超实用汽车指南

<超实用汽车指南：爱车，就该懂车>内容简介：不了解汽车构造不会影响正常驾驶，不过，懂车的人，开车更快乐！本书从汽车的最基本常识入手，以爱车族应知的内容为中心，结合逼真、精美的彩图，对汽车内部构造、各部件工作原理作了详尽介绍，并对其中用到的各种各样的智慧、窍门进行说明。为了增加阅读趣味，书中还列举了许多不同的相关话题，让爱车的您，在选车购车、用车开车时提供丰富的基础知识支持，让爱车像宠物一样让你开心。第一部分 2第1节：前言 2第2节：序章汽车的构成(1) 3第3节：序章汽车的构成(2) 4第4节：永恒不变的功能--行驶、拐弯、制动 5第5节：汽车的各种分类 5第6节：最初的汽车比狗都慢 6第7节：充气轮胎大约诞生于100年前 8第8节：制动器通过转换能量发挥作用 9第9节：车身形状不同，设备也不同 9第10节：汽车的安全与环保 11第11节：主流汽车发动机--汽油机和柴油机 12第12节：以惊人的速度做往复运动的活塞 13第13节：大汽缸，小汽缸 13第14节：柴油发动机是否环保 14第15节：随着活塞运动开闭的进排气门 15第16节：能够实现高度控制的汽油直喷方式 16第17节：涡轮增压机将空气吸入发动机 17第18节：油门踏板控制发动机的进气量 18第二部分 20第19节：汽油机和柴油机的燃料为何不同 20第20节：意操作发动机会增加耗油量 20第21节：防止废气产生的噪音 21第22节：柴油机车的灰尘应该怎么办？ 22第23节：前轮驱动方式的特征--效率高、稳定 23第24节：跑车、高级车多是前置引擎后轮驱动型 24第25节：四轮驱动的卖点：牵引力强、行驶稳定 25第26节：手动变速器操作 26第27节：自动变速器靠纸的力量传递动力？ 27第28节：半自动变速器 28第29节：一侧的车轮空转时汽车走不了？ 29第30节：越野四轮驱动能克服艰苦条件的秘密 29第31节：支撑悬架系统的辅助装置 30第32节：跑车必须有运动员似的强韧腿脚 31第33节：拐弯时左右前轮的朝向不同 33第34节：转向系统操作完全电子化 33第35节：冬季轮胎在冰雪路上行驶的秘密 35第36节：轮胎和车轮一体化的技术？ 36第一部分第1节：前言前言最初，汽车是作为人们出行或搬运物品的工具而诞生的，而欧洲人在汽车诞生不久后就已经开始赛车。汽车不仅作为出行或搬运工具被广泛利用，还作为人们享受出行或搬运物品的工具而备受瞩目。早在古代奥运会上就设有马车比赛这一项目，因此车从诞生之际就被人们驾驭着，运用于比赛也就不难理解了。但我常常在想的是人们为什么如此喜欢移动呢？特别是在欧洲，好几家跑车生产商兴办起来，所到之处都能看到汽车比赛，大家都热衷于汽车驾驶。这种倾向现在依然没有改变，尽管环境问题已引起人们的注意，大家对汽车的兴趣却丝毫没有减退。很多人即使要去500多公里外的地方，也会选择自己开车去。为什么人们会感到驾车出行很愉快呢？对于爱车族来说，他们不仅能享受驾车的过程，心情也会变得很舒畅，这是因为出行本来对于人类就是一件快乐的事情。或者，人类生来就对自由移动有着非同寻常的期盼。在欧洲城邦兴盛之时，平民被禁止自由迁徙，但他们都非常渴望这份自由。可以想象如果人们心底铭刻着这段受到管制的历史记忆，那他们将会多么期盼能够随心所欲地移动。也许正因为如此，欧洲的汽车才会特别注重行驶性能，并且不断改进。汽车性能越好，人们越会崇尚自由，或许我们把这看作是人类本能的追求也不为过。上面说的缘由，在日本就大不相同。但不管是什么原因，驾车能令人愉快，让心情变得舒畅，这点日本和欧洲没什么差异。同样是开车，是否了解汽车的构造，驾驶人感受到的驾车乐趣在程度上会有很大的差别。了解了汽车构造的话，司机的操作便会得心应手，这样他会感到更多的喜悦，哪怕驾驶的是一辆破旧的汽车。汽车自从诞生以来，不断得到改进，到现在已经发展成为包含几万个零件的复杂机器。虽然人们都能轻易地驾驶汽车，但是稍微想想会发现，我们身边的工具除了汽车，再也找不到第二种如此精密复杂的东西了。尽管如此，只要基本原理不变，东西再复杂也能了解。因此，本书为了帮助人们更愉快地驾驶、利用汽车，试着从多个突破口对汽车的构造作了简单明了的讲解。首先序章中讲了汽车最基本的东西。接着从第一章起，我们将汽车分成几部分，对各个部分中使用的设备的基本构造和作用，以及其中用到的各种各样的智慧、窍门进行说明。可能有些设备比较难理解，为此本书配了图解和照片，力求做到好懂、易读。此外，为了增加阅读趣味，书中还列举了许多不同的相关话题。希望您读完本书后，在利用、驾驶汽车时，对车的看法和心情能稍微有所改变。如果这样，作者将甚感荣幸。第2节：序章汽车的构成(1)序章汽车的构成——汽车是智慧和实体结构的结晶在详细说明汽车的构造之前，首先让我们从整体上看看汽车。本章一边讲述汽车发展的历史，一边对几个要了解汽车必须知道的关键点进行讲解。那我们就正式开始学习汽车的构造吧。前言最初，汽车是作为人们出行或搬运物品的工具而诞生的，而欧洲人在汽车诞生不久后就已经开始赛车。汽车不仅作为出行或搬运工具被广泛利用，还作为人们享受出行或搬运物品的工具而备受瞩目。早在古代奥运会上就设有马车比赛这一项目，因此车从诞生之际就被人们驾驭着，运用于比赛也就不难理解了。但我常常在想的是人们为什么如此喜欢移动呢？特别是在欧洲，好几家跑车生产商兴办起来，所到之处都能看到汽车比赛，大家都热衷于汽车驾驶。这种倾向现在依然没有改变，尽管环境问题已引起人们的注意，大家对汽车的兴趣却丝毫没有减退。很多人即使要去500多公里外的地方，也会选择自己开车去。为什么人们会感到驾车出行很愉快呢？对于爱车族来说，他们不仅能享受驾车的过程，心情也会变得很舒畅，这是因为出行本来对于人类就是一件快乐的事情。或者，人类生来就对自由移动有着非同寻常的期盼。在欧洲城邦兴盛之时，平民被禁止自由迁徙，但他们都非常渴望这份自由。可以想象如果人们心底铭刻着这段受到管制的历史记忆，那他们将会多么期盼能够随心所欲地移动。第3节：序章汽车的构成(2)也许正因为如此，欧洲的汽车才会特别注重行驶性能，并且不断改进。汽车性能越好，人们越会崇尚自由，或许我们把这看作是人类本能的追求也不为过。上面说的缘由，在日本就大不相同。但不管是什么原因，驾车能令人愉快，让心情变得舒畅，这点日本和欧洲没什么差异。同样是开车，是否了解汽车的构造，驾驶人感受到的驾车乐趣在程度上会有很大的差别。了解了汽车构造的话，司机的操作便会得心应手，这样他会感到更多的喜悦，哪怕驾驶的是一辆破旧的汽车。汽车自从诞生以来，不断得到改进，到现在已经发展成为包含几万个零件的复杂机器。虽然人们都能轻易地驾驶汽车，但是稍微想想会发现，我们身边的工具除了汽车，再也找不到第二种如此精密复杂的东西了。尽管如此，只要基本原理不变，东西再复杂也能了解。因此，本书为了帮助人们更愉快地驾驶、利用汽车，试着从多个突破口对汽车的构造作了简单明了的讲解。首先序章中讲了汽车最基本的东西。接着从第一章起，我们将汽车分成几部分，对各个部分中使用的设备的基本构造和作用，以及其中用到的各种各样的智慧、窍门进行说明。