《大画汽车:图解汽车奥秘》—— 读书笔记

—— 图片来自绿洲·AE86 ——

 

本书是看过最浅显易懂的汽车书了,从汽车发展的历史,讲到发动机、变速箱等重要组件,从汽车行驶到安全,最后介绍了汽车的设计与制造流程,整体对汽车的认识更近了一步。

 

1 汽车的发展

马车时代:

最初的车辆源自于马车,由马牵引两轮的车辆行驶,因此当时的车夫和马匹是最重要的交通组成。

蒸汽机时代:

18世纪西方进入蒸汽机的时代,英格兰人利用煤炭将水烧开,烧开的热水提供向上的动力,从而推动车轮运转,这就是蒸汽发动机。由于车辆需要随时准备大量的水和煤炭,因此仅适合火车这种庞大、运行路线单一的场景。随后也出现了各种不同的燃料代替蒸汽机,比如天然气、电池等,但是以当时的科技水平都没有发展起来。

内燃机时代:

由于蒸汽机动力转化很低,后来德国人尼古拉斯·奥托发明了内燃机,通过驱动轴实现进气、压缩、做功、排气——奥托循环,通过引入空气进行压缩,与汽油混合燃烧,热量转换为动力提供动能。

 

从马车到汽车,其实也经历过很长时间的争论,比如汽车的不安全性、马匹和车夫的失业、道路交通事故等等,仿佛现在的新能源与无人驾驶,所以相信无人驾驶也会终将成为新一代的驾驶主力。

 

2 发动机

 

汽车最核心的组件就是发动机,它提供了车辆行驶的动力来源。目前除了新能源汽车外,其他的摩托车、汽车、卡车等等都是用发动机来提供动力。

 

发动机在前面提到过,通过进压爆排提供动力,那么爆炸燃烧就需要燃料,有的使用柴油有的使用汽油,其实汽油和柴油都是从石油提炼而出,只是他们的提炼等级不同。柴油能提供更强的动力但是反应速度不快,大部分被用在拖拉机和货车上。汽油速度快但动力不强,一般用在家用轿车上

 

说回发动机,有了燃料还需要有空气才能燃烧。通过经验计算,空气与燃油的比例为14.7:1可以达到最好的燃烧效果,这个比值也叫做空燃比。当我们踩油门的时候,其实控制的是进入空气的量,车辆本身的控制系统会根据比例决定喷射多少燃油,从而达到调节动力的作用,因此老司机说轻踩油门省油,不是没有道理的。

 

发动机上进行进压爆排的容器是气缸,通过增加气缸的数量可以达到更高的性能。比如摩托车上一般搭载的V型2缸机:

有的汽车上会搭载直列3缸机,这种发动机排量小耗油少,但是抖动比较严重,俗称“三缸机”,类似的还有4缸(最常见)、5缸(高档车)、6缸(宝马有)。

除了竖着排列气缸,还可对面排列,这种不太常见。V型排列是比较常见的方法,这样可以减小发动机的体积,声音也非常好听。一般听到的V8发动机,就是采用V型排列的8气缸发动机。还有W型排列的方式,支持的气缸数更多。比如低调的辉腾就采用V6发动机:

目前随着新能源的发展,出现了纯电的新能源汽车与油电混动的双擎。不过目前由于电池续航能力低、充电效率差、偏远地区缺少充电环境等因素,纯电车辆普及还需要一段时间。

 

3 变速箱

 

汽车有时候不能只按照固定的速度行驶,需要切换汽车的速度,单纯依赖刹车片控制又浪费性能。因此汽车类似变速自行车在发动机到车轮之间,使用不同的齿轮控制速度。可以想象同样的转速,齿轮越大,转动车轮的距离就会越长,行驶距离也就越长,在相同时间的转速下速度就越快。发动机传动杆与齿轮之间的来回的切换,就涉及到离合器的作用。

 

手动控制变速箱就是手动控制离合和档位,一般会用左脚踩离合,右手控制档位变化;汽车自动根据速度变更档位和离合,就是自动挡。目前除了追求驾驶体验(跑车)或者降低汽车成本(出租),基本都会考虑自动挡。自动变速箱目前有很多种,比如大众的干式和湿式双离合变速箱,日系的CVT无级变速箱。

 

除了发动机和变速箱外,要保证汽车顺利转弯,就需要差速器,保证两个车轮的速度可以不同,从而保证内侧和外侧的顺利转弯;发动机为车轮提供动力的方式不同,分为四轮驱动还是二轮驱动,发动机作用在前轮还是后轮,又分为前驱还是后驱;汽车为了保证乘坐体验,在路过坑洼处需要有一定的缓冲,就涉及到悬挂系统,比如多连杆和麦弗逊。

