全彩解剖圖，詳細解說汽車零件組裝與步驟！
加入電動車及混和動力車原理，全面掌握汽車結構技術的奧祕。

◎引擎的發展與原理
◎各式引擎的安裝
◎供油系統與點火系統
◎電子引擎的由來與運作
◎車用電腦的發展與系統應用
◎傳動系統構件與作動原理
◎直流馬達與交流馬達

本書特色

以圖解方式有系統地介紹汽車的結構與原理，包含引擎、供油系統、點火系統、車用電腦、傳動系統、馬達等，除基本原理介紹，還有其發展背景及歷史，並加入電動車及混和動力車原理。搭配作者自製的示意圖，讓您全面認識汽車結構及運作原理，學習汽車零件組裝技巧。

作者

曾逸敦

1982 年自臺灣大學機械系畢業後，至美國里海大學及密西根大學安娜堡校區取得碩士及博士學位。期間並獲得福特汽車公司奬學金。返國後旋至中山大學機械工程學系任教。 現任中山大學機電工程學系終身免評鑒教授，開授「汽車學」（針對機械系學生的專業課程）及「汽車發展史」（針對一般學生的通識課程）等課。

學術研究方面主要為光收發模組的精密構裝及行動載具之研發。產學合作主要為輔導廠商將傳統製程電腦整合自動化：主機板組裝、電腦零組件自動檢測、雷射加工機自動檢測等。

部落格：曾教授與古董保時捷（eatontseng.pixnet.net）
臉書粉絲專頁：曾教授的汽車世界
著書：《保時捷911傳奇》《義大利超跑傳奇》《汽車學原理與實務》《電動車原理與實務》。

目錄

自序

第1章  引擎的發展背景與歷史
1-1 內燃機的起源
1-2 柴油引擎的發展歷史
1-3 萬克爾引擎的發明
1-4 化油器到燃油噴射的歷史
1-5 馬力與瓦特故事的由來
1-6 半導體王國於汽車工業的貢獻

第2章  引擎基本原理
2-1 引擎的基本介紹
2-2 引擎相關名詞介紹
2-3 引擎的種類和工作原理
2-4 引擎整體構造
2-5 引擎重要元件簡介
2-6 引擎重要元件介紹-活塞
2-7 引擎重要元件介紹-汽門
2-8 引擎重要元件介紹-火星塞、飛輪
2-9 引擎剖面圖
2-10 引擎的排列

第3章  各式引擎的安裝
3-1 各式引擎的介紹
3-2 直列式引擎的安裝（一）
3-3 直列式引擎的安裝（二）
3-4 直列式引擎的安裝（三）
3-5 V型引擎的安裝（一）
3-6 V型引擎的安裝（二）
3-7 V型引擎的安裝（三）
3-8 水平對臥引擎的安裝（一）
3-9 水平對臥引擎的安裝（二）
3-10 水平對臥引擎的安裝（三）

第4章  供油系統
4-1 供油系統
4-2 供油系統的分類
4-3 化油器（一）歷史
4-4 化油器（二）原理
4-5 化油器（三）種類
4-6 機械噴射系統（一）歷史
4-7 機械噴射系統（二）原理（1）
4-8 機械噴射系統（三）原理（2）
4-9 電腦噴射系統（一）歷史
4-10 電腦噴射系統（二）原理

第5章  點火系統
5-1 點火系統
5-2 點火系統（一）歷史
5-3 點火系統（二）分類
5-4 白金接點式點火（一）原理與工作流程
5-5 白金接點式點火（二）重要元件
5-6 電晶體的基本介紹
5-7 半晶體點火系統
5-8 全晶體（一）電容放電式點火系統
5-9 全晶體（二）感應放電式點火系統
5-10 微電腦式點火系統

第6章  電子引擎
6-1 電子引擎的由來
6-2 廢氣循環系統（EGR）
6-3 含氧感知器（一）原理
6-4 含氧感知器（二）運作模式
6-5 觸媒轉換器
6-6 電子引擎的輔助元件
6-7 進氣系統
6-8 渦輪增壓的種類