可能有些设备比较难理解，为此本书配了图解和照片，力求做到好懂、易读。此外，为了增加阅读趣味，书中还列举了许多不同的相关话题。希望您读完本书后，在利用、驾驶汽车时，对车的看法和心情能稍微有所改变。如果这样，作者将甚感荣幸。第4节：永恒不变的功能--行驶、拐弯、制动永恒不变的功能——行驶、拐弯、制动汽车构造从大的方面讲可以分为三部分。首先是相当于身躯的车身，其中又包括和动力有关的设备（发动机、传动系统）以及相关行驶的设备（悬挂、转向、制动、轮胎和车轮）。虽然这些部件各自原理没变，但都经历了发展演变，现在的各个部件和以前相似但不完全相同。比如机房，在以前，引擎的周围空荡荡的，透过空隙可以看到地面，但现在已经看不到这种车了。现在汽车的机房都非常复杂，根本没有空隙，机房处增设了各种各样的设施，许多管道，线路纵横交错。设备再复杂，汽车的本质一样汽车复杂化当然是为了提高自身性能。"行驶、拐弯、制动"这三者作为汽车的象征性能，以前和现在都一样。但现在，人们的要求极度提高，安全性能的强化以及汽车与环境的关系等问题受到重视，这使得汽车越来越复杂。话虽如此，只要汽车的功能仍然是"行驶、拐弯、制动"，汽车基本设备的功能就不会变。只是最近出现了一种用内燃装置以外的东西作动力来源的汽车，比如电池燃料汽车，这使得实际情况确实发生了一些改变。电子学在近年来取得的进步将会大大改变汽车。之前，汽车只有发动机、自动变速器等少数设备是电控的，最近生产的汽车实现了高度电控。比如，迄今为止直接连接在减速器上的节流阀也能够在电动机的控制下自由开关。如此一来电脑技术便能实现根据判断自动控制，防范危险。并且作为今后的发展趋势，电控化的浪潮将波及到更广的范围，比如动力转向、制动器等。第5节：汽车的各种分类汽车的各种分类我们平时经常谈到汽车，汽车实际也分不同类型。就说乘用车，其分类方法就有好多种，每个分类标准下又细分为几种类型：比如按代表性的分类方法即车身形状分，一般可以将汽车分为轿车、旅行车、面包车、越野车、跑车、敞篷车等，但事实上各种车的定义并不明确。最近出现了一种被称作城市多功能用车，它涵盖了多种类型的车，这使得车的分类愈加模糊。比如轿车，一般指有独立的行李舱的三厢车，但有时两厢的掀背车也叫掀背轿车。所谓三厢指的是发动机舱、乘座舱、行李舱三个舱相互独立的车，两厢指的是乘座舱和行李舱合为一体的车。从用途来看，可分为以享受驾驶乐趣为目的的跑车和一般乘用车。另外还可以根据发动机排气量、车身大小等多种标准进行分类。再来看看汽车设备，根据发动机和传动系统的种类及配置，汽车可以分为前置引擎前轮驱动（FF）、前置引擎后轮驱动（FR）、后置引擎后轮驱动（RR）、中置引擎后轮驱动（MR）等种类。最近的流行趋势是城市多功能用车。这种车正如其名所示涵盖了多种车型，最初这种车的类别很难定位，最近它被看作了一种新车型。追根溯源，这种车是将粗野的运动型多功能车加以改造，使其符合都市风格而诞生的。除了城市多功能用车，现在具有运动型多功能车风格的旅行车、面包车等车型也在不断增加，也就是说，旅行车、面包车也和运动型多功能车一样越来越"运动"了。人类的复杂性促成了发动机的诞生我们都知道人处于生物界的最高等级。但人类在运动能力上就不及很多生物了。而正是这种劣性成为了人类改进汽车的原动力。人类虽然缺乏运动能力，但本性比一般动物复杂，于是连狗都跑不过的人类为了跑得更快而发明了汽车。同样，本来汽车只要能够帮助人移动、搬运物品就足够了，但是人类不断追求更快的速度，钟情于朝气蓬勃、新潮的设计，其原因也就在于此。第6节：最初的汽车比狗都慢最初的汽车比狗都慢和货车、马车不同，能够自动行驶的"汽车"诞生于18世纪后半期。第一辆汽车以发明者的名字命名，叫"古诺汽车"，它以蒸汽机为动力来源。我们很难想象它就像高级跑车似的冒着浓烟行驶的场景，但在当时，它的发明具有划时代的非凡意义，在那之后蒸汽汽车蓬勃展。大概在19世纪末期，卡尔·本茨和戈特利布·戴姆勒发明了汽油机车。但当时蒸汽机车发展比较完备，暂时占据优势，然而蒸汽机车因其启动比较费时、加水麻烦等弊端，不久它的主体地位便被急速发展的汽油机车取代，随后人类迎来了内燃机时代。那以后的大约100年间，内燃机作为汽车动力取得了飞跃发展。汽车的定义是："由发动机的动力驱动车轮运转，并且不靠轨道或电线行驶的车。"（《大辞林》）汽车的最大特征便是有动力来源，能自动行驶，同时因为不需要轨道，所以行驶很自由。也就是说，作为动力来源的发动机是汽车之所以称为汽车的最关键的设备。很多人为开发发动机倾注了非比寻常的热情，人们讲到汽车首先得提发动机，诸多事实都源自一个原因，那就是——发动机代表着汽车。传动系统的重要作用是"变速"汽车靠驱动轮旋转来行驶，但发动机并不直接驱动驱动轮。发动机的动力经由变速器、差动齿轮、传动轴等传给驱动轮。这整套设备称作传动系统（驱动系统或者动力传输系统）。记得小时候曾骑着三轮车追过自行车，但没追上，那件事令人非常懊恼。之所以会这样，可能跟自己当时年龄比较小也有关系，但主要原因是三轮车不如自行车的速度快。此外，小孩子即使会骑三轮车，蹬起来也不容易，而自行车的话，小孩子也能轻易蹬动。造成这种差异的原因是变速功能。传动系统不仅传递转动信息，还有一个重要功能——变速。那为什么必须变速呢？简单地说是因为如果传动系统直接将发动机的转动信息进行传递的话，就没有足够的扭矩来驱动汽车行驶。因此，受到发动机驱动力的传动系统要减少转动次数，增加扭矩，然后将之传送到驱动轮。此外，汽车从启动到高速行驶期间，速度不断变化，道路也有缓有陡。条件发生变化，变速方法也必须做出相应的调整，因此传动系统必须能够在不同变速模式之间相互切换。发动机转动产生的动力会首先传递给变速器，然后经由齿轮时减少转动次数。根据技术原理，转动次数减少，扭矩便会增大，而且变速器传递的动力会由差动齿轮进一步分解之后通过转动轴传送到车轮。前置引擎、后轮驱动车的差动齿轮在后方，所以变速器传递的动力会通过驱动轴传送到后方。悬架系统的课题：提高乘坐舒适度及行驶性能汽车作为人们的交通工具，必须得提高舒适度。因此在汽车的车轮和车身之间，以及车身和人体之间有缓冲装置。前者即悬架系统，后者即座位。有了这些设施，人们才能够承受剧烈摇晃和振动带来的身体压力。但是如果这些缓冲设备太柔软也会产生问题。坐在车里的人之所以感觉不到振动是因为车身没有感到车轮的转动。由此便产生了一个问题，车轮的方向改变了，车身却在随意摆动。当然，因为车轮和车身相连，车身最终也会改变方向，但其反应相对滞后。而如果车身反应太迟，汽车在加速、减速时，司机会感到很不安全。总之，考虑到汽车的行驶功能，车轮和车身应当紧密连接。缓冲装置软一点，乘坐会比较舒服，但为提高行驶性能，缓冲装置应当坚固一些，这一矛盾便是悬架系统面临的困境。为解决这一问题，工程师们想出了"上下柔软"、"前后左右坚固"的办法。悬架系统中，起缓冲作用的是能灵活伸缩的弹簧，向车身传达前后左右转动信息的是金属制的传动杆、钢铁条等坚硬棒状零件。看起来很复杂的悬架系统经这么一分解，就容易理解多了。