汽車基礎知識
第一章 總論
第一節 汽車的類型
汽車的分類方法很多，但最重要的方法是按照汽車的用途來分類。
根據我國國家標準的有關規定，汽車分為以下幾種類型：
1. 貨車
又稱為載貨汽車、載重汽車、卡車。主要用來運送各種貨物或牽引全掛車。貨車按載重量（1.8噸、6噸、14噸）可分為微型、輕型、中型、重型四種。
2. 越野汽車
主要用于非公路上載運人員和貨物或牽引設備，一般為全軸驅動。按驅動型式可分為4×4、6×6、8×8幾種。
3. 自卸汽車
指貨箱能自動傾翻的載貨汽車。自卸汽車有向后傾卸的和左右后三個方向均可傾卸的兩種。
4. 牽引汽車
專門或主要用來牽引的車輛。可分為全掛牽引車和半掛牽引車。
5. 專用汽車
為了承擔專門的運輸任務或作業，裝有專用設備，具備專用功能的車輛。
6. 客車
指乘坐9人以上，具有長方形車廂，主要用于載運人員及其行李物品的車輛。 根據車輛的長度（3.5米，7米，10米，12米），可將客車分為微型、輕型、中型、大型、特大型五種。
7. 轎車
乘坐2至8人的小型載客車輛。根據發動機排量大小（1升、1.6升、2.5升、4升），可分為微型、普遍級、中級、中高級和高級轎車五種。
第二節 汽車的總體構造
汽車一般由四部分組成：
1. 發動機
發動機是汽車的動力裝置。其作用是使燃料燃燒產生動力，然后通過底盤的傳動系驅動車輪使汽車行駛。
發動機主要有汽油機和柴油機兩種。
汽油發動機由曲柄連桿機構、配氣機構和燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系組成
柴油發動機的點火方式為壓燃式，所以無點火系。
2. 底盤
底盤作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。
底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成。
3. 車身
車身安裝在底盤的車架上，用以駕駛員、旅客乘坐或裝載貨物。
轎車、客車的車身一般是整體結構，貨車車身一般是由駕駛室和貨箱兩部分組成。
4. 電氣設備
電氣設備由電源和用電設備兩大部分組成。
電源包括蓄電池和發電機。用電設備包括發動機的起動系、汽油機的點火系和其它用電裝置。
第三節 汽車的主要特征參數和技術特性
汽車的主要特征和技術特性隨所裝用的發動機類型和特性的不同，通常有以下的結構參數和性能參數。
1. 整車裝備質量（kg）：汽車完全裝備好的質量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質量。
2. 最大總質量(kg)：汽車滿載時的總質量。
3. 最大裝載質量(kg)：汽車在道路上行駛時的最大裝載質量。
4. 最大軸載質量（kg）：汽車單軸所承載的最大總質量。與道路通過性有關。
5. 車長(mm)：汽車長度方向兩極端點間的距離。
6. 車寬(mm)：汽車寬度方向兩極端點間的距離。
7. 車高(mm)：汽車最高點至地面間的距離。
8. 軸距(mm)：汽車前軸中心至后軸中心的距離。
9. 輪距(mm)：同一車轎左右輪胎胎面中心線間的距離。
10. 前懸(mm)：汽車最前端至前軸中心的距離。
11. 后懸(mm)：汽車最后端至后軸中心的距離。
12. 最小離地間隙(mm)：汽車滿載時，最低點至地面的距離。
13. 接近角(°)：汽車前端突出點向前輪引的切線與地面的夾角。
14. 離去角(°)：汽車后端突出點向后輪引的切線與地面的夾角。
15. 轉彎半徑(mm)：汽車轉向時，汽車外側轉向輪的中心平面在車輛支承平面上的軌跡圓半徑。轉向盤轉到極限位置時的轉彎半徑為最小轉彎半徑。
16. 最高車速(km/h)：汽車在平直道路上行駛時能達到的最大速度。
17. 最大爬坡度(%)：汽車滿載時的最大爬坡能力。
18. 平均燃料消耗量(L/100km)：汽車在道路上行駛時每百公里平均燃料消耗量。
19. 車輪數和驅動輪數(n×m)：車輪數以輪轂數為計量依據，n代表汽車的車輪總數，m代表驅動輪數。
第一章 傳動系統
第一節 傳動系統概述
傳動系的基本功用是將發動機發出的動力傳給汽車的驅動車輪，產生驅動力，使汽車能在一定速度上行駛。
對于前置后驅的汽車來說，發動機發出的轉矩依次經過離合器、變速箱、萬向節、傳動軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后輪又稱為驅動輪。驅動輪得到轉矩便給地面一個向后的作用力，并因此而使地面對驅動輪產生一個向前的反作用力，這個反作用力就是汽車的驅動力。汽車的前輪與傳動系一般沒有動力上的直接聯系，因此稱為從動輪。
傳動系的組成和布置形式是隨發動機的類型、安裝位置，以及汽車用途的不同而變化的。例如，越野車多采用四輪驅動，則在它的傳動系中就增加了分動器等總成。而對于前置前驅的車輛，它的傳動系中就沒有傳動軸等裝置。
第二節 傳動系的布置型式
機械式傳動系常見布置型式主要與發動機的位置及汽車的驅動型式有關。可分為：
1. 前置前驅—FR：即發動機前置、后輪驅動
這是一種傳統的布置型式。國內外的大多數貨車、部分轎車和部分客車都采用這種型式。
2. 后置后驅—RR：即發動機后置、后輪驅動
在大型客車上多采用這種布置型式，少量微型、輕型轎車也采用這種型式。發動機后置，使前軸不易過載，并能更充分地利用車箱面積，還可有效地降低車身地板的高度或充分利用汽車中部地板下的空間安置行李，也有利于減輕發動機的高溫和噪聲對駕駛員的影響。缺點是發動機散熱條件差，行駛中的某些故障不易被駕駛員察覺。遠距離操縱也使操縱機構變得復雜、維修調整不便。但由于優點較為突出，在大型客車上應用越來越多。
3. 前置前驅—FF：發動機前置、前輪驅動
這種型式操縱機構簡單、發動機散熱條件好。但上坡時汽車質量后移，使前驅動輪的附著質量減小，驅動輪易打滑；下坡制動時則由于汽車質量前移，前輪負荷過重，高速時易發生翻車現象。現在大多數轎車采取這種布置型式。
4. 越野汽車的傳動系
越野汽車一般為全輪驅動，發動機前置，在變速箱后裝有分動器將動力傳遞到全部車輪上。目前，輕型越野汽車普遍采用4×4驅動型式，中型越野汽車采用4×4或6×6驅動型式；重型越野汽車一般采用6×6或8×8驅動型式。
第三節離合器
離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的動力。
離合器的功用主要有：
1. 保證汽車平穩起步
起步前汽車處于靜止狀態，如果發動機與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動力突然前沖，不但會造成機件的損傷，而且驅動力也不足以克服汽車前沖產生的巨大慣性力，使發動機轉速急劇下降而熄火。如果在起步時利用離合器暫時將發動機和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動部分與從動部分之間存在著滑磨的現象，可以使離合器傳出的扭矩由零逐漸增大，而汽車的驅動力也逐漸增大，從而讓汽車平穩地起步。
