汽車系統

汽車系統如今是世界各地生活中不可或缺的一部分，無論是透過幫助生產、收穫和將食物運送到配送中心，還是將工人運送到經濟機器中，或者只是透過擴充套件人群的活動範圍來提高生活質量。為了更好地理解汽車系統，尤其是常見的汽車，我們可以更好地理解物理學、力學、化學以及它們在生活中的應用。

將汽車視為一個完整的系統

汽車。本身就是一個完整的系統。汽車的多種用途催生了許多形式。眾多汽車製造商都為這些形式增添了他們自己的風格。甚至車主也做了很多努力，創造了更多變種。形式追隨功能，而汽車所需的功能決定了汽車整體的設計引數和約束條件，以及其構造的每一個部分。雖然許多不同的汽車被創造出來做許多不同的事情，有些汽車也被創造出來做許多事情，但縱觀汽車使用的廣泛多樣性，形狀和尺寸，大多數汽車已經發展成為具有非常相似的系統，構成它們的結構。想象一輛一級方程式賽車停在一輛新的運動型多用途車旁邊。差異是立即的，而且非常明顯。在表皮之下，在互連部件的排列深處，這兩輛車仍然有很多共同點。即使是懸架這樣的特定系統，其外觀和結構也截然不同，但它們在兩輛車上都執行相同的功能。兩輛車都使用往復式內燃機。它們都配備了液壓操作的制動系統。

本書旨在解釋最常見的系統，並希望探索一些罕見甚至奇怪的系統，以及深入研究現在正在出現和正在路上的新系統。本書的目的是展示系統各個部分設計和功能背後的力量和考慮因素，以及每個系統與其他系統的相互作用。通常會發現，一個系統的某個部分將在另一個系統中發揮同等作用。

發動機

發動機簡介

發動機是任何車輛最重要的部分。

現代汽車發動機本身就是一個相當複雜的系統。它本身相當複雜，也可以分解成一組子系統。

在開始討論發動機子系統之前，必須瞭解發動機作為一個整體。按照我們的傳統意義，汽車發動機將汽油中的化學能轉化為將車輛沿街道移動的機械能。汽油在發動機中燃燒。在一個被稱為燃燒的過程，汽油分子中的原子與空氣分子中的原子結合，結果是新的化合物和額外的能量。額外的能量用於推動汽車。

這是一個重要的考慮因素，因為許多涉及的因素都基於燃料和空氣的化學反應。

此時，重要的是指出電機和發動機之間的區別。

電機使用能量。發動機轉換能量。作為這種差異的一個主要例子，讓我們考慮一下蒸汽。蒸汽機車將是一個蒸汽發動機。機車燃燒煤炭或木材，從而將燃料的化學能轉化為熱能。熱能將水轉化為蒸汽，蒸汽的壓力推動驅動輪。然而，蒸汽輪機將是一個蒸汽電機。蒸汽壓力是在外部過程中產生的。高壓蒸汽流入渦輪機，產生機械能。

這帶我們進入了內燃機。在蒸汽機車的情況下，燃燒發生在燃燒器中，燃燒器的熱量被應用到鍋爐中。蒸汽從鍋爐中出來，進入使車輪轉動的機構，無論是渦輪機還是往復式元件。這可以稱為外部燃燒發動機，因為燃料和空氣的反應發生在燃燒器中，而向機械能的轉化發生在驅動機構中。在內燃機中，燃燒本身產生的壓力驅動產生運動的機械部件。

在內燃機中，有幾種型別。不同型別的燃料已成功使用。大多數現代汽車燃燒柴油或汽油。還有一些不同的方法可以從燃燒過程中產生運動。燃氣渦輪機和轉子發動機已用於汽車，以及普遍存在的往復式發動機。往復式發動機目前存在兩種形式；2衝程（或2迴圈）和4衝程（或4迴圈）。這些名稱指的是燃燒室內的燃燒迴圈的長度。在2衝程發動機中，活塞在動力/進氣衝程中向下移動（1），然後在排氣/壓縮衝程中向上移動（2）。當發動機運轉時，這個2衝程迴圈不斷重複。