第7节：充气轮胎大约诞生于100年前人在行走或跑步时，脚不是朝左右方向摆动而是通过灵活地抬放来缓冲路面的冲击。连接车轮和车身的悬架系统就相当于我们的脚，它一边防止车身左右飘摆，一边将上下方向的改变传递给车身。此外，悬架系统还要保证车身在车启动、加速或减速、停止等前后方向运动时也不能摇摆。总之，悬架系统的作用便是既要提高乘坐舒适度，又要让车以较好的性能行驶。充气轮胎大约诞生于100年前Wheel原本指的是车轮，但在此处专指车轮和轮胎的组合体圆盘轮，这里所说的车轮是轮胎和车轮的合称。车轮的历史悠久，一直可以追溯到公元前，但橡胶轮胎的出现就相当晚了，大约在19世纪中期。虽然如此，最初的橡胶轮胎只是简单的橡胶轮子，安装在车轮的外周。现在使用的充气橡胶轮胎最早由英国人邓禄普于1888年用于自行车轮胎，直到1895年法国的米其林才首先将充气轮胎应用于汽车。轮胎是支撑汽车行驶的重要外衣充气橡胶轮胎的出现促使汽车行驶速度极度提高，乘坐舒适度也显著改善。现在的轮胎，其基本构成和最开始没什么不同，但是在细微地方，比如构造和材料以及性能方面都取得了飞跃性的进步。轮胎根据使用车型不同而各异，比如斜交轮胎和子午线轮胎、夏用和冬用轮胎。但其基本功能，如支撑汽车重量、缓冲行进过程中受到的冲击、向路面输送驱动力和制动力、改变或保持汽车方向等，是不会改变的。轮胎和路面的接触面积平均每个轮胎只有一张明信片大小，尽管如此，它却担任着这么重要的任务，看来轮胎不容轻视。现在和以前的轮胎都是黑色、圆形的橡胶轮子。与路面接触的轮胎表面有许多槽沟，当槽沟被磨浅了的时候就需要换新轮胎了。有时我们突然间会好奇磨损掉的橡胶都到哪儿去了。因为槽沟变浅了，这证明橡胶确实是磨损掉了。轮胎不像橡皮一样能看到橡皮屑，那很有可能就是橡胶变成了细小粉末。如果轮胎磨损掉的粉末能被收集起来，数量将会相当惊人。制动器随着汽车提速得到改进正如"汽车的历史就是一部提速的历史"所说，汽车在不断追求高速度的同时得到了升级。然而汽车速度越快，就越难停止，因此制动器的重要性受到了人们的关注。第8节：制动器通过转换能量发挥作用制动器的主要作用是让汽车减速、停止，并且像停车制动似的使汽车保持停止状态。听起来似乎很简单，但要使重1吨以上的汽车在100km／h的速度行驶的情况下完全停止，并非一件易事。制动器通过转换能量发挥作用汽车的制动器分盘式制动器和鼓式制动器两种，它们的工作原理都是通过将机械能转换成热能来降低速度。稍加留意我们会发现，这个过程和发动机的作用完全相反。假如汽车靠燃烧汽油得到的能量加速到100km／h，那么制动器就必须将这些机械能转换为热能。确切地讲，就是制动器通过作用于车轮来实现功能。首先制动器阻碍车轮转动，由此将机械能转换为热能。另一方面，车轮的转动受到阻碍后，车轮和路面之间会打滑，这也使机械能转换为热能。因此，刚停下来的汽车除了制动器，车轮也会发热。制动器通过摩擦将机械能转换为热能。有些人骑摩托车时会用脚使摩托车停下来，这也是种制动器，只不过是通过鞋和地面的摩擦使摩托停下来，当然这么做可能会磨损鞋底，同时鞋底也会发烫。尽管汽车的制动器不像鞋底那样磨损得厉害，但也会产生许多热量。在需要不断制动的山路上，盘式制动器甚至会温度升高到发红。汽车车身形式多样如果我们让现在的孩子画一辆车，很多孩子画的都是长得跟箱子似的的面包车。大人也一样，家用车就不说了，单身的人在买车时也开始倾向于选择面包车。面包车如此受欢迎，说它已成为乘用车的代名词也不为过。面包车的特征说到底就是内部空间大。看它高车身、发动机舱压缩到最小限度等方面也能感受到面包车非常细致地考虑了如何有效节省空间，在这一点上其他车都比不过它。那么面包车是乘用车的最佳选择吗？第9节：车身形状不同，设备也不同车身形状不同，设备也不同面包车、轿车等是根据汽车车身形状分类的车型，实际上车身形状不同，车辆性能方面也会产生许多差异。比如，车顶高的面包车和轿车相比，重心比较高，这影响到它在转弯时的安稳性。为此，面包车在提高行驶安稳性方面下了许多功夫，比如它把悬架系统做得坚固些，但还是无法与重心低的轿车相比。此外，面包车比轿车等重得多，要想达到和轿车一般的行驶性能必须更换发动机。确实，在宽敞度方面面包车占绝对优势，但它也有称不上最优的方面，即缺乏别致性，而且操作也有一定难度。以前轿车的基本设计是顺着立柱（前柱）方向向下延伸便是前轮的中心。这种设计很早前就已出现，有种利用这项设计的车型底盘很宽，就跟富士山似的，看起来很安稳，让人觉得很安全。这种轿车虽然因为能用于各种用途，称得上是万能车，受到人们的喜爱，但随着旅行车和面包车的流行，轿车因装不了大件行李，也无法搭乘很多人因而有点过时。但话说回来，需要装大件行李和一下子载很多人的情况也不是时常有的。跟客厅一样豪华的轿车汽车说明书里经常有这样的说明："车内装饰让您如置身家里的客厅一般惬意。"光看字面您一定会觉得车内肯定非常舒服，那实际情况是这样的吗？汽车内饰和客厅比较大的一点区别就是它的空间是移动的。汽车会时走时停、转弯、在坑坑洼洼的路上行驶，理所应当会不同程度地摇晃，这时车里的人也会跟着晃动。因此，如果汽车的座椅就像客厅里的沙发那样松软，人的身体便会向四处摇晃，人为支撑身体需要用力蹬着脚，这容易使人疲劳，而且不太习惯坐车的人肯定会晕车。汽车的舒适性不同于客厅考虑汽车的舒适性要以它是移动性的交通工具为前提，也就是说，汽车和客厅的舒适性的含义不同。汽车的车座不能是松软的沙发，而应该坚固一些，以防止身体剧烈摇动，即使表面柔软也必须能够支撑住身体。此外，恰当的驾驶环境对于司机来说也是非常重要的。仅仅舒服还不够，这和沙发不适合办公室的道理一样，虽说座位舒服点会减轻疲劳感，但因此影响到驾驶的话就有点本末倒置了。以前配有专用司机的高级轿车的驾驶席都是很耐磨的皮椅，这样司机来回坐车座也不会被磨坏，而车主人及其他人坐的后座则铺有高级的天鹅绒或绒毯。当然，用途不同，车座不同，这无可厚非，但现在已经看不到这种车了。可问题是多年用同一辆车的话，很可能只有驾驶席凹陷。因此有人认为驾驶席应该特别制作。然而话说回来，只把驾驶席制成办公椅一样的座位也会产生问题。第10节：汽车的安全与环保汽车的安全与环保过去，在日本人们都避免提及汽车安全性。欧美汽车都在积极地研究安全对策，而日本人则坚信"安全驾驶就不会出事故"。这种想法的错误性通过发生的交通事故也可以看得出来。实际情况不容我们大意，但确实，死者人数年年降低，事故本身的发生次数也趋于减少。对此，或许汽车的安全对策起了很大的作用。汽车的安全对策大致可分为两种：一种是防范事故发生的积极对策，一种是在事故发生或发生后保护车内人员安全的消极对策。目前为止研究的侧重点让人感觉好像放在了如何减少死者上，今后人们的关注点可能会转向研究如何防止事故发生的对策上，即所谓的积极对策。为防止全球变暖，减少耗油量，开发替代燃料1997年，世界各国为防止全球变暖在日本召开过一次京都会议，近些年，日本汽车排放的二氧化碳量减少，人们保护环境的意识也提高了。要想减少二氧化碳排放量必须减少使用汽油等燃料，即减少耗油量。为此，汽车制造商都摩拳擦掌，从发动机开始，努力提高效率，研制开发混合动力车等新技术。