汽车改装基础知识
一、轮胎、轮毂的选择
通常轮胎壁上都会清楚标示规格,如图所示的225/40ZR18,代表这条轮胎的胎面宽度为225mm,扁平比为40(胎高为胎面的40%)。搭配的轮毂直径为18英寸。
选择轮胎时,“抓地力”是大的考虑因素,而跟抓地力有关的元素有二,个是轮胎的磨耗指数,第二为胎面纹路。胎纹越细致行驶时的噪音越小,相对的与地面接触的面积也较小,抓地力相对较差。排水性较佳,反之则反。磨耗指数通常以数字来标示,将其订为100,这是以材质来区分,数字越大代表轮胎越硬、越耐磨,抓地力也会较差,反之则反。180以上称之为街道用胎,140-180者称为性能胎。100-140之间的一般称为半热熔胎,80以下称为全能熔胎。
一般的轮胎升级有一个简单的原则:“加10减5”。
轮毂的选择OFFSET值与J数为重点一般来说,在升级轮胎轮毂时,通常较为注重轮胎的选择,轮毂则以“外型”为选择的主要考虑,不过必须注意轮毂的宽度(通常以J数表示)、pcd值、offset(ET值)三项数据。
如15×6.5J,即为直径15英寸,宽度为6.5英寸,J则是轮毂外缘部(与轮唇结合部)的形,目前市面上多数轮毂都时采用J型设计,还有B,JJ,K等多种形式。Pcd为轮毂固定螺丝的规格,通常以xh/xxx标示,5h/114.3者,表示改轮毂时由5支螺丝固定,也就时俗称的五孔,各螺丝孔的直径间距则为114.3mm,offset值一般又称为ET值,代表的是轮毂中线到轮毂固定面的偏差距离,如offset为40,代表轮毂中心线与轮毂平面间的距离为40mm,正值越大,轮毂安装后便会越向内缩,如为负值便会越向外偏,利用轮距垫宽器不仅可以解决offset值与原厂不符的困扰,同时还能加大左右轮距来提高稳定性,换装轮毂时一定要检查是否安装轴套,才能避免行驶时的异常震动,以确保行车安全.
二、电瓶内部构造:office:
电瓶主要的功能在于提供引擎发动时所需的瞬间强大电力,并应付发电机不堪负荷时的额外电源供应。电瓶内部构造主要是由包括正极板、负极板、隔板、电解液及电解槽所组成。正极板是由茶色的二氧化铅所构成,负极板是由灰色的海绵状的纯铅或铅合金构成。隔板则是介于正极板和负极板之间的薄绝缘板,多半由合成树脂所制成,功能在于防止两极板短路,并提供稀硫酸电解液自由流动的孔隙。电解液是由硫酸与纯水调制而成的稀硫酸,且不同厂牌的浓度比重也会有差异。由以上零件可组成一个分电池,提供约为2伏特的电压,常见的车用电瓶为12伏特,便是由六个分电池串联而成,每个分电池间并没有连通,所以传统加水电瓶上才会看到六个加水孔。电瓶充放电原理是电能与化学能的转换。
电的产生主要是因电子从负极移动到正极形成电子流时所生成的。当电瓶放电时,负极板的铅合金会因释放出电子而氧化出铅离子并与硫酸离子反应结合成硫酸铅。至于释放出来的电子则会经由电线与负载而来到正极板,促使正极板上的二氧化铅产生还原铅离子的作用,并使铅离子同样与硫酸离子进行反应行程硫酸铅与纯水。至于电瓶充电时则是将上述化学反应逆转,将输入电能转换为化学能储备,以借所需时在行化学反应提供电力。
三、机油的作用:office:
清洁:车辆发动时引擎内部的机件会产生少许的金属粉末,好的机油会将这些金属细屑及积碳给带走。
散热:引擎内部当活塞作动时会和汽缸臂摩擦产生高温,机油就借着在引擎内部不断的循环流动吧热能带走。
密封:把引擎内部许多的橡胶油封及空隙填补其来,让车子在使用一段时间后还保有一定的缸压。
减震:机油的油膜会吸收引擎在点火时所产生的爆震。
机油分矿物油、半合成油及全合成油。
矿物油简单的说是在石油提炼出汽油及柴油后,炼油塔底剩下的油作为基础油的润滑油(底层为沥青),提炼后加上各机油厂的添加配方,如消泡剂,黏度改良剂,抗氧化剂或防锈添加剂等添加剂,就形成了所谓的矿物油。其特点在于价格便宜,但是油的分子链却容易遭到破坏而裂化。
合成油及半合成油则是在基础油的阶段用化学合成的方法作为机油的主体,再依原油使用比列的不同有全合成油及半合成油之分。合成油在制作时由于必须去除所有杂质,所以在制作成本上高,售价也比较贵。好处是由于制作过程都是以近科学试验的方式制作,油质及稳定性都比较好。
机油基本上是基于API的规范作为标准。5W50,W前的数字是代表引擎低启动温度代号,后方数字代表机油在100摄氏度时的黏度指数,数字越大黏度越大。
水箱散热片是越多排越好,但机油冷却器内部的油是靠机油泵所供给的压力流动的,散热片越大机油压力就会变小,从而导致机油无法送至气缸盖进行润滑,造成机件非正常磨损。
