一辆汽车是怎样跑起来的:从旧书摊上被翻烂的一页说起

旧书摊上那本七十年代的《汽车构造》被翻得散了架,牛皮纸封面用透明胶带缠了三层。摊主说这是退休老司机寄卖的,书页边缘全是黑指印,翻到化油器那章,有人用圆珠笔在空白处画了个歪歪扭扭的图,标注着“浮子室油面高度”。我蹲着看了很久,那页纸薄得透光,铅字印得密,讲的是汽油如何从油箱经过滤清器、汽油泵,被吸进化油器,再和空气混合成可燃气体。旁边买菜的大爷探头问,现在还有化油器吗。摊主摇头,说早改电喷了,电脑控制喷油嘴,精确到毫秒。可那页纸上的道理没死,汽油要变成雾,要和空气按比例掺匀,要准时送进气缸,只是换了一套更聪明的办法。
气缸里活塞往下走,进气门打开,混合气被吸进来。活塞往上走,气门关死,气体被压缩到原来体积的十分之一,温度升到四百多度。火花塞跳火,那团气轰地烧起来,膨胀的力量把活塞死死压下去。连杆把这股力传给曲轴,曲轴的偏心设计把上下运动拧成旋转。四缸发动机里四个活塞轮流干活,你推我我推你,曲轴转得平顺。柴油机不靠火花塞,它把空气压到六百度,喷油嘴直接把柴油射进去,油一碰热空气自己就着了。压燃比点燃力气大,所以卡车、拖拉机爱用柴油。汽油机转速高,轿车跑高速更合适。
曲轴转起来,动力要传到车轮上。离合器先把发动机和变速箱断开,换挡时齿轮重新咬合,再慢慢接上。手动挡靠脚踩离合,自动挡用液力变矩器里的油液传力。变速箱里几组齿轮大小不同,小齿轮带大齿轮,转得慢但力气大,起步和爬坡用;大齿轮带小齿轮,转得快但力气小,高速巡航用。差速器把动力分给左右车轮,转弯时外侧轮走的路长,内侧轮走的路短,差速器让两边转速不一样,车才不跳着走。传动轴把动力送到后桥,或者用半轴直接送到前轮,前驱车结构紧凑,后驱车前后配重更匀。
车轮压着路面,轮胎橡胶和沥青之间产生摩擦力。发动机给车轮的扭矩超过摩擦力极限,轮胎就打滑。刹车时刹车片夹紧刹车盘,摩擦把动能变成热,车就慢下来。鼓式刹车封闭在轮毂里,散热差但制动力大;盘式刹车敞开,散热好,雨天恢复快。防抱死系统在急刹时快速松开再夹紧,每秒十几次,让轮胎保持滚动,方向还能控制。车身重量转移很关键,急刹时前轮载荷猛增,后轮容易抱死,所以很多车前轮刹车盘比后轮大。
汽油在气缸里烧,产生一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物。三元催化器用铂、铑、钯做催化剂,把一氧化碳变成二氧化碳,碳氢化合物变成水和二氧化碳,氮氧化物还原成氮气。氧传感器装在排气管里,测废气含氧量,反馈给电脑调整喷油量。颗粒捕集器拦下柴油机排出的黑碳,跑高速时高温把碳烧掉。曲轴箱通风管把窜入曲轴箱的废气吸回进气道再烧一遍。油箱里的汽油蒸气被碳罐吸附,发动机运转时再脱附进气道。这些装置让尾气干净些,但二氧化碳没法消除,只能靠少烧油。
电动车把油箱、发动机、变速箱、排气管全拆了,换成电池包、电机、减速器。电池包铺在底盘上,重心低,前后配重容易做匀。电机一通电就有最大扭矩,不用等转速爬升,起步快。减速器只有一个固定齿比,不用换挡。刹车时电机反转发电,把动能存回电池,叫动能回收。冬天电池活性降,续航打折;快充大电流伤电池,慢充对寿命好。充电桩分布不均,跑长途要规划路线。氢燃料电池车加氢快,排出的是水,但储氢罐和加氢站成本高。旧书摊那页纸上的化油器早进了博物馆,可汽油、空气、火花、膨胀、旋转、摩擦这些事,一辆车跑起来终究绕不开。



















