气所形成的混合气体燃烧、爆炸来产生动力的。

这一切的物理、化学变化都是在燃烧室内进行的。

首先，起动机带动引擎的曲轴运动，而曲轴通过特有的曲柄连杆机构带动气缸内的活塞上下运动。

在活塞向下运动时，气缸内产生了真空效应，同时外界的新鲜空气通过空气过滤器被吸入到进气腔，并通过此时开启的进气门而被引入到气缸内。

在空气进入气缸的同时，燃油也通过喷油嘴以绝对雾化状态喷射到气缸的燃烧室内（目前多数喷射引擎都是将燃油喷射到进气门处，然后与空气一起进入到气缸内）并与空气形成混合气体。

在混合气体形成同时，汽缸的燃烧室内火花塞开始打火，形成高达几万伏特的高压电火花，迅速点燃混合气体，混合气体发生爆炸，推动活塞向下运动。

这时气缸的排气们开启，将燃烧后的废气引入到排气管内，通过消音器被排放到空气中。

在活塞运动到下止点后，一个完整的工作流程结束。

由于运动的特性及曲柄连杆机构的特性，活塞会再度向上运动，同时开始第二个工作流程。

通过上图我们不难了解整个运动的过程（由于是剖视图，气缸未标出，活塞位于气缸内，活塞到达运动的上止点时与缸盖之间的空间为燃烧室），正是因为引擎的多个气缸内的活塞有顺序的交替运汽车总体工作原理概述可以说，汽车是当代科学与艺术的结晶。

从汽车的引擎启动开始就已经发生了涉及到物理、化学、机械等数不清的多种变化，因此，汽车的总体工作是一个非常复杂的过程。

由于汽车行业的飞速发展，所以，我们仅对当今非常普遍的采用燃油喷射(EFI)引擎的汽车予以了解。

在驾驶者通过钥匙启动点火开关时：此时点火开关迅速接通蓄电池与起动机，起动机将蓄电池的电能转化为机械能，起动机的前端齿轮啮合引擎曲轴后方的大飞轮旋转实现发动机的运转。

在引擎正常运转以后，起动机停止工作。

此时，引擎控制计算机（在钥匙插入点火开关并旋转时已经开始工作）同时控制燃油泵通过油箱向引擎输送燃油、引擎点火线圈在适当时机点火。

因为引擎的运转，气缸内的活塞已经高速的在气缸内上下运动，同时产生真空效应将外界的新鲜空气通过空气流量计和进气门引入到气缸内。

在空气进入到气缸同时，引擎控制计算机所控制的燃油也通过喷油嘴喷注到气缸内并与空气形成混合气体。

在混合气体形成后，计算机控制点火线圈通过火花塞迅速在气缸内点燃混合气体，产生巨大能量的爆炸将活塞向下推动。

在汽车的怠速阶段：引擎多个气缸内的活塞在混合气爆炸的推动下有顺序的交替上下运动，带动引擎曲轴的高速转动，这样就形成了汽车的最原始动力。

这时曲轴输出的原始动力将通过离合器（手排挡方式的变速箱）传递到变速箱。

在怠速阶段变速箱应处于空挡状态，此时，引擎传递过来的原始动力不会通过变速箱传递到车轮，而是在变速箱内部转化为热能。

这样就形成了汽车的停车怠速。

在此状态下驾驶者通过油门对发动机所做出的任何动作都不会导致汽车运行。

在汽车的行驶阶段：在怠速过程中踩下离合器（使变速箱与引擎的原始动力脱离）时，将档位操纵杆推入到相应的档位上，再松开离合器（使变速箱接受引擎的原始动力）。

这时，由引擎所传递的动力在变速箱内通过不同档位的齿轮比转换后，通过传动轴传递到车轮上，就形成了汽车的行驶运动。

同时在行驶时按照需要，可以变换不同的档位使动力动态的传递到车轮上来满足行驶的需求。

传动系工作原理概述汽车传动系的基本功用是将引擎输出的动力传输给驱动车轮。

按结构和传动介质分，汽车传动系的型式可分为机械式、液力机械式、静液式（容积液压式）、电力式等。

其实通俗的说，传动系主要分为离合器、变速箱（手动或自动）、传动轴、差速器等几大部分。

下面我们就这几大部分分别解释。

离合器——离合器其实主要是衔接引擎与变速箱的动力（自动排挡方式的变速箱不存在离合器），同时保证变速箱档位切换时动力的平稳输出。

离合器的主要部件是摩擦片，在汽车正常行驶时，摩擦片与引擎曲轴的大飞轮紧密结合，这时引擎动力通过离合器摩擦片传输给变速箱，当我们踩下离合器时，摩擦片与大飞轮分开，此时引擎动力被切断，我们可以自由切换档位。