四、空气力学:office:
大包围学名为空气扰流部件,它对于车辆的性能和改善有着以下作用:减小汽车车身的重量,减小汽车行驶时产生的逆向气流,同时增加汽车的下压力,使汽车行驶时更加平稳,从而减少油耗,外观上显能突出汽车的个性化。
空力套件不仅是美观而已,精心设计的部品可使车辆在高速时更稳定,车辆复杂的空气力学,并无法用﹙下压力﹚、﹙CD﹚值、﹙风阻﹚几个名词简单代过,不用知道怎么去计算,但一定要知道汽车为何需要空力加持。 D
CD与车速,是影响车辆空气阻力的大因素,CD=2分之1pv平方× A÷D (D=空气阻力 P=空气密度 V=车速(m/s) A=正前方投影面积(㎡))。计算风阻系数的公式,是由流体力学而来,而CD(coefficient of drag)就是风阻系数,空气阻力必须要由实际风洞测试才能得知,并不是拿计算机按一按就有了。BMW的测试风洞,先利用一只5.5公尺高的大型风扇制造速度30km/h的气流,再以喷嘴将风速增加到180km/h,足以模拟车身前进时四周的空气流动现象。谈风阻前先知道(白努力定律)(Bernoulli s Law)这个定律告诉我们(动能+压力=定值)即流速块,压力低,流速慢,压力高。飞机的机翼便是白努力定律的佳应用范例,当空气流过机翼前方时,会被分割成上下两道气流,并同时在机翼后方会合,因此上方气流的流速会比下方块(因流经距离长),这时,机翼下方的压力便会比上方高,自然产生一股向上的升力,当空气流速够块,这股升力克服重力后,飞机便能起飞了。汽车风阻的形成是在车身前进时,本来就需要耗力挤开前方空气,而空气沿着车体到达车尾剥离车身后,会化为一股乱流,导致后方产生低压区,车身便因为前后的(压力差)而产生阻力。(雨滴型)车身形状的风阻低,所以汽车的外形已经从以前的刚性线条,渐渐走向如雨滴般的流线造型,CD0.3以下的比比皆是,但已经达到极限,因为车辆的空力设计,不单单只是为了降低风阻,稳定车身可说是一项更重要的课题,在行驶时会产生一股升力,一般车在高速时会飘就是这个原因。
五、手排变速箱原理
手排省油,耐操,保养简单,维修便宜,对于性能迷而言,手排是乐趣、加速块、爽度、跟扯动作的代名词。
活塞上下运动,经由连杆改变为曲轴上的旋转运动,曲轴端再连接着离合器,由离合器的切、合,将动力传送至变速箱内的主轴,主轴上方的档位齿轮将动力传达至副轴上的相对档位齿,使副轴出现旋转动力,接着在传至终传、差速器与传动轴。整个动力传送过程中,离合器扮演了相当重要的较色,离合器的主要功能为离和合,一端连接飞轮,由来令片与飞轮接触产生摩擦力,再将动力以摩擦力传达至提供接合压力的压板,就这样靠着压板压迫与放松,达到传送动力与放空滑行的目的。离合器的摩擦力直接影响引擎动力传送至变速箱的效率,摩擦力越大,动力损失越小,可承受的大马力也越高,而摩擦力的取决,除了压板提供的压力之外,来令片材质也是重点,甚至多片式离合器更可达到单片式所不及的承受扭力,当驾驶者踩下离合器踏板,便会由总泵推出一股油压来推动拔叉上的分泵,拔叉便将离合器分离,改装强力压板后,拔叉受力变大,直接使得驾驶者需以更大的力道方可踩下踏板。当扭力到达60kg.m时,能够发挥足够摩擦力的压板,已经不是正常人踩得动的了,这时就换上多片式离合器。多片式离合器的原理相当简单,假如300kg的压板搭配一片来令片,此时仅能对应20kg扭力,但是同样的压板,一次推挤三片来令片,便可以同样轻的踩踏施力,直接对应到60kg.m。其它增加离合器摩擦力的方式还包括采用更高摩擦系数的材质或者高金属含量来令片等。
离合器将动力传送至压板,压板则直接将动力传达至变速箱的主轴。主轴上方依序安装一、二、三,至倒档的齿轮与同步器,各个齿轮均靠着滚珠轴承而可以自由于主轴上空转。副轴上同样安装一、二、三,至倒档的相对齿轮与同步器,各齿轮也可以靠着滚珠轴承自由旋转,而副轴则是变速箱的输出轴,连接传动轴或差速器,当排挡杆位于空档位置时,除了倒档之外的各档齿轮虽处于实际接触的状态,但因为只能于主、副轴上空转,因此无法传达动力,直到操作换挡动作后,换挡拔叉将同步器锁定,方可将选择档位的齿轮由同步器内的轴栓槽固定于主、副轴上。
变速箱其实就是个装满齿轮的大盒子,除了倒档之外,每一档位均有主,副两齿,正常情况下车辆往前行进时,因为齿轮的逆转关系,主、副两轴是处于反方向转动的情况,倒档为了使两轴成为同向转动,因此多了一颗小齿轮,这个齿轮平时闲置一旁,唯有切换至倒档时,这颗反转小齿轮才会切入倒档齿轮之间。
