《大画汽车：图解汽车奥秘》—— 读书笔记

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和行驶速度，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？

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