闲话汽车03：汽车的总体构造

现代汽车是由多种装置与机构组成的，零部件种类繁多，但汽车总体构造通常由动力系统、底盘系统、车身系统和电气设备系统四个基本部分组成。

汽车动力系统是为汽车提供动力，使其能够行驶的装置，传统能源汽车主要由发动机、变速器、传动轴、差速器等组成，而新能源汽车则是电机与电控为主，以下是详细介绍：

发动机

作用：发动机是汽车动力系统的核心部件，其作用是将燃料的化学能转化为机械能，为汽车提供动力。

按燃料类型：可分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机等。汽油发动机转速高、噪音小、启动迅速，常用于轿车和轻型客车；柴油发动机扭矩大、燃油经济性好，一般用于载货汽车、大型客车以及部分 SUV；天然气发动机相对环保，排放的污染物较少，在一些城市公交车和出租车中应用较为广泛。

按工作循环：可分为四冲程发动机和二冲程发动机。四冲程发动机经过进气、压缩、做功、排气四个冲程完成一个工作循环，应用最为广泛；二冲程发动机则是在两个冲程内完成一个工作循环，具有结构简单、功率大等特点，但燃油经济性和排放性能相对较差。

按气缸排列形式：常见的有直列发动机、V 型发动机、水平对置发动机和 W 型发动机。直列发动机结构简单、成本低，一般用于小排量车型；V 型发动机将气缸分成两排，呈 V 字形排列，能有效缩短发动机长度，提高发动机的功率和扭矩，常用于中大型轿车和高性能跑车；水平对置发动机的气缸呈水平对向排列，重心低，运转平稳，但结构复杂，维修成本高，典型的如保时捷和斯巴鲁的部分车型；W 型发动机是将两组 V 型发动机组合在一起，结构紧凑，功率强大，但制造工艺复杂，成本高昂，多见于豪华高端车型。

变速器

作用：变速器用于改变发动机输出的转速和扭矩，以适应汽车在不同行驶条件下的需求，如起步、加速、爬坡和高速行驶等。

分类

手动变速器（MT）：通过手动操作换挡杆来改变变速器内的齿轮啮合比，从而实现不同的车速和扭矩输出。其优点是传动效率高、成本低、驾驶操控感强，缺点是在城市拥堵路况下驾驶操作较为繁琐。

自动变速器（AT）：利用液力变矩器和行星齿轮机构来实现自动换挡。它操作简单，驾驶舒适性好，能根据车速和油门踏板位置自动换挡，但传动效率相对较低，油耗较高。

无级变速器（CVT）：采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续变化，使车辆在行驶过程中更加平顺，燃油经济性也较好，但传动带的耐用性相对较差，承受大扭矩的能力有限。

双离合变速器（DCT）：基于手动变速器发展而来，有两个离合器分别控制不同的挡位，换挡速度快，传动效率高，兼具手动变速器的驾驶乐趣和自动变速器的操作便利性，但在低速时可能会出现顿挫感。

新能源汽车动力系统是区别于传统燃油汽车的新型动力装置，主要包括纯电动汽车动力系统、混合动力汽车动力系统和燃料电池汽车动力系统等，以下是具体介绍：

纯电动汽车动力系统

动力电池：是纯电动汽车的能量来源，常见的有锂离子电池、磷酸铁锂电池等。其性能指标如能量密度、续航里程、充放电速度和循环寿命等，直接影响车辆的使用性能和成本。

驱动电机：将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。有永磁同步电机、交流异步电机等类型。永磁同步电机效率高、功率密度大；交流异步电机结构简单、可靠性高。

电机控制器：主要用于控制驱动电机的转速、转矩和转向等，通过接收车辆控制系统的指令，调节电机的工作状态，实现车辆的加速、减速、制动等操作。

充电系统：包括车载充电机和充电接口等。车载充电机将电网的交流电转换为适合动力电池充电的直流电，充电接口则用于连接外部充电桩，实现车辆的充电功能。

工作原理：依靠动力电池储存的电能，通过电机控制器将电能输送给驱动电机，驱动电机产生扭矩驱动车轮转动，使车辆行驶。在制动过程中，驱动电机可转换为发电机模式，将车辆的动能转化为电能，回充到动力电池中，实现能量回收。

