作者序

序章? 行進、停止、轉向── 滿足汽車機能的三大要素



第1章? 汽車行進的原理

01-01? 因為輪胎與路面會產生摩擦，所以汽車得以行進──摩擦力與驅動力

01-02? 一旦超過摩擦力的極限，將無法驅動汽車──摩擦力的極限

01-03? 一旦有了驅動力，就會產生加速度，進而提高車速──力與加速度

01-04? 汽車會一面對抗行進阻力，一面行進──慣性與行進阻力

01-05? 行進中的汽車擁有動能──動能

01-06? 坡道的高度是能量的盟友，也是敵人──位能

01-07? 路面傾斜會減弱驅動力──傾斜與摩擦力

01-08? 妨礙汽車行進的因素有輪胎變形、大氣壓力與摩擦──行車阻力

01-09? 引擎的運作會經由兩階段轉換能量──熱機與內燃機

01-10? 由活塞與汽缸所打造出來的燃燒室──引擎的基本構造

01-11? 引擎運轉的四個行程：進氣、壓縮、燃燒與膨脹、排氣──汽油引擎的四個行程

01-12? 引擎運轉的四個行程：進氣、壓縮、燃燒與膨脹、排氣──柴油引擎的四個行程

01-13? 燃料所產生的能源無法全數轉換為動能──熱效率

01-14? 即使引擎迴轉的力量即使能直接傳動車輪，也無法使汽車行駛──引擎的性能

專欄 1 轉子引擎



第2章? 引擎的基本機械原理

02-01? 不將活塞的往復運動轉換成迴轉運動，就無法應用──曲軸機構

02-02? 引擎中負責產出動能的，只有燃燒與膨脹行程──多汽缸化與飛輪

02-03? 汽缸是以金屬塊打造而成，內部可以容納活塞──汽缸體與汽缸蓋

02-04? 在受到汽缸與活塞包圍的空間內產生力量──燃燒室與排氣量

02-05? 汽缸愈多，輸出馬力愈大，引擎運轉愈順暢──汽缸數與汽缸排列

02-06? 引擎產出動力時，往復運動與迴轉運動的部分──主驅動系統

02-07? 配合四行程開閉，控制進排氣時間──進、排氣汽門

02-08? 藉由曲軸的迴轉來開閉凸輪──汽門系統

02-09? 進排氣汽門的開閉存在著微妙的時間差──汽門正時

02-10? 引擎必須借助各種系統才能運轉──引擎本體與輔機

專欄2? 直列六缸引擎



第3章? 引擎運轉的基本機械原理

03-01? 供應引擎流暢且乾淨的空氣──進氣裝置

03-02? 配合油門踏板調控進氣量──節流閥

03-03? 排氣不順暢將導致次回燃燒不正常──排氣裝置

03-04? 將有害物質轉化為無害物質，避免空氣汙染──觸媒轉化器

03-05? 降低廢氣的壓力與溫度，安靜且安全地排放廢氣──消音器

03-06? 在最適當時機噴射供給最適量的燃料──燃油供給系統

03-07? 霧化燃油，使燃油容易與空氣混合──進氣口噴射式與缸內直噴式燃油噴嘴

03-08? 利用高壓電流放電，產生火花點火──點火系統

03-09? 利用電腦阻斷或接續電流以產生高壓電流──直接點火系統

03-10? 利用造成細且尖的電極激發強烈火花──火星塞

03-11? 蒐集各種資訊以便控管引擎的狀態──引擎電腦控制系統

專欄3? 超稀薄燃燒模式



第4章? 引擎輔助機構

04-01? 引擎過熱便無法正常運作──冷卻系統

04-02? 確保冷卻液溫度升至100℃以上也不會沸騰──加壓冷卻

04-03? 引擎溫度過冷的話，將引發各種負面影響──調溫器

04-04? 促進引擎內部零件運作順暢──潤滑系統

04-05? 除了潤滑之外，機油兼具多項功能──機油

04-06? 利用馬達的力量驅動曲軸迴轉──起動系統

04-07? 利用引擎的動力發電，以因應起動或電力不足的情況──充電系統

04-08? 利用化學變化貯電或放電──電瓶

04-09? 壓縮的空氣輸送至引擎，以提高引擎性能──增壓機

專欄4?? 油（oil）與液（fluid）



第5章? 傳動車輪的機械原理

05-01? 傳動系統有前輪驅動或後輪驅動之分──傳動系統與傳動方式

05-02? 藉由變速將引擎轉數與扭矩調整至最合適的行駛狀態──齒輪、滑輪、變速

05-03? 變速箱會依據手動操作及分段變速的有無來分類──變速箱

05-04? 由不同齒輪比的齒輪組合中挑選所需──手排變速箱（MT）

05-05? 藉由摩擦使轉軸接續流暢──離合器

05-06? 藉由流體傳遞迴轉動能，同時增加扭矩──扭矩轉換器1

05-07? 帶給汽車慢速爬行的便利性能──扭矩轉換器2

05-08? 利用液體的壓力傳導力量使機件作動──油壓機構

05-09? 使用如天體般作動的齒輪達成自動變速──行星齒輪組

05-10? 依照電腦指令配合行駛情況變速──自動變速 (AT)

05-11? 改變滑輪的寬幅，即可改變實際直徑，進而達成變速的目的──無段變速 (CVT)