前面提到主、副轴上装着各档位齿轮与同步器,档位齿轮中间有着滚珠轴承,平时可以自由的于轴上空转,而同步器分解后,则可看到铜制同步圈、钢制滑套、同步器本体,接下来讲解同步器如何切入档位齿轮,以及如何使档位齿轮与主、副轴连接。
同步器本体分两个部位,外圈与换挡拔叉连接,操纵排档杆时,便是推动同步器外圈。内圈部分则为助状直条,常时与主、副轴咬合,助状直条的尖端则设计为梯形,整个部位到此均为钢材,质地相当坚硬。同步器的梯形尖端,主要功能在于铜制同步圈嵌合,而同步圈的另一端,则用于锁定主轴档位齿轮上的梯形齿圈,至于一端钢材、一端铜质的目的,则是避免同步器直接与档位齿轮硬碰硬造成损坏,中间借由铜制同步圈较软的特性作为缓冲,如此可确保档位齿轮使用年限,但长久使用后铜圈将受到磨损,造成换挡异音甚至换挡不易。
当换挡动作完成,档位齿轮借由同步器锁定与主、副轴,动力便可借此传达,而其他档位齿轮则继续保持空转,直至换入下一档位,由不同的同步器锁定不同档位齿轮,借以达到换挡目的。
接着顺便提提齿轮的学问,除了倒档之外的各档齿轮,均采用斜齿设计,斜齿的好处在于刚性较高,且两齿轮间的齿峰咬合面积与时间较大,可减少运转噪音,但一旦齿轮设计安装时处于咬合状态,便无法施以纵向切合。倒档齿轮采用直齿,缺点在于噪音大,但却可以顺利的使倒档小齿与换挡时切入,以达改变副轴转动方向的,若倒档采用斜齿,则无法使倒档小齿切入。
档位、终传齿比计算:变速箱为了达到换挡,变速的目的,各档位齿轮均有不同的齿轮比,通常计算各档齿比,需计算同一档位的主轴齿数与副轴齿数,例如一档主轴齿为12齿,而副轴齿为30齿,以副轴除除以主轴后,得到2.5的数据,便代表一档的减速比为2.5:1,此时主轴转动2.5圈,副轴转动1圈。除了各档齿轮之外,变速机构中还有个相当重要的终减速齿轮,就是大家熟悉的终传,终传齿比的计算方式为终传大齿除以伞状小齿,例如大齿60齿,伞齿15齿,相除后得到终传比为4,如此即代表副轴转动一圈,终传大齿转动4分之1圈,由于终传至车轮不再存有减速机构,因此得到各档齿比与终传比后,便可得知各种转速下的轮转速,若再带入轮胎圆周长,便可得知何种引擎转速,档位下的实际车速。就以前文为例,五档减速比0.8:1,当引擎转速8000rpm时,副轴转速为10000rpm,而终传比4:1,代表此时终传转动圈数为2500rpm,若车轮尺寸为195/50R/5,周长计算方式为半径平方乘圆周率,得知周长为180.864cm,有了这些数据,便可知引擎转速8000rpm时,轮转速2500rpm,等于进了452160cm,而此时引擎转数单位为每分钟,再乘以60得到27129600cm,每公里等于1000000公分,因此时速为271.296km/h。简化后的计算公式:档位车速=引擎转速÷档位齿轮÷终传齿轮比×轮胎圆周长×60。若以引擎转速为纵轴,车速为横轴,则可绘制齿比表。有人会问为何不直接加大每档的齿比设计,原因在于这样会导致各档位齿轮体积过大,导致变速箱变得相当庞大。
六、自手排原理
优点:操作简单、传输效率高。缺点:构造复杂、造价高昂
即拥有十足便利性,又能确实传送动力至输出轴的(自手排)变速箱(Automated Manual Transmission),之所以能拥有极高的传输效率,是因为它的基本架构属于手排变速箱,也就是内部仍以刚性离合器,以及各种齿轮间的契合来传输扭力,驾驶人也不需要操作离合器踏板便能控制换挡。
1989年,Ferrari F189赛车改用电子系统液压系统来驱动换挡机构,这便是自手排变速箱的起源。
SMG系统(sequential M Gearbox)的内部构造与手排变速箱完全相同,但却舍去了传统手排排档杆与离合器踏板,以电子讯号控制一具外加的动力油压缸进行踩放离合器与换挡动作。
V W的DSG变速箱(Direct shift gearbox)虽然属于自手排变速箱,不过它的构造有一个相当特别之处,便是拥有两组离合器,一组负责传输动力至1.3.5档,至于2.4.6档则交给另一组离合器,而离合器仍经由电磁控制来使其结合与切离。DSG有两组离合器便可在切离一组的同时让另一组离合器瞬间接合,换挡时间迅速许多。不过,这种几乎在同一时间接合,切离两组离合器的换挡方式,必须让两组离合器分别拥有各自的输入轴才行,而聪明的工程师将两支输入轴合而为一,分为内圈与外圈,便可让两组离合器与输入轴各自作动。