第7章  電腦
7-1 車用電腦的歷史
7-2 各國車用電子零件供應商
7-3 訊號種類
7-4 ECU內部結構
7-5 ECU與感測器
7-6 第一代車用電腦
7-7 第二代車用電腦
7-8 網路功能與總機系統
7-9 車上診斷系統（On-Board Diagnostics）
7-10 先進駕駛輔助系統（ADAS）
7-11 ECU改裝
7-12 車用感測器（一）位置
7-13 車用感測器（二）溫度
7-14 車用感測器（三）壓力
7-15 車用感測器（四）其他

第8章  傳動系統
8-1 傳動系統
8-2 離合器的介紹與種類
8-3 差速器和萬象軸
8-4 變速箱與汽車傳動布局
8-5 手排變速箱的介紹與原理
8-6 手排變速箱的發展與種類（一）
8-7 手排變速箱的發展與種類（二）
8-8 手排變速箱的基本構成
8-9 手排變速箱的各種檔位
8-10 自排變速箱的介紹與原理
8-11 自排變速系統的發展與種類（一）
8-12 自排變速系統的發展與種類（二）
8-13 自排變速箱的基本構成
8-14 自排變速箱（AT）的各種檔位（一）
8-15 自排變速箱（AT）的各種檔位（二）

第9章  電動車
9-1 電動車的歷史
9-2 電動車的動力系統
9-3 電動車的能源系統
9-4 混合動力車
9-5 電化學電池
9-6 燃料電池（一）特性
9-7 燃料電池（二）應用
9-8 燃料電池（三）氫動力汽車

第10章  直流馬達
10-1 直流馬達的介紹
10-2 直流馬達的分類與比較
10-3 有刷直流馬達的構造與原理
10-4 有刷直流馬達的實作
10-5 無刷直流馬達的構造與原理
10-6 無刷直流馬達的實作（一）
10-7 無刷直流馬達的實作（二）

第11章  交流馬達
11-1 交流馬達的介紹
11-2 同步馬達的構造與原理
11-3 同步馬達的應用
11-4 感應馬達的轉動原理（一）
11-5 感應馬達的轉動原理（二）
11-6 感應馬達的應用
11-7 交流馬達的實作（一）
11-8 交流馬達的實作（二）

序／導讀

自序

大約在十年前，雖然如願在中山大學機械系升上教授，但好像也失去了生活重心。為了重新找到對生活的熱情與活力，決定投入古董車的世界，於是買下了我人生第一台保時捷 911（1992年的964）。之後便陸續經歷了：剛買車的喜悅、隨之而來車子出問題的煩惱、找到正確的原因及零件（通常都需要好幾次的車友討論）、上網搜尋資料並向保養廠技師請教、最後耐心地等待問題解決後的成就感。

隨著收藏／割愛 964、993、930循環次數的增加，也不斷地累積我對車子的基本知識。許多大學生也來找我進行車子相關的專題研究，我於是成立了部落格及臉書粉絲團，部落格名為「曾教授與古董保時捷」（eatontseng.pixnet.net），把一些比較實用的成果放在網路上與大家分享；而臉書粉絲團則名為「曾教授的汽車世界」，除了轉載部分部落格文章外，也會不定期分享各類型汽車資訊及知識。近年來，我也開始在學校裡開授「汽車學」（針對機械系學生的專業課程）及「汽車發展史」（針對一般學生的通識課程）等課。

完成了我的第1本科普書《保時捷911傳奇》後，我對車的興趣也延伸到了義大利車。隨著我購買維修法拉利的355以及愛快羅密歐的145，期間也非常感謝汯瑨保養廠鄂鴻逸老闆與我交流許多車輛基本原理。我的第2本科普書《義大利超跑傳奇》則介紹了義大利的5大車廠：包山包海及以小車聞名的飛雅特、執著於跑車精神的愛快羅密歐、超級豪華跑車始祖瑪莎拉蒂、超跑代表法拉利及絶美的藍寶堅尼。