05-12? 左右車輪會以不同轉速過彎──差速齒輪

05-13? 配合左右驅動輪所承受的阻力分配迴轉動力──差速齒輪與最終減速齒輪

05-14? 化解差速齒輪的弱點，同時提升過彎性能──限制滑動差速器（LSD）

05-15? 相對位置改變依然可藉由軸類傳遞迴轉動能──軸類與萬向接頭

05-16? 四輪驅動的唯一敗筆：不宜全程使用──四輪驅動

05-17? 吸收前後輪的轉速差異，流暢過彎──全時四輪驅動

05-18? 必要時自動由二輪驅動切換成四輪驅動──適時四輪驅動

專欄5? 環形無段變速箱



第6章? 使汽車停止行進與轉向的機械原理

06-01? 使汽車減速的制動力來自摩擦力的反作用力──制動力與摩擦力

06-02? 藉由油壓機構將踩油門的力量傳遞至煞車本體──腳煞車

06-03? 由兩側夾住圓盤，利用摩擦熱減速──碟式煞車（碟煞）

06-04? 將摩擦材料推入圓筒內，利用摩擦熱減速──鼓式煞車（鼓煞）

06-05? 利用大氣壓力輔助踩踏煞車踏板的力量──倍力器

06-06? 控管輪胎與路面的摩擦力不至超越極限──防止車輪鎖死煞車器統（ABS）

06-07? 鉤住棘爪便可使駐車煞車維持作動狀態──駐車煞車

06-08? 需有力量對抗離心力才能轉彎──離心力與向心力

06-09? 藉由輪胎的摩擦與變形產生轉彎的力量──轉向力與摩擦力

06-10? 利用側推改變車輪轉向──轉向系統

06-11? 利用油壓與馬達的力量輔助方向盤操作──動力轉向系統

專欄6? 引擎煞車



第7章? 車輪與懸吊系統的機械原理

07-01? 確保輪胎著地，保障行車穩定及安全──懸吊系統

07-02? 慣性力與離心力會使汽車傾斜──汽車的動作

07-03? 控制彈簧的動作，來提供緩衝機能──彈簧

07-04? 利用油通過細微孔穴的阻力吸震──避震器

07-05? 車輪動作受到懸吊所支撐部位的影響──車軸懸架式懸吊

07-06? 桿臂數量影響懸吊性能──獨立懸架式懸吊系統

07-07? 不同部位使用不同性質的橡膠──輪胎

07-08? 利用胎紋的溝槽排出輪胎與路面之間的水──胎紋樣式

07-09? 高度與寬幅的比例影響輪胎的性能──扁平比

07-10? 輪胎內部空氣壓力會影響輪胎的性能──胎壓

07-11? 輪圈使動力得以確實傳遞至輪胎──輪圈

07-12? 車輪與輪胎愈輕，汽車跑起來愈輕快──非彈簧荷重

專欄7? 點放式煞車技巧



第8章? 電動車與油電混合車

08-01? 不靠引擎，利用馬達行駛的汽車──電動車

08-02? 永久磁體會在交流電所創造的旋轉磁場中旋轉──永磁同步馬達

08-03? 使用回收廢棄的能源，可以減少浪費──再生制動

08-04? 電池容量愈大，續航距離愈長──充電電池式電動車（純電動車）

08-05? 利用車載氣瓶中的氫氣與空氣中的氧氣產生電能，使汽車行駛──燃料電池式電動車（FCEV）

08-06? 搭載兩種動力來源，可高效率行駛的汽車──油電混合車

08-07? 利用再生制動能源，以馬達作為輔助──並聯式油電混合車

08-08? 高效率整合兩種動力的油電混合動力車──分配式油電混合動力車

作者序



