高清图解汽车-汽车结构原理解析-汽车厂可不想你懂的哦!

图解汽车 汽车差速器结构原理解析

● 为什么要用差速器？

汽车在转弯时，车轮做的是圆弧的运动，那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速，存在一定的速度差，在驱动轮上会造成相互干涉的现象。由于非驱动轮左右两侧的轮子是相互独立的，互不干涉。

驱动轮如果直接通过一根轴刚性连接的话，两侧轮子的转速必然会相同。那么在过弯时，内外两侧车轮就会发生干涉的现象，会导致汽车转弯困难，所以现在汽车的驱动桥上都会安装差速器。

和后差速器，

如安装在四驱汽车的中间传动轴上，来调节前后轮的转速，则称为中央差速器。 ● 差速器是如何工作的

一般的差速器主要是由两个侧齿轮（通过半轴与车轮相连）、两个行星齿轮（行星架与环形齿轮连接）、一个环形齿轮（动力输入轴相连）。

那差速器是怎样工作的呢？传动轴传过来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上，环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转，同时带动侧齿轮转动，从而推动驱动轮前进。

半轴上，这时左右车轮转速一样（相当于刚性连接）。

当车辆转弯时，左右车轮受到的阻力不一样，行星齿轮绕着半轴转动并同时自转，从而吸收阻力差，使车轮能够与不同的速度旋转，保证汽车顺利过弯。

如果对于差速器的工作原理还不够明白，可观看下面这个讲解差速器原理的视频，非常经典有趣。

（为了节省你的时间，可从3：30开始观看）

● 为何又要把差速器锁死？

了解差速器的原理后就不难理解，如果当某一侧车轮的阻力为0（如车轮打滑），那么另一侧车轮的阻力相对于车轮打滑的一侧来说太大了，行星齿轮只能跟着壳体一起绕着半轴齿轮公转，同时自身还会自转。这样的话就会把动力全部传递到打滑的那一侧车轮，车轮就只能原地不动了。

去附着力时减弱或让差速器失去差速作用，是左右两侧驱动轮都可以得到相同的扭矩。 ● 什么是限滑差速器？

为了防止车轮打滑而无法脱困的弱点，差速器锁应用而生。但是差速器的锁死装置在分离和接合时会影响汽车行驶的稳定性。而限滑差速器（LSD ）启动柔和，有较好的驾驶稳定性和舒适性，不少城市SUV 和四驱轿车都采用限滑差速器。

限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。其壳体内有多片离合器，一旦某组车轮打滑，利用车轮差的作用，会自动把部分动力传递到没有打滑的车轮，从而摆脱困境。不过在长时间重负荷、高强度越野时，会影响它的可靠性。

● 托森差速器是如何工作？

托森差速器一般在四驱汽车上作为中央差速用。

它的工作是纯机械的而无需任何电子系统介入，基本原理是利用蜗轮蜗杆的单向传动（运动只能从蜗杆传递到蜗轮，反之发生自锁）特性，因此比电子液压控制的中央差速系统能更及时可靠地调节前后扭矩分配。

上图为奥迪A4 Quattro四驱系统中，托森中央差速器（Torsen ）在不同路况时对前后轮的动力分配情况。

● 四轮驱动汽车有什么特点？

四轮驱动，顾名思义就是采用四个车轮作为驱动轮，简称四驱。（英文是4 Wheel Drive，简称4WD ）。四轮驱动汽车有两大优势，一是提高通过性，二是提高主动安全性。

由于四驱汽车，四个轮子都可以驱动汽车，如果在一些复杂路段出现前轮或后轮打滑时，

另外两个轮子还可以继续驱动汽车行驶，不至于无法动弹。特别是在冰雪或湿滑路面行驶时，更不容易出现打滑现象，比一般的两驱车更稳定。

● 分时四驱是什么？

分时四驱可以简单理解为根据不同路况驾驶员可以手动切换两驱或四驱模式。如在湿滑草地、泥泞、沙漠等复杂路况行驶时，可切换至四驱模式，提高车辆通过性。如在公路上行驶，可切换至两驱模式，避免转向时车辆转向时发生干涉现象，减低油耗等。