七、自排变速箱原理
优点:操作便利,换挡平顺。缺点:动力耗损,构造复杂
自排变速箱主要由液压系统、扭力转换器及行星齿轮机构三大机构组成。液压系统的主要任务就是接受ECU依照车速、引擎负荷等不同状况下输出的讯号,制造除液压完成换挡动作。扭力转换器,内部构造就像是两具面对面放置的电风扇,当A传动后,便产生一股气流撞击B扇,带动B扇也跟着转动,扭力转换器便是采用相同的工作原理,只是传输媒介由空气换成了ATF油!而扭力转换器就有如手排变速箱的机械式离合器,经由曲轴带动的主动叶轮,借由液压带动被动叶轮旋转并将扭力向后传送,不过也是因为是由液压作为传输媒介的关系,主动叶轮的转速会比被动叶轮来得高(滑差),这也代表扭力在传送的过程终被耗损,传输效率当然比不上传统手排变速箱!不过,也因为有了这个(滑差),既是在怠速时使变速箱入档,引擎仍能继续运转,不会像手排车一样立即熄火。变速箱的真正作用是在不同情形下让驱动轴获得不同的扭矩,而自动排变速箱的变速装置,是由一组或多组(行星齿轮组)构成。行星齿轮与中心齿轮(太阳)作圆周运转。行星齿轮与中心齿轮为契合运转,而借由固定不同齿轮,或转动另一齿轮时,便可能会出现加速,减速,逆转(倒档)等不同情形,行星齿轮组后方的输出端便可获得特定的档位与变速比。此外,在换挡过程中,各齿轮的相对位置并不会改变,因此不需使用离合器装置便能切换档位,这也使得变速箱能以极为柔顺的动作完成换挡,更造就自排变速箱十足的便利性。
CVT变速箱承受更高扭力。CVT变速箱(continuously variable Transmission)的核心构造为两对锥盘,每对中各有一块锥盘和输出轴与输入轴连接,另一块锥盘则可轴向滑动。而两对锥盘之间靠着链带传动,只要以液压机构改变锥盘的轴向位置,便可改变链带的传动半径,这时就好像是以皮革连接不同直径的齿轮一样,驱动齿轮与被动齿轮便可得到不同的转速,这种扭力传送方式大的好处,便是可以无段改变传动比,车内的驾驶人将不会感受到换挡的顿挫。到现在,CVT变速器大的改变在于传动媒介。以往带动普利盘的链带并无法承受过高扭力,因此CVT变速箱通常只能应用在动力输出比较低的车款上,而经由形状、结构的改变,链带能传输与承受的扭力大幅上涨,更使得CVT变速箱成为了自排变速箱之外,另一个舒适、便利的选择。
八、避震器知识
一.避震器结构
气压室GasZome——不论是复筒式(Twin Tube)或单筒式(Single Tube)吸震筒,都分设气压室和阻尼油室。复筒式的分隔活塞称为“Base Valve”,气压室注入的是低压空气;单简式的分隔活塞称为“Free Tiston”,气压室注入高压空气。气压区的作用是为吸震筒提供微细震动的吸震缓冲阻尼油oil—阻尼油注入油压筒内,然后经抽真空处理,作为吸震筒的运作有直接影响。塔顶Upper-Mount—将吸震筒与车架联接部件。原装件多为金属座与波子塔组合,其刚性与准确度高。
弹簧座Lowerseat—固定弹簧在筒身上,如加上可调校的固定装置(纹牙筒身及固定螺栓),可改装整个吸震筒行程,亦即可以调节车身离地距离。
活塞Piston—活塞是控制吸震筒缓冲的主要组件。活塞将吸震筒内的阻尼油室一分为二,借着活塞上的节流阀(油路的多少、粗细、路径等)以及圆盘状弹簧阀门来控制阻尼油的流速(阻尼),从而改变吸震筒压缩、伸延速度及控制弹簧回弹。由于活塞是双向运动的,所以在活塞的两侧都装有弹簧阀门,分别叫做“压缩阀”和“伸张阀”。筒身shellcase—吸震筒的筒身以无缝钢管、不锈钢管、铝合金管为主要分类。前两者的制造成本较低、刚性高、耐用,相比铝合金制品有更高性价比,故一直是大众化和原装避震机的主流;而弱点是重量高、散热效率慢,在要求严格的赛车场上,往往被铝合金筒身的制品比下去。
活塞杆PistonRod/ShockAbsorberRod—吸震套筒的主要合成组件,与活塞连接,负责将压缩、伸展的力量联系。由于集所有力量于一身,必须以高刚性不锈钢材制造,它的粗细、刚度、表面的细致度均影响吸震筒的质量。
弹簧Spring—弹簧是吸震系统的组成的重要一环,在汽车结构上有三种常见的弹簧形态:圈弹簧、扭力杆、叶片弹簧,其中前两者比较常见与轿车之上,而后者则用于高质量负载的商用车身上。弹簧有三个主要用途:为压缩后的吸震筒回复原先设定长度,支持车身重量,控制车身离地距。
