汽车轮胎知识大全（二）

五、发动机润滑/冷却系统解析

在我们日常养车中，定期更换机油机滤、检查水箱水是必不可少的项目，这对发动机的工作性能有着重要的影响。机油、水箱水分别是发动机润滑系和冷却系的重要载体，那它们是怎样对发动机进行润滑和冷却的呢？下面我们一起来了解一下吧。

● 发动机如何润滑？

发动机内部有许多相互摩擦运动的零件，如曲轴主轴颈与主轴承、凸轮轴颈与凸轮轴承、活塞、活塞环与气缸壁面等等，这些部件运动速度快，工作环境恶劣，它们之间需要有适当的润滑，才能降低磨损，延长发动机的寿命。机油作为发动机的“血液”，对发动机油具有润滑、冷却、清洗、密封和防锈等作用，定期地更换机油对发动机有着重要的作用。

机油主要存储在油底壳中，当发动机运转后带动机油泵，利用泵的压力将机油压送至发动机各个部位。润滑后的机油会沿着缸壁等途径回到油底壳中，重复循环使用。

反复重复润滑的机油中，会带有磨损的金属末或灰尘等杂质，如不清理反而加速零件间的磨损。所以在机油油道上必须安装机油滤清器进行过滤。但时间过长，机油一样会变脏，因此在车辆行驶一定里程后必须更换机油机滤。

● 发动机是如何冷却的？

发动机除了要有润滑系统减少零件间的摩擦外，还必须要有个冷却系统，适时将受热零件的部分热量及时散发出去，以保证发动机在最适宜的温度状态下工作。发动机冷却有水冷和风冷两种方式，现在一般车用发动机都采用水冷式。发动机水冷式冷却系统主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体、气缸盖水套等部分组成。

那是怎么进行冷却的呢？主要通过水泵使环绕在气缸水套中的冷却液加快流动，通过行驶中的自然风和电动风扇，使冷却液在散热器中进行冷却，冷却后的冷却液再次引入到水套中，周而复始，实现对发动机的冷却。

其实冷却系除了对发动机有冷却作用外，还有“保温”的作用，因为“过冷”或“过热”，都会影响发动机的正常工作。这个过程主要是通过节温器实现发动机冷却系“大小循环”的切换。什么是冷却系统的大小循环？可以简单理解为，小循环的冷却液是不通过散热器的，而大循环的冷却液是通过散热器的。

● 柴油机和汽油机的区别

柴油机和汽油机是汽车上最常见的两种动力装置，因为燃料的不同，柴油机和汽油机工作方式也是有所不同的。主要表现在以下几个方面，首先喷射方式不一样，一般的汽油机（直喷发动机除外）是将汽油与燃料混合后进入气缸，而柴油机是直接将柴油喷入已充满压缩空气的气缸。

其次，点火方式不同。汽油机需要火花塞将混合气点燃，而柴油机是压缩自燃点火。最后，压缩比不同，柴油机的压缩比一般都比汽油机的要大，因此它的膨胀比和热效率比较高，油耗比汽油机要低。

● 转子发动机是怎样工作的？

转子发动机也称三角活塞旋转式发动机，与我们常见的往复式发动机不同的是，它是一种通过三角活塞在气缸内做旋转运动的内燃机。

转子发动机的活塞是一个扁平三角形，气缸是一个扁盒子，活塞偏心地安装在空腔内。汽油燃烧产生的膨胀力作用在转子的侧面上，从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心，在向心力和切向力的作用下，活塞在气缸内做行星旋转运动。

在这过程中，工作室的容积随着活塞转动发生周期性的变化，从而完成进气、压缩、做功、排气这四个行程。活塞每旋转一次就做功一次，与一般的四冲程发动机每转两圈才做一次功，具有高马力容积等优点。

● 混合动力汽车是怎样的？

现在的混合动力汽车一般为油电混合，就是利用燃油发动机和电动机共同为汽车提供动力。混合动力车上的装置可以在车辆减速、制动、下坡时回收能量，并通过电动机为汽车提供动力，因此它的油耗比较低，但汽车价格相对较高。

根据电动机所起作用的大小，可以分为强混合动力和轻混合动力两种。强混合动力车主要采用大功率电动机，尽量缩小发动机的排量。在起步或低速时，可以单纯依靠电力行驶，如在车辆重载、加速等情况下，发动机才会介入工作。

轻混合动力车的主要驱动力是燃油发动机，而电动机只是作为辅助作用，不能单独驱动汽车。但能在车辆减速、制动时进行能量回收，实现混合动力的最大效率。

六、手动变速器结构原理解析

前面了解到发动机的工作原理，都知道发动机的转速是非常高的，如将动力直接作用于车轮来驱动汽车的话是很不现实的。为了满足汽车起步、爬坡、高速行驶等驾驶的需要，变速器应运而生。下面解析一下汽车变速器的结构及工作原理。

● 为什么变速器是必要的?