但是最环保的燃料电池车还需要一段时间才能实用化。在那之前人们关注的焦点是从植物中提炼出来的以生物燃料为代表的替代燃料。燃料电池车凭氢和氧产生的电行驶，人们都期待它能成为人类的环境对策、资源对策的王牌。不过也正因为是王牌，开发才不会像预计的那样顺利。专栏1生物燃料可以彻底解除资源枯竭之担忧吗？化石燃料的枯竭对于汽车来说是一个非常严重的问题。最近成为谈论热点的是生物燃料可以减少二氧化碳的排放量，而且也不用担心会像化石燃料那样枯竭。但是，在这里我想说说我的忧虑——生物燃料也会枯竭。生物燃料的原料主要是农作物，有时也用废弃木材等原料，但现在还不到实用阶段。现在主要是用玉米、甘蔗等制造生物燃料，而这些作物生长所必须的磷元素却面临枯竭。磷矿不断涨价，已经开始影响到正常的农业生产。因此，最近对迄今为止没被二次利用过的磷的回收成为关注焦点，并且从下水污泥等地方提取磷的试验计划也已制定完成。第11节：主流汽车发动机--汽油机和柴油机主流汽车发动机——汽油机和柴油机大约近100年间，内燃机逐渐成为汽车的主要动力来源。发动机刚诞生之时，从现在看来，就像无线电控的发动机一般，马力非常小，随着人们对更大马力的追求，发动机不断得到改进。现在，汽车发动机主要是往复式发动机。这种发动机要将活塞的直线运动转变为旋转运动，除此之外，还有借助燃烧产生的力而直接运转的转缸式发动机。往复式发动机大致有汽油发动机和柴油发动机两种。汽油发动机又分为四冲程发动机和二冲程发动机。现在，四冲程汽油机的汽车成为主流。之所以称它为"四冲程发动机"是因为"进气、压缩，点火、排气"这四个过程，活塞要做两个循环来产生动力。而二冲程汽油发动机的话，"进气、压缩，点火、排气"这两个过程，活塞只需做一个循环。后者构造简单，多用于小型车或摩托车等，但最近已不怎么见到了。柴油发动机以它的发明者鲁道夫·狄塞尔而命名。其工作原理是首先使空气在汽缸内受挤压升温，然后通入燃料使其燃烧。这点和利用火花塞点火的汽油发动机有很大不同。汽车多使用四冲程发动机，而大型船舶也使用二冲程的柴油发动机。发动机的心脏——活塞和汽缸汽油发动机和柴油发动机的主角是四冲程发动机，它属于往复式发动机的一种，其工作原理是活塞凭借燃料燃烧产生的能量在汽缸内做直线运动。ResiPuro来自英文单词ReciProcing，意思是指"往复运动"。我们来看看发动机的代表——四冲程发动机——的内部构造。首先是筒状汽缸以及其中短小、圆筒形的活塞，这两者是最基本的部件。汽缸上方就像碗一样被遮盖着，形成一个密闭空间燃烧室。在燃烧室内有各种装置，比如负责吸入混合气体（燃料和空气的混合体）的进气门、排放燃烧废气的排气门、引燃混合气体的点火管等。再来看看活塞。活塞的下方连着棒状的连杆，连杆另一侧和曲柄相连。连杆就相当于人蹬自行车脚蹬的脚，活塞的直线运动转换为驱动曲柄旋转的动力，最终带动曲柄轴转动。第12节：以惊人的速度做往复运动的活塞从外部来看发动机，其组成由上至下依次为：茶碗盖似的汽缸盖、装着汽缸的汽缸体、装有曲柄轴的曲轴箱。汽缸盖的上面有缸前盖，曲轴箱的下面是油盘，它里面装的是在发动机内部循环的汽油。这些发动机的零件大都由铁或铝制成。■以惊人的速度做往复运动的活塞发动机一分钟要旋转几千次，活塞也以一样的速度做往复运动，活塞的运动速度平均为20m/秒以上。活塞的上下直线运动一旦停止，它就会非常激烈地加减速度。因此如果活塞比较重的话，它的转速就不会那么快，所以活塞一般都是铝制的，并且内部要挖空成为空心筒，总之要使其减轻分量。此外，活塞与汽缸的摩擦也会影响速度，因此工程师们在最大限度减少摩擦方面也下了不少功夫。四冲程式发动机的工作过程分为四个阶段汽油发动机（四冲程式）通过燃烧然料汽油获得机械能要经过进气、压缩、点火、排气四个过程。在这四个过程中，活塞在汽缸内下降、上升、下降、上升，来回做两次运动。首先在吸入阶段，活塞在汽缸内下降的同时打开的进气管吸入混合气体。活塞上升到最高点再下降到最低点，进气工作便完成了。接下来是压缩阶段，这时打开着的进气门会闭上，汽缸成为一个密闭的空间，活塞从最低点上升，压缩汽缸内的混合气体。活塞上升到最高点时就进入了点火阶段。通过火花塞使混合气体燃烧，废气急速膨胀，向下挤压活塞，能量由此产生。活塞下降到最低点便进入排气阶段，这时排气门被打开，随着活塞的上升燃烧产生的废气被排出。活塞达到最高点时，第二轮吸气开始。发动机就是这样输出功的，它的过程很有意思，就像文章的起承转接似的。最开始吸入材料混合气体，并将其压缩做好准备。然后迎来扣人心弦的高潮燃烧，最后将混合气体变成的废气排出。只是发动机的起承转接转瞬结束，一分钟内要做几千回，这一点和文章的机构有相当大的差别。第13节：大汽缸，小汽缸■大汽缸，小汽缸活塞、汽缸的大小根据排气量不同而各不相同，即使排气量相同，其型号也有大有小。排气量指的是汽缸内的容量，即"汽缸内径×活塞运动距离"。既有大缸径短冲程发动机，又有小缸径长冲程发动机，前者叫做短冲程发动机，后者叫做长冲程发动机。短冲程发动机运动量小，运转速度快；长冲程发动机速度低，扭矩大。为什么发动机分8汽缸、12汽缸等多种类型汽车的发动机，一般乘用车大多是4汽缸或6汽缸，此外还有其他类型。根据排气量由小到大依次分为8汽缸、12汽缸、甚至难以想象的16汽缸发动机。另外还有小型汽车的小排量发动机，一般都是2汽缸、3汽缸。有的摩托车也用只有1个汽缸的单汽缸发动机。人们容易误认为要增大排气量只要提高汽缸容积就可以了。但气缸容积太大的话，活塞重量便会增加，燃烧率会降低，最终影响功的顺利输出。因此，2汽缸的汽缸容积最高规定为2.5升，6汽缸的为2～3.4升。关于单汽缸发动机，曲轴每旋转两次而发动机内只燃烧一次，运转很不均匀。如果能增加汽缸数，依次少量燃烧的话运转就会匀称得多，而且活塞也会变得更小，运动更便捷，发动机的转动也会更灵活。此外，要想提高转速，需要增加动力，但因为要保证持久性和效率的平衡，旋转次数的上限无法改变。总之，汽缸增加，发动机的运转会更加灵活，噪音也会变小。但是，另一方面，零件个数也会增多，这使发动机变重，再加上摩擦等引起的损耗，发动机的动力效果会大打折扣，比如耗油量增大，扭矩减小。因此，我们不能笼统地说："汽缸越多性能越高。"为什么6汽缸发动机分为直6和V6如果发动机汽缸不止一个，那设计者必须考虑它们应该怎样组合。比如一般4汽缸发动机的汽缸大多排成一列，称为"直4"。至于6汽缸发动机，以前较多见的是直6（汽缸并列排放），现在较流行的是将汽缸呈V型排列，汽缸分成两列的V6（V型6汽缸）发动机。直列发动机的汽缸呈一字型排列，因此汽缸数目越多发动机越长。假如按6汽缸比4汽缸长2个汽缸算，那发动机横排的前轮驱动车的发动机舱空间就不够用了（确实有这样的情况）。因此直6发动机适用于发动机竖排的前置引擎、前轮驱动车。要想装下长发动机，发动机舱也必须够长。这就需要牺牲车内空间，或加长车身。直6发动机从制造原理来看运转平衡性好，旋转灵活，受到人们好评。第14节：柴油发动机是否环保然而，近几年状况发生了较大变化。