混合动力汽车动力系统

发动机：作为混合动力系统的一部分，通常采用小型化、高效化的设计，在车辆需要较大动力输出或电池电量不足时提供动力支持。

动力电池：用于储存电能，为驱动电机提供动力，同时在车辆制动或减速时回收能量。

驱动电机：与纯电动汽车的驱动电机类似，可单独驱动车辆行驶，也可与发动机协同工作，还能在制动时进行能量回收。

动力耦合装置：是混合动力汽车的关键部件，用于实现发动机、驱动电机和车轮之间的动力传递和耦合，使它们能够根据不同的行驶工况，合理地分配动力。

工作原理：根据发动机和电机的协作方式不同，可分为串联式、并联式和混联式。串联式混合动力系统中，发动机不直接参与驱动车辆，而是带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给驱动电机，由驱动电机驱动车轮；并联式混合动力系统中，发动机和驱动电机都可以直接驱动车轮，在不同工况下，两者可单独或协同工作；混联式混合动力系统则结合了串联和并联的特点，兼具两者的优势，能在更多的工况下实现更高效的动力输出和能量回收。

燃料电池汽车动力系统

燃料电池堆：是燃料电池汽车的核心部件，通过电化学反应将氢气和氧气的化学能直接转化为电能，为车辆提供动力。

氢气储存系统：包括氢气瓶和相关的阀门、管道等，用于储存和供应燃料电池所需的氢气。氢气瓶通常采用高压气态或低温液态的方式储存氢气，以提高氢气的储存密度。

空气供应系统：为燃料电池提供所需的氧气，一般由空气压缩机、空气滤清器、增湿器等组成，确保空气中的氧气能够有效地参与电化学反应。

驱动电机及控制系统：与纯电动汽车类似，将燃料电池产生的电能转化为机械能，驱动车辆行驶，并通过控制系统实现对车辆的加速、减速、转向等操作的控制。

工作原理：在燃料电池堆中，氢气在阳极催化剂的作用下分解为氢离子和电子，氢离子通过质子交换膜到达阴极，电子则通过外电路形成电流，为驱动电机提供电能。在阴极，氧气与氢离子和电子结合生成水，这一电化学反应过程持续进行，不断产生电能，驱动车辆运行。

底盘

底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。底盘由以下四个系统组成：

传动系统：将发动机的动力传递给驱动轮，包括离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器和半轴等部件。

行驶系统：将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。行驶系统由车架、车桥、悬架和车轮等组成。

转向系统：保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶，由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。

制动系统：使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动。制动系统一般包括行车制动系统和驻车制动系统等。

车身

车身是驾驶员的工作场所，也是装载乘客和货物的场所。车身主要包括车身本体、车门、车窗、座椅、内饰件等。轿车和客车的车身一般是整体结构，货车车身一般由驾驶室和货箱两部分组成。一些特殊用途的汽车，如救护车、消防车等，还会在车身上安装特殊的设备和装置。

电气设备

电气设备由电源和用电设备两大部分组成，为汽车的起动、行驶、照明、信号等提供电力支持和控制。

电源：包括蓄电池和发电机。发电机是主要电源，在发动机运转时，由发动机驱动发电机发电，向全车用电设备供电，并对蓄电池进行充电。蓄电池是辅助电源，在发动机不工作或发电机发电量不足时，向用电设备供电。

用电设备：包括起动机、点火系统、照明系统、信号系统、仪表系统、电子控制系统等。随着汽车技术的发展，汽车上的电气设备越来越多，功能也越来越复杂，如电子燃油喷射系统、防抱死制动系统（ABS）、电子稳定程序（ESP）等，这些电气设备提高了汽车的性能和安全性。