汽车作为一种交通工具，必然会有起步、上坡、高速行驶等驾驶需要。而这期间驱动汽车所需的扭力都是不同的，光靠发动机是无法应付的。

因为发动机直接输出的转矩变化范围是比较小的，而汽车起步、上坡却需要大的转矩，高速行驶时，只需要较小的转矩，如直接把发动机的动力来驱动汽车的话，就很难实现汽车的起步、上坡或高速行驶。另外，汽车需要倒车，也必须要用到变速器来实现。

● 变速器为什么能变速?

变速箱为什么可以调整发动机输出的转矩和转速呢？其实这里蕴含了齿轮和杠杆的原理。变速箱内有多个不同的齿轮，通过不同大小的齿轮组合一起，就能实现对发动机转矩和转速的调整。用低转矩可以换来高转速，用低转速则可以换来高转矩。

变速器的作用主要表现在三方面：第一，改变传动比，扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围；第二，在发动机转向不变的情况下，实现汽车倒退行驶；第三，利用空档，可以中断发动机动力传递，使得发动机可以起动、怠速。

● 变速器有哪些种类?

汽车变速器按照操控方式可分为手动变速器和自动变速器。常见的自动变速器主要有三种，分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、双离合器变速器（DSG）。

● 手动变速器的结构

手动变速器（Manual Transmission，简称MT），就是必须通过用手拨动变速器杆，才能改变传动比的变速器。手动变速器主要由壳体、传动组件（输入输出轴、齿轮、同步器等）、操纵组件（换挡拉杆、拨叉等）。

● 手动变速器工作原理

手动变速器的工作原理，就是通过拨动变速杆，切换中间轴上的主动齿轮，通过大小不同的齿轮组合与动力输出轴结合，从而改变驱动轮的转矩和转速。下面先看一下简化的手动变速器（2档）的构造图。

发动机的动力输入轴是通过一根中间轴，间接与动力输出轴连接的。如上图所示，中间轴的两个齿轮（红色）与动力输出轴上的两个齿轮（蓝色）是随着发动机输出一起转动的。但是如果没有同步器（紫色）的接合，两个齿轮（蓝色）只能在动力输出轴上空转（即不会带动输出轴转动）。图中同步器位于中间状态，相当于变速器挂了空档。

当变速杆向左移动，使同步器向右移动与齿轮（如上图所示）接合，发动机动力通过中间轴的齿轮，将动力传递给动力输出轴。

一般的手动变速器都有好几个档位（如上图的5档手动变速器），可以理解为在原来的基础上添加了几组齿轮，其实原理都是一样的。如当挂上1挡时，实际上是将（1、2挡同步器）向左移动使同步器与1挡从动齿轮（图中①）接合，将动力传递到输出轴。细心的朋友会发现，R档（倒车档）的主动齿轮和从动齿轮中夹了一个中间齿轮，就是通过这个齿轮实现汽车的倒退行驶。

● 同步器起什么作用？

变速器在进行换档操作时，尤其是从高档向低档的换档很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了避免齿间冲击，在换档装置中都设置同步器。

同步器有常压式和惯性式两种，目前大部分同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，主要是依靠摩擦作用实现同步。

当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

七、3种自动变速器原理解析

众所周知，汽车变速箱可以分为自动变速箱和手动变速箱。但并不是所有的人都能够完整地说出自动变速箱的种类以及各种类自动变速箱究竟在运作原理上有什么不同。下面来剖析一下AT、CVT、DSG这三种自动变速箱的运作原理。

● AT自动变速箱的结构及工作原理：

现在自动变速箱一般都是液力变矩器式自动变速箱，也就是俗称的“AT”自动变速箱。它主要由两大部分构成：1、和发动机飞轮连接的液力变矩器。2、紧跟在液力变矩器后方的变速机构。

