车车基础知识扫盲

排量

排量是指发动机气缸工作容积之和。所谓工作容积就是活塞在一个冲程内经过的区域的体积。气缸的总容积减去活塞的工作容积，剩下的就是压缩容积，压缩容积是用来燃烧的。

排量的单位是升(L)，常见的排量的标识有三种，T，TD和L，比如1.5T，1.5TD或1.5L，有时候L也会省略，写成1.5。只要数字相同，排量就是相同的。T表示发动机带有涡轮增压(Turbo)，TD表示双涡轮，L表示自然吸气。在排量相同的情况下，涡轮增压能提供更多的空气，使燃料燃烧更充分，提高发动机功率。

扭矩

力矩是力与力臂矢量的叉积。力矩会让物体产生旋转运动的趋势，而当物体已经转动起来时，力矩也称为扭矩；当物体没有旋转或发生形变时，也叫转矩。扭矩和转矩只是力矩在不同场景下的概念。

力矩的计算公式是M=L×F，单位是N·m或kg·m，它们的换算关系是1kg·m=9.8N·m。M、L和F都是矢量，所以叉积的顺序不要搞反。力臂的方向是由转动轴指向着力点，力矩的方向由右手定则确定，四指指向L并向F的方向弯曲，大拇指的方向就是力矩的方向。力矩的数值大小等于向量L和F构成的平行四边形的面积，公式如下：

$$|M|=|L|\times |F|\times sin\theta$$

发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩，在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系。扭矩是衡量一个汽车发动机好坏的重要标准，一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。扭矩越大，汽车加速性能越好，车子越有力。汽车的零百加速时间也取决于扭矩。

扭矩与发动机的转速有关，因此在不同的转速下扭矩也不同。峰值扭矩应该在转速较低时达到，说明车子越有力。

扭矩传递到轮胎要经过两级放大，分别是变速箱和终传(尾牙)。依靠齿轮传动的变速箱放大扭矩的原理是将力臂变长。

如上图所示，齿轮A带动齿轮B。若已知齿轮A的扭矩为Ma，那么我们可以通过以下公式求出齿轮B的扭矩Mb。

$$Mb=Lb\times F=-\frac{|Lb|}{|La|}La\times F=-\frac{|Lb|}{|La|}Ma$$

负号是因为力臂是具有方向的矢量，Mb与Ma在数值上的比值为Lb/La，也就是两个齿轮的半径之比。因此，放大扭矩一定是小齿轮带动大齿轮。由于圆的周长与半径之间是线性关系，所以我们通常都会用齿轮的齿数比来计算。因为半径需要测量，而齿数只要数数就知道了。

很多人都误以为放大扭矩的原理是降速，但实际上降速是力臂变长后的效果，而不是原因。小齿轮带动大齿轮必定导致大齿轮角速度降低，也就是大齿轮转慢了。如果你从转速的角度去考虑，是很难想通转速和扭矩的关系的。现在你能明白什么时候大带小，什么时候小带大，为什么能省力了吧。

说完原理回到汽车，变速箱就是我们说的档，换挡就是改变变速箱的传动齿数比，不同的档位有不同的齿数比。那么轮胎最终获得的推力有多大呢？这里我们先给出公式，然后再详细说明。

$$驱动力=\frac{扭矩\times 变速箱齿数比\times 最终齿轮比\times 机械效率}{轮胎半径}$$

公式中的"最终齿轮比"也就是终传那里的放大。乘以"机械效率"是因为每经过一个齿轮传输，都会产生一次动力损耗。手动变速箱的机械效率约在95%左右，自动变速箱约剩88%左右，而传动轴的万向节效率约为98%。关于自动变速箱的传动效率，其实和自动变数箱的种类和技术基本有关，随着技术进步，自动变速箱的效率也在提高，这里的数据不能代表所有情况。

最后为什么要除以"轮胎半径"呢？因为我们要算的是力，而公式中分子部分计算出来的是轮胎的扭矩，由于力臂(轮胎半径)和力的方向是垂直的，因此sinθ等于1，所以我们直接除以轮胎半径就能得到轮胎的推力大小。

扭矩和发动机功率有关，根据扭矩也可以计算出发动机功率。

$$P=\frac{W}{t}=\frac{F\times s}{t}=F\times v=F\times r\times \omega =扭矩\times \omega$$