因为体长的直6发动机有碍于汽车提高安全性能，所以直6发动机已经濒于消失了。V6发动机的汽缸呈两列分布，极大地缩短了长度，在前轮驱动车上也能使用。因此，发动机趋于共通化，减少了浪费。而且V6没有特别大的缺点，非直6发动功能可比。柴油发动机是否环保近些年在欧洲，柴油机乘用车很受欢迎。据说法国出售的乘用车半数以上是柴油机车。德国等国家的高速公路上也出现了大量高级柴油机车。柴油发动机比汽油发动机效率更高，耗油量也更低。总之，柴油机乘用车比较经济，而且CO2的排放量也较少，可以称得上是经济发动机。所以在比较关注全球变暖的欧洲，柴油机乘用车受到普遍欢迎。实际上，也有人是看中了它的实用性。比如："要经常长距离行驶，耗油量大小非常重要"，"柴油机扭矩大，容易驾驶"等等。但另一方面，柴油机也有很多弊端，比如它会排出氮氧化合物（NOX）、颗粒性物质（PM）等大量大气污染物；和汽油发动机相比，柴油机的马力小，噪音和振动也大；因为压缩比较高，发动机自身结实耐用则重量增加。但是现在在欧洲通过最新科技，柴油发动机（也有日本制造的）的大部分缺点均被克服。清洁性接近于汽油发动机，马力不仅不比油发动机弱，甚至反超，噪音和振动问题也大幅度得到改善。再加上柴油机耗油量低、CO2排放量少、速度较低而扭矩大、驾驶容易等本身具有的优点，大受欢迎也是合乎情理的。■赛车也开始采用柴油机无论柴油发动机如何改进，可能很多人还是认为："柴油机就是柴油机，想要驾驶得舒服还得靠汽油发动机。"但是在欧洲赛车界，柴油机已经被普遍应用了。勒芒24小时耐久赛中用的就是柴油机车，而且其竞争水平相当高，不只是参加。而且2007年奥迪柴油机车继前一年再度获得冠军，柴油机车成为赛车中的冠军车。看来柴油机已经不再令人见而生厌了。第15节：随着活塞运动开闭的进排气门随着活塞运动开闭的进排气门汽缸盖由进气门、排气门和驱动它们的凸轮轴组成。汽缸盖分两种：一种是有两个凸轮传动轴的，即进气门、排气门各自专用一个，叫做双架空凸轮轴（DOHC）；另一种是一个凸轮传动轴控制两个管道的，叫做单架空凸轮轴（SOHC）。管道随着转动的凸轮传动轴开闭，同时管道必须根据活塞的位置正确掌握开闭时机。而凸轮传动轴通过曲柄轴转动，同时随着活塞的运动驱动管道开闭。比如点火阶段结束后活塞下降到最低点，排气门开启进入排气阶段。但实际上，管道不会完全按照原理运行。发动机必须通过燃烧舱内的小孔吸排气，尤其是高速运转时，管道打开的时间非常短。因此要想提高运转速度，必须使气管稍微提前打开或推迟闭合以保证吸排气顺畅。排气阶段指的是在点火阶段还没有完全结束时，打开排气门，吸气过程开始后将其关闭的阶段。要注意的是如果超出时间，下次的运转便会降速，结果导致无法顺利输出功。因此，管道的闭合时机必须恰当，运转速度既不能太快，也不能太低。■改变管道时间的发动机要提高发动机效率，产生功，必须保证管道在确切的时机开闭，顺畅地吸气排气。但难点是管道开闭的时间随着发动机运转次数不断变化。因此最近出现了能够随着发动机运转次数而变化的可变时机管道。使用这种管道后，发动功能获得优良的性能，比如更轻松地处理中低速运转，高速运转时能产生更大的功。喷油器像喷雾剂似的喷射汽油发动机的燃料汽油通过电控燃料喷射装置（fuelinjection）提供。现在汽化器已几乎见不到了。喷油器是喷射燃料的设备，喷油器的工作便是朝着吸入发动机吸气口的空气，将汽油从喷管里用力喷出。之后喷射出的气化汽油和空气混合，同时被吸入汽缸。喷射多少汽油，主要看空气的吸进量，喷油器根据吸进空气量提供必要的汽油。喷射量根据具体情况会做细微的调整，比如发动机较冷时量会稍微多些，加速器关闭时供油中止。柴油发动机的工作过程是：在吸气阶段只吸入空气，然后在压缩阶段，朝着受压高温的空气喷射燃料柴油。按这种方式，喷油器是朝着汽缸内部直接喷射燃料的，因此为和汽缸内的压力一致，燃料也必须受到高压。柴油发动机之所以在欧洲等地得到飞速发展，一个很大的因素便是喷油器性能的提高，可以说如果喷油器没有得到改进，柴油发动机还将会像原来一样又脏又吵。第16节：能够实现高度控制的汽油直喷方式汽油发动机也有直接向汽缸内喷射汽油的直喷发动机。它和普通的发动机相比有许多优点，但目前还不能断言它将来是否会成为主流。■能够实现高度控制的汽油直喷方式电控燃料喷射方式自从代替控制力较弱的汽化器后，到现在已被应用于大多数的汽油发动机。后来经过改进，人类又发明了汽油直喷方式。在汽油直喷方式下，不管混合气多么稀薄都能燃烧，因此汽油直喷方式作为节能方式受到关注。但是因为废气的问题，人们逐渐放弃了这种方式。现在，欧洲车都积极采用这种方式，但是日本国产车采用的比较少，数目并不显著。发动机的冷却液温度可达100摄氏度以上冷却发动机的方法有水冷式和风冷式两种。大多数汽车采用的都是用水使发动机降温的水冷式。以前，风冷式因为原理简单，不用担心冷却液泄漏等优点而受到关注，但现在已几乎不用了。水冷式是指冷却液在发动机内转动，将热量带走，冷却液升温后通过散热器降温。散热器就是热交换器，汽车行驶过程中受到的风或在靠动机能量转动的风扇将冷却液的热量向外释放，然后降温后的冷却液被再次输送到发动机。冷却回路上，有一个根据冷却液的温度开关的恒温器，冷却液达到80度左右时，恒温器的电路就会开启。在恒温器启动之前，发动机内部只有冷却液在循环，这种构造反而使发动机升温更快。冷却液是在借发动机的动力转动的管道里循环的。此外，当冷却线路处于密封状态，冷却液可能达到100度~120度。其道理和压力锅一样，随着冷却液温度上升，内部压力提高，冷却液的沸点便会上升。这么做是为了提高冷却液的温度，改善散热性。当内部的压力达到一定程度时，散热器内的管道会打开，将富余的冷却液排到储存罐内，当冷却液温度降低，压力减小时，就打开别的管道，让冷却液从储存罐中流回。■冷天容易发生过热吗？在寒冷的地方，一到冬天冷却液就会冻结，但实际上冷却液也很容易"过热"。"过热"大概多发生于下雪多的时候，积雪堆积在散热器隔栅处的话，发动机不仅无法充分冷却，反而会遇到过热的麻烦。此外还有一点人们不太知道，即冷却液过浓会导致过热。冷却液越浓，越不容易冻结；但如果太浓的话，冷却功能就会降低，于是就出现了大冬天冷却液"过热"的奇怪现象。第17节：涡轮增压机将空气吸入发动机涡轮增压机将空气吸入发动机燃烧更多的燃料可以产生更大的动力，但同时需要更多的空气。然而吸入大量空气并不容易。因此设计者就想："发动机无法自动吸入那就强制性输入"，于是涡轮增压机得以出现。涡轮增压机的轴两端有叶轮，有一扇叶轮（涡轮）在废气的推动下转动，同时另一扇（压缩轮）压缩吸入发动机的空气。空气受压后轻松进入汽缸，帮助产生更大的动力。因为利用了废气的能量，无形中发动机的效率也得到提高。只是如果汽油发动机吸入的混合气体太多，在压缩过程中就会燃烧，产生爆燃现象，因此要适度强制性输入空气。因为涡轮增压机是在废气的带动下旋转的，当踩加速器时，发动机的反应会稍微滞后一些，即涡轮迟滞效应。而且当发动机的旋转次数少，废气流动缓慢时，涡轮增压机也无法充分实现其作用。