2. 便于換檔
汽車行駛過程中，經常換用不同的變速箱檔位，以適應不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發動機與變速箱暫時分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會因載荷沒有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對待嚙合齒輪會因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強行進入嚙合也會產生很大的齒端沖擊，容易損壞機件。利用離合器使發動機和變速箱暫時分離后進行換檔，則原來嚙合的一對齒輪因載荷卸除，嚙合面間的壓力大大減小，就容易分開。而待嚙合的另一對齒輪，由于主動齒輪與發動機分開后轉動慣量很小，采用合適的換檔動作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或接近相等，從而避免或減輕齒輪間的沖擊。
3. 防止傳動系過載
汽車緊急制動時，車輪突然急劇降速，而與發動機相連的傳動系由于旋轉的慣性，仍保持原有轉速，這往往會在傳動系統中產生遠大于發動機轉矩的慣性矩，使傳動系的零件容易損壞。由于離合器是靠磨擦力來傳遞轉矩的，所以當傳動系內載荷超過磨擦力所能傳遞的轉矩時，離合器的主、從動部分就會自動打滑，因而起到了防止傳動系過載的作用。
第四節 變速箱
變速箱是汽車傳動系中最主要的部件之一。
它的功用是：
１. 在較大范圍內改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。
由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大范圍內變化。例如在高速路上車速應能達到100km/h，而在市區內，車速常在50km/h左右。空車在平直的公路上行駛時，行駛阻力很小，則當滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發動機的特性是轉速變化范圍較小，而轉矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。
2. 實現倒車行駛
汽車發動機曲軸一般都是只能向一個方向轉動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設置的倒檔來實現汽車倒車行駛。
3. 實現空檔
當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。
變速箱由變速傳動機構和變速操縱機構兩部分組成。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數值和方向；操縱機構的主要作用是控制傳動機構，實現變速器傳動比的變換，即實現換檔，以達到變速變矩。
機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換檔行為，也就是通過操縱機構使變速箱內不同的齒輪副工作。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副工作
第五節 分動器
越野車需要經常在壞路和無路情況下行駛，尤其是軍用汽車的行駛條件更為惡劣，這就要求增加汽車驅動輪的數目，因此，越野車都采用多軸驅動。例如，如果一輛前輪驅動的汽車兩前輪都陷入溝中（這種情況在壞路上經常會遇到），那汽車就無法將發動機的動力通過車輪與地面的磨擦產生驅動力而繼續前進。而假如這輛車的四個輪子都能產生驅動力的話，那么，還有兩個沒陷入溝中的車輪能正常工作，使汽車繼續行駛。
分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。
大多數分動器由于要起到降速增矩的作用而比變速箱的負荷大，所以分動器中的常嚙齒輪均為斜齒輪，軸承也采用圓錐滾子軸承支承。
第六節 萬向傳動器
萬向傳動裝置一般由萬向節、傳動軸和中間支承組成。其功用是在軸線相交且相對位置經常變化的兩轉軸之間可靠地傳遞動力。
在現代汽車的總體布置中，發動機、離合器和變速箱連成一體固裝在車架上，而驅動橋則通過彈性懸架與車架連接。由此可見，變速器輸出軸軸線與驅動橋的輸入軸軸線不在同一平面上。當汽車行駛時，車輪的跳動會造成驅動橋與變速器的相對位置（距離、夾角）不斷變化，故變速器的輸出軸與驅動橋的輸入軸不可能剛性連接，必須安裝有萬向傳動裝置。此外，由于越野汽車的前輪既是轉向輪又是驅動輪。作為轉向輪，要求在轉向時可以在規定范圍內偏轉一定角度；作為驅動輪，則要求半軸在車輪偏轉過程中不間斷地把動力從主減速器傳到車輪。因此，半軸不能制成整體而必須分段，中間用等角速萬向節相連。
萬向節按其剛度的大小可分為剛性萬向節和撓性萬向節，前者的動力是靠零件的鉸鏈式聯接傳遞的；而后者的動力則是靠彈性零件傳遞的，如橡膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，因而撓性萬向節一般用于兩軸間夾角不大以及有微量軸向位移的軸間傳動。剛性萬向節分為不等速萬向節（如常見的十字軸式）、準等速萬向節（雙聯式、三銷軸式）和等速萬向節（球叉式、球籠式等
第七節 主減速器
主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件。對發動機縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。
汽車正常行駛時，發動機的轉速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內齒輪副的傳動比則需很大，而齒輪副的傳動比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。另外，轉速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構的傳動負荷。所以，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，也可變速箱的尺寸質量減小，操縱省力。
