《汽车是怎样跑起来的》

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May 31, 2021
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总评

读这本书的原因是自己一直很喜欢车,但是却对汽车的内部“一无所知”。恰巧遇到了这本书,写的非常通俗易懂,而且解决了很多困惑。但也因通俗,所以知识点比较杂,且大多数知识点都是一带而过。
 

读书笔记

第一章 汽车的五大要素
  • 五大要素:行驶、转向、停车、舒适性、安全性
  • 汽车的发展历史,就是行驶、转向、停车三方面性能不断优化的过程。
第二章 行驶——发动机是汽车的心脏
  • 以四冲程发动机为例,重复执行进气、压缩、膨胀、排气四个进程
    • 目的是将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转,进而带动轮胎旋转。
  • 理论空燃比:一般是指其质量比为14.7:1,即当汽油质量为1、空气质量为14.7时,汽油刚好燃尽。
  • 当活塞升至上止点时,与活塞降至下止点时相比,气缸内混合气体的体积仅为其1/10。此时我们称“压缩比为10.0”。压缩比越大,发动机做功就越多,效率就越高。
  • 充分压缩后再燃烧,能够释放巨大能量。但是,要增大压缩比,则需要使用高辛烷值汽油。
  • 爆震:发动机压缩比越大,混合气体的体积被压缩得就越小,混合气体的温度也会越高。火花塞逐渐靠近时,温度不断升高,在遇到火焰之前汽油就会自燃,这种异常燃烧称为爆燃。
  • 当给火花塞接通1万伏的高压电时,就会从电极前端的狭窄间隙中飞溅出火花,成为点火源引燃混合气体。由于引燃之前混合气体已被充分压缩,一旦引燃,火焰就会迅速扩散,速度可以达到每小时50~100km。
  • 火花塞利用线圈暂时储存蓄电池放出的电,使其在引燃时瞬间释放1万伏的高压电,进而产生电火花。
  • 凸轮控制进气阀和排气阀开闭。凸轮是尖一些的鸡蛋形状,那么只要尖头转至最高点,就能立刻关闭进气阀,如果圆一些就会慢慢关闭进气阀。
    • 圆一些的凸轮更适合高转速的发动机:为了将更多的混合气体储存在气缸中就要保证混合气体不从进气口逆向流出的情况下,在活塞开始上升后仍然让进气阀暂时处于开启状态。
      曲轴每旋转两次,凸轮轴旋转一次。
  • 排气量是表示发动机大小的指标,是指活塞上止点到下止点间的容积,也就等于气缸所能吸入的混合气体的量。
  • 当发动机将热量转化为曲轴的旋转运动是,气体温度从几千℃降至600~800℃。理论上讲,发动机的效率越高,废气温度也就越低,废气就无法得到充分净化。想要净化废气就要使废气保持高温,但这样一来发动机效率就会降低,油耗也会增加。也就是说,油耗越低,废气的净化程度越低,想要实现均衡是很困难的。稀薄燃烧是为了解决这一问题。
  • 运动消音器使用价格昂贵的玻璃棉。

汽车为什么不使用单缸发动机?

首先,汽车比摩托车重,需要更大的力。增加气缸数量就能增大排气量,也就能产生更大的力。除了增大排气量,通过增压也可以产生更大的力。所谓增压,是指压缩空气,将更多地空气送入发动机的方法。(涡轮增压就是一种)
其次,增加气缸的数量还能使汽车行驶得更顺畅。气缸数量增加,加速就会更快,振动也会减小,感觉会更舒适。

热车与机油

由于气缸和活塞之间总是有机油,因此即使在行驶前不进行一段时间提高发动机温度的热车,汽车也能正常行驶。热车最初的目的是通过使机油变热变滑,涂满发动机以防止某一部分缺油。如果不进行热车,就可以减少二氧化碳排放。机油本身就有润滑减磨、密封防漏和抑制二氧化碳排放的功能。
第三章 行驶——变速器利用齿轮改变力量
  • 扭矩表示力的大小。以前用kg·m作为单位,现在多用N·m。
    • 用kg·m作为单位,更容易解释,将扭矩表示为“举起离自己1米远的重多少千克的物体时需要的力”
  • 功率的单位是马力。
    • 詹姆斯·瓦特将一匹马在1秒钟内把重550磅(约250kg)的重物拉动1英尺(约30cm)所做的功定为1马力(HP,HorsePower)
      1Ps = 0.735kW
  • 扭矩指得是力本身,而功率是指做功量。
    • 扭矩表示爆发力的大小,因此简单来说是由排气量的大小决定的。
      功率表示做功量,因此它与汽车能够行驶速度有关。
      扭矩大小反映出汽车能否运载大量的货物,功率的大小反映出汽车能否行驶的又快又远。
  • 差速器能够使内轮缓慢转动,外轮快速转动,同时保证内外轮驱动汽车的力相同。
    • 我们把这个作用力称为差动。
  • 自动变速方式:
      1. 自动离合器式:
        1. 使用两个离合器,一个用于奇数齿轮,即1挡、3挡、5挡,另一个用于偶数齿轮,即2、4、6挡。1挡带动汽车发动后,2挡齿轮做准备,偶数用的离合器处于分离待机状态。由于从轮胎的旋转就能看出汽车加速的状态,因此发动机转速提高后就分离了1挡离合器,结合处于待机状态的2挡离合器。这样既缩短了齿轮切换的时间,又能自然顺利地完成变速。
      1. 液力变扭器式:
        1. 发动机和变速器之间安装了盛有液体的液力变扭器,发动机的旋转力通过液体传递到变速器。
          使用三个齿轮的行星齿轮。
      1. 无极变速器(CVT):
        1. 根据汽车的实际行驶状况,无限增大变数的级数。
          由两个滚轮和包裹滚轮的传动带组成。

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