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通常轮胎壁上都会清楚标示规格,如图所示的225/40ZR18,代表这条轮胎的胎面宽度为225mm,扁平比为40(胎高为胎面的40%)。搭配的轮毂直径为18英寸。
选择轮胎时,“抓地力”是大的考虑因素,而跟抓地力有关的元素有二,个是轮胎的磨耗指数,第二为胎面纹路。胎纹越细致行驶时的噪音越小,相对的与地面接触的面积也较小,抓地力相对较差。排水性较佳,反之则反。磨耗指数通常以数字来标示,将其订为100,这是以材质来区分,数字越大代表轮胎越硬、越耐磨,抓地力也会较差,反之则反。180以上称之为街道用胎,140-180者称为性能胎。100-140之间的一般称为半热熔胎,80以下称为全能熔胎。
一般的轮胎升级有一个简单的原则:“加10减5”。
轮毂的选择OFFSET值与J数为重点一般来说,在升级轮胎轮毂时,通常较为注重轮胎的选择,轮毂则以“外型”为选择的主要考虑,不过必须注意轮毂的宽度(通常以J数表示)、pcd值、offset(ET值)三项数据。
如15×6.5J,即为直径15英寸,宽度为6.5英寸,J则是轮毂外缘部(与轮唇结合部)的形,目前市面上多数轮毂都时采用J型设计,还有B,JJ,K等多种形式。Pcd为轮毂固定螺丝的规格,通常以xh/xxx标示,5h/114.3者,表示改轮毂时由5支螺丝固定,也就时俗称的五孔,各螺丝孔的直径间距则为114.3mm,offset值一般又称为ET值,代表的是轮毂中线到轮毂固定面的偏差距离,如offset为40,代表轮毂中心线与轮毂平面间的距离为40mm,正值越大,轮毂安装后便会越向内缩,如为负值便会越向外偏,利用轮距垫宽器不仅可以解决offset值与原厂不符的困扰,同时还能加大左右轮距来提高稳定性,换装轮毂时一定要检查是否安装轴套,才能避免行驶时的异常震动,以确保行车安全.
二、电瓶内部构造:office:
电瓶主要的功能在于提供引擎发动时所需的瞬间强大电力,并应付发电机不堪负荷时的额外电源供应。电瓶内部构造主要是由包括正极板、负极板、隔板、电解液及电解槽所组成。正极板是由茶色的二氧化铅所构成,负极板是由灰色的海绵状的纯铅或铅合金构成。隔板则是介于正极板和负极板之间的薄绝缘板,多半由合成树脂所制成,功能在于防止两极板短路,并提供稀硫酸电解液自由流动的孔隙。电解液是由硫酸与纯水调制而成的稀硫酸,且不同厂牌的浓度比重也会有差异。由以上零件可组成一个分电池,提供约为2伏特的电压,常见的车用电瓶为12伏特,便是由六个分电池串联而成,每个分电池间并没有连通,所以传统加水电瓶上才会看到六个加水孔。电瓶充放电原理是电能与化学能的转换。
电的产生主要是因电子从负极移动到正极形成电子流时所生成的。当电瓶放电时,负极板的铅合金会因释放出电子而氧化出铅离子并与硫酸离子反应结合成硫酸铅。至于释放出来的电子则会经由电线与负载而来到正极板,促使正极板上的二氧化铅产生还原铅离子的作用,并使铅离子同样与硫酸离子进行反应行程硫酸铅与纯水。至于电瓶充电时则是将上述化学反应逆转,将输入电能转换为化学能储备,以借所需时在行化学反应提供电力。
三、机油的作用:office:
清洁:车辆发动时引擎内部的机件会产生少许的金属粉末,好的机油会将这些金属细屑及积碳给带走。
散热:引擎内部当活塞作动时会和汽缸臂摩擦产生高温,机油就借着在引擎内部不断的循环流动吧热能带走。
密封:把引擎内部许多的橡胶油封及空隙填补其来,让车子在使用一段时间后还保有一定的缸压。
减震:机油的油膜会吸收引擎在点火时所产生的爆震。
机油分矿物油、半合成油及全合成油。
矿物油简单的说是在石油提炼出汽油及柴油后,炼油塔底剩下的油作为基础油的润滑油(底层为沥青),提炼后加上各机油厂的添加配方,如消泡剂,黏度改良剂,抗氧化剂或防锈添加剂等添加剂,就形成了所谓的矿物油。其特点在于价格便宜,但是油的分子链却容易遭到破坏而裂化。
合成油及半合成油则是在基础油的阶段用化学合成的方法作为机油的主体,再依原油使用比列的不同有全合成油及半合成油之分。合成油在制作时由于必须去除所有杂质,所以在制作成本上高,售价也比较贵。好处是由于制作过程都是以近科学试验的方式制作,油质及稳定性都比较好。
机油基本上是基于API的规范作为标准。5W50,W前的数字是代表引擎低启动温度代号,后方数字代表机油在100摄氏度时的黏度指数,数字越大黏度越大。
水箱散热片是越多排越好,但机油冷却器内部的油是靠机油泵所供给的压力流动的,散热片越大机油压力就会变小,从而导致机油无法送至气缸盖进行润滑,造成机件非正常磨损。