● 适时四驱又是怎样的？

适时四驱就是根据车辆的行驶路况，系统会自动切换为两驱或四驱模式，是不需要人为控制的。适时驱动汽车其实跟驾驶两驱汽车没太大的区别，操控简便，而且油耗相对较低，广泛应用于一些城市SUV 或轿车上。

适时四驱车的传动系统中，只需从前驱动桥引一根传动轴，并通过一个多片耦合器连接到后桥。当主驱动轮失去抓地力（打滑）后，另外的驱动轮才会被动介入，所以它的响应速度较慢。相对来说，适时四驱车的主动安全性不如全时驱动车高。

● 全时四驱？

全时四驱就是指汽车的四个车轮时时刻刻都能提供驱动力。因为是时时四驱，没有了两驱和四驱之间切换的响应时间，主动安全性更好，不过相对于适时四驱来说，油耗较高。全时四驱汽车传动系统中，设置了一个中央差速器。发动机动力先传递到中央差速器，将动力分配到前后驱动桥。

图解汽车（11）

汽车转向系统结构解析

我们平时开车，控制好方向盘就能让车往我们想要的方向行驶，很少会探究方向盘是如何使车轮转向的。也经常听到“液压助力转向”、“电动助力转向”、“主动转向”这些名词，它们到

底是如何工作的？又有什么不同？下面我们一起来了解一下吧。

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● 何为助力转向?

所谓助力转向，是指借助外力，使驾驶者用更少的力就能完成转向。起初应用于一些大型车上，不用那么费力就能够轻松地完成转向。现在已经广泛应用于各种车型上，使得驾驶更加轻松、敏捷，一定程度上提高了驾驶安全性。助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。

●

机械式液压助力转向

机械式液压助力系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统(液压助力泵、液压缸、活塞等) 两部分。工作原理是通过液压泵(由发动机皮带带动) 提供油压推动活塞，进而产生辅助力推动转向拉杆，辅助车轮转向。

那具体是怎样动作的呢？首先位于转向机上的机械阀体（可随转向柱转动），在方向盘没有转动时，阀体保持原位，活塞两侧的油压相同，处于平衡状态。当方向盘转动时，转向控制阀就会相应的打开或关闭，一侧油液不经过液压缸而直接回流至储油罐，另一侧油液继续注入液压缸内，这样活塞两侧就会产生压差而被推动，进而产生辅助力推动转向拉杆，使转向更加轻松。

在液压转向系统中，如车轮的剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时，可以通过液压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动，使传递到方向盘上的震动大大减少。机械液压助力技术成熟稳定，可靠性高，应用广泛。但结构较复杂，维护成本较高。而且单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节，很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。

● 电子式液压助力转向

电子式液压助力的结构原理与机械式液压助力大体相同，最大的区别在于提供油压油泵的驱动方式不同。机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的，而电子式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵。

电子液压助力的电子泵，不用消耗发动机本身的动力，而且电子泵是由电子系统控制的，不需要转向时，电子泵关闭，进一步减少能耗。电子液压助力转向系统的电子控制单元，利用对车速传感器、转向角度传感器等传感器的信息处理，可以通过改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。

● 电动助力转向

电动助力主要由传感器、控制单元和助力电机构成，没有了液压助力系统的液压泵、液压管路、转向柱阀体等结构，结构非常简单。

主要工作原理是，在方向盘转动时，位于转向柱位置的转矩传感器将转动信号传到控制器，控制器通过运算修正给电机提供适当的电压，驱动电机转动。而电动机输出的扭矩经减

速机构放大后推动转向柱或转向拉杆，从而提供转向助力。

电动助力转向系统可以根据速度改变助力的大小，能够让方向盘在低速时更轻盈，而在高速时更稳定。

电动助力转向有两种实现方式，一种是对转向柱施加助力，是将助力电机经减速增扭后直接连接在转向柱上，电机输出的辅助扭矩直接施加在转向柱上，相当于电机直接帮助我们转动方向盘。另一种是对转向拉杆施加助力，是将助力电机安装在转向拉杆上，直接用助力

电机推动拉杆使车轮转向。后者结构更为紧凑、便于布置，目前使用比较广泛。

● 随速可变助力转向是怎样的?

