第一章緒論第 1 節汽車與汽車工業概述 1.1.1 汽車的定義 : 依據我國公路法所定, 凡行駛公路或市區道路上, 而不依軌道或電力架線外力所限制之車輛, 為之汽車 1.1.2 我國的汽車工業我國的汽車工業自裕隆公司民國四十二年開始設廠至今已有四十多年, 雖然起步較慢, 也為我國帶動了社會的進步與繁榮, 但由於早期政策的保護 設計能力的不足, 仍需依賴外國提供技術的合作, 希望早日能在國際社會, 擺脫裝配廠的階段, 放眼天下, 能與電子產業同能傲視於全世界 1-1-3 汽車工業的發展史汽車發展至今已有一百多年之久, 而在前人的努力下, 不斷的精益求精, 不但結合了所有工業的科技於一身,, 並在人們追求生活品質的要求及空氣品質改善下, 而成為日常生活中不可缺少的交通工具之一 1-1-4 汽車的歷史演進一 西元 1765 年英人瓦特 (James Watt) 發明蒸汽機, 而開啟了工業革命 二 西元 1700 年法人庫格納特 (Nicolas Joesph Cugnot) 以蒸汽機為動力的第一部蒸汽汽車, 時速 4 公里, 但未能被普遍使用 三 西元 1862 年法人羅查斯 (Beau De Roches) 提出內燃機的工作循環四行程理論 四 西元 1876 年德人奧圖 (Nikolaus Otto) 製造第一部四行程循環的汽油引擎 五 西元 1880 年英人克拉克 (Dugald Clerk) 製造第一部二行程循環的汽油引擎 六 西元 1886 年德人賓士 (Karl Friedrich Benz) 發明了第一部以汽車引擎動力的車輛, 為最早的汽車 七 西元 1886 年德人戴姆勒 (Gottlied Daimler) 亦發表另一款汽車, 後人尊稱為汽車製造的始袓 八 西元 1897 年德人狄塞爾 (Rudolf Diesel), 發明了以燃料噴入汽缸內自動燃燒柴油引擎, 故後人稱柴油引擎為狄塞爾引擎 九 西元 1900 年, 美國汽車城提出汽車零件的互換性及大量生產, 以降低汽車的價格 十 西元 1908 年, 美國亨利 福特以生產線而製造低成本 平民化的 T 型車, 使汽車進入人們的生活領域中, 並仍不斷地研究開發 十一 西元 1924 年, 以柴油引擎為動力的汽車問世 西元 1950 年羅浮 (Rover) 公司推出燃汽渦輪引擎的汽車 十二 西元 1954 年德人波細 (Bosch) 公司製造汽油噴射引擎於汽車上 十三 西元 1957 年德人萬克爾 (Felix Wankel) 發明迴轉活塞引擎, 又稱三角活塞引擎或萬克爾引擎 瑞典人史特林 (Sterling) 發明了利用氣體熱脹冷縮的氣體交換式引擎而產生動力來源 十四 西元 1974 年, 美 日 歐等國, 分別推出以電腦控制的汽車, 希望能有效地減少排氣的污染, 以改善空氣的品質 十五 近年來日本五十鈴汽車公司推出陶瓷汽缸的柴油引擎, 藉由陶瓷的耐熱性與鑄鐵相近的膨脹係數, 進而提高引擎的熱效率及機械效率, 使動力的損失至最小 1-1-5 未來的展望在能源危機的威脅下, 對能源的開發及追求高效率的機械, 各汽車廠即不斷地開發, 把汽車發揮至低耗油 低公害 高效率 出力大的目標 故不斷地也結合了電子科技, 不僅是燃料系統 點火系統上而已, 更在安全上 1
舒適上的設計如剎車系統 懸吊系統 變速箱 車身 引擎 儀表上, 更能發揮至最佳的狀況 在機械材料上的改善, 期能配合無鉛汽油及其他燃料的使用, 且盡量達成至免保養 低磨損的境界 汽車未來發展的趨勢大致可為下列如下 : 一 引擎方面 : 1. 引擎系統控制的最佳化 : 將點火系統 空氣系統 燃料系統 多汽門的控制, 都由電腦集中控制至最佳化 2. 引擎適當合理化 : 將引擎機件緊湊化, 以減輕重量, 並縮小空間, 且近免保養的設計技術等 3. 引擎馬大增大 高性能化 : 包括加裝渦輪增壓器配合點火系統的控制, 燃燒室的設計多元化, 使用陶瓷引擎提高熱效率, 且在耗油 噪音 公害污染上達到合理化的目標 二 底盤方面 : 1. 