試閱

第1章 引擎的發展背景與歷史

1-1 內燃機的起源
1. 內燃機的問世
活塞式內燃機自19世紀60年代問世以來，經過不斷改進和發展，已發展成較完善的機械了。它熱效率高、功率和轉速範圍寬、配套方便、機動性好，所以獲得了廣泛的應用。在最早期，約於西元1794年，史屈特氏（Robert Street）利用一個倒置汽缸及一個可活動的活塞，滴數滴松節油酒精於汽缸底部使之汽化，再投火焰使其爆炸，其製造雖為粗糙，但卻是內燃機概念的開始。
2. 四行程理論的出現
現在大部分的汽車、工業用途都是使用四行程引擎，也就是我們常聽到的進氣、壓縮、動力、排氣，一個週期由四個行程組成。在最早期，於西元1862年時，洛卻氏（Beau De Roches）提出要獲得最佳效果，宜用洛氏四行程循環原理，這也是四行程理論首創。而這項理論真正的技術實現是由德國的科學家奧圖氏（Nicolaus Otto）於西元1876年提出，又稱奧圖循環。
3. 二行程引擎的出現
二行程循環，一個週期由兩個行程組合，這兩個行程分別為「上行」和「下行」。二行程引擎於西元1880年，由蘇格蘭的工程師克拉克氏（Clerk）發明，旨在兩個行程完成進氣、壓縮、動力、排氣等四個動作，可以理解為較為精簡的四行程循環。由於運作特性之故，二行程主要運用於偏大與偏小的引擎組（如大型輪船或航模引擎），而中型引擎多為四行程引擎。與四行程引擎相比，二行程引擎結構簡單，運動部件少，所以成本較低。由於曲軸每轉一圈都有做功，在相同功率下，二行程引擎尺寸小、重量輕。低速力矩大，扭矩隨曲軸轉角變化均勻。因為不以重力活塞循環，很適合引擎外露和經常作大幅度搖擺的機車，即使有數百毫升的排氣量仍然是較佳的選擇。

1-2 柴油引擎的發展歷史
1. 柴油引擎簡介
柴油引擎，顧名思義就是使用柴油為燃料的引擎，其主要的特徵為使用壓縮產生高壓及高溫點燃汽化燃料，因此不需另外提供點火。
2. 柴油引擎的發展過程
在奧圖發明四行程引擎後，當時許多工程師開始致力於內燃機的研發，但由於當時點火裝置的技術還不成熟，這時德國工程師狄賽爾氏（Rudolf Diesel）就另闢一條新的路，他便以空氣壓縮後能使溫度升高的原理，當作他壓縮點火理論的基礎，也就是先將汽缸內空氣壓縮產生高溫後，再把燃料注入燃燒室，使其燃燒。這也是柴油引擎的一大特色。終於，柴油引擎誕生於西元1895年，狄賽爾氏（Rudolf Diesel）發明了柴油機，但有趣的是，當時他在博覽會展示他的發明時，所使用的燃料是花生油，因為他發明此引擎的初衷是希望可以使用各式不同的燃料。不過，即使這時的柴油引擎有不錯的熱效率跟省油特性，卻有因為高壓空氣供油導致不穩定運轉的問題，在當時很難跟技術成熟的汽油引擎競爭。
沉寂一段時間後，在1924年時，美國康明斯公司（Cummins）將供油噴射幫浦跟原本的柴油引擎做結合，解決了當時因為高壓空氣供油導致不穩定運轉的問題，並第一次把柴油引擎裝於卡車，奠定了車輛使用柴油引擎的基礎。1936年，柴油引擎也搭載於Mercedes-Benz 260D，這也是柴油引擎應用於轎車的開始。
3.柴油引擎的優缺點與問題
柴油引擎在省油上的表現相當出色，又具有低轉速高扭力的特色，因此大客車、貨車等商用車大多以柴油引擎驅動。但也因燃燒後易產生主要以碳粒為主的懸浮微粒（SS）與超細懸浮微粒（PM2.5），再加上高溫高壓下易產生的氮氧化物（NOx），有汙染較高的問題。因此，柴油引擎在未找到替代能源之前，算是一個不錯的過渡方案。