随速可变助力转向是指转向助力的大小可随着车速的变化而改变。这样有什么好处呢？在平时停车入库等低速行驶时，如方向盘转向轻盈确实很方便，但是如果在高速行驶时，方向盘转向过于轻盈反而是一种危害，因为不利于车辆高速行驶的稳定性。

而随速可变助力转向可以做到这点，

当车低速行驶时，它可以提供大的助力，

保证方向盘转动轻盈和灵活；当车速较高时，它提供的助力就会较小，以增强行车的安全性和稳定性。 ● 何为可变转向比转向系统(主动转向系统) ？

所谓可变转向比，可以简单理解为方向盘转动的角度与对应的车轮转动角度的比值。前面提到的随速可变助力转向系统中，能够改变的仅仅是助力力度，也就是只能改变方向盘转动时的助力而已，但是转向比是不可改变的，而可变转向比的转向系统仅能够改变转向的助力力度，在不同情况下，方向盘转角对应的车轮转动角度也是可以变化的。

如上图中的主动转向系统中，在转向盘和转向轮之间安装一个电子控制的机械机构，那么车轮整体转向的角度不再仅仅是驾驶员输入方向盘的角度，而是在此基础上叠加上蜗轮蜗杆调节机构附加的角度。那么通过利用电动机对蜗轮蜗杆调节结构的控制，可以改变传动系统的传动比。

这样做有什么好处呢？在高速时，

通过电动机的作用使蜗轮蜗杆调节机构与驾驶员转动方向盘的方向相同，

可以减少对转向力的需求。而在高速时，通过电动机的作用使蜗轮蜗杆调节机构与驾驶员转动方向盘的方向相反，减少前轮的转动角度，提高转向稳定性。

发动机涡轮增压原理解析

在平时开车的时候相信大家都有体会，感觉带“T ”的发动机很给力，动力很强劲。涡轮增压发动机为什么动力强劲？是怎样增压的？下面我们就来了解一下发动机增压器的工作原理。

● 节气门的作用

在发动机进气系统中主要有两大部件，一是空气滤清器，主要负责过滤空气中的杂质；二是进气管道，主要将空气引入到气缸中。而在进气管中有个很重要的部件，就是节气门。

节气门主要的作用就是控制进入气缸的混合气量大小。那它是怎么控制进气量的呢？我们开车时踩油门踏板的深浅，其实就是控制节气门开度的大小。油门踏板踩得越深，节气门开度就越大，混合气进入量就越大，发动机的转速就会上升。

传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连另一端与节气门相连，它的传输比例是1：1，这种方式控制精度不理想。而现在的电子节气门（电子油门），是通过位置传感器，将踩踏油门踏板动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析，然后总结出驾驶者踩油门

的意图，再由ECU 计算实际节汽门开合度并发出指令控制节汽门电机工作，从而实现对节

气门的精准控制。

● 进气歧管长度可变？

我们平时看到发动机的进气歧管的长度好像都是固定的，它的长度还可以改变？其实在进气歧管内安装控制阀，通过它的打开和关闭，可以将进气歧管分为两段，从而改变它的有效长度。那改变进气歧管的长度有什么作用呢？主要是为了提高发动机在不同转速时的进气效率，从而提升发动机在各个转速下的动力性能。

当发动机低速运转时，黑色控制阀关闭，气流被迫从长歧管流入气缸，可以增加进气的气流速度和压强，使汽油和空气更好的混合，燃烧更充分（这个有点像把水流不急的水管捏扁后，水流速度会变急的原理一样）。当发动机转速升高时，控制阀门打开，气流绕开下端管道直接进入气缸，这时能更快吸入更多的空气，增大发动机高转速的进气量。 ● 排气歧管为什么“长”得奇形怪状的？