變速系統電腦自動平滑化 : 使用電子自動控制變速 (Electrically Automatic Transmission, 簡稱 EAT), 電腦輔助換檔 (Computer Aided Gear Shifting, 簡稱 CAG), 電磁離合器無段自動變速 (Electro- Continuously Variable Transmission, 簡稱 E.C.V.T.), 使車輛行駛更平滑 2. 煞車系統電腦化 : 採用防鎖式剎車系統 (Anti-Lock Braking System, 簡稱 A.B.S.), 使剎車及轉向更為適當化 3. 轉向系統多輪化, 傳動系統多元化 : 採用四輪轉向 (Four Wheel Steering, 簡稱 4.W.S.), 使轉向最佳化, 可採用四輪傳動 (Four Wheel Drive, 簡稱 4WD ) 使車輛使用的環境範圍更大 4. 懸吊系統的舒適化 : 對行駛的安定性 乘坐的舒適性的要求更佳化 三 電器附件方面 : 1. 高性能點火系 : 無白金 無分電盤的直接點火系統, 將點火系統達至免保養的時代 2. 輕量化 : 提高機件效率, 重量減輕 3. 人性化 : 儀表自我診斷系統 抬頭顯示器 警示系統的圖形 衛星導航定位系統等, 使易於了解 由於以上的觀點, 我們可以得知未來的汽車, 將是一個更高科技 多元化 低污染 人性化 有智慧的一部汽車, 使人們的發展更快速 更便捷的繁榮社會 1-1-6 汽車的類別一 依動力能源分類 : 1. 汽油汽車 : 以汽油燃燒為動力之汽車, 因控制容易輕便 耐用, 而為現汽車之主流 2. 柴油汽車 : 以柴油燃燒為動力之汽車, 其熱效率較高, 輸出扭力大, 燃料較經濟性, 為一般大型客貨車所採用 3. 液化石油氣汽車 (Liquid Petroleum Gas, 簡稱 L.P.G 汽車 ): 以液化石油氣為燃料之汽車, 其含熱量高 馬力大, 經濟價值高, 且能完全燃燒, 低公害, 為現階段開放之車輛 4. 燃氣輪機汽車 (Gas Turbine): 為旋轉式引擎, 利用燃料燃燒後的高壓膨脹氣體吹向葉片旋輪旋轉產生動力, 因較笨重體大不適用汽車 5. 陶瓷引擎汽車 : 陶瓷引擎汽缸, 因絕熱性佳, 能使汽缸與活塞相配合, 摩擦小, 動力損失小, 熱效率及經濟頗高, 具有發展潛能 6. 萬克爾引擎汽車 : 為旋轉式引擎, 其轉速慣性損失小及加速性能較高, 且 2
構造簡單, 但為其耗油量高, 燃料無法完全燃燒 7. 史特靈引擎 : 為氣體交換式往復活塞引擎, 為一種外燃機, 利用氣體的熱脹冷縮原理, 而產生具有工作能量之引擎, 但出力小, 無法普遍用於汽車上 8. 電動汽車 : 由電瓶供應馬達電能以驅動車輛, 因無空氣污染及噪音之害, 為最少公害之汽車, 故具有發展潛力, 但仍出力小 電瓶過重, 需再研究開發 二 依引擎位置及驅動方式可分為 : 1. 前置引擎後輪驅動式汽車 (Front Engine Rear Drive 簡為 F.R.Type), 如圖 1-1 (1) 優點 : a 前置引擎的優點 : 可使操縱機械較簡單, 因引擎 離合器及變速器接近駕駛室 ; 且冷卻效果佳, 修理維護較容易 b 驅動輪與操縱轉向輪分開操作, 可應付大的動力輸出, 爬坡性能較佳 (2) 缺點 : a 引擎置於前方的缺點 : 因駕駛室之前裝有引擎, 故對駕駛者視線有妨礙 b 傳動軸甚長, 易產生震動及消耗動力, 且需使車底距地面較高 c 動力由後向前驅動, 常高速行駛時, 車輛左右方面較不安定 d 因前輪無驅動力, 對轉向時的前輪的誘導力較弱, 故迴轉半徑較 F.F. 式汽車為大 圖 1-1 前置引擎後輪驅動車輛 圖 1-2 前置引擎前輪驅動車輛 2. 前置引擎前輪驅動式汽車 (Front Engine Front Drive 簡稱 F.F.Type) (1) 優點 : 如圖 1-2 a. 