从上面的公式能看出来功率、扭矩和转速的关系，正如前面所说的，发动机功率恒定的情况下，转速越高，扭矩越小。因此汽车技术指标中给出峰值扭矩时也会同时标明转速，比如148/4600-5000就表示峰值扭矩148N·m，在4600至5000转时达到。

马力

马力135匹，经常会让人误以为它和马有什么关系，但其实马力是一个功率单位，一般指公制马力。规定1公制马力是在1秒钟内将75千克的物体升高1米所做的功，单位是Ps(匹)。

$$1Ps=75\times 9.8=735(瓦)$$

所以1千瓦约等于1.36匹。另外还有英制马力，它是1分钟内将1000榜的物体升高33英尺所做的功，用HP表示，1HP=735.7(瓦)。与公制马力是很接近的。

我们经常用马力来描述汽车发动机的功率，所以马力指的是发动机的功率。功率大的发动机能提供更大的扭矩，车车也就越有力，加速就越快。

因为发动机功率和转速也有关系，因此汽车技术指标中会同时给出功率和转速，比如89/6500-6600表示峰值功率89Kw，在6500至6600转时达到。

变速箱

变速箱就是我们常说的档。变速箱的作用是改变传动比，放大发动机扭矩，以及实现倒挡。我们常说的手动挡和自动挡其实就对应着变速箱的两大类：手动变速箱和自动变速箱。

手动变速箱在换挡时需要踩下离合器，拨动档把进行换挡。而自动变数箱则可以根据油门和车速自动进行离合与换挡。自动档的驾驶要比手动挡简单。

无论是手动变速箱还是自动变速箱，其基本原理都是改变输入轴与输出轴上不同半径传动装置结合。不同的变速箱对此有着不同的实现，传动装置也不同，有齿轮也有皮带。

手动变速箱

手动变速箱也叫MT，相对来说，手动变速箱的结构是比较简单的，维护也比较容易。手动变速箱的输入轴和输出轴上分布着大小不同的齿轮，通过不同齿轮的结合就能实现变矩，因此手动变速箱的传动效率比较高。手动变速箱的基本原理如下图所示。

图中红色的输入轴连接发动机，输入轴与其上的齿轮(深红色)是相连，它们一起转动。输入轴与输出轴通过齿轮连接(图中红色与蓝色的齿轮)，并且是始终连接的，输入轴的转动也会带动输出轴上的齿轮转动。但是输出轴上的蓝色齿轮与输出轴是不相连的，蓝色齿轮只是套在输出轴上。要想将动力传递到输出轴上，需要通过绿色的啮合齿轮，它与输出轴是相连的，也就是说，当绿色啮合齿轮与蓝色齿轮连接时，动力才会传递到输出轴上。上图显示的就是空挡的情况，下图是挂上一档的情况。

以上就是手动变速箱的简易原理。一个啮合齿轮可以控制两个档位，手动变速箱一般是5个前进档加一个倒挡，6个档位需要3个啮合齿轮。汽车参数中常见的6MT就是6档位手动变数箱。

自动变速箱

自动变速箱的种类较多，原理也不尽相同，结构也更复杂，维护成本高，传动效率相对偏低。

AT

AT的两个重要结构是液力变矩器和行星齿轮组。行星齿轮的结构如下，行星齿轮组就是由多个行星齿轮级联而成的。

上图中，外圈深绿色的是轨道轮，里面浅绿色的是行星齿轮，中间黄色的是太阳轮，后面灰色的三角形是连接行星轮的支架，叫做行星架，行星轮公转时就会带动行星架旋转。通过控制允许不同齿轮转动就可以实现不同的传动比。比如上图中是锁死行星轮(只自转，不公转)，太阳轮和轨道轮就实现了一组传动比。再比如可以锁死轨道轮，这时行星轮就会公转，行星架和太阳轮就实现了另一组传动比。而多个行星齿轮的级联就可以实现更多的传动比。

液力变矩器

液力变矩器是一个液力传动装置，同时兼具变矩功能。液力变矩器一边连着发动机，另一边输出到行星齿轮组，最终传递到轮胎。它并不是通过机械接触来传动，而是通过变速箱油来传动。好比你拿两个电风扇对着吹，其中一个插电，另一个不插电也会跟着转，就像风车的原理，只不过液力变矩器中的传动介质不是空气，而是油。