汽车的排气系统主要包括排气歧管、三元催化转化器、消声器和排气管道等。主要的作用就是将气缸内燃烧的废气排出到大气中。

为什么我们看到的排气管大多都形状怪异的？这种设计主要是为了最大限度地避免各缸排出的废气发生相互干涉或废气回流的现象，而影响发动机的动力性能。

虽然排气管设计的奇形怪状，但为了防止出现紊流，还是遵循一定的原则的，如各缸排气歧管尽可能独立、长度尽可能相等；排气歧管尽可能长等。

● 涡轮增压是怎样增压的？

涡轮增压大家并不陌生，平时在车的尾部都可以看到诸如1.4T 、2.0T 等字样，这说明了这辆车的发动机是带涡轮增压的。涡轮增压（Turbocharger ）简称Turbo 或T 。涡轮增压是利用发动机的废气带动涡轮来压缩进气，从而提高发动机的功率和扭矩，使车更有劲。

涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成，之间通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连，排气口与排气管相连；压缩机的进气口与进气管相连，排气口则接在进气歧管上。到底是怎样实现增压的呢？主要是通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转，从而带动同轴的压缩机高速转动，强制地将增压后的空气压送到气缸中。

涡轮增压主要是利用发动机废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压，整个过程中基本不会消耗发动机的动力，拥有良好的加速持续性，但是在低速时涡轮不能及时介入，带有一定的滞后性。

（涡轮增压工作原理 ）

● 机械增压又是怎样的？

相对于涡轮增压，机械增压（Supercharger ）的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的。与涡轮增压不同的是，机械增压工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度的损耗。

由于机械增压器是直接由曲轴带动的，发动机运转时，增压器也就开始工作了。所以在低转速时，发动机的扭矩输出表现也十分出色，而且空气压缩量是按照发动机转速线性上升的，没有涡轮增压发动机介入那一刻的唐突，也没有涡轮增压发动机的低速迟滞。但是在发动机高速运转时，机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的，动力提升不太明显。

（机械增压工作原理）

● 双增压发动机是怎样工作的？

双增压发动机，顾名思义就是指一台发动机上装有两个增压器。

如一台发动机上采用两个涡轮增压器，则称为双涡轮增压发动机。如宝马3.0L 直列六缸发动机，采用的就是两个涡轮增压器。

针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，排气管上并联两只同样的涡轮（每三个缸一组连接一个涡轮增压器），在发动机低转速的时候，较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，减小涡轮迟滞效应。

（宝马BMW M5 F10 双涡轮增压发动机）

前面了解到，涡轮增压器在低转速时有迟滞现象，但高速时增压值大，发动机动力提升明显，而且基本不消耗发动机的动力；而机械增压器，是发动机运转直接驱动涡轮，没有涡轮增压的迟滞，但是是损耗部分动力、增压值较低。那把它们结合一起就岂不是可以优势互补了？

双增压发动机示意图（涡轮增压器+机械增压器）

如大众高尔夫GT 上装备的1.4升TSI 发动机，设计师就把涡轮增压器和机械增压器结合到了一起。将机械增压器安装到发动机进气系统上，涡轮增压器安装在排气系统上，从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。

图解汽车（10） 汽车悬挂系统结构解析

悬挂对于汽车的操控性能有着决定性的作用，不同构造的悬挂有着不同的操控性能。常见的悬挂有麦弗逊式悬挂、双叉臂式悬挂、多连杆悬挂等等，它们的结构是怎样的？对汽车操控性能又有着怎样的影响？下面我们一起来了解下吧。

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● 悬挂的作用

汽车悬挂是连接车轮与车身的机构，对车身起支撑和减振的作用。主要是传递作用在车轮和车架之间的力，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

典型的悬挂系统结构主要包括弹性元件、导向机构以及减震器等部分。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

● 独立悬挂和非独立悬挂的区别

汽车悬挂可以按多种形式来划分，总体上主要分为两大类，独立悬挂和非独立悬挂。那怎么来区分独立悬挂和非独立悬挂呢？

独立悬挂可以简单理解为，左右两个车轮间没有硬轴进行刚性连接，一侧车轮的悬挂部件全部都只与车身相连。而非独立悬挂两个车轮间不是相互独立的，之间有硬轴进行刚性连接。

从结构上看，独立悬挂由于两个车轮间没有干涉，可以有更好的舒适性和操控性。而非独立悬挂两个车轮间有硬性连接物，会发生相互干涉，但其结构简单，有更好的刚性和通过

性。

● 麦弗逊式悬挂

麦弗逊悬挂是最为常见的一种悬挂，主要有A 型叉臂和减振机构组成。叉臂与车轮相连，主要承受车轮下端的横向力和纵向力。减振机构的上部与车身相连，下部与叉臂相连，承担减振和支持车身的任务，同时还要承受车轮上端的横向力。