　　近年來，日本年輕人擁有汽車駕照的比例很低，低到汽車業者不禁以「考張汽車駕照吧！」作為廣告宣傳主語，鼓勵年輕族群們能夠開車上路。其實在多年以前，大多數的年輕人會把開車兜風當作是娛樂活動，也是約會的必備條件之一，甚至還發展出「沒車沒人愛」這樣一句流行語。只不過，現今車子以外的樂子多到不勝枚舉。



　　特別是對於原本就居住在都會區的居民而言，平常可以使用便利的公共交通系統，少了汽車也不會對生活造成多大的不便。電腦與智慧型手機的普及，待在原地即可享受各式各樣的娛樂，也降低了對移動的需求。更重要的是，保養汽車可是要花錢的呢！



　　另一方面，隨著年輕族群遠離汽車（不買車、不開車），汽車的實用性愈來愈受到重視。特別是需要帶著小孩移動的家庭族群。因此，「汽車是便利的交通工具」成了當時使用汽車的主流思維。汽車業者期盼著能夠製造出可以大賣的車子，於是紛紛推出強調便利性能的車款。反倒是著重在駕駛樂趣的車款，由於不受消費者青睞，逐漸地從車市中消失。



　　幾年下來，在少子、高齡化，進而人口減少的現實衝擊之下，汽車業者開始感到不安，不禁懷疑起「現在這群不開車的年輕人，在建立家庭之後還會有開車的意願嗎？」於是，電視上就出現了前述鼓勵年輕人考取駕照的廣告，試圖趁早讓年輕人體認到駕車的樂趣，並且重新催生出著重在駕駛樂趣的性能車款。姑且不論年輕人是否願意買單，著重駕駛樂趣的性能車款在重回車市以後，確實締造出銷售佳績。



　　由此可見，這個時代還是有愛車族的存在！只是這些車主考量到家庭實用的因素，才改而選購實用車款。儘管愛車族僅占全體車主的一小部分，卻是最瘋狂熱愛汽車的族群。而正在閱讀本書的您，應該就是其中一人吧？



　　為了滿足愛車族的求知欲，本書特地從基礎中的基礎開始，解說汽車的構造與機械原理。雖然市面上已經有不少藉由各種手法進行解說的汽車書籍，但本書將更進一步，從Why與How，由原理開始為各位讀者做更加完整的說明。



　　本書由「為什麼車輪轉動汽車就行進？」「為什麼燃燒燃料就能產生力量」等話題展開。或許各位讀者認為這些現象都是理所當然的事，但是唯有先了解基本的汽車運作原理之後，才能夠理解更高深的汽車機械構造原理。舉例來說，有了「車輪減速才能使汽車減速」這樣的基礎認識以後，才能夠輕鬆理解何謂「ABS的作動機制」。



　　此外，為了能夠幫助讀者理解汽車運作的各種現象，本書會加入物理學理論進行說明。不過請各位讀者放心，本書所引用的物理學理論頂多是國中程度而已，不會太難。而且，為了體貼文科背景出身的讀者能夠輕鬆閱讀，也不會用到數理算式。



　　汽車工業技術不斷地推陳出新。每每有新技術問世，汽車業者必定積極宣傳新技術表現出來的性能。至於背後的機械構造或原理，相關資訊通常是少之又少。「成功打造出來的性能」確實很重要，但是「如何才能實現這樣的性能」，想必也有車友想要知道。



　　無奈的是，假如要單以一本書收錄最新汽車科技的話，一定會有說明不足的情況發生，進而導致讀者消化不良的後遺症。有鑑於此，很遺憾地本書不得不有所取捨。（假如本書廣受大眾喜愛，筆者或許就有機會再為各位說明最新汽車高科技呢！）不過別氣餒，只要對於汽車的各項構造或運作原理，有基礎上的理解，即使在面對資訊不多的最新汽車高科技，也能夠進而想像它的構造或原理。



　　總之，希望各位讀者能夠先從閱讀這本書開始。內容一點也不難，應該能夠一讀就通，也希望能在本書的說明引導之下，對於愛車的大小事都能夠有更深一層的認識。