汽车是怎样跑起来的?

今年考驾照期间,我读过一本名为《汽车是怎样跑起来的》书,读完最大的感受是:中学的物理没学好。

书的名字很有意思,汽车怎么跑,那不是很简单的事吗?上车点火,松离火、挂档、踩油门,汽车自然开始往前跑。仔细一想,这一系列动作做完,是什么促使汽车跑起来?这正是书里所要讲的内容。

汽车的许多理论知识涉及物理学,比如阻力、动力以及齿轮之间的换算等等。书里很多关于汽车零件的配图,我个人读图能力不行,通过图文看这系列复杂的操作,还是难以理解。

现在很多车是自动挡,书里介绍的内容多是汽油,特别是手动挡汽车。我学车学的是手动挡,读来特别有感触,有些不明白的地方,还是通过读书才能理解,比如档位如何让汽车变快和变慢,简单来说是齿轮的匹配大小。我父亲教我,说不能越级减挡,在他学车那年代,越级挂挡挂不进去。现在能挂进去,是有智能系统,匹配档位,才能实现这一目的。

不管怎么做,如果是手动挡,越级减挡始终会对齿轮有影响。书里详细介绍了挡位与齿轮的关系,我看图里的零件才明白,挂挡原来是齿轮间的配合,差距越大的齿轮,挡位越高,一挡的齿轮大小相同。

汽油车的发动机是一辆车的心脏,特别复杂,这部分能单独写一本书,不过那是需要系统学习的知识,书里只作为单章节进行描述,比如为什么要用电子打火,书里写道「实际上是为了在最开始时,让汽油进入发动机内的汽缸。用电推动起动机转动,使发动机空转,从而将汽油导入汽缸。」更复杂的是,在电子打火启动后,汽油在气缸内的运动:

首先是进气。在这一阶段,空气与汽油混合后的混合气体被吸入汽缸,我们称之为进气冲程。此时,汽缸中的活塞向下运动。接着是压缩。此时降至下止点的活塞逐渐上升,压缩汽缸中的混合气体,我们称之为压缩冲程。

然后是膨胀。活塞升至上止点时,压缩后的混合气体被点燃,开始迅速燃烧。随后,气体膨胀下压活塞。我们称这一过程为膨胀冲程。

最后是排气。在这一阶段,混合气体燃烧后残留的煤烟被排出汽缸,我们称之为排气冲程。此时,在膨胀冲程中降至下止点的活塞再次上升,并随其上升向外排出煤烟。排气结束时会返回到最初的进气冲程,再次重复压缩、膨胀、排气和进气,带动活塞上下运动。

一辆车能跑起来,自然要让它停下来,停车有急刹和慢停,多数情况停车,会先松开油门,再慢慢踩刹车,靠阻力将车停稳,阻力涉及「发动机、变速器、轮胎以及车身等很多地方。在发动机中,汽缸内的活塞上下运动时就会产生摩擦阻力。在变速器中,当齿轮啮合转动时,锯齿和锯齿的接触部分也会产生摩擦阻力」。除此之外,车身的重量,轮胎的摩擦力,也是让车慢下的原因。

至于急刹,我父亲教我时,说的是液压刹车。这是人在车里踩刹车踏板,会控制主缸中的活塞,踩下制动踏板时活塞就会运动,挤出液压缸中的制动液。「制动主缸中有活塞,当驾驶员踩下制动踏板时活塞就会运动,挤出液压缸中的制动液。」

这是现代汽车使用最多的刹车方式,除此之外,还有「鼓式制动」,通过控制汽车内部轮胎进行刹车。

要说整本书里,我觉得最伟大的两个发明是:安全带和安全气囊,它们分别由沃尔沃和奔驰发明。这两种发明极大降低了安全事故。然而,哪怕汽车做得再安全,依旧会出事故,就像我父亲带我上高速,规定限速每小时 120 公里,不能超速 20%,上了高速,所有的车全往 140 公里奔,安全系数再高的车,也顶不住超速。

不论汽车多安全,一个人怎么开车,或许才能决定驾驶者如何避免安全隐患的发生。