液力变矩器一般是由泵轮、定叶轮、涡轮以及锁止离合器组成的。锁止离合器的作用是当车速超过一定速度时，采用锁止离合器将发动机与变速机构直接连接，这样可以减少燃油消耗。

液力变矩器的作用是将发动机的动力输出传递到变速机构。它里面充满了传动油，当与动力输入轴相连接的泵轮转动时，它会通过传动油带动与输出轴相连的涡轮一起转动，从而将发动机动力传递出去。其原理就像一把插电的风扇能够带动一把不插电的风扇的叶片转动一样。

AT自动变速箱每个档位都由一组离合片控制，从而实现变速功能。现在的AT自动变速箱采用电磁阀对离合片进行控制，使得系统更简单，可靠性更好。AT自动变速箱的传动齿轮和手动变速箱的传动齿轮并不相同。AT自动变速箱采用的是行星齿轮组实现扭矩的转换。

AT自动变速箱的换挡控制方式如上图所示。变速箱控制电脑通过电信号控制电磁阀的动作，从而改变变速箱油在阀体油道的走向。当作用在多片式离合片上的油压达到致动压力时，多片式离合片接合从而促使相应的行星齿轮组输出动力。

行星齿轮组包括行星架、齿圈以及太阳轮。当上面提到的三个部件中的一个被固定后，动力便会在其他两个部件之间传递。

● CVT自动变速箱的结构及工作原理：

CVT无级变速箱的主要部件是两个滑轮和一条金属带，金属带套在两个滑轮上。滑轮由两块轮盘组成，这两片轮盘中间的凹槽形成一个V形，其中一边的轮盘由液压控制机构控制，可以视不同的发动机转速，进行分开与拉近的动作，V形凹槽也随之变宽或变窄，将金属带升高或降低，从而改变金属带与滑轮接触的直径，相当于齿轮变速中切换不同直径的齿轮。两个滑轮呈反向调节，即其中一个带轮凹槽逐渐变宽时，另一个带轮凹槽就会逐渐变窄，从而迅速加大传动比的变化。

当汽车慢速行驶时，可以令主动滑轮的凹槽宽度大于被动滑轮凹槽，主动滑轮的金属带圆周半径小于被动滑轮的金属带圆周半径，即小圆带大圆，因此能传递较大的转矩；当汽车逐渐转为高速时，主动滑轮的一边轮盘向内靠拢，凹槽宽度变小迫使金属带升起，直至最高顶端，而被动滑轮的一边轮盘刚好相反，向外移动拉大凹槽宽度迫使金属带降下，即主动滑轮金属带的圆周半径大于被动滑轮金属带的圆周半径，变成大圆带小圆，因此能保证汽车高速行驶时的速度要求，

● DSG自动变速箱的结构及工作原理：

手动挡汽车在换挡时，离合器在分离和接合之间存在动力传递暂时中断的现象。这对于一般的民用车影响不大，但对于争分夺秒的赛车来说，会极大地影响成绩。双离合变速箱能够消除换挡时动力传递的中断现象，缩短换挡时间，同时换挡更加平顺。

上图是一个大众6速DSG双离合变速箱的工作原理图。两个离合器与变速箱装配在同一机构内，其中一个离合器（1）负责挂1、3、5和倒挡；另一个离合器（2）负责挂2、4、6挡。当驾驶员挂上1挡起步时，换挡拨叉同时挂上1挡和2挡，但离合器1结合，离合器2分离，动力通过1挡的齿轮输出动力，2挡齿轮空转。当驾驶员换到2挡时，换挡拨叉同时挂上2挡和3挡，离合器1分离的同时离合器2结合，动力通过2挡齿轮输出，3挡齿轮空转。其余各档位的切换方式均与此类似。这样就解决了换挡过程中动力传输中断的问题。

上图是一个大众7速DSG双离合变速箱的工作原理图，其工作原理与6速类似。离合器1负责控制1、3、5、7挡；离合器2负责控制2、4、6和倒档。

如果大家还是没弄懂双离合变速箱的原理，大家可以看看上面这个大众6速DSG双离合变速箱的原理简图。这个简图非常清晰地说明了双离合变速箱的传动原理。下面是一个关于双离合变速箱工作原理的视频。

八、传动系统结构解析

我们知道，发动机输出的动力并不是直接作用于车轮上来驱动汽车行驶的，而是需经过一系列的动力传递机构。那动力到底如何传递到车轮的？下面我们了解一下汽车传动系统是怎样工作的。