現代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。雙曲面齒輪工作時，齒面間的壓力和滑動較大，齒面油膜易被破壞，必須采用雙曲面齒輪油潤滑，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將使齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。
第八節 差速器
驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉。這樣，當汽車轉向行駛時，由于外側車輪要比內側車輪移過的距離大，將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖，而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。
車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發生滑動，在結構上必須保證各車輛能以不同的角速度轉動。通常從動車輪用軸承支承在心軸上，使之能以任何角速度旋轉，而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為輪間差速器。
多軸驅動的越野汽車，為使各驅動橋能以不同角速度旋轉，以消除各橋上驅動輪的滑動，有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。
現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。
齒輪式差速器當左右驅動輪存在轉速差時，差速器分配給慢轉驅動輪的轉矩大于快轉驅動輪的轉矩。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時，卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉矩也較小，盡管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉矩的特點，使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩，以致驅動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉驅動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。
為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當一側驅動輪在壞路上滑轉時，能使大部分甚至全部轉矩傳給在良好路面上的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力來產生足夠的驅動力，使汽車順利起步或繼續行駛。
第九節 半軸
半軸是差速器與驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接。
現代汽車常用的半軸，根據其支承型式不同，有全浮式和半浮式兩種。
全浮式半軸只傳遞轉矩，不承受任何反力和彎矩，因而廣泛應用于各類汽車上。全浮式半軸易于拆裝，只需擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸，而車輪與橋殼照樣能支持汽車，從而給汽車維護帶來方便。
半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩。它的支承結構簡單、成本低，因而被廣泛用于反力彎矩較小的各類轎車上。但這種半軸支承拆取麻煩，且汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險。
第十節 橋殼
驅動橋殼是安裝主減速器、差速器、半軸、輪轂和懸架的基礎件，主要作用是支承并保護主減速器、差速器和半軸等。同時，它又是行駛系的主要組成件之一，故還具有如下功用：
1. 和從動橋一起承受汽車質量
2. 使左、右驅動車輪的軸向相對位置固定
3. 汽車行駛時，承受驅動輪傳來的各種反力、作用力和力矩，并通過懸架傳給車架
驅動橋殼可分為整體式和分段式兩類。
整體式橋殼是橋殼與主減速器殼分開制造，二者用螺栓連接在一起。它的結構優點是在檢查主減速器和差速器的技術狀況或拆裝時，不用把整個驅動橋從車上拆下來，因而維修比較方便，普遍用于各類汽車。
分段式橋殼是橋殼與主減速器殼鑄成一體，且一般分為兩段由螺栓連成一體。這種橋殼易于鑄造，但維護主減速器和差速器時必須把整個橋拆下來，否則無法拆檢主減速器和差速器。現已很少使用，北京2020采用這種橋殼。
第二章 行駛系
第一節 概述
從發動機發出的功率輾轉經過飛輪、離合器、變速箱、傳動軸、差速器、半軸， 傳到了車輪，車終于能動了。本教程也進入了一個有點復雜的內容--行駛系。讓我們由簡到繁，慢慢道來。
先想象一個只有兩根橫梁的梯子，讓我們把橫梁換成兩根車軸，再安上四個轱轆，于是，一個最簡單的能被稱為“車”的東西產生了，這就是行駛系。那兩根橫梁就是車橋（裝著驅動輪的車橋就是驅動橋），兩根縱梁就是車架（或就叫縱梁也成）。車橋的兩端裝著輪子，而車架上則安放著幾乎所有其他東西——發動機、 變速箱、轉向機構（方向盤和轉向機）、人、行李以及把這一切包裹起來的活動房子--車身。車橋和輪子在顛簸的路面上歡快地跳躍著，我們當然不希望車身也如此活躍，因此車橋和車架之間要用一種彈性結構連接在一起，這就是懸架系統，它包括能讓車身不停顫動的彈簧和讓這種顫動能盡快停下來的阻尼裝置——減震器。
好啦，我們已經知道行駛系的四大主要部分了：車輪、車橋、車架和懸架。下面就讓我們分別探討一下它們各自功能和結構
第二節 車橋
前面講過，車橋通過懸架和車架（或車身）相連，兩端連接車輪。車橋可以是整體式的，有如一個巨大的杠鈴，兩端通過懸架系統支撐著車身，因此整體式車橋通常與非獨立懸架配合；車橋也可以是斷開式的，象兩把雨傘插在車身兩側，再各自通過懸架系統支撐車身，所以斷開式車橋與獨立懸架配用。
根據驅動方式的不同，車橋也分成轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種。其中轉向橋和支持橋都屬于從動橋。大多數汽車采用前置后驅動（FR），因此前橋作為轉向橋，后橋作為驅動橋；而前置前驅動（FF）汽車則前橋成為轉向驅動橋，后橋充當支持橋。
轉向橋的結構基本相同，由兩個轉向節和一根橫梁組成。如果把橫梁比做身體，轉向節就是他左右搖晃的腦袋，脖子就是我們常說的主銷，車輪就裝在轉向節上，仿佛腦袋上帶了個草帽。不過，行駛的時候草帽轉，腦袋卻不轉，中間用軸承分隔開，腦袋只管左右晃動。脖子——主銷是車輪轉動的軸心，這個軸的軸線并非垂直于地面，車輪本身也不是垂直的，我們將在車輪定位一節具體論述。