四、空气力学:office:
大包围学名为空气扰流部件,它对于车辆的性能和改善有着以下作用:减小汽车车身的重量,减小汽车行驶时产生的逆向气流,同时增加汽车的下压力,使汽车行驶时更加平稳,从而减少油耗,外观上显能突出汽车的个性化。
空力套件不仅是美观而已,精心设计的部品可使车辆在高速时更稳定,车辆复杂的空气力学,并无法用﹙下压力﹚、﹙CD﹚值、﹙风阻﹚几个名词简单代过,不用知道怎么去计算,但一定要知道汽车为何需要空力加持。 D
CD与车速,是影响车辆空气阻力的大因素,CD=2分之1pv平方× A÷D (D=空气阻力 P=空气密度 V=车速(m/s) A=正前方投影面积(㎡))。计算风阻系数的公式,是由流体力学而来,而CD(coefficient of drag)就是风阻系数,空气阻力必须要由实际风洞测试才能得知,并不是拿计算机按一按就有了。BMW的测试风洞,先利用一只5.5公尺高的大型风扇制造速度30km/h的气流,再以喷嘴将风速增加到180km/h,足以模拟车身前进时四周的空气流动现象。谈风阻前先知道(白努力定律)(Bernoulli s Law)这个定律告诉我们(动能+压力=定值)即流速块,压力低,流速慢,压力高。飞机的机翼便是白努力定律的佳应用范例,当空气流过机翼前方时,会被分割成上下两道气流,并同时在机翼后方会合,因此上方气流的流速会比下方块(因流经距离长),这时,机翼下方的压力便会比上方高,自然产生一股向上的升力,当空气流速够块,这股升力克服重力后,飞机便能起飞了。汽车风阻的形成是在车身前进时,本来就需要耗力挤开前方空气,而空气沿着车体到达车尾剥离车身后,会化为一股乱流,导致后方产生低压区,车身便因为前后的(压力差)而产生阻力。(雨滴型)车身形状的风阻低,所以汽车的外形已经从以前的刚性线条,渐渐走向如雨滴般的流线造型,CD0.3以下的比比皆是,但已经达到极限,因为车辆的空力设计,不单单只是为了降低风阻,稳定车身可说是一项更重要的课题,在行驶时会产生一股升力,一般车在高速时会飘就是这个原因。
五、手排变速箱原理
手排省油,耐操,保养简单,维修便宜,对于性能迷而言,手排是乐趣、加速块、爽度、跟扯动作的代名词。
活塞上下运动,经由连杆改变为曲轴上的旋转运动,曲轴端再连接着离合器,由离合器的切、合,将动力传送至变速箱内的主轴,主轴上方的档位齿轮将动力传达至副轴上的相对档位齿,使副轴出现旋转动力,接着在传至终传、差速器与传动轴。整个动力传送过程中,离合器扮演了相当重要的较色,离合器的主要功能为离和合,一端连接飞轮,由来令片与飞轮接触产生摩擦力,再将动力以摩擦力传达至提供接合压力的压板,就这样靠着压板压迫与放松,达到传送动力与放空滑行的目的。离合器的摩擦力直接影响引擎动力传送至变速箱的效率,摩擦力越大,动力损失越小,可承受的大马力也越高,而摩擦力的取决,除了压板提供的压力之外,来令片材质也是重点,甚至多片式离合器更可达到单片式所不及的承受扭力,当驾驶者踩下离合器踏板,便会由总泵推出一股油压来推动拔叉上的分泵,拔叉便将离合器分离,改装强力压板后,拔叉受力变大,直接使得驾驶者需以更大的力道方可踩下踏板。当扭力到达60kg.m时,能够发挥足够摩擦力的压板,已经不是正常人踩得动的了,这时就换上多片式离合器。多片式离合器的原理相当简单,假如300kg的压板搭配一片来令片,此时仅能对应20kg扭力,但是同样的压板,一次推挤三片来令片,便可以同样轻的踩踏施力,直接对应到60kg.m。其它增加离合器摩擦力的方式还包括采用更高摩擦系数的材质或者高金属含量来令片等。
离合器将动力传送至压板,压板则直接将动力传达至变速箱的主轴。主轴上方依序安装一、二、三,至倒档的齿轮与同步器,各个齿轮均靠着滚珠轴承而可以自由于主轴上空转。副轴上同样安装一、二、三,至倒档的相对齿轮与同步器,各齿轮也可以靠着滚珠轴承自由旋转,而副轴则是变速箱的输出轴,连接传动轴或差速器,当排挡杆位于空档位置时,除了倒档之外的各档齿轮虽处于实际接触的状态,但因为只能于主、副轴上空转,因此无法传达动力,直到操作换挡动作后,换挡拔叉将同步器锁定,方可将选择档位的齿轮由同步器内的轴栓槽固定于主、副轴上。
变速箱其实就是个装满齿轮的大盒子,除了倒档之外,每一档位均有主,副两齿,正常情况下车辆往前行进时,因为齿轮的逆转关系,主、副两轴是处于反方向转动的情况,倒档为了使两轴成为同向转动,因此多了一颗小齿轮,这个齿轮平时闲置一旁,唯有切换至倒档时,这颗反转小齿轮才会切入倒档齿轮之间。