 

随着科技的进步,目前一般的车辆还会标配自动驻车(在上坡汽车时不会溜车)、发动机启停(停车时自动熄灭发动机省油)、车道线保持(在车道线比较明显的时候自动发现车道偏离并进行修正)、定速巡航(使得车辆保持固定速度前进,手动转向或踩油门刹车时自动结束)、前车雷达跟车预警(基于雷达自动检测与前车的距离进行刹车防止碰撞)、倒车影像(有的提供的360度的倒车影像视野更大)。

 

4 车架

 

车架是保障车辆安全的最关键因素,与发动机、变速箱组成了汽车的三大件。

一般我们关注车辆安全,都会着重测试车身A柱(就是前挡风玻璃和前车门之间的柱子)、车门等的防撞性 以及 安全气囊的弹出。

 

5 速度

 

汽车的速度也是很关键的一个指标,一般我们提到的速度分为转速行驶速度,转速是发动机旋转的速度,以1000转每分来表示;行驶速度则是通过车轮上轮速传感器计算得出,单位是千米/时。

 

一般我们看速度的时候,需要关注启动速度,即百米耗时(这个性能会影响到日常超车,尤其是在国内的省道或者国道,需要借道超车时更为关键);还需要关注车速在120左右汽车的稳定性(因为跑高速限速是120)。关于最高速度一般跑车或者赛车才会去关注,咱老百姓日常市内也就是六七十。

 

影响速度的一个关键因素就是风阻,因此优美的汽车走线,很可能会与行驶速度有关,从而涉及到油耗的多少。比如越有棱角、越高大的车身风阻就越大,行驶起来的油耗就越高。因此很多车型都是越设计越低,为的就是追求低油耗。

 

6 摩擦与驱动

 

摩擦在车辆中是很重要的一环,有的地方希望增加摩擦,比如刹车;有的地方希望减少摩擦,比如汽车的机油。平时与驾驶关系密切的就是轮胎的摩擦力,比如在东北冬天回老家时,就需要换上雪地胎,不然平时的四季胎统一打滑。

 

另外不同场景下需要驾驶员用丰富的经验配合刹车来躲避危险,随着科技的发展很多地方都有自动化的系统辅助。

先来说说这个TCS,汽车在启动时如果加速过大、地面光滑,可能会导致车轮空转冒烟(很多赛车比赛开场时的场景),日常中为了避免这个问题,一般会采用TCS技术,当车辆检测到车轮启动与地面打滑时,会自动降低速度,保证车轮正常与地面起步前进,再慢慢提速。

ESP是一种牵引力控制系统,主要是为了避免在快速转弯时,车尾由于惯性造成的甩尾。

ABS即刹车防抱死系统,是目前车辆比较常见的配置。比如遇到障碍物或者急转弯时,由于驾驶员猛踩刹车或转向,导致车轮停止转动,车辆滑行造成危险。

EBD是电子制动力分配,一般与ABS搭配,会针对每个车轮与地面附着力的状况,将刹车力量适当的分配到不同车轮上。

 

7 车辆制造

 

车辆在制造的过程中,首先会进行市场调研,确定汽车座椅数量尺寸,消费人群的定位。然后通过设计图纸,确定车辆的外观。设计效果图和三维立体图进行详细构思。

 

接下来需要进行车辆的模型制作,比如先使用金属制作车辆的骨架,然后再上面添加油腻,做成模型,测试风阻和稳定性。接下来设计内饰,进行整车的匹配。

 

做完基础的设计后,需要开发样车,并进行碰撞、实际道路的测试。在这个过程中会着重进行风洞测试(测试汽车的风阻走线)、触觉、人体工学、高低温测试、自动空调测试、座椅的可靠性、舒适性、耐用性测试、汽车的各种噪声测试,如高速下的风噪和日常胎噪。

 

测试完毕后对车身组件进行冲压制作、焊装(车架的拼接)、涂装(除锈、喷漆)、总装(座椅、电子设备安装)、检验(测试驾驶和各组件)。

 

8 参考

 

1 汽车TCS、ABS、EBD、ESP 是什么?

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1640846321749267762&wfr=spider&for=pc

 

2 《大画汽车:图解汽车奥秘》

 

posted @ 2020-10-14 08:14  xingoo  阅读(483)  评论(0编辑  收藏  举报