如果涡轮增压机不利用废气能量而是直接利用发动机的输出功，那即使发动机旋转速度慢它对加速器的反应依然很灵敏，能够迅速释放能量。但问题是如果使用了发动机输出的功，效率便会降低。如何消除这两种方式各自的弊端成为了设计者面临的大课题。■和柴油发动机匹配的涡轮增压机说到涡轮发动机车，它给人的印象是高性能的汽油发动机车，但实际上要说匹配性，还得数柴油发动机。柴油发动机要先压缩空气，然后喷出燃料，所以即使涡轮提供的空气过量了，也不用担心发生汽油发动机那样的爆燃现象。而且和汽油发动机不一样，柴油机的节流阀不会损耗吸入的气体，这使尾气排放顺畅，在低速运转时也能让涡轮充分旋转。因为这个优点，现在柴油发动机毫无争议地和涡轮增压机配套使用。发动机油除润滑以外还有各种作用在加油站，我们有时会被告知："机油混浊了，得换新的。"但是，为什么发动机油会混浊，必须更换新的呢？发动机油用于发动机中。既然用于机械那我们能想象得到它应该是用来润滑机器的。发动机油的一个比较大的作用就是减少发动机各活动部件间的摩擦，保证发动机灵活运转。我们把这个叫做润滑作用。第18节：油门踏板控制发动机的进气量除了润滑作用，发动机油还有清洁、冷却、防锈、密封等作用。所谓清洁作用就是指清洗燃烧产生的炭、油等污渍，或者将污渍在油中分解掉，或者利用油渍过滤器把污渍去除。因此油看起来都是黑黑的污浊的东西，仅通过肉眼看无法判断其质量好坏。冷却作用，顾名思义，冷却发动机的作用。冷却活塞时汽油要从反面喷射出。防锈作用就是要防止生锈，就像给刀剑等东西上涂油一样，发动机内的金属零件也要防止生锈。最后是密封作用，即把机油滴入活塞和汽缸间的空隙处，以此来保持汽缸压力的功能。机油通过这几种作用，使发动机保持良好状态。因此发动机油越新越好，机油清洁程度不同机器性能也会各异。机油不能换一次便一劳永逸，还必须定期更换新的。■制动油和制动液的区别发动机油的主要作用便是润滑。同样，用于手动、高清等的石油齿轮也起润滑齿轮的作用。这些能用来润滑的东西统称为"机油"。与此相对，用于制动装置的液体叫做制动液，过去也叫制动油，但大多情况以液体称呼（意味着"流体"）。制动用的是制动液，用来控制变速器，虽然它也用于齿轮的润滑，起润滑油的作用，但我们一般不把它叫做制动机油。油门踏板控制发动机的进气量我们踩油门踏板的动作会通过电线传到阀门。阀门控制着发动机的空气吸进量，空气吸进量增加的话，燃料供给量也相应增加，结果发动机旋转得也更快。就是说油门通过控制发动机吸进空气的量调节发动机的运转。阀门位于空气净化器和发动机中间，它内部有个节制空气流动的部件叫节流阀，它和油门相连接。节流阀就像农田里的节水大坝口一样，根据需要改变空隙大小，控制供给发动机的空气量。通常节流阀直接受到油门的控制，但同时还要受到电脑的控制。而且最近靠电子信号传递油门运动的方式"电子节气门控制"也被大量采用。这种方式下，节流阀由电脑控制，油门的运动成为电脑控制节流阀的依据。比如，一边踩刹车一边踩油门时，为防止危险，电脑通常会做出判断，不提高发动机的运转速度，所以即使踩了油门，发动机也不会加快运转。■巡航控制系统自动调整阀门一般油门设计的都是用右脚踩，所以长距离驾驶过程中右脚得时常踩着油门，这样右脚就会比较累，针对这种情况设计师门发明了巡航控制。这种装置的作用是人们先通过开关操作设定一个行驶速度，然后它就可以自动调节阀门，保持这个速度不变。因为省去了不必要的油门操作，耗油量也得以降低，但是目前日本的路况成为制约这种装置大量应用的瓶颈。第二部分第19节：汽油机和柴油机的燃料为何不同汽油机和柴油机的燃料为何不同为什么汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油呢？汽油和柴油都是从原油提炼出来的，但它们性质差别相当大。汽油易引燃但燃烧难，相反，柴油燃烧容易但难引燃。简而言之，汽油靠近火便可能燃烧，而柴油容易自燃。汽油给人印象好像很容易燃烧，但事实并非如此。总之，汽油机使用的汽油容易用火花塞引燃，而柴油机使用的柴油容易通过受热引燃。汽油、柴油包括不同种类汽油包括普通汽油和乙醇（高级）汽油。柴油通常除了普通柴油，也还有一部分是乙醇柴油。乙醇柴油中用的是易燃的十六烷醇，引燃和燃烧性能都比较优越，并且它还具有改善发动机启动性能，减少尾气排放等效果。在寒冷地方使用柴油的人都知道一个常识，柴油冬天会冻结。这是因为柴油中的成分——蜡——在低温时会凝固。寒冷的地方在冬天时，市场上卖的多是防冻结的轻柴油。同样，汽油也会在不同的季节，销售不同性质的品种，但其目的不是防凝固，而是和气化有关，冬天卖的汽油要容易气化，夏天则卖不容易气化的汽油。■轻柴油比汽油重汽油和轻柴油比，汽油发动机的马力较大，给人感觉汽油的发热量更高点。但实际上汽油和柴油每个重量单位的发热量几乎相同，只不过要注意汽油的比重是0.75，轻柴油的是0.8多点儿。这样虽然每个重量单位的发热量几乎相同，如果是1升的话，轻柴油会更重点，发热量也更大。因此虽说柴油机耗油量小，有一部分原因是因为它使用的燃料本身，但现在这方面的原因比重应该打点折扣了。第20节：意操作发动机会增加耗油量任意操作发动机会增加耗油量发动机之所以要消耗燃料是因为它要通过燃烧燃料转化得到机械能，因此要想减少耗油量发动机必须适当地运转。发动机的主要工作之一便是保持速度、提高车速。匀速前进时，发动机输出的功力只要能超过行驶遇到的阻力就可以了；加速时，发动机用功力使速度提高。因此比起反复加减速度，匀速行驶更省油。但即使是匀速也得和加速时一样输出功力以抵抗空气阻力，所以还是低速行驶时发动机可以少输出一点功。加速时，油门的踩法不同耗油量也会不同。有时我们会看到空加速的汽车冒着黑乎乎的烟，这是因为突然踩油门时，发动机提供的燃料过量了。当然这样做便浪费了燃料。此外刚加速就踩刹车的话，发动机好不容易转化来的机械能便白白浪费在一次次刹车上。此外如果加速非常慢也会产生无用功。对于汽油发动机，轻踩着点油门时，节流阀门只微微地张开着，发动机吸入空气时受到的阻力便会增大。因此加速时，恰当地踩油门会减少无用功的产生。汽车和我们骑车爬山时一样，既不能使莽劲也不能懒懒散散。■实际耗油量和10·15耗油量为什么不同10·15耗油量是指首先将汽车常处的行驶方式模式化，然后测量仪在不同行驶模式下测定的耗油量。因为最初设想的场景一个是在城市街道上行驶的10号模式，一个是在条件较好的郊外行驶的15号模式，所以命名这种方式为"10·15耗油量"。然而这两种模式的行驶速度和加速过程都很和缓，和实际情况不太一样，因此这种方式下的耗油量和实际耗油量之间有出入。从2011年4月开始，10·15耗油量将被更接近实际的"JC08燃油量"方式取代。让废气排放更顺畅汽缸中燃烧产生的废气必须马上通过排气门排放到外面。因为如果这个过程迟缓的话新的混合气体就无法顺利进入汽缸。排气门排放出来的废气首先都要汇入歧管，这就产生了一个问题，即废气排放受到干扰。因为各个汽缸的废气会互相妨碍彼此的流动，致使废气流动不畅，缸内压力增大，最终废气无法顺畅排出。第21节：防止废气产生的噪音打个比方，比如几辆电车相继开进终点站。