在4衝程發動機中，活塞在進氣衝程中向下移動（1），然後在壓縮衝程中向上移動（2）。然後，活塞在動力衝程中再次向下移動（3），由燃燒的動力推動。最後，活塞在排氣衝程中向上移動（4）。此時，當發動機運轉時，4衝程迴圈不斷重複。

這裡有一些歷史可能有助於我們理解我們今天所知的ICE，然而。第一個已知的“大氣發動機”（這個詞將在後面解釋）是由克里斯蒂安·惠更斯在1670年代為路易十四國王制造的。這種“外部燃燒發動機”的目的是將水從塞納河抬升到一定高度，送到法國凡爾賽宮中央池塘。雖然它實際上從未工作過，但這個原型對ICE的發展至關重要。

定義他發明的兩個詞是“外部燃燒”和“大氣”；外部燃燒意味著燃料能的轉換髮生在工作產生的腔室外部，而大氣則意味著該發動機中的活塞暴露在大氣壓力下。為了將這些內容置於上下文中，想象一個帶有垂直活塞和 3 個主要埠的巨大氣缸；其中 2 個埠是水平延伸穿過腔室壁的，它們之間有一定的垂直距離，第三個埠位於腔室底部。活塞本身透過一個滑輪連線到腔室頂部，滑輪連線到任意設定的裝置，活塞背面暴露在大氣壓力下。

在這個系統中，一部分水在主腔室外部被煮沸（外部燃燒），蒸汽透過較低的水平埠進入主腔室，這將建立氣缸壓力，並迫使活塞垂直向上，直到到達較高的水平埠。然後，蒸汽壓力會排放到開放的大氣中，活塞背面的大氣壓力會迫使它向下，冷卻和冷凝產生的多餘水會從底部的垂直埠排出，滑輪連線的裝置會有一些可用的工作衝程（例如，從塞納河向上到凡爾賽宮的送水器）。

在接下來的大約 90 年中，發生了一些重要的小事件。惠更斯的合夥人丹尼斯·帕潘實際上讓大氣發動機工作起來。英國人托馬斯·塞弗裡為使用大氣式發動機從煤礦中抽水申請了專利。托馬斯·紐科門在 1712 年左右開發了一種帶閥門的系統，提高了系統效率。最終，這種閥門系統實現了自動化。然而，在 1760 年代，發生了非常重要的轉折點——詹姆斯·瓦特透過在蒸汽進/出埠安裝冷凝器核心，使蒸汽發動機成為封閉系統，從而迴圈利用相同的水，將燃料消耗減少了 75%。

第一輛真正的汽車是由法國人尼古拉斯·居紐特在 1760 年代後期製造的三輪蒸汽機驅動馬車。在接下來的一個世紀裡，這種型別的自推進車輛幾乎不存在。

四衝程發動機的執行

由於四衝程發動機在現代汽車中應用最廣泛，因此這裡的大多數資訊都來自它，也適用於它。二衝程發動機根據不同的原理工作。

構成一個迴圈的四個衝程是：（1）進氣，空氣/燃料混合物進入氣缸（2）壓縮，混合物被壓縮（3）點火，混合物被點燃（4）排氣，燃燒氣體被排出

傳動系統

傳動系統將發動機動力傳遞到地面。

制動系統

與啟動一樣重要，有時甚至更重要；那就是停止。所有現代汽車都使用液壓制動系統。透過制動踏板，操作員對主缸中的制動液加壓。加壓的液體作用於活塞。這些活塞對蹄或襯墊施加壓力。蹄的摩擦面作用於鼓的摩擦面。襯墊的摩擦面作用於盤的摩擦面。摩擦將運動部件的動能轉化為熱量。

制動系統

其他系統