液力变矩器有三个主要部分：泵轮，导轮和涡轮。泵轮连接发动机，随发动机旋转将液油甩起来。涡轮连接动力输出，它在变速箱油的作用下被带动旋转。导轮在泵轮和涡轮中间，就行夹心饼干一样。上图中左边是泵轮，右边外圈是涡轮，内圈是导轮。

那么液力变矩器为什么能实现变矩呢？

变矩变矩，变的是力矩，明白这一点很重要。当泵轮旋转时，变速箱油被离心力甩向涡轮，同时由于泵轮上有扇叶，会带动变速箱油产生一个垂直于轴的旋转，也就是跟着泵轮转动的方向旋转。涡轮上也有叶片，并且有一定的弧度。当变速箱油到达涡轮时，会给涡轮的叶片施加一个压力，推动涡轮转起来。并且，泵轮和涡轮的转速差越大，涡轮叶片受到的压力就越大，随着涡轮越转越快，和泵轮的速度差逐渐减小时，变速箱油对涡轮叶片的压力也会减小，于是力矩也就变小了。

我们可以通过动量守恒来看，当变速箱油撞向涡轮叶片时，对其产生的压力为F，根据动量守恒，Ft=mv，假设t不变，那么F的大小和动量成正比，而动量和速度v成正比。注意这里的v是变速箱油撞向涡轮的速度，也就是它们的速度差。

这就是液力变矩器变矩的原理，你会发现它和其他变速箱变矩的原理是不同的。其他变速箱是通过改变力臂长度来实现变矩，而液力变矩器是通过改变力的大小来实现变矩的，因为M=L×F，改变L和F中的任何一个都能实现变矩。当然，液力变矩器的这种变矩是不可控的，它只在起步时有变矩作用，当涡轮转速追上泵轮时，它就只有传动的作用了，所以它还需要行星齿轮组。而且由于液力变矩器是非接触式的动力传递，因此，刹车时是不需要离合的。就像你把不插电的电风扇锁死，也不会影响插电的电风扇。

再说导轮，如果泵轮和涡轮存在速度差，那么变速箱油经过涡轮后，在推动涡轮旋转的时候，也会受到涡轮叶片的反作用力，改变变速箱油的方向，当油再回到泵轮时，就会给泵轮一个反作用力。导轮的作用就是改变从涡轮流向泵轮的变速箱油的方向，减小对泵轮的反作用力，所以直径比较小。变速箱油从泵轮流向涡轮时是不经过导轮的，只有从涡轮流回泵轮才会经过导轮调整方向。导轮上还有一个单向离合，只允许导轮朝一个方向旋转。如果泵轮顺时针旋转，变速箱油也会顺时针旋转，到达涡轮后，推动涡轮也顺时针旋转，而由于涡轮的反作用力，变速箱油会变成逆时针旋转，如果此时变速箱油可以推动导轮逆时针旋转，那么导轮改变变速箱油方向的能力就会大打折扣。这就好比在水泥地上拍篮球和在海绵垫上拍篮球，肯定是水泥地给篮球的反作用力更大，对篮球方向的改变更明显。下图是单向离合的示意图，如果往右转动，钢珠就会卡进斜槽，将轴承卡住。

液力变矩器在传递动力时会因为液体打滑损失掉一部分，现代液力变矩器会在泵轮和涡轮之间加一个锁止机构，通过液压控制，这里的"液"就是用的变速箱油。锁止机构工作时，泵轮和涡轮之间就是一个硬连接，提高动力传输效率，同样由电脑控制何时锁止。

DCT

DCT叫做双离合，顾名思义，它有两个离合，分别控制奇数档和偶数档。原理参考下图。

在输出轴上套了另一个输出轴，用两个离合器来控制，分别对应奇数档和偶数档。相比于手动变速箱，DCT可以实现预挂挡，如下图所示。

当挂上一档时，同时2档也被挂上了，但此时离合2是分离状态，紫色的轴也会在输出轴的带动下旋转。当系统判断需要挂二档时，只需要切换离合就可以了。所以双离合挂挡速度快。DCT的档位控制是由电脑控制的，因此它也是自动档，电脑会预判你接下来需要的档位，并提前挂好，等正真需要该档位时，切换离合就可以实现挂挡了。想象以下如果让你脚踩两个离合，嗯。。。我要这驾照有何用。。。只有章鱼哥表示很轻松。