乘客都从车上下来，这时如果乘客不能被及时疏导，车站就会很混乱。同理，废气在汇集时也必须互相不被妨碍。防止废气产生的噪音防止废气排放时产生噪音也是排气系统的重要任务之一。防止噪音产生的装置叫做消声器（静音器），它们通过降低废气的温度和压力来减少噪音。消音器包括膨胀型、共鸣型、吸音型等方式。比如膨胀型，废气经过狭窄通道进入膨胀室后压力减小，声音降低。实际上，消声器往往综合采用这几种方式，我们经常见到的消声器类型是将内部空间分割成几个小格子。废气在每个小格都要膨胀、受干扰，噪音便无形之中降低了。■水平的排汽缸和口向下的排汽缸通过消音器消音的废气最终通过尾汽缸排放到空气中。尾汽缸大多面对着汽车后方水平安置，但也有口朝下弯弯曲曲的尾汽缸，这种设计是为了使尾气不会直接喷到站在汽车后面的人身上。这种汽车的尾汽缸都隐藏在减震器的背面，从外面看不到。总之，既有能看到尾汽缸的汽车，也有看不到的。废气通过尾气催化转化器净化排气系统在经消声器降低温度和声音之前，还得经过催化净化器。众所周知，催化净化器是净化尾气的装置，外观和消声器很像。汽车尾气中包含有各种各样的有害物质，目前已成为问题的有三种：炭化氢（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX）。炭化氢是燃料的燃烧残余物，一氧化碳是燃料不完全燃烧（部分燃烧）的产物，氮氧化合物是燃烧室内氮气生成的物质，它们造成了大气污染，令人类备受痛苦。尾气催化转化器将上述这些有害物质氧化或还原，使其转化为无害物质。有害的HC、CO、NOX一经过尾气催化转化器就会分别变为CO2、H20、N2。现在使用的尾气催化净化器因为处理的是这三种物质所以称为"三元尾气催化净化器"。催化剂是指本身不变化，只是改变其他物质反应速度的物质。催化转化器中包含铂金、铑、钯等贵金属，因为它有巨大作用，所以制造材料也非同一般。第22节：柴油机车的灰尘应该怎么办？随着尾气催化净化器的发展，汽油发动机的尾气也变得非常干净。通过执行严格的尾气排放规定，近来听说最新的发动机的废气比受污染城市的大气都干净。但是CO2的减排、柴油机的尾气排放对策等，亟待解决的课题依然堆积如山。■柴油机车的灰尘应该怎么办？在此之前日本的柴油机车的尾气都是又臭又脏。随着尾气排放规则越来越严厉，吐着乌黑的尾气的卡车也减少了。随着全球变暖问题受到关注，NOX、灰尘等PM（颗粒性物质）问题成为柴油机车尾气排放对策的瓶颈。此外如何改进发动机、如何减少这些有害物质的排放，设计师面临着众多挑战。专栏2发动机是右转还是左转？发动机究竟是向哪边转动的呢？观察实际情况可以知道基本上是朝右转的。右转是指从汽车正面，也就是从变速器的相反方向看时看到的转向，这里特指竖排发动机。那么横排发动机呢？同样，从变速器的相反方向看，向右转的居多。通常，发动机在右侧（驾驶席一侧），变速器在左侧（副驾驶席一侧），汽车前进时发动机和车轮朝着同一个方向运转。但是以前本田等品牌生产过发动机左转的车。那些车的发动机在左侧，其转动方向和车轮前进方向也一样。发动机位置、驱动方式不同，汽车性能也不同说到汽车，我们经常会提到"前置引擎前轮驱动"、"前置引擎后轮驱动"等专业词汇，这些词汇表示的是发动机的搭载位置和驱动方式。发动机的搭载位置除了前置的、后置的，还有中置的。绝大多数汽车都是前置引擎，中置引擎的车限于跑车等部分类型的车。此外，驱动方式有前轮驱动（FWD）、后轮驱动（RWD）、四个轮子都驱动的四轮驱动（4WD），其中四轮驱动也叫做全轮驱动（AMD）。将上述方式进行简单搭配组合便产生了许多种模式，当前占据主流的是引擎前置，通过前轮驱动的模式，称为"前置引擎前轮驱动"，简称为FF。以此类推，引擎前置，通过后轮驱动的模式称为"前置引擎后轮驱动"，简称为FR。四轮驱动一般表示为4WD或AWD。第23节：前轮驱动方式的特征--效率高、稳定此外，后置引擎后轮驱动叫做RR，中置引擎后轮驱动叫做MR，其他组合都没有简称。发动机的搭载位置和驱动方式不仅影响到汽车的行驶性能和舒适度，还对生产和成本等方面有影响。因为每种模式都有各自的优点和缺点，无法笼统地说哪种模式最好。对于乘用车，前轮驱动模式总体比较优越，因此乘用车多采用前置引擎前轮驱动模式。前轮驱动方式的特征——效率高、稳定以前的乘用车一般都采用前置引擎后轮驱动方式，而现在更多见的是前置引擎前轮驱动方式。前置引擎前轮驱动车如此流行是因为前轮驱动方式效率高，好用。因为前轮驱动方式的引擎和驱动轮都在汽车前部，所以它能够有效地控制各项设备，增加车内空间。因此最初小型车都喜欢用前轮驱动方式，后来大型车也逐渐开始采用。开发引擎等主要设备需要大量经费，因此同种引擎常常用于多个车型。前轮驱动方式的引擎置于车身前部，因此很容易派生出其他车型。当主要车型都采用前轮驱动方式后，采用了同样引擎方式的旅行车、面包车等相继诞生，前轮驱动车随之悄然盛行。在性能方面，采用前轮驱动方式的汽车前部比较重，由前轮驱动汽车，因此直线行驶性能比较优越。而且，前轮驱动方式即使在光滑的路面也能将动力轻易地传送到驱动轮。前置引擎后轮驱动方式在这些方面都比不上前轮驱动方式。但是前置引擎前轮驱动方式也有缺点。比如，急加速或爬坡时重量都集中到车体后部，这使前轮无法充分传递动力；由于车身前部较重，很容易引起转向不足（难转弯）；因为前轮是掌舵轮，转弯时油门踩得太大的话，也可能引造成严重的转向不足。■前轮驱动方式中引擎一般都横排前轮驱动方式中，引擎一般都面朝汽车的前方横向安置，即所谓的"横排前轮驱动"方式，这种方式由著名的迷你（宝马）率先发明。迷你结构中变速器安装在引擎下方，这种结构采用设计者亚力克·依斯哥尼的名字命名，称为"依斯哥尼型"。与之相比，现在的汽车变速器都安装在引擎旁边，这种方式的设计师是菲亚特的吉阿科萨，所以命名为"吉阿科萨型"。第24节：跑车、高级车多是前置引擎后轮驱动型跑车、高级车多是前置引擎后轮驱动型现在前置引擎后轮驱动型车已经完全丧失了主角的宝座，但是在跑车、高级车界，前置引擎后轮驱动车依然占绝对主导地位。前置引擎前轮驱动方式中，竖排的引擎安装在汽车前部，引擎后边依次安装变速器、驱动轴、差动齿轮。其中变速器后面的部件延伸到了乘座舱，和机械装置集中于前部的前置引擎前轮驱动方式比，前置引擎后轮驱动方式的车内空间比较狭小。尽管前置引擎后轮驱动有这个缺点，但它的行驶性能非常优秀。首先，和前置引擎前轮驱动方式不同，前置引擎后轮驱动的前轮只负责掌舵，所以轮胎有很强的附着力，提高了车辆的驾驶和转弯性能，而且踩油门时也不会影响方向盘操作。此外，前置引擎后轮驱动型车的前后重量比较平衡，和前轮驱动方式比，转向不足的问题比较小，拐弯很容易。虽然前置引擎后轮驱动型车的驱动轮上承载的重量比较轻，在积了雪的道路上行驶不方便，但是急加速或爬坡时，后轮上的重量大，这使它能充分发挥牵引作用。再加上后轮只需要传递驱动力就可以，所以它能够将更大的力量传递到路面。前置引擎后轮驱动车凭借着它容易驾驶、好转弯、动力大等特点在跑车领域得以保留，同时这种特性还适合于追求大动力、行驶舒畅的高级车。