同引擎置於前方的優點 b. 因前輪有動力向前拖拉, 故行駛進行方向較安定 c. 傳動系傳動路線較短, 不經車底下方, 故車底板較低, 重心降低, 高速行駛較安全, 風阻較小, 且較省油 d. 因前輪的驅動力, 轉向時前輪的誘導力使迴轉半徑較 F.R. 式汽車為小 (2) 缺點 : a. 同引擎置於前方的缺點 b. 因由前驅動, 前輪易上提, 爬坡性能較差 c. 轉向系統 引擎及傳動系之聯合傳動器裝併一起集中在車架前方, 前軸同時承受動力及進行轉向工作, 使結構較複雜, 成本較高, 且維修較不易 3. 後置引擎後輪驅動式汽車 (Rear Engine Rear Drive 簡稱 R.R.Type) (1) 優點 : 如圖 1-3 a. 駕駛者視野寬廣, 且車底可較低, 較為舒適 b. 爬坡性能甚佳 3
(2) 缺點 : a. 引擎冷卻較為困難, 駕駛操作不易, 機械故障較多 b. 因前輪只負責轉向而無動力, 常高速行駛時, 車輛左右方面較不安定 圖 1-3 後置引擎後輪驅動車輛 圖 1-4 中置引擎後輪驅動車輛 4. 中置引擎後輪驅動式汽車 (Middle Engine Rear Drive 簡稱 M.R.Type) (1) 優點 : 如圖 1-4 a. 同後置引擎後輪驅動的優點 b. 車身面積可增加, 使乘客人數較多, 且傳動軸比 F.R. 式較短, 故動力消耗較 F.R 式少 c. 車重可平均分配於四輪 平衡性較佳 (2) 缺點 : a. 因引擎置於中, 引擎高度受限制, 均使用臥式引擎者較多, 汽車重心也較高 b. 引擎之冷卻效果受影響, 且駕駛操縱不易 5. 前引擎全輪驅動式 (Front Engine All Drive 簡稱 F.4 式或 4WD 式 ) (1) 優點 : 如圖 1-5 a. 具有前置引擎之優點 b. 四輪驅動, 能適應各種道路狀況, 扭力使用範圍較廣泛 (2) 缺點 : 需加裝加力箱, 故構造複雜, 價格較昂貴 圖 1-5 前置引擎四輪驅動車輛 3 依一般車輛分 : 1. 小客車 : 座位在九人以下之客車, 或座位在二十四人以下之幼童專用車, 包括駕駛人及幼童管理人, 一般轎車 跑車 頂蓬車 旅行車 客貨兩用車皆屬之如圖 1-6 2. 大客車 : 座位在十人以上或二十五人以上之幼童專用車, 其計算包括駕駛人及幼童管理人, 一般廂型巴士 雙層巴士車皆屬之, 如圖 1-7 3. 小貨車 : 指總重量在 3,500 公斤以下之貨車, 如圖 1-8 4. 大貨車 : 指總重量在 3,500 公斤以上之貨車, 如圖 1-9 4
3. 特種車輛 : 指拖引車 聯結車 半聯結車 油罐車 吊車等皆屬之 圖 1-6 小客車的種類 圖 1-7 大客車的種類 圖 1-8 小貨車的種類 5
圖 1-9 大貨車的種類 1-1-7 汽車的基本構造汽車通常由引擎 車架及底盤 車身 附件等四大部份所組成 1 引擎 (Engine): 為汽車的動力來源,, 產生的動力推動車輪轉動而前進, 其種類計有 : 往復式燃燒引擎 迴轉式燃燒引擎 ( 萬克爾引擎 ) 外燃機引擎 ( 蒸汽機 ) 燃氣渦輪引擎等等 一般汽油引擎上包括 : 1. 引擎本體 2. 冷卻系 : 包括水箱 下水管 水泵 引擎本體中的水套 節溫器 上水管等 3. 潤滑系 : 包括油底殼 機油泵 機油濾清器 汽缸體中及曲軸各油道等 4. 燃料系 : 包括油箱 油管 汽油濾清器 汽油泵 化油器或噴油嘴 進汽歧管等 5. 起動系 : 包括電瓶 點火開關 電磁開關 馬達等 6. 點火系 : 包括電瓶 點火開關 外電阻 發火線圈 分電 高壓線 火星塞等 二 車架 (Car Frame) 及底盤 (Chassis): 車架, 為用以支持引擎 車身 車輪及其他車上機件之物, 並能承受全部的載重 驅動力 剎車的反作用力 轉向離心力及與路面產生的衝擊 扭轉 震動等, 故需具備質輕 ( 省油 ) 強度大 ( 耐衝擊 ) 的條件 當引擎 剎車 動力傳動系及轉向系等裝於車架上時, 此總成通稱為底盤 (Chassis) 一般車輛含有 : 1. 傳動系 : 包括離合器 變速箱 傳動軸 差速器 最後傳動軸 車輪等 2. 制動系 : 包括剎車總泵 剎車分泵 剎車蹄片 剎車鼓 車輪等 3. 轉向系 : 包括方向盤 轉向機 轉向連桿 ; 球接頭等 4. 懸吊系 : 包括減震彈簧 避震器 平衡桿等 三 車身部份用以供裝載人員及貨物部份之處, 包括板金 外殼 車門 座椅 四 附件包括儀表 喇叭 刮雨器 收放音機 冷暖氣裝置 照後鏡 除霧裝置以 6