双离合还有干式双离合和湿式双离合两种，干式是用空气散热，而湿式是用油液散热，整个变速箱内部都被变速箱油浸泡。干式双离合效率高于湿式，而湿式双离合比干式更耐用。

CVT

CVT属于无极变速箱，也是唯一一个用钢制皮带传动的变速箱。原理图如下。

上图中紫色的是锥形轮，可以相互运动，蓝色的是钢制皮带。当锥型轮相互靠近时，传动半径增大；当锥型轮相互远离时，传动半径减小。

CVT变速箱可以线性调整传动比，这也是无极的含义。同时也因为钢制皮带的承载力有限，CVT无法应对大扭矩输出，目前CVT变速箱的皮带承载力在400N·m，对于一般家用车完全够用。

AMT

AMT这个家伙一听就知到是AT和MT结合的产物，它本质上还是一台手动变速箱，只不过由电子取代了手动踩离合和换挡操作。

差速器

差速器是实现转向的结构。转向时，内外侧前轮行驶半径不同，转速也不同，差速器可以使两侧前轮以不同的速度转动。

具体原理可以参看这篇文章。

悬挂

悬挂是车架与轮胎的连接装置。为什么轮胎不直接焊在车架上呢，因为路面不平的时候车身会非常颠簸，车速越快，颠簸越厉害。悬挂装置中有弹簧和避震器，可以有效减小不平路面对车身的冲击，吸收震动，使汽车平稳行驶，提升驾驶体验。

按悬挂方式可以分为独立悬挂、半独立悬挂和非独立悬挂。独立悬挂是每个轮胎单独悬挂，非独立悬挂左右两轮是连接在一起的，一边轮胎的颠簸也会影响另一边的轮胎，而独立悬挂就不会影响。

麦弗逊悬挂

麦弗逊悬挂是一种相对简单且常用的悬挂，属于独立悬挂。因其占用空间小，常用于前轮悬挂，给发动机留下充足空间。麦弗逊悬挂的支撑和避震都在同一根轴上。

双叉臂悬挂

双叉臂是优于麦弗逊的一种悬挂结构，也属于独立悬挂。由上下两个叉形结构支撑轮胎，弹簧只起避震作用，不做支撑。

多连杆悬挂

将双叉臂的上下两个叉换成四根连杆，就变成了多连杆，他对轮子的控制又要比双叉臂好一点，也是独立悬挂。

扭力梁悬挂

扭力梁悬挂有一根横梁连接左右两轮，属于半独立悬挂。那么它为什么不是非独立悬挂呢，因为扭力梁可以发生形变，这也是扭力梁中"扭力"的含义。

扭力梁悬挂简单便宜，一般用在后轮悬挂上。

轮距与轴距

轮距是指车前轮之间的距离。

轴距是指车同侧前后轮之间的距离。

安全

安全气囊

安全气囊，设置在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车顶三个方向。安全气囊由三部分组成：气囊、传感器和充气系统。安全气囊的功能是当车辆发生碰撞事故时减轻乘员的伤害程度，避免乘员发生二次碰撞，或车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位。如果发生碰撞，充气系统可在不到十分之一秒的时间内迅速充气，气囊在膨胀时将冲出方向盘或仪表盘。从而使车内人员免受正向碰撞所产生作用力的冲击，大约在一秒钟后，气囊就会收缩（气囊上有许多小孔），因此不会妨碍车内人员的行动。

安全气囊的充气原理是化学炸药。刚开始使用的是叠氮化钠，温度达到300度时就会爆炸，50克的叠氮化钠能产生70升的氮气。但是叠氮化钠产生的气体是有毒的。需要添加添加硝酸钾或二氧化硅来中和毒性。现代安全气囊使用的是毒性更小的硝酸胍。

安全气囊的膨胀速度能达到320km/m，直接装上是致命的，因此一定要系安全带。

92#与95#

92和95指的是汽油中异辛烷的含量百分比。

92号汽油是由92%的异辛烷和8%的正庚烷成分组成，而95号则是由95%的异辛烷和5%正庚烷组成。

异辛烷的占比越高，价格就越贵，所以相比较来说，95号汽油比92号略贵一些。

异辛烷比例越高代表其抗爆性能就越好，但是每台汽车发动机的性能参数不同，导致其抗爆性也不同，要根据厂家提出的抗爆性数据，来选择使用适合的汽油型号。

辛烷值高的汽油动力更高，即95号比92号动力更强。

压缩比高的发动机应选择辛烷值高的汽油，因为发动机转速高，缸内点火会提前，当转速达到一个峰值，会出现还没发生点火缸内汽油就提前燃烧，这就是所说的爆震，汽油的辛烷值含量越高，越能有效增强抗爆震性。