● 动力是怎样传递的？

发动机输出的动力，是要经过一系列的动力传递装置才到达驱动轮的。发动机到驱动轮之间的动力传递机构，称为汽车的传动系，主要由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器以及半轴等部分组成。

发动机输出的动力，先经过离合器，由变速器变扭和变速后，经传动轴把动力传递到主减速器上，最后通过差速器和半轴把动力传递到驱动轮上。

汽车传动系的布置形式与发动机的位置及驱动形式有关，一般可分为前置前驱、前置后驱、后置后驱、中置后驱四种形式。

● 什么是前置前驱？

前置前驱（FF）是指发动机放置在车的前部，并采用前轮作为驱动轮。现在大部分轿车都采取这种布置方式。由于发动机布置在车的前部，所以整车的重心集中在车身前段，会有点“头重尾轻”。但由于车体会被前轮拉着走的，所以前置前驱汽车的直线行驶稳定性非常好。

另外，由于发动机动力经过差速器后用半轴直接驱动前轮，不需要经过传动轴，动力损耗较小，适合小型车。不过由于前轮同时负责驱动和转向，所以转向半径相对较大，容易出现转向不足的现象。

● 什么是前置后驱？

前置后驱（FR）是指发动机放置在车前部，并采用后轮作为驱动轮。FR整车的前后重量比较均衡，拥有较好的操控性能和行驶稳定性。不过传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。

FR汽车拥有较好的操控性、稳定性、制动性，现在的高性能汽车依然喜欢采用这种布置行形式。

● 什么是后置后驱？

后置后驱（RR）是指将发动机放置在后轴的后部，并采用后轮作为驱动轮。由于全车的重量大部分集中在后方，且又是后轮驱动，所以起步、加速性能都非常好，因此超级跑车一般都采用RR方式。

RR车的转弯性能比FF和FR更加敏锐，不过当后轮的抓地力达到极限时，会有打滑甩尾现象，不容易操控。

● 什么是中置后驱？

中置后驱（MR）是指将发动机放置驾乘室与后轴之间，并采用后轮作为驱动轮。MR这种设计已是高级跑车的主流驱动方式。由于将车中运动惯量最大的发动机置于车体中央，整车重量分布接近理想平衡，使得MR车获得最佳运动性能的保障。

MR车由于发动机中置，车厢比较窄，一般只有两个座位，而且发动机离驾驶人员近，噪声也比较大。当然，追求汽车驾驶性能的人也不会在乎这些的。

● 离合器的作用

离合器位于发动机与变速器之间的飞轮壳内，被固定在飞轮的后平面上，另一端连接变速器的输入轴。离合器相当于一个动力开关，可以传递或切断发动机向变速器输入的动力。主要是为了使汽车平稳起步，适时中断到传动系的动力以配合换挡，还可以防止传动系过载。

离合器主要由主动部分（飞轮、离合器盖等）、从动部分（摩擦片）、压紧机构（膜片弹簧）和操纵机构四部分组成。汽车离合器有摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。目前与手动变速器相配合的离合器绝大部分为干式摩擦式离合器，下面就对摩擦式离合器工作原理做个说明。

离合器盖通过螺丝固定在飞轮的后端面上，离合器内的摩擦片在弹簧的作用力下被压盘压紧在飞轮面上，而摩擦片是与变速箱的输入轴相连。通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，将发动机发出的扭矩传递给变速箱。

在没踩下离合器踏板前，摩擦片是紧压在飞轮端面上的，发动机的动力可以传递到变速箱。当踩下离合器踏板后，通过操作机构，将力传递到分离叉和分离轴承，分离轴承前移将膜片弹簧往飞轮端压紧，膜片弹簧以支撑圈为支点向相反的方向移动，压盘离开摩擦片，这时发动机动力传输中断；当松开离合器踏板后，膜片弹簧重新回位，离合器重新结合，发动机动力继续传递。

● 万向节的作用

万向节是指利用球型等装置来实现不同方向的轴动力输出，位于传动轴的末端，起到连接传动轴和驱动桥、半轴等机件。万向节的结构和作用有点像人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。

如前置后驱的汽车，必须将变速器的动力通过传动轴与驱动桥进行连接，那为什么要用万向节呢？主要是为了满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化。

按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。目前轿车上常用的等速万向节为球笼式万向节。

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编辑：jq