前面提到主、副轴上装着各档位齿轮与同步器,档位齿轮中间有着滚珠轴承,平时可以自由的于轴上空转,而同步器分解后,则可看到铜制同步圈、钢制滑套、同步器本体,接下来讲解同步器如何切入档位齿轮,以及如何使档位齿轮与主、副轴连接。
同步器本体分两个部位,外圈与换挡拔叉连接,操纵排档杆时,便是推动同步器外圈。内圈部分则为助状直条,常时与主、副轴咬合,助状直条的尖端则设计为梯形,整个部位到此均为钢材,质地相当坚硬。同步器的梯形尖端,主要功能在于铜制同步圈嵌合,而同步圈的另一端,则用于锁定主轴档位齿轮上的梯形齿圈,至于一端钢材、一端铜质的目的,则是避免同步器直接与档位齿轮硬碰硬造成损坏,中间借由铜制同步圈较软的特性作为缓冲,如此可确保档位齿轮使用年限,但长久使用后铜圈将受到磨损,造成换挡异音甚至换挡不易。
当换挡动作完成,档位齿轮借由同步器锁定与主、副轴,动力便可借此传达,而其他档位齿轮则继续保持空转,直至换入下一档位,由不同的同步器锁定不同档位齿轮,借以达到换挡目的。
接着顺便提提齿轮的学问,除了倒档之外的各档齿轮,均采用斜齿设计,斜齿的好处在于刚性较高,且两齿轮间的齿峰咬合面积与时间较大,可减少运转噪音,但一旦齿轮设计安装时处于咬合状态,便无法施以纵向切合。倒档齿轮采用直齿,缺点在于噪音大,但却可以顺利的使倒档小齿与换挡时切入,以达改变副轴转动方向的,若倒档采用斜齿,则无法使倒档小齿切入。
档位、终传齿比计算:变速箱为了达到换挡,变速的目的,各档位齿轮均有不同的齿轮比,通常计算各档齿比,需计算同一档位的主轴齿数与副轴齿数,例如一档主轴齿为12齿,而副轴齿为30齿,以副轴除除以主轴后,得到2.5的数据,便代表一档的减速比为2.5:1,此时主轴转动2.5圈,副轴转动1圈。除了各档齿轮之外,变速机构中还有个相当重要的终减速齿轮,就是大家熟悉的终传,终传齿比的计算方式为终传大齿除以伞状小齿,例如大齿60齿,伞齿15齿,相除后得到终传比为4,如此即代表副轴转动一圈,终传大齿转动4分之1圈,由于终传至车轮不再存有减速机构,因此得到各档齿比与终传比后,便可得知各种转速下的轮转速,若再带入轮胎圆周长,便可得知何种引擎转速,档位下的实际车速。就以前文为例,五档减速比0.8:1,当引擎转速8000rpm时,副轴转速为10000rpm,而终传比4:1,代表此时终传转动圈数为2500rpm,若车轮尺寸为195/50R/5,周长计算方式为半径平方乘圆周率,得知周长为180.864cm,有了这些数据,便可知引擎转速8000rpm时,轮转速2500rpm,等于进了452160cm,而此时引擎转数单位为每分钟,再乘以60得到27129600cm,每公里等于1000000公分,因此时速为271.296km/h。简化后的计算公式:档位车速=引擎转速÷档位齿轮÷终传齿轮比×轮胎圆周长×60。若以引擎转速为纵轴,车速为横轴,则可绘制齿比表。有人会问为何不直接加大每档的齿比设计,原因在于这样会导致各档位齿轮体积过大,导致变速箱变得相当庞大。
六、自手排原理
优点:操作简单、传输效率高。缺点:构造复杂、造价高昂
即拥有十足便利性,又能确实传送动力至输出轴的(自手排)变速箱(Automated Manual Transmission),之所以能拥有极高的传输效率,是因为它的基本架构属于手排变速箱,也就是内部仍以刚性离合器,以及各种齿轮间的契合来传输扭力,驾驶人也不需要操作离合器踏板便能控制换挡。
1989年,Ferrari F189赛车改用电子系统液压系统来驱动换挡机构,这便是自手排变速箱的起源。
SMG系统(sequential M Gearbox)的内部构造与手排变速箱完全相同,但却舍去了传统手排排档杆与离合器踏板,以电子讯号控制一具外加的动力油压缸进行踩放离合器与换挡动作。
V W的DSG变速箱(Direct shift gearbox)虽然属于自手排变速箱,不过它的构造有一个相当特别之处,便是拥有两组离合器,一组负责传输动力至1.3.5档,至于2.4.6档则交给另一组离合器,而离合器仍经由电磁控制来使其结合与切离。DSG有两组离合器便可在切离一组的同时让另一组离合器瞬间接合,换挡时间迅速许多。不过,这种几乎在同一时间接合,切离两组离合器的换挡方式,必须让两组离合器分别拥有各自的输入轴才行,而聪明的工程师将两支输入轴合而为一,分为内圈与外圈,便可让两组离合器与输入轴各自作动。