轉向驅動橋與轉向橋的區別就是一切都是空心的，橫梁變成了橋殼，轉向節變成了轉向節殼體，因為里面多了根驅動軸。這根驅動軸因被位于橋殼中間的差速器一分為二，而變成了兩根半軸。兩個草帽也不是簡單地套在腦袋上，還要與里面的兩根半軸直接相連。半軸在“脖子”的位置也多了一個關節——萬向節，因此半軸也變成了兩部分，內半軸和外半軸。
第三節 車輪及車輪定位（一）
上一節講到轉向輪的轉向軸心——主銷并非垂直于地面，而是朝兩個方向產生傾角，即主銷內傾角和主銷后傾角。車輪本身也有一個外傾角和前束。先說主銷后傾角。站在車身左側，觀察車的左前輪，我們會發現主銷是向后傾 倒的。這樣做的主要目的是為了讓主銷的延長線與地面的交點在車輪觸地點的前面。
這種設計是為了使車輪在滾動的過程中保持穩定，不致左右搖擺。我們不作過多的理論解釋，只舉一個例子：也許有的讀者小時候玩過推鐵環的游戲，我們用一個頭部帶圈的長鐵桿從后面推一個大鐵環使其滾動，由于鐵環很容易翻倒而使得這個游戲具有一定的挑戰性。但如果我們換一種推法，讓鐵桿與鐵環的接觸點在鐵環與地面接觸點的前面，我們會發現這樣做使得這個游戲的挑戰性大大降低了，鐵環不再那么容易晃動甚至翻倒了。這就是主銷后傾角的妙用。
下面再看看主銷內傾角。站在車的后部，觀察車的右前輪，我們發現主銷向左傾倒，也即向內側傾倒。
這樣做的目的是為了在轉彎的時候讓車輪產生傾斜。還是舉一個生活中的例子： 我們在騎自行車拐彎的時候，會自然地將車子向所轉的方向傾斜，讓車輪與地面有一個夾角，學過物理的人知道，這樣做是為了產生足夠的向心力。汽車也是一樣，右側車輪在右轉彎的時候在主銷內傾角和后傾角的共同作用下會向右側傾倒，而左側車輪雖也有主銷內傾角，卻不會向左側傾倒，因為還有主銷后傾角，把它又拉了回來，甚至也能向右微微傾斜。不僅如此，兩側車輪的轉動還使右側車身降低，左側車身抬高，整個車身也向右傾斜，于是產生了足夠的向心力。
第四節 車輪與車輪定位（二）
除了上述的主銷后傾和內傾兩個角度以保證汽車穩定直線行駛外，車輪中心平面也不是垂直于地面的，而是向外傾斜一個角度，稱為車輪外傾角。因為假如空車時車輪正好垂直于地面，則滿載時，車橋因受壓產生變形，中間下沉，兩端上翹，車輪便隨之變為內傾，這樣將加速輪胎的磨損。另外，內傾的車輪從兩端向內擠壓輪轂上的軸承，加重了它的負荷，降低了使用壽命。因此在安裝車輪時要預先使車輪有一定的外傾，這也使其與拱行路面相適應。
車輪有了外傾以后，在滾動時就會導致兩側車輪向外滾開。由于轉向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能向外滾開，于是車輪在無法按照自己的預想軌跡滾動的情況下，勢必產生橫向滑動，從而加重了輪胎的磨損。為了消除這種不良影響，在安裝車輪時，使汽車兩前輪并不平行，俯視車輪，會發現兩前輪就象人的內八字腳一樣。這稱為車輪前束。
在外傾角和前束的共同作用下車輪基本上可以沿直線滾動而沒有什么橫向影響了。以上就是車輪定位的四個要素：主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和車輪前束。
第五節 懸架系統
前懸架系統
前懸架目前基本上都采用獨立懸架系統，即左右兩個車輪各自獨立地通過懸掛裝置與車體相連，也就意味著可以各自獨立地上下跳動。懸架系統由連桿機構和彈簧、減震器組成三角形、四邊形或其它形狀的連接方式以固定車輪與車身的相對位置，在彈簧的作用下使車輪可以相對車身上下運動。最常見的有雙橫臂式和麥佛遜(又稱滑柱擺臂式)。
雙橫臂式懸架由上短下長兩根橫臂連接車輪與車身，兩根橫臂都非真正的桿狀，而是大體上類似英文字母Y或C，這樣的設計既是為了增加強度，提高定位精度，也為減震器和彈簧的安裝留出了空間和安裝位置。同時，下橫臂的長度較長，且與車輪中心大致處于同一水平線上，這樣做的目的是為了在車輪跳動導致下橫臂擺動時，不致產生太大的擺動角，也就保證了車輪的傾角不會產生太大變化。這種結構比較復雜，但經久耐用，同時減震器的負荷小，壽命長。
滑柱擺臂式懸架結構相對比較簡單，只有下橫臂和減震器-彈簧組兩個機構連接車輪與車身，它的優點是結構簡單，重量輕，占用空間小，上下行程長等。缺點是由于減震器——彈簧組充當了主銷的角色，使它同時也承受了地面作用于車輪上的橫向力，因此在上下運動時阻力較大，磨損也就增加了。且當急轉彎時，由于車身側傾，左右兩車輪也隨之向外側傾斜，出現不足轉向，彈簧越軟這種傾向越大。
后懸架系統
后懸架系統的種類比前懸架要多，原因之一是驅動方式的不同決定著后車軸的有無，也與車身重量有關。主要有連桿式和擺臂式兩種。
連桿式主要是在FR驅動方式，并且后車軸左右一體化(與中間的差速器剛性連接)的情況下使用的，過去多采用鋼板彈簧支撐車身，現在從提高行車平順性考慮，多使用連桿式和后面要說的擺臂式，并且使用平順性好的螺旋彈簧。連桿在左右兩側各有一對，分為上拉桿和下拉桿，作為傳遞橫向力(汽車驅動力)的機構，通常再與一根橫向推力桿一起組成五連桿式構成。橫向推力桿一端連接車身，一端連接車軸，其目的是為了防止車軸(或車身)橫向竄動。當車軸因顛簸而上下運動時，橫向推力桿會以與車身連接的接點為軸做畫圓弧的運動，如果擺動角度過大會使車軸與車身之間產生明顯的橫向相對運動，與下擺臂的原理類似，橫向推力桿也要設計得比較長，以減小擺動角。
連桿式懸架與車軸形成一體，彈簧下方質量大，且左右車輪不能獨立運動，所以顛簸路面對車身產生的沖擊能量比較大，平順性差。因此采用了擺臂方式，這種方式是僅車軸中間的差速器固定，左右半軸在差速器與車輪之間設萬向節，并以其為中心擺動，車輪與車架之間用Y型下擺臂連接。“Y”的單獨一端與車輪剛性連接，另外兩個端點與車架連接并形成轉動軸。根據這個轉動軸是否與車軸平行，擺臂式懸架又分為全拖動式擺臂和半拖動式擺臂，平行的是全拖動式，不平行的叫半拖動式。
第六節 彈簧和減振器 (一)
彈簧
螺旋彈簧：是現代汽車上用得最多的彈簧。它的吸收沖擊能力強，乘坐舒適性好；缺點是長度較大，占用空間多，安裝位置的接觸面也較大，使得懸架系統的布置難以做到很緊湊。由于螺旋彈簧本身不能承受橫向力，所以在獨立懸架中不得不采用四連桿螺旋彈簧等復雜的組合機構。
出于乘坐舒適性的考慮，我們希望對于頻率高且振幅小的地面沖擊，彈簧能表現得柔軟一點，而當沖擊力大時，又能表現出較大的剛性，減小沖擊行程，因此需要彈簧同時具有兩種甚至兩種以上的剛度。可采用鋼絲直徑不等的彈簧或螺距不等的彈簧，它們的剛度隨負載的增加而增加。
鋼板彈簧：多用于廂式車及卡車，由若干片長度不同的細長彈簧片組合而成。它比螺旋彈簧結構簡單，成本低，可緊湊地裝配于車身底部，工作時各片間產生摩擦，因此本身具有衰減效果。但如果產生嚴重的干摩擦，就會影響吸收沖擊的能力。重視乘坐舒適性的現代轎車很少使用。
