汽车，
如何运转。

发动机：让压力推动活塞

汽油与空气在气缸内燃烧，使气体的温度和压力升高。压力推动活塞，活塞通过连杆带动曲轴，把往复运动转为旋转运动。

四冲程发动机依次完成进气、压缩、做功和排气。一次完整循环中，活塞完成四个单向行程，曲轴转动两圈，也就是 720°。

曲轴上的飞轮储存旋转动能，使其他冲程能够连续进行。多个气缸错开做功时刻，可以减小输出扭矩的波动。凸轮轴通过正时链条或皮带与曲轴保持同步，在四冲程发动机中，凸轮轴转速为曲轴的一半。

空气、燃油、冷却液与机油

一次燃烧很短，持续运行却需要多条循环同时工作。空气和燃油不断补充，废气不断排出；冷却液带走热量，机油减少零件接触造成的磨损。

节气门和喷油系统一起调节发动机负荷。涡轮增压器利用排气驱动涡轮，再带动压气机增加进气密度；增压后的空气可经过中冷器降温。柴油机通常通过压缩产生的高温使喷入的燃油自燃。

变速箱：交换转速与扭矩

起步需要较大的车轮扭矩，巡航时车轮需要持续高速旋转。发动机只能在有限转速区间内有效工作，变速箱通过不同传动比，把发动机的工作范围与车速匹配起来。

小齿轮驱动大齿轮时，输出转速降低，输出扭矩增加。忽略损耗，输入与输出功率相等。下面保持输入为 2,400 转/分、120 N·m，观察切换挡位的结果。

手动挡用离合器暂时切断发动机与变速箱的连接，让车辆起步或换挡。常见液力自动变速箱使用液力变矩器和行星齿轮组；双离合变速箱用两套离合器与齿轮组交替传递动力；无级变速箱则连续改变传动比。

在这辆后驱车中，动力从变速箱经传动轴送到后桥，再经主减速器、差速器和左右半轴抵达后轮。前驱车通常将变速箱与差速器集成为变速驱动桥，通过两根半轴驱动前轮。

转弯时，四个车轮各走各的轨迹

车辆转弯时，外侧车轮的路径更长。同一时间内，它必须比内侧车轮转得更快。差速器允许驱动轮在传递扭矩的同时，以不同转速旋转。

方向盘通过转向柱、转向机和横拉杆改变前轮角度。在理想的低速纯滚动条件下，内侧前轮需要比外侧前轮转得更多，使车轮方向对应同一个瞬时转动中心。这就是阿克曼转向几何所描述的关系。

理想开放式差速器满足：左轮转速 + 右轮转速 = 差速器壳转速 × 2。两侧输出扭矩近似相等，因此当一侧轮胎可传递的扭矩很小时，另一侧获得的驱动扭矩也会受到限制。限滑差速器或制动式牵引力控制可以改善这种情况。

电动助力转向根据方向盘输入与车速提供辅助力，减少驾驶员转动方向盘的负担。它与转向几何共同决定转向手感和车辆响应。

悬架：支撑、导向与减振

路面起伏会迫使车轮上下运动。弹簧支撑车重，并通过变形储存与释放能量；减振器对相对运动产生阻力，把一部分振动能量转成热，使振动逐渐衰减。

控制臂和连杆约束车轮的运动路径，稳定杆通过连接左右悬架抑制侧倾。悬架几何、弹簧刚度和阻尼共同影响舒适性、操控性与轮胎接地。

麦弗逊悬架结构紧凑，双叉臂与多连杆可提供不同的车轮运动控制能力。具体表现取决于几何、衬套、弹簧和减振器的整体设计。

制动：把运动能量变成热

踩下制动踏板，助力装置与制动主缸建立液压。压力通过制动液传到卡钳活塞，推动摩擦片夹紧制动盘。摩擦力矩阻碍车轮转动，车辆通过轮胎与路面的力减速。

制动盘和摩擦片吸收并散发热量。车速增加时，需要处理的动能按速度的平方增长：在相同质量下，速度变为两倍，动能变为四倍。

轮胎决定力能否传到地面

轮胎的胎面、胎体和充气结构共同承受载荷。可用抓地力受到路面、温度、胎压、轮胎状态和垂向载荷影响。加速、制动与转弯会共同使用轮胎的附着能力。

ABS 防抱死系统根据轮速变化调节制动压力，抑制持续抱死，帮助车辆在强制动时保持转向能力和稳定性。ESC 电子稳定控制结合方向盘转角、横摆角速度等信息，通过单轮制动与动力调节帮助车辆维持预期行驶方向。

车身：把载荷传到合适的位置

常见乘用车采用承载式车身。地板、门槛、立柱、横梁与纵梁连接成整体，承受车重、悬架反力和行驶载荷；副车架为动力总成或悬架提供安装位置。

碰撞时，前后吸能结构通过可控变形吸收部分能量，乘员舱需要尽量保持生存空间。安全带约束乘员运动，气囊配合安全带降低特定碰撞中的伤害风险。

车身外形还影响空气阻力。空气动力学阻力与车速平方近似成正比，在高速行驶时，克服空气阻力需要的功率会迅速增加。车身密封、隔声材料与安装衬套则共同影响车内噪声和振动。

电气系统：让各个系统协同工作

燃油车中的低压蓄电池为起动机和车载设备供电。发动机启动后，发电机为用电设备供电并给蓄电池充电。电线、保险丝、继电器与配电模块把电能送到灯光、控制器和执行器。

控制系统不断接收传感器信息，计算目标，再驱动执行器。发动机控制器调整喷油与点火，制动控制器调节液压，空调控制器协调压缩机和风机。

控制器通过 CAN 等车载网络交换信息。以牵引力控制为例，当驱动轮出现明显打滑趋势，系统可以减少发动机扭矩，或对打滑车轮施加制动。

电驱动：电能直接转为机械能

纯电汽车用动力电池储存电能。逆变器调节电池与驱动电机之间的电能流动，电机通过磁场作用产生扭矩，再经减速器与差速器驱动车轮。

多数纯电车型使用单速减速器。电机可以在较宽转速范围内输出有效扭矩；车辆仍然需要转向、悬架、制动、热管理和车身保护。

电池之外，还有哪些关键部件？

电池管理系统（BMS）监测电芯电压、温度和电流，并估算电池状态。热管理系统帮助电池、电机和功率电子部件保持适宜温度。车载充电机把交流输入转换为给电池充电所需的直流电；直流快充由车外设备完成主要变换。DC/DC 转换器为低压电气系统供电。

混合动力如何组合？

混动汽车同时使用内燃机与电机。串联系统由发动机带动发电机，车轮由电机驱动；并联系统中发动机与电机都能通过机械路径驱动车轮；功率分流等混联系统可以组合不同能量路径。插电混动车型还能从外部电源充电。