1-3 萬克爾引擎的發明
1. 萬克爾引擎的出現
萬克爾引擎最早由德國的工程師菲利斯‧萬克爾（Felix Wankel）設計開發，據說他17歲時，曾在睡夢中夢到自己開著一台自己打造的車子前往聚會，並告訴大家這是使用他自己發明的引擎，從這裡就可以看見他的熱忱。因此，他從西元1926年著手迴轉活塞式引擎的研究，並創立專門的研究所，直到西元1957年，萬克爾引擎第一台原型機才真正被開發出來，也就是轉子引擎的前身。此引擎最大的特色就是沒有活塞，跟傳統的往復式活塞引擎不同。而真正讓這款引擎發揚光大的功勞要歸功於日本車廠馬自達（Mazda），他們透過改良萬克爾引擎設計出「轉子引擎」，進而推出一系列高性能跑車，一舉打響轉子引擎的名聲。
2. MAZDA轉子引擎的演進
西元1959年正式發表Wankel轉子引擎後，與萬克爾合作的NSU公司就收到了來自世界各地100多家車廠的合作申請，其中包括了德國的Benz、日本的Toyota和Mazda，不過，除了Mazda以外的其他車廠都紛紛打退堂鼓，因為經過實際的試驗過後發現，要實際量產比想像中要困難許多。但Mazda當時的社長松田恒次卻是抱持著轉子引擎存在巨大潛力的想法，於1961年正式與NSU合作，他們在研發的過程首次遇到一個很重要的瓶頸-「chatter mark」，也就是轉子引擎本體與轉子接觸面上所產生的波狀異常磨耗，使引擎耐用度下降。後來研究部門透過改善轉子三端裝置的材質，才初步解決了這個問題。於1967年，第一輛搭載轉子引擎的量產車Cosmo Sport正式問世，此後也陸續推出很多Cosmo車系的車子，目標不只是跑車市場，更打入一般房車市場。
接著，要來介紹真正讓轉子引擎發光發熱的RX車系，從1971年誕生的首輛車RX-3在日本的賽場上創下50連勝的事蹟。到2003年，搭載最新型轉子引擎的RX-8，讓轉子引擎成為汽車工業中的速度之最。但到了現代，轉子引擎由於油耗與現今排放廢氣法規的問題，不得不停產，但Mazda車廠仍保留這項技術，或許未來還有機會能看見轉子引擎的後續車款。

第2章 引擎基本原理
2-1 引擎的基本介紹
何謂「熱機」：將燃料燃燒產生之熱能轉換成機械能，使機械產生往復運動或迴轉運動以做功的裝置稱為「熱機」（Heat Engine），又依燃燒的方法可以分為內燃機和外燃機兩大類。
1. 內燃機
燃料在熱機內部燃燒，而將其燃燒所爆發的力量直接轉變為機械能的機器，稱為「內燃機」，現可再分為往復式（Reciprocating）及迴轉式（Rotary）兩種。汽油引擎、柴油引擎等皆屬於往復活塞式內燃機（圖2-1-1）。
2. 外燃機
燃料在熱機外部燃燒，將水變為蒸氣後，再將蒸氣導入熱機內部，或加熱工作氣體進而利用工作氣體（如氦氣）的熱脹冷縮，以推動熱機而產生機械能的機器，稱為外燃機（圖2-1-2）。

2-3 引擎的種類和工作原理
1. 四行程引擎
何謂「四行程」？最簡單的解釋就是活塞兩上兩下，亦即曲軸旋轉720度即可完成一次動力輸出的引擎就是四行程引擎。而四行程引擎的工作原理依順序可以分為4大部分：
（1） 進氣行程
活塞在汽缸內自上死點向下行移動至下死點時，將新鮮的空氣和汽油的混合氣吸入汽缸之內（圖2-3-1）。
（2） 壓縮行程
進氣門和排氣門都關閉，活塞由下死點上行移動至上死點，將汽缸中的混合氣壓縮，壓縮主要是為了提高混合氣溫度（氣體在壓縮後有溫度上升的特性），從而利於混合氣的燃燒（圖2-3-2）。
（3） 動力行程
此時進氣門和排氣門都關閉，火星塞適時發出高壓電火花，將溫度很高的混合氣點燃，使其燃燒爆炸產生巨大的壓力，將活塞從上死點推至下死點，進而推動曲軸做功產生動力（圖2-3-3）。
（4） 排氣行程
活塞自下死點上行移動至上死點時，此時進氣門關閉，排氣門開啟，汽缸中已燃燒過的廢氣由活塞向上移動時經排氣門排放（圖2-3-4）。
2. 二行程引擎
何謂「二行程」？二行程即是活塞移動兩個行程，也就是曲軸旋轉360°就可以完成進氣、壓縮、動力、排氣4個工作型態，完成一次循環，產生一次引擎動力，即稱為二行程引擎。因為結構的特殊，所以活塞所配合的行程，其運動方向與順序皆會與四行程相異。圖2-3-5至圖2-3-10為二行程引擎的完整動力循環流程圖。