扭桿彈簧：是利用具有扭曲剛性的彈簧鋼制成的長桿。一端固定于車身，一端與懸架上臂相連，車輪上下運動時，扭桿發生扭轉變形，起到彈簧的作用。
氣體彈簧：利用氣體的可壓縮性代替金屬彈簧。它最大的優點就是具有可變的剛度，隨氣體的不斷壓縮漸漸增加剛度，且這種增加是一個連續的漸變過程，而不象金屬彈簧是分級變化的。它的另一個優點是具有可調整性，即彈簧的剛度和車身的高度是可以主動調節的。
通過主副氣室的配合使用，使彈簧可以處在兩種剛度的工作狀態下：主副氣室同時使用，氣體容量變大，剛度變小，反之(只使用主氣室)則剛度變大。氣體彈簧剛度由計算機控制，在汽車高速、低速、制動、加速以及轉彎等狀態下，根據所需剛度進行調節。氣體彈簧也有弱點，靠壓力變化控制車高必須裝備氣泵，還有各種控制附件，如空氣干燥器，如保養不善會使系統內部生銹發生故障。另外如果不同時采用金屬彈簧，一旦發生漏氣，汽車將無法行駛。
第七節 彈簧和減振器(二）
彈簧雖然可以減輕道路對車身的沖擊，但如果不讓它的振動盡快停下來，我們乘坐的將是一輛跳個不停的汽車。因此，要在彈簧運動的過程中加上一定的阻力(學名叫做阻尼)，使彈簧的振動迅速衰減。減振器就是這個阻尼設備。
減振器的結構是帶有活塞的活塞桿插入筒內，在筒中充滿油。活塞上有節流孔，使得被活塞分隔出來的兩部分空間中的油可以互相補充。阻尼就是在具有粘性的油通過節流孔時產生的，節流孔越小，阻尼力越大，油的黏度越大，阻尼力越大。如果節流孔大小不變，當減振器工作速度快時，阻尼過大會影響對沖擊的吸收。因此，在節流孔的出口處設置一個圓盤狀的板簧閥門，當壓力變大時，閥門被頂開，節流孔開度變大，阻尼變小。由于活塞是雙向運動的，所以在活塞的兩側都裝有板簧閥門，分別叫做壓縮閥和伸張閥。
減振器按其結構可分為雙筒式和單筒式。雙筒式是指減振器有內外兩個筒，活塞在內筒中運動，由于活塞桿的進入與抽出，內筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過與外筒進行交換來維持內筒中油的平衡。所以雙筒減振器中要有四個閥，即除了上面提到的活塞上的兩個節流閥外，還有裝在內外筒之間的完成交換作用的流通閥和補償閥。
與雙筒式相比，單筒式減振器結構簡單，減少了一套閥門系統。它在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，(所謂浮動即指沒有活塞桿控制其運動)，在浮動活塞的下面形成一個密閉的氣室，充有高壓氮氣。上面提到的由于活塞桿進出油液而造成的液面高度變化就通過浮動活塞的浮動來自動適應之。除了上面所述兩種減振器外，還有阻力可調式減振器。它可通過外部操作來改變節流孔的大小。最近的汽車將電子控制式減振器作為標準裝備，通過傳感器檢 測行駛狀態，由計算機計算出最佳阻尼力，使減振器上的阻尼力調整機構自動工作。
第八節 輪胎
我們這里討論的基本上是以目前最常用的無內胎輪胎，即通常所謂的真空胎為對象。
輪胎的結構分為三部分：胎體、簾布、外胎面。
胎體較柔軟，外胎面剛性較大，中間的簾線起到加強胎體強度和定型的作用，多加以金屬絲提高輪胎的彈力性能。
轎車輪胎大致分為子午線輪胎和斜線輪胎。斜線輪胎的簾線按斜線交叉排列，故而得名。胎體構成了輪胎的基本骨架，從外胎面到胎側的柔軟度是一致的。雖然斜線輪胎的噪音小，外胎面柔軟，低速行駛時乘坐舒適性好，且價格便宜，但其綜合性能不如子午線輪胎，汽車廠家都是以子午線輪胎為前提研制新車的，隨著子午線輪胎的不斷改進，斜線輪胎將基本上被淘汰。
子午線輪胎的簾布層相當于輪胎的基本骨架，其排列方向與輪胎子午斷面一致，由于行駛時輪胎要承受較大的切向作用力，為保證簾線的穩固，在其外部又有若干層由高強度、不易拉伸的材料制成的帶束層(又稱箍緊層)，其簾線方向與子午斷面呈較大的交角(70-75度)，材料多選用玻璃纖維、聚酰胺纖維或鋼絲等高強度材料，既起到固定簾線的作用，同時利用束帶來提高胎面的剛性。輪胎側面的剛性小于胎面的剛性，所以在轉彎時輪胎側面因受地面橫向力作用發生變形，從而保證了外胎面的觸地面積基本保持不變。
子午線輪胎與普通斜線胎相比，彈性大，耐磨性好，滾動阻力小，附著性能好，緩沖性能好，承載能力大，不易刺穿；缺點是胎側易裂口，由于側向變形大，導致汽車側向穩定性稍差，制造技術要求高，成本高。
下面我們舉兩例來說明斜線輪胎與子午線輪胎的規格及其標識。 斜線輪胎： 5.60-13 4PR 5.60 : 輪胎寬(5.6英寸) 13 ：適合輪輞直徑(13英寸) 4PR : 輪胎強度(相當于四層簾布) 子午線輪胎： 195/60R 14 85 H 195 ：輪胎寬(195mm) 60 : 扁平率(輪胎子午斷面高寬比)(60%) R ：輪胎結構(Radial) 14 ：適合的輪輞直徑(14英寸) 85 ：允許載荷代碼 H ：極限速度符號(H=210km/h)
第三章 轉向系
第一節 轉向系概述
汽車行駛時要經常改變行駛方向，這就需要有一套能夠按照司機意志使汽車轉向的機構，它將司機轉動方向盤的動作轉變為車輪(通常是前輪)的偏轉動作。
按轉向力能源的不同，可將轉向系分為機械轉向系和動力轉向系。
機械轉向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉向操縱機構(方向盤)、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。其中轉向器是將操縱機構的旋轉運動轉變為傳動機構的直線運動(嚴格講是近似直線運動)的機構，是轉向系的核心部件。
動力轉向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉向助力裝置。 由于轉向助力裝置最常用的是一套液壓系統，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統中的電池、導線、開關、電機和地線的作用。
第二節 轉向盤
轉向盤即通常所說的方向盤。轉向盤內部有金屬制成的骨架，是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。由圓環狀的盤圈、插入轉向軸的轉向盤轂，以及連接盤圈和盤轂的輻條構成。采用焊接或鑄造等工藝制造，轉向軸是由細齒花鍵和螺母連接的。骨架的外側一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉向盤。轉向盤外皮要求有某種程度的柔軟度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材質，還需要有耐熱、耐候性。