随着技术的进步，前轮驱动方式的弱点得以克服，但注重行驶性能的跑车和高级车依然采用前置引擎后轮驱动方式。■擅长奔跑的动物都是"后轮驱动"马等擅长奔跑的动物在奔跑时都是后脚蹬地，前脚改变方向。对应到汽车，就是前置引擎后轮驱动方式，前置引擎后轮驱动实际上是很符合理论的一种方式。人们利用汽车不只是为了出行，还为了运送人和物，虽然前置引擎后轮驱动行驶性能突出，它还是不能满足人们所有的需求，因此不是所有的车都采用前置引擎后轮驱动方式。但只关注汽车行驶性能的赛车另当别论，正如有很多采用前轮驱动、四轮驱动等方式的普通汽车，而F1等方程式赛车中只有前置引擎后轮驱动方式赛车。第25节：四轮驱动的卖点：牵引力强、行驶稳定四轮驱动的卖点：牵引力强、行驶稳定汽车通过轮胎和路面的摩擦力前行。光滑路面上，轮胎和道路的摩擦小（牵引力不足），所以一般汽车在雪地等特别滑的路上行驶比较困难，但是四轮驱动方式的车在光滑路面也能轻松行驶。四轮驱动车的四个轮子都和路面摩擦，和二轮驱动比平均每个驱动轮发出的力量比较小，这样车轮能将力传递到容易打滑的路面上，也就是说四轮驱动有牵引力强的特性。牵引力强，汽车发动和加速就比较容易，制动引擎减速时或者在拐角处踩油门时汽车也能够稳定行驶。因此四轮驱动在路况不好或下了雪的路面等条件较恶劣的地方会大展身手，实际上，在条件不那么恶劣的一般道路上四轮驱动车也比二轮驱动车行驶稳定。尤其是当引擎性能也比较好时，汽车能够向地面传递较大的能量，提高加速和驾驶性能。因此，有的跑车也采用四轮驱动方式。最开始四轮驱动都是需要司机手动在二轮驱动和四轮驱动之间切换的"分时四轮驱动"，而现在"全时四轮驱动"成为主流，即汽车平常按二轮驱动方式行驶，必要时自动变为四轮驱动，按四驱方式行驶。准四轮驱动因其高度适用性，多用于下雪的地方，它也被称作"生活四驱"。性能高而成本也增加的全时四轮驱动多用于注重行驶性能的跑车、在越野路况等条件恶劣的路上行驶的运动型多功能车等车型。■分时四轮驱动开不进车库？现在采用分时四轮驱动的车越来越少了，分时四轮驱动车有一个特点，即在四驱的状态下进开车库时，汽车会突然停止，引擎熄灭。这由分时四轮驱动前轮和后轮直接连接的构造所致，因为汽车在转弯时，前轮和后轮转动情况有差异，这种差异成为汽车前行的阻力，因此需要切换到二轮驱动状态。全时四驱解决了这个问题，通过中央差动齿轮，前轮和后轮的虽然有转动差异但仍然能发出动力，进库时也可以保持四驱状态。第26节：手动变速器操作手动变速器操作复杂但灵活、技术先进变速器负责通过齿轮改变发动机的运转速度并传递能量。它分几个档，比如马力较强的低速档、转动快的高速档等，手动切换不同的档叫手动（MT）。手动内部有两三个传动轴、几个齿轮。成套的齿轮相互啮合，单只的齿轮围绕传动轴空转，同时选择并更替和传动轴一起旋转的齿轮。但是齿轮一直在转，而齿轮在转动中无法顺利更换，所以必须通过离合器将动力阻断。当然，在此之前有一个问题就是没有离合器车就没法前进。离合器的两个旋转的圆盘啮合时传递动力，分离时阻断动力。实际上这一过程是弹簧挤压与变速器相连的汽车离合器摩擦片，从而将动力传递到和发动机的曲柄轴相连的飞轮。因此当踩下离合器踏板时，离合器摩擦片和飞轮分离，动力传递便会被阻断。半离合器指的是离合器摩擦片分离过程中滑离的状态。手动的操作很复杂，但从驾驶者能根据自己的意思选档这点来看，手动变速器可以说很灵活好用。而且这种方式损耗较小，效率高，从技术角度看，手动也值得圈点。自动变速器使用靠油传递能量的变矩器自动变速器（AT）的主流是液力变矩器式自动变速器，一般提到自动变速器指的都是这种自动变速器。液力变矩器自动变速器包括通过油的流动传递动力的液力变矩器，以及由多个齿轮组合而成的变速装置（副变速器）。液力变矩器外观就像两个相对着的电风扇似的，它利用了一个电风扇旋转产生的风力带动另一个电风扇转动的原理，只不过液力变矩器不是利用风力而是油的流动来传递动力，提高扭矩，这从它的名称也能看得出来。自动变速器的内部有行星齿轮等特殊形状的齿轮，这些齿轮构成了复杂的能量传输线路。除了齿轮，里面还有几个多板离合器，多板离合器的开闭能够改变能量传输线路和齿轮比。因此可以说自动变速器也有离合器。齿轮会在油压的控制下，结合汽车速度、发动机转速等被更换，现在操控更加精确的电控方式逐渐增多。变矩器式自动变速器的问题是容易打滑，影响效率。闭锁离合器的发明解决了这一问题，它能够在速度达到一定值时自动地直接连接起来。现在的自动变速器，最普通的是3档、4档的，除此之外5档、6档的也已司空见惯，8档的自动变速器也被发明出来。当然，齿轮的段数增加会使装置复杂化，但因为齿轮比更加吻合，行驶效率也会提高。第27节：自动变速器靠纸的力量传递动力？■自动变速器靠纸的力量传递动力？自动变速器内部的离合器不是手动变速器车用的单一离合器，而是多板离合器。多板离合器要靠几个相互重叠的摩擦片互相摩擦来传递动力，实际上，其中最为关键的摩擦材料是纸。但这些纸不是普通的硬纸板，而是在用天然纸浆、合成纤维等制造的纸里加入耐热性强的树脂造的纸。这种纸质摩擦材料，不只用于自动变速器，还用于其他各种离合器。最近流行行驶舒畅效率高的连续可变传动最近的车中连续可变传动车大量增加。和液力变矩器式自动变速器要在几个齿轮比之间切换相比，连续可变传动最大的特征便是可以让齿轮比连续变化，也正因为如此它才被叫做连续可变传动。无段变速传动的优点是它能经常保持适当的齿轮比，因此连续可变传动效率高，耗油量低。连续可变传动分好几种类型，其中占主流的是皮带式无段变速传动。这种方式使用两个滑轮和皮带，首先发动机的转动传输到其中一个滑轮（输入力方），然后皮带将动力从这个滑轮传递到另一个滑轮（输出力方）。听起来感觉就像自行车的变速齿轮一样，启动时让输入力方的滑轮小点，输出力方的滑轮大点。不过因为连续可变传动能够连续改变滑轮的直径，所以可以改变变速比。实际上，连续可变传动并不是真正改变滑轮本身的直径而是改变皮带的位置。滑轮槽呈V字型，这个槽变宽的话皮带便向内侧移动，相反槽变窄的话皮带便向外侧移动。这种变化由油压控制，两个滑轮在其操控下相继变化。以上说的是连续可变传动的主要构造。连续可变传动也无法阻断动力传递，因此连续可变传动内也需要有离合器。最开始用的是利用了电磁石的电磁离合器，现在改用变矩器，使连续可变传动能够和液力变矩器式自动变速器一样顺畅地运转。■连续可变传动不用改变发动机的转动就能加速！以前连续可变传动总被批评说感觉不到车在加速，它给人的感觉是踩油门后首先发动机的转动加快，然后发动机转速保持不变，最后汽车加快速度。其原因取决于连续可变传动的工作原理，连续可变传动是通过利用高效发动机的运转同时改变滑轮的直径和齿轮比来提高速度的。但人们认为像普通的自动那样，发动机转动加快的同时加速比较好，所以现在的连续可变传动的加速感也大大增强了。第28节：半自动变速器半自动变速器：机械装置控制离合器&变速在日本，因为连续可变传动比液力变矩器式自动变速器更省油，所以连续可变传动以小型车为中心大力普及。但是欧洲的小型车多使用半自动变速器，这种方式使用手动变速器的机械装置自动控