及其他等 習題 1-1 1. 汽車的定義的為何? 2. 試述汽車未來發展的趨勢? 3. 簡述前置引擎後輪驅動式汽車的優缺點? 4. 簡述前置引擎前輪驅動式汽車的優缺點? 5. 簡述汽車的基本構造為何? 學後評量 01. 我國公路監理法規對大貨車的定義為 : 總重在多少公斤以上之貨車? (A)3000 (B)3500 (C)4000 (D)4500 02. 前輪驅動汽車與後輪驅動汽車之比較, 前輪驅動汽車 :(A) 直線行駛之安定性較差 (B) 傳動軸較長 (C) 車重較重 (D) 較易振動 (E) 爬坡時之驅動力較不足 03. 前輪傳動車輛, 較後輪傳動車輛 (A) 下坡時性能較差 (B) 轉彎時性能較差 (C) 上坡時性能較佳 (D) 直行時性能較佳 04. 依引擎之裝置位置與傳動軸間之關係, 下列敘述何者正確?(A)FF 型, 此型引擎操作冷卻甚簡單, 但傳動軸為其負擔 (B)FR 型, 此型前輪兼負轉向及傳動之任務, 構造複雜 (C)FF 型, 此型常須作長距離之遙控操縱控制 (D)4 4 型為提高爬行牽引力, 故軍事車輛常用此型 05. 汽車依引擎與驅動輪間的關係位置 (A) 前置引擎驅動後輪型 (B) 前置引擎驅動前輪型 (C) 後置引擎驅動後輪型 (D) 中置引擎驅動後輪型其主要目的為使車身面積增加, 得乘座較多之人員, 大客車採用較多 06. 前輪傳動之車輛較後輪傳動之車輛 (A) 直行時性能較佳 (B) 轉彎時性能較差 (C) 直行時性能較差 (D) 常用於大型車輛 07. 下列有關引擎及驅動輪位置關係之敘述, 何者正確? (A) 前置引擎, 後輪驅動, 引擎冷卻容易, 傳動效率高 (B) 前置引擎 前輪驅動 迴轉半徑大 爬坡力差 (C) 後置引擎 後輪驅動 爬坡較佳 小型車較少使用 (D) 前置引擎 前輪驅動, 其底盤較前置引擎 後輪驅動為高 08. 汽車按其引擎及驅動輪位置區分時 (A) 前置引擎後輪驅動型, 傳動軸較長, 冷卻不易 (B) 前置引擎前輪驅動型, 構造複雜, 爬坡力強 (C) 前置引擎四輪驅動型, 速度快, 牽引力小 (D) 後置引擎後輪驅動型, 省去傳動軸, 構造複雜 09. 一般言之, 下列何種機構不屬於汽車之傳動系統 (A) 轉向機構 (B) 離合器 (C) 萬向接頭 (D) 傳動軸 10. 下列何者不是前置引擎前輪驅動汽車的優點 (A) 引擎通風良好 (B) 操縱機械傳動簡單 (C) 高速行駛較安定 (D) 爬坡性能佳 11. 下列何者不是汽車底盤機構? (A) 轉向系統 (B) 剎車系統 (C) 起動系統 (D) 懸吊系統 12. 以下何者不是汽車引擎設計之目標 (A) 省油 (B) 低公害 (C) 低熱效率 (D) 重量小 13. 汽車傳動系統不包括 (A) 離合器 (B) 傳動軸 (C) 差速器 (D) 避震器 7
14. 下列何者不是前置引擎後輪驅動汽車的優點 (A) 引擎通風良好 (B) 操縱機械傳動簡單 (C) 高速行駛較安定 (D) 爬坡性能佳 15. 下列何者車輛型式需加裝加力箱 (A)FF (B)FR (C)RR (D)4WD 答案 : 01.(B) 02.(A) 03.(D) 04.(D) 05.(D) 06.(A) 07.(C) 08.(D) 09.(A) 10.(D) 11.(C) 12.(C) 13.(D) 14.(C) 15.(D) 8