当油气混合物注入汽缸后，活塞向上运动压缩油气混合物，当压力升高时温度上升，如果此时汽油的抗爆性过低，在火花塞点火前就开始燃烧，从而形成爆燃，也就是俗称的爆震。爆震不仅影响发动机的输出，还会对发动机造成损伤。

涡轮增压

废气带动涡轮，涡轮旋转压缩空气进入气缸，使燃烧更充分。涡轮增压能比自然吸气提升40%的发动机功率。

涡轮涡轮，"涡"说的它的形状，因长得像蜗牛而得名；"轮"是说它有可以转动的结构，像电风扇那样。扇叶的转动会压缩空气，这就是涡轮增压，不是蒸鸭。

涡轮有排气室和进气室，两个室各有一个扇叶，通过一根轴相连，一起转动。空气从排气室进入，带动扇叶旋转，同时进气室的扇叶也会跟着转动，压缩空气。这里进气和排气是站在发动机的角度来说的。

单涡轮

单涡轮就是只有一个涡轮。

上图左边是发动机气缸，燃烧后的废弃经过管道进入涡轮，带动扇叶旋转，涡轮将空气压缩后经过下方蓝色的冷却室，最后进入发动机。自然吸气靠的是活塞向下运动时产生的真空吸入空气，而涡轮增压相当于将空气吹进发动机。因为涡轮旋转速度非常快，因此进入涡轮的空气必须先过滤，否则容易损伤涡轮。

涡轮越大，压缩的空气就越多。但是大涡轮也会带来"涡轮迟滞"，效果就是汽车速度较低时，一脚油门下去要等个一两秒动力才会跟上。这是因为发动机转速不高时，产生的废气不足以带动涡轮快速旋转，导致空气压缩效率不高，当发动机转速上去以后，还是很给力的。

涡轮增压是利用发动机的废气工作，还有一种利用发动机动力工作的机械增压。虽然机械增压没有涡轮迟滞，但是会消耗一部分发动机动力，使输出到轮胎的动力减小。

双涡轮

双涡轮用两个小涡轮代替了一个大涡轮。示意图如下。

双涡轮是为了改善涡轮迟滞现象，因为涡轮变小了，在低转速时也能有较好的响应。

另一种双涡轮是使用一大一小两个涡轮，也叫顺序涡轮。

在发动机直接通往大涡轮的管道中有一个阀门，在低转速时，阀门是关闭的，只有小涡轮工作以实现较好的响应，当转速升高时，阀门打开，大涡轮也参与工作，以压缩更多的空气。

双涡管

双涡管是为了充分利用气缸的气压。示意图如下。

点火之后缸内会瞬间产生一个高压，到达最高点后下降，降到最低点后回到大气压。在点火顺序上相邻的缸，前一个缸的最低压和后一个缸的气压上升阶段会有一段重叠，相当于前一个缸的低压抵消掉了部分后一个缸的高压，为了避免这种抵消，就有了双涡管，它将点火顺序上不相邻的两个缸用一条管道送入涡轮，于是4个缸被分成了两组，1和4缸一条管道，2和3缸一条管道，因此得名双涡管。

前驱和后驱

前驱车是横置引擎，发动机曲轴与汽车行驶方向垂直，发动机动力连接到前轮。后驱车是纵置引擎，发动机曲轴与汽车形式方向平行，发动机动力连接到后轮。

前驱车车头一般比后驱车短。由于前驱车不需要传动抽将动力传输到后轮，动力损耗小一点，结构会简单一点，车内空间也会大一些。当然，像五菱宏光那样中置后驱的神车就不存在车头长的现象了。

前驱车会发生转向不足，也就是推头现象，后驱车会转向过度，发生甩尾，也就是漂移，所以能漂移的都是后驱车。

快速启动时，车辆重心会后移，因此后驱车比前驱车有更好的抓地力。

由于动力和转向都在前轮是，前驱车的控制比后驱车差。

民用车一般是前驱车，跑车一般是后驱车。