这也就是为什么我们不踩下离合器而不能切换档位的原因。

（在变速箱接受引擎动力期间，变速箱内相应齿轮高速运转，如果不踩下离合器而强行切换档位将导致变速箱齿轮损坏，所以，一般变速箱都设有换档同步装置）。

变速箱——变速箱内设有多组不同比率的齿轮对应不同的档位（根据不同的齿轮比设定），将引擎输出的动力分别转化成高扭矩或者高转速的型式，来满足驾驶者的行驶需求。

一般来说低档位就会输出很高的扭矩，使汽车获得很高的起动或者攀爬力量；而高档位就会输出很高的转速，使汽车获得很高的行驶速度。

因为汽车在静止到起动行驶需要很高的扭矩，所以我们一般都是开始切换到低档位让汽车起动，在起动行驶以后可以逐步切换到高档位来获得行驶速度。

法拉利V8引擎＋变速箱传动轴——传动轴在变速箱接受到引擎的动力后，将动力分别输送给驱动车轮。

差速器——差速器这个字眼对于一些人来说可能是比较陌生的，但是它却是传动系统中非常重要的一部分。

在汽车转向的时候，由于变速箱输出的动力是单一的，所以分配到每个驱动车轮的动力应该是一致的。

这就导致一种现象，如果2边驱动车轮转速一致，是不可能实现转向的，正确的应该是靠内侧的转向车轮的转速应该低于外侧车轮的转速，才可能实现转向。

因此在汽车的2边驱动车轮之间都设有差速器，来实现转向时内外侧驱动车轮的转速差。

由图片可以看出，汽车动力的传递方向：引擎—离合器—变速箱—传动轴—驱动车轮行驶工作原理概述汽车行驶系的功能是接受由引擎经传动系输出的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力来保证汽车的正常行驶；传递并承受路面作用于车轮的各向反力及其形成的力矩；此外，行驶系尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和震动，保证汽车行驶平稳性，并且与汽车转向系配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制。

汽车行驶系主要由车架、车桥、车轮和悬架组成，如图所示：宝马528i行驶机构由上图可以看出，这是一部典型的引擎前置后轮驱动汽车。

引擎动力经长长的传动轴传输给后车轮，实现后轮驱动。

这样的布局方式有利于提高汽车高速行驶的稳定性能。

车架——现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，用来支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。

当今很多数跑车都采用以钢管焊接的桁架式车架，这种立体结构车架兼有车架和车身的作用。

也有部分轿车和大型客车取消了车架以车身来代替车架的作用，例如上图的宝马528i轿车。

车桥——主要功用是来传递车架与车轮之间的各方向作用力，目前几乎所有的轿、跑车都是断开式车桥，与独立悬架配合使用（一般重型机车使用整体式车桥）。

车桥还包括转向桥、转向驱动桥、支持桥（上图驱动桥为支持驱动桥，不具备转向功能）。

一般来说，全轮驱动的引擎前置跑车的前车桥都为转向驱动桥，即负责转向又起驱动作用。

在汽车行驶过程中驾驶者转动方向盘就是通过相应传动装置控制转向结使车轮左右摆动的。

而汽车行驶过程中的车轮自动回正特性是通过主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束这几个定位参数实现的，由于涉及到复杂的物理特性，这里暂不作介绍。

车轮——车轮主要由轮毂与轮胎组成。

在当今高速跑车的性能指标中，轮胎是至关重要的，它会体现跑车高速行驶时的抓地特性。

在正常使用汽车过程中，本着安全原则应选择抓地性强的轮胎，而在要求高速漂移过弯的拉力赛或者GT房车大赛中就要选择抓地性稍弱的轮胎来实现甩尾过弯。

例如雷诺的Clio Trophy赛车所采用的米其林Slick轮胎，在未预热前几乎没有抓地力。

悬架——悬架系统主要部件为避震器，主要是以液压控制。

汽车行驶的稳定性和舒适性主要取决于这个部件。

超级跑车的悬架及避震器都是经过绝对精密的测试与设定的，主要还可以有效的降低车身高度来提高车身的空气动力性。

所以，悬架系统的调校是十分复杂的。

另外，一些高级房车还采用了气压控制的悬架系统，主要由计算机根据车身高度控制气体的动态变化，从而提高车内驾驶者及乘坐者的舒适性。

转向工作原理概述汽车转向系的功能是改变或恢复汽车的行驶方向，满足驾驶者的行驶需求。

转向系根据转向能源的不同可分为机械转向系和动力转向系两大类。

由于目前绝大多数轿、跑车都采用动力转向系，所以本文着重对动力转向机构进行介绍。

动力转向机构是在机械转向系统基础上增加了液压助力系统HPS(hydraulic power steering)，它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统，一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。

由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。

现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。

这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力。

1.方向盘2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂 10.整体式转向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器上图为液压式动力转向系统示意图。

其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6 以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。

当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。

与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。

这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。

近年来，随着电子技术的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。

相应的就出现了电液助力转向系统。

电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统EHPS(electro-hydraulic power steering)、电控液压助力转向ECHPS(electronically controlled hydraulic power steering)。

EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗。

ECHPS 是在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。

电液助力转向系统的助力特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助力特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。

而当今高级轿车更多采用了更先进的电动转向系统EPS(Electric Power Steering)，主要由机械和电控电机组成，工作时由计算机通过力矩的计算来控制电机运动实施转向。