轉向盤的功能：轉向盤位于司機的正前方，是碰撞時最可能傷害到司機的部件，因此需要轉向盤具有很高的安全性，在司機撞在轉向盤上時，骨架能夠產生變形，吸收沖擊能，減輕對司機的傷害。轉向盤的慣性力矩也是很重要的，慣性力矩小，我們就會感到“輪輕”，操做感良好，但同時也容易受到轉向盤的反彈(即“打手”)的影響，為了設定適當的慣性力矩，就要調整骨架的材料或形狀等。
現在的轉向盤與以前的看似沒有太大變化，但實際上已經有了改進。由于轉向助力裝置的普及，轉向盤外徑變小了，而手握處卻變粗了，采用柔軟材料，使操作感得到了改善。
現在有越來越多的汽車在轉向盤里安裝了安全氣囊，也使汽車的安全性大大提高了。轉向盤的集電環：轉向盤上有喇叭開關，必須時刻與車身電器線路相連，而旋轉的轉向盤與組合開關之間顯然不能用導線直接相連，因此就必須采用集電環裝置。集電環好比環形的地鐵軌道，喇叭開關的觸點就象奔跑在軌道上的電車，時刻保持接通的狀態。由于是機械接觸，長時間使用觸點會因磨損影響導電性，導致緊急時刻喇叭不鳴甚至氣囊不工作。因此，最近裝備氣囊的汽車開始裝用電纜盤，代替集電環。
轉向盤的端子與組合開關的端子用電纜線連接，電纜盤將電線卷入盤內，類似于吸塵器的電線卷取機構，在轉向盤旋轉范圍內，電線靠卷筒自由伸縮。這種裝置大大提高了電器裝置的可靠性。
第三節 轉向柱
為牢固支承轉向盤而設有轉向柱。傳遞轉向盤操作的轉向軸從中穿過，由軸承和襯套支承。轉向柱本體安裝在車身上。轉向機構應備有吸收汽車碰撞時產生的沖擊能的裝置。許多國家都規定轎車義務安裝吸能式轉向柱。吸能裝置的方式很多，大都通過轉向柱的支架變形來達到緩沖吸能的作用。
轉向軸與轉向器齒輪箱之間采用連軸節相連(即兩個萬向節)，之所以用連軸節，除了可以改變轉向軸的方向，還有就是使得轉向軸可以作縱向的伸縮運動，以配合轉向柱的緩沖運動。
可傾斜式轉向機構：正是由于有了連軸節，轉向軸可以有不同的傾斜角度，使轉向盤的位置可以上下傾斜，適應各種身高和體形的司機。通過操作位于轉向柱下側的手柄，使轉向柱處于放松狀態，將轉向盤調至自己喜好的位置，再反向轉動手柄，使轉向柱固定在新的位置上。
現在的一些高級轎車上已經采用電動式轉向盤傾斜調整機構。轉向軸內裝有專用電機，使轉向軸改變傾斜角度。最新型的調整機構是全自動式由計算機控制的。司機在下車前將點火鑰匙拔出，轉向盤便自動升起，以便司機順利下車。但計算機會記住原來的轉向盤位置，當點火鑰匙再次插入時，轉向盤會自動恢復原位。
可伸縮式轉向機構：該機構可象望遠鏡那樣伸縮調整轉向盤的前后位置。轉向軸也象望遠鏡一樣有雙重結構，內筒與外筒用花鍵嚙合，使它們無法相對轉動，而只能沿鍵槽方向做伸縮運動。
與傾斜調整機構相同，可操作手柄解除或固定伸縮動作，一部分車也采用電動式計算機控制的全自動伸縮式轉向機構。
第四節 轉向器
轉向器(也常稱為轉向機)是完成由旋轉運動到直線運動(或近似直線運動)的一組齒輪機構，同時也是轉向系中的減速傳動裝置。歷史上曾出現過許多種形式的轉向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環球-齒條齒扇式、循環球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見。我們只介紹目前最常用，最有代表性的兩種形：齒輪齒條式和循環球式。
齒輪齒條式：齒輪齒條方式的最大特點是剛性大，結構緊湊重量輕，且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉向盤，所以具有對路面狀態反應靈敏的優點，但同時也容易產生打手和擺振等現象。齒輪與齒條直接嚙合，將齒輪的旋轉運動轉化為齒條的直線運動，使轉向拉桿橫向拉動車輪產生偏轉。齒輪并非單純的平齒輪，而是特殊的螺旋形狀，這是為了盡量減小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，使轉向盤的微小轉動能夠傳遞到車輪，提高操作的靈敏性，也就是我們通常所說的減小方向盤的曠量。不過齒輪嚙合過緊也并非好事，它使得轉動轉向盤時的操作力過大，人會感到吃力。
循環球式：這種轉向裝置是由齒輪機構將來自轉向盤的旋轉力進行減速，使轉向盤的旋轉運動變為渦輪蝸桿的旋轉運動，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉運動變為直線運動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運動再次變為旋轉運動，使連桿臂搖動，連桿臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運動，改變車輪的方向。
這是一種古典的機構，現代轎車已不再使用，但又被最新方式的助力轉向裝置所應用。它的原理相當于利用了螺母與螺栓在旋轉過程中產生的相對移動，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個首尾相連的封閉的螺旋曲線內循環滾動，循環球式故而得名。
第五節 動力轉向機構
動力轉向機是利用外部動力協助司機輕便操作轉向盤的裝置。隨著最近汽車發動機馬力的增大和扁平輪胎的普遍使用，使車重和轉向阻力都加大了，因此動力轉向機構越來越普及。值得注意的是，轉向助力不應是不變的，因為在高速行駛時，輪胎的橫向阻力小，轉向盤變得輕飄，很難捕捉路面的感覺，也容易造成轉向過于靈敏而使汽車不易控制。所以在高速時要適當減低動力，但這種變化必須平順過度。
（一）液壓式動力轉向裝置
液壓式動力轉向裝置重量輕，結構緊湊，利于改善轉向操作感覺，但液體流 量的增加會加重泵的負荷，需要保持怠速旋轉的機構。
（二）電動式動力轉向裝置
電動式動力轉向裝置是最新形式的轉向裝置，由于它節能，故受到人們的重視。它是利用蓄電池轉動電機產生推力。由于不直接使用發動機的動力，所以大大降低了發動機的功率損失(液壓式最大損失5-10馬力)，且不需要液壓管路，便于安裝。尤其有利于中置發動機后輪驅動的汽車。但目前電動式動力轉向裝置所得動力還比不上液壓式，所以只限用于前輪軸輕的中置發動機后驅動的汽車上。
（三）電動液壓式動力轉向裝置
即由電機驅動轉向助力泵并由計算機控制的方式，它集液壓式和電動式的優點于一體。因為是計算機控制，所以轉向助力泵不必經常工作，節省了發動機的功率。這種方式結構緊湊，便于安裝布置，但液壓產生的動力不能太大，所以適用排量小的汽車。
發動機的分類
發動機按照它不同的特點有很多種分類方法。
1． 按燃料分
可分為柴油機、汽油機和天然氣機等
2． 按實現循環的行程數分
a) 四沖程發動機：活塞移動四個行程或曲軸轉兩圈氣缸內完成一個工作循環
b) 二沖程發動機：活塞移動兩個行程或曲軸轉一圈氣缸內完成一個工作循環
3． 按冷卻方式分
a) 水冷式發動機：以水為冷卻介質
b) 風冷式發動機：以空氣作為冷卻介質（適合缺水地區使用，如沙漠國家）
4． 按點火方式分
a) 壓燃式發動機：利用氣缸內空氣被壓縮后產生的高溫，使燃油自燃。如柴油機。