麦弗逊的设计特点是结构简单，悬挂重量轻和占用空间小，响应速度和回弹速度就会越快，所以悬挂的减震能力也相对较强。然而麦弗逊结构结构简单、质量轻，那么抗侧倾和制

动点头能力弱，稳定性较差。目前麦弗逊悬挂多用于家用轿车的前悬挂。

● 双叉臂式悬挂

双叉臂式悬挂（双A 臂、双横臂式悬挂），其结构可以理解为在麦弗逊式悬挂基础上多加一支叉臂。车轮上部叉臂，与车身相连，车轮的横向力和纵向力都是由叉臂承受，而这时的减振机构只负责支撑车体和减振的任务。

由于车轮的横向力和纵向力都由两组叉臂来承受，双叉臂式悬挂的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬挂要强很多，而且在车辆转弯时能很好的抑制侧倾和制动点头等问题。

双叉臂式悬挂通常采用上下不等长叉臂(上短下长) ，让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损，并且能自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好。由于双叉臂式悬挂比麦佛逊式悬挂双叉臂多了一个上摇臂，需要占用较大的空间，而且定位参数较难确定，因此小型轿车的前桥出于空间和成本考虑较少采用此种悬挂。

● 扭转梁式悬挂

扭转梁式悬挂的结构中，两个车轮之间没有硬轴直接相连，而是通过一根扭转梁进行连接，扭转梁可以在一定范围内扭转。但如果一个车轮遇到非平整路面时，之间的扭转梁仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉的，严格上说，扭转梁式悬挂属于半独立式悬挂。

扭力梁式悬挂相对于独立式悬挂来说舒适性要差一些，不过结构简单可靠，也不占空间，而且维修费用也比独立悬挂低，所以扭力梁悬挂多用在小型车和紧凑型车的后桥上。

● 稳定杆的作用

稳定杆也叫平衡杆，主要是防止车身侧倾，保持车身平衡。稳定杆的两端分别固定在左右悬架上，当汽车转弯时，外侧悬挂会压向稳定杆，稳定杆发生弯曲，由于变形产生的弹力可防止车轮抬起，从而使车身尽量保持平衡。

● 多连杆悬挂

多连杆悬挂，就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构，其连杆数比普通的悬挂要多一些，一般把连杆数为三或以上的悬挂称为多连杆悬挂。目前主流的连杆数为4或5根连杆。前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂；后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂。

多连杆悬挂通过对连接运动点的约束角度设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位，使得车轮与地面尽可能保持垂直、贴地性，具有非常出色的操控性。多连杆悬挂能最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限，是所有悬挂设计中最好的，不过结构复杂，制造成本也高。一般中小型轿车车出于成本和空间考虑很少使用这种悬挂。

● 空气悬挂

空气悬挂是指采用空气减振器的悬挂，主要是通过空气泵来调整空气减振器的空气量和压力，可改变空气减振器的硬度和弹性系数。通过调节泵入的空气量，可以调节空气减振器的行程和长度，可以实现底盘的升高或降低。

空气悬挂相对于传统的钢制悬挂系统来说，具有很多优势。如车辆高速行驶时，悬挂可以变硬，以提高车身稳定性；而低速或颠簸路面行驶时，悬挂可以变软来提高舒适性。

● 弹簧和减震器

在悬挂的减振机构中，除了减振器还会有根弹簧。有了减振器为什么还要弹簧呢？其实需要它们的合作，才能完成减振的任务。

当车辆行驶在不平路面时，弹簧受到地面冲击后发生形变，而弹簧需要恢复原型会出现来回震动的现象，这样显然会影响汽车的操控性和舒适性。而减振器起到对弹簧起到阻尼的作用，抑制弹簧来回摆动。这样在汽车通过不平路段时，才不至于不停的颤动。