七、自排变速箱原理
优点:操作便利,换挡平顺。缺点:动力耗损,构造复杂
自排变速箱主要由液压系统、扭力转换器及行星齿轮机构三大机构组成。液压系统的主要任务就是接受ECU依照车速、引擎负荷等不同状况下输出的讯号,制造除液压完成换挡动作。扭力转换器,内部构造就像是两具面对面放置的电风扇,当A传动后,便产生一股气流撞击B扇,带动B扇也跟着转动,扭力转换器便是采用相同的工作原理,只是传输媒介由空气换成了ATF油!而扭力转换器就有如手排变速箱的机械式离合器,经由曲轴带动的主动叶轮,借由液压带动被动叶轮旋转并将扭力向后传送,不过也是因为是由液压作为传输媒介的关系,主动叶轮的转速会比被动叶轮来得高(滑差),这也代表扭力在传送的过程终被耗损,传输效率当然比不上传统手排变速箱!不过,也因为有了这个(滑差),既是在怠速时使变速箱入档,引擎仍能继续运转,不会像手排车一样立即熄火。变速箱的真正作用是在不同情形下让驱动轴获得不同的扭矩,而自动排变速箱的变速装置,是由一组或多组(行星齿轮组)构成。行星齿轮与中心齿轮(太阳)作圆周运转。行星齿轮与中心齿轮为契合运转,而借由固定不同齿轮,或转动另一齿轮时,便可能会出现加速,减速,逆转(倒档)等不同情形,行星齿轮组后方的输出端便可获得特定的档位与变速比。此外,在换挡过程中,各齿轮的相对位置并不会改变,因此不需使用离合器装置便能切换档位,这也使得变速箱能以极为柔顺的动作完成换挡,更造就自排变速箱十足的便利性。
CVT变速箱承受更高扭力。CVT变速箱(continuously variable Transmission)的核心构造为两对锥盘,每对中各有一块锥盘和输出轴与输入轴连接,另一块锥盘则可轴向滑动。而两对锥盘之间靠着链带传动,只要以液压机构改变锥盘的轴向位置,便可改变链带的传动半径,这时就好像是以皮革连接不同直径的齿轮一样,驱动齿轮与被动齿轮便可得到不同的转速,这种扭力传送方式大的好处,便是可以无段改变传动比,车内的驾驶人将不会感受到换挡的顿挫。到现在,CVT变速器大的改变在于传动媒介。以往带动普利盘的链带并无法承受过高扭力,因此CVT变速箱通常只能应用在动力输出比较低的车款上,而经由形状、结构的改变,链带能传输与承受的扭力大幅上涨,更使得CVT变速箱成为了自排变速箱之外,另一个舒适、便利的选择。
八、避震器知识
一.避震器结构
气压室GasZome——不论是复筒式(Twin Tube)或单筒式(Single Tube)吸震筒,都分设气压室和阻尼油室。复筒式的分隔活塞称为“Base Valve”,气压室注入的是低压空气;单简式的分隔活塞称为“Free Tiston”,气压室注入高压空气。气压区的作用是为吸震筒提供微细震动的吸震缓冲阻尼油oil—阻尼油注入油压筒内,然后经抽真空处理,作为吸震筒的运作有直接影响。塔顶Upper-Mount—将吸震筒与车架联接部件。原装件多为金属座与波子塔组合,其刚性与准确度高。
弹簧座Lowerseat—固定弹簧在筒身上,如加上可调校的固定装置(纹牙筒身及固定螺栓),可改装整个吸震筒行程,亦即可以调节车身离地距离。
活塞Piston—活塞是控制吸震筒缓冲的主要组件。活塞将吸震筒内的阻尼油室一分为二,借着活塞上的节流阀(油路的多少、粗细、路径等)以及圆盘状弹簧阀门来控制阻尼油的流速(阻尼),从而改变吸震筒压缩、伸延速度及控制弹簧回弹。由于活塞是双向运动的,所以在活塞的两侧都装有弹簧阀门,分别叫做“压缩阀”和“伸张阀”。筒身shellcase—吸震筒的筒身以无缝钢管、不锈钢管、铝合金管为主要分类。前两者的制造成本较低、刚性高、耐用,相比铝合金制品有更高性价比,故一直是大众化和原装避震机的主流;而弱点是重量高、散热效率慢,在要求严格的赛车场上,往往被铝合金筒身的制品比下去。
活塞杆PistonRod/ShockAbsorberRod—吸震套筒的主要合成组件,与活塞连接,负责将压缩、伸展的力量联系。由于集所有力量于一身,必须以高刚性不锈钢材制造,它的粗细、刚度、表面的细致度均影响吸震筒的质量。
弹簧Spring—弹簧是吸震系统的组成的重要一环,在汽车结构上有三种常见的弹簧形态:圈弹簧、扭力杆、叶片弹簧,其中前两者比较常见与轿车之上,而后者则用于高质量负载的商用车身上。弹簧有三个主要用途:为压缩后的吸震筒回复原先设定长度,支持车身重量,控制车身离地距。
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