b) 點燃式發動機：利用火花塞發出的電火花強制點燃燃料，使燃料強行著火燃燒。如汽油機、煤氣機。
5． 按可燃混合氣形成的方法分
a) 外部形成混合氣的發動機：燃料和空氣在外先混合然后進入氣缸。如使用化油器的汽油機。
b) 內部形成混合氣的內燃機：燃料在臨近壓縮終了時才噴入氣缸，在氣缸內與空氣混合。如柴油機。
6． 按進氣方式分
a) 自然吸氣式發動機：空氣靠活塞的抽吸作用進入氣缸內。
b) 增壓式發動機：為增大功率，在發動機上裝有增壓器，使進入氣缸的氣體預先經過壓氣機壓縮后再進入氣缸。
7． 按氣缸數目分
a) 單缸發動機
b) 多缸發動機：按氣缸的排列型式又可分為
i. 直列立式發動機：所有氣缸中心線在同一垂直平面內。
ii. 直列臥式發動機：所有氣缸中心線在同一水平平面內。
iii. V型發動機：氣缸中心線分別在兩個平面內，且兩平面相交呈V型。
iv. 對置式發動機：V型夾角為180°時又稱為對置式。
v. 其它：還有H型，X型、星型等，但在車輛上應用很少.
比較汽油機與柴油機
發動機按所使用的燃料進行分類，可以分為汽油機和柴油機。
汽油與柴油相比較，汽油的沸點低、容易氣化，而柴油的自燃溫度低。
柴油機采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃測試，這時再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。德國人狄塞爾想出了這個辦法并取得了專利權，所以柴油機又叫狄塞爾發動機。
與汽油機相比，柴油機的優點是柴油價格便宜，經濟性好，并且它沒有點火系統，所以故障較少。
但柴油機由于工作壓力大，要求各有關零件具有較高的結構強度和剛度，所以柴油機比較笨重，體積較大；柴油機的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機工作粗暴，振動噪聲大；柴油不易蒸發，冬季冷車時起動困難。
所以，現在的轎車中主要裝備汽油機。
發動機的基本名詞術語
1． 活塞止點與行程：
a) 活塞在氣缸內作往復運動的兩個極端位置稱為止點。活塞離曲軸放置中心最遠位置稱為上止點，離曲軸放置中心的位置稱為下止點。
b) 上下止點之間的距離稱為活塞的行程。曲軸轉動半圈，相當于活塞移動一個行程。
2． 排量
a) 活塞在氣缸內作往復運動，氣缸內的容積不斷變化。當活塞位于上止點位置時，活塞頂部與氣缸蓋內表面所形成的空間稱為燃燒室。這個空間容積稱為燃燒室容積。
b) 活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量，如果發動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。
c) 當活塞在下止點位置時，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總容積。
3． 壓縮比
a) 氣缸總容積與燃燒室容積的比值稱為壓縮比。壓縮比表示了活塞從下止點移動到上止點時，氣體在氣缸內被壓縮的程度。
b) 壓縮比越大，氣體在氣缸內受壓縮的程度越大，壓縮終點氣體的壓力和溫度越高，功率越大，但壓縮比太高容易出現爆震。
c) 壓縮比是發動機的一個重要結構參數。由于燃料性質不同，不同類型的發動機對壓縮比有不同的要求。柴油機要求較大的壓縮比，一般在12-29之間，而汽油機的壓縮比較小，在6-11之間。選用高標號的汽油可以部分地提高壓縮比。
四沖程汽油機的工作原理
四沖程汽油機的工作過程是一個復雜的過程，它由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個行程組成。
一． 進氣行程
此時，活塞被曲軸帶動由上止點向下上止點移動，同時，進氣門開啟，排氣門關閉。當活塞由上止點向下止點移動時，活塞上方的容積增大，氣缸內的氣體壓力下降，形成一定的真空度。由于進氣門開啟，氣缸與進氣管相通，混合氣被吸入氣缸。當活塞移動到下止點時，氣缸內充滿了新鮮混合氣以及上一個工作循環未排出的廢氣。
二． 壓縮行程
活塞由下止點移動到上止點，進排氣門關閉。曲軸在飛輪等慣性力的作用下帶動旋轉，通過連桿推動活塞向上移動，氣缸內氣體容積逐漸減小，氣體被壓縮，氣缸內的混合氣壓力與溫度隨著升高。
三． 燃燒膨脹行程
此時，進排氣門同時關閉，火花塞點火，混合氣劇烈燃燒，氣缸內的溫度、壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動活塞向下移動，通過連桿帶動曲軸旋轉。在發動機工作的四個行程中，只有這個在行程才實現熱能轉化為機械能，所以，這個行程又稱為作功行程。
四． 排氣行程
此時，排氣門打開，活塞從下止點移動到上止點，廢氣隨著活塞的上行，被排出氣缸。由于排氣系統有阻力，且燃燒室也占有一定的容積，所以在排氣終了地，不可能將廢氣排凈，這部分留下來的廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣不僅影響充氣，對燃燒也有不良影響。
排氣行程結束時，活塞又回到了上止點。也就完成了一個工作循環。隨后，曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉，開始下一個循環。如此周而復始，發動機就不斷地運轉起來。
空燃比
空燃比A/F（A：air-空氣，F：fuel-燃料）表示空氣和燃料的混合比。空燃比是發動機運轉時的一個重要參數，它對尾氣排放、發動機的動力性和經濟性都有很大的影響。
理論空燃比：即將燃料完全燃燒所需要的最少空氣量和燃料量之比。燃料的組成成分對理論空燃比的影響不大，汽油的理論空燃比大體約為14.8，也就是說，燃燒1g汽油需要14.8g的空氣。 一般常說的汽油機混合氣過濃過稀，其標準就是理論空燃比。空燃比小于理論空燃比時，混合氣中的汽油含量高，稱作過濃；空燃比大于理論空燃比時，混合氣中的空氣含量高，稱為過稀。
混合氣略微過濃時，即空燃比為13.5-14時汽油的燃燒最好，火焰溫度也最高。因為燃料多一些可使空氣中的氧氣全部燃燒。
而從經濟性的角度來講，混合氣稀一些時，即空燃比為16時油耗最小。因為這時空氣較多，燃料可以充分燃燒。
從發動機功率上講，混合氣較濃時，火焰溫度高，燃燒速度快，當空燃比界于12-13之間時，發動機功率最大。
多氣門發動機
1886年1月29日，德國人卡爾·本茨將自己研制的四沖單缸燃油發動機裝上了一輛三輪的車子并獲得專利權，世界從這一天開始才真正有了汽車。可以說，是發動機創造了汽車。發動機的基本構造（如圖）是由氣缸1、活塞2、連桿3、曲軸4等主要機件組成，每一個氣缸至少有兩個氣門，一個進氣門（藍色）和一個排氣門（橙色）。
氣門裝置是發動機配氣機構的一個組成部分，在發動機工作起非常重要的作用。燃油發動機的工作運轉由進氣，壓縮，作功和排氣四個工作過程組成。要使發動機連續運轉就必須使這四個工作過程周而復始，順序定時地循環工作。
其中的兩個工作過程，進氣和排氣過程，需要依靠發動機的配氣機構準確地按照各氣缸的工作順序輸送可燃混合氣(汽油發動機)或新鮮空氣(柴油發動機)，以及排出燃燒后的廢氣。另外的兩個工作過程，壓縮和作功過程，則必須隔絕氣缸燃燒室與外界進排氣通道，不讓氣體外泄以保證發動機正常地工作。負責上述工作的機件就是配氣機構中的氣門。它好比人的呼吸器官，吸進呼出，缺它不可。
隨著技術的發展，汽車發動機的轉速已經越來越高，現代轎車發動機的轉速一般可達每分鐘5500轉以上，完成四個工作過程只需0.005秒時間，傳統的兩氣門已經不能勝任在這么短促的時間內完成換氣工作，限制了發動機性能的提高。解決這個問題的方法只能是擴大氣體出入的空間。換句話就是用空間換取時間。多氣門技術是解決問題的最好方法，直至80年代推廣多氣門技術才使發動機的整體質量有了一次質的飛躍。
多氣門發動機是指每一個氣缸的氣門數目超過兩個，即兩個進氣門和一個排氣門的三氣門式；兩個進氣門和兩個排氣門的四氣門式；三個進氣門和兩個排氣門的五氣門式。
目前轎車上的多氣門發動機多是四氣門式的。四缸發動機有16個氣門，6氣缸發動機有24個氣門，8氣缸發動機就有32個氣門。例如日本凌志LS400型轎車的發動機 就是8缸32個氣門。增加了氣門數目就要增加相應的配氣機構裝置，構造比較復雜，一般由兩支頂置式凸輪軸來控制排列在氣缸燃燒室中心線兩側的氣門。氣門布置在氣缸燃燒室中心兩側傾斜的位置上，是為了盡量擴大氣門頭的直徑，加大氣流通過面積，改善換氣性能，形成一個火花塞位于中央的緊湊型燃燒室，有利于混合氣的迅速燃燒。
有人提出疑問，既然氣門多好，為什么見不到一缸6氣門以上的發動機？熱力學有一個叫“簾區”的概念，指氣門的園周乘以氣門的升程，即氣門開啟的空間。“簾區”越大說明氣門開啟的空間越大，進氣量也就越大。以奧迪100型轎車的發動機為例，它的四氣門“簾區”值比兩氣門的“簾區”值，在進氣狀態時要大一半，在排氣狀態時要大百分之七十。當然，每一個事物都有它的一定適用范圍，并不是說氣門越多“簾區”值就越大，據專家計算當每個氣缸的氣門增加到六個時，“簾區”值反而會下降了，而且氣門越多機構越復雜，成本就越大。因此，目前轎車的多氣門燃油發動機的每個氣缸的氣門數目都是三至五個，其中又以四個氣門最為普遍。
以汽油發動機為例，多氣門發動機與傳統的兩氣門發動機比較，前者能吸進更多的空氣來混合燃油燃燒作功，節省燃油，更快地排出廢氣，排放污染少，能提高發動機的功率和降低噪音的優點，符合優化環境和節省能源的發展方向，所以多氣門技術能迅速推廣開來。
當年多氣門燃油發動機開始興起的時候，有些人認為它有一個技術上的缺陷低速運轉不暢順，德國著名的波爾舍汽車公司就持有這樣的看法。隨著技術上的不斷改進，多氣門燃氣發動機的這種技術缺陷也逐步克服了。近幾年波爾舍汽車公司的944S2型轎車裝用了四缸四氣門發動機，現在，全世界幾乎所有的中高級轎車都裝備多氣門燃油發動機。
渦輪增壓器
參加競賽的跑車或方程式賽車一般在發動機上裝有渦輪增壓器，以使汽車迸發出更大的功率。發動機是靠燃料在氣缸內燃燒作功來產生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內空氣量的限制，所產生的功率也會受到限制，如果發動機的運行性能已處于最佳狀態，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入氣缸來增加燃料量，提高燃燒作功能力。在目前的技術條件下，渦輪增壓器是唯一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。
構造
渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機器，渦輪室進氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；增壓器進氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內，二者同軸剛性聯接。
原理
渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。
技術
渦輪增壓器安裝在發動機的進排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運轉的工作狀況下，其工作環境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對制造的材料和加工技術都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運轉的“浮式軸承”，它工作轉速可達10萬轉/分以上，加上環境溫度可達六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機體內壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。
缺點
另外渦輪增壓器雖然有協助發動機增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，即使經過改良后的反應時間也要1.7秒，使發動機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。
改進
但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發動機的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會白白地浪費掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經常對它進行技術改造，例如提高加工精度，盡量減少渦輪與渦輪室內壁的間隙，以便提高廢氣能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐熱高，剛度強，重量輕的優點，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減少渦輪的“滯后響應”時間。
在最近30年時間里，渦輪增壓器已經普及到許多類型的汽車上，它彌補了一些自然吸氣式發動機的先天不足，會發動機在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術來改進發動機的輸出功率，藉以實現轎車的高性能化。
