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第1章 发动机1

1.1 发动机概述1

1.1.1 汽车发动机的发展史1

1.1.2 发动机的分类和工作原理2

1.1.3 发动机性能4

1.2 发动机的基本性能5

1.2.1 运转方式和热效率5

1.2.2 输出功率和转矩8

1.2.3 燃油消耗率10

1.3 汽油机11

1.3.1 汽油机和柴油机的比较11

1.3.2 汽油机的构造12

1.3.3 燃油供给装置15

1.4 柴油机17

1.4.1 柴油机的构造17

1.4.2 燃烧室20

1.4.3 燃油喷射装置21

1.5 二冲程发动机23

1.5.1 二冲程发动机的换气过程23

1.5.2 二冲程汽油机25

1.6 燃烧与排放26

1.6.1 汽油机的燃烧与排放特性26

1.6.2 柴油机的燃烧和排气特性28

1.6.3 废气成分与处理装置30

1.7 发动机的润滑与冷却32

1.7.1 机油32

1.7.2 润滑方式33

1.7.3 发动机的热负荷34

1.7.4 冷却方式37

1.8 发动机的机械力学38

1.8.1 气门系统力学39

1.8.2 活塞—曲轴系统的力学40

1.8.3 平衡轴—飞轮的转矩变化43

1.9 新燃油、新型发动机45

1.9.1 甲醇、LPG45

1.9.2 CNG、氢气47

1.9.3 混合动力发动机48

参考文献51

习题52

第2章 动力传动装置54

2.1 概述54

2.1.1 力学的基本知识54

2.1.2 汽车起步加速的力学分析54

2.1.3 变速器的必要性55

2.2 行驶性能55

2.2.1 汽车行驶所必需的驱动力55

2.2.2 行驶阻力56

2.2.3 动力性能57

2.3 动力传动装置概要59

2.3.1 动力传动装置的作用与基本性能59

2.3.2 动力传动装置的组成61

2.4 起步装置62

2.4.1 干式摩擦离合器62

2.4.2 湿式摩擦离合器64

2.4.3 电磁离合器64

2.4.4 液力变矩器65

2.5 变速器67

2.5.1 手动变速器67

2.5.2 自动变速器71

2.5.3 无级变速器76

2.6 主减速器（终减速器）81

2.6.1 主减速器的功能和构造81

2.6.2 减速齿轮装置81

2.6.3 差速机构82

2.6.4 差速限制装置82

2.7 驱动轴83

2.7.1 传动轴83

2.7.2 车轴84

2.7.3 万向节85

2.8 四轮驱动车中必要的构成元素86

2.8.1 四轮驱动的作用86

2.8.2 四轮驱动的种类87

2.8.3 非全时方式87

2.8.4 全时方式87

2.9 动力传动控制90

2.9.1 动力传动控制的概要90

2.9.2 锁止离合器滑动控制90

2.9.3 驱动力控制（4WD控制）91

2.10 EV、HV车辆的动力传动装置95

2.10.1 EV、HV的现状95

2.10.2 电机转矩特性的特点96

2.10.3 EV的动力传动装置96

2.10.4 HV的动力传动装置98

2.10.5 HV的种类与特点99

2.11 各种自动变速器的展望和课题101

2.12 总结102

参考文献102

习题102

第3章 制动力学与制动机构105

3.1 概述105

3.1.1 制动的常用术语105

3.1.2 制动器应具备的性能105

3.1.3 制动器的分类、工作原理106

3.2 制动力学106

3.2.1 轮胎和路面间的制动力106

3.2.2 制动力、减速度、停车距离之间的关系107

3.2.3 前后轮制动力分配107

3.3 制动效能110

3.3.1 制动系统110

3.3.2 制动效能因数110

3.3.3 制动效能系数的计算方法111

3.3.4 制动时的发热113

3.4 制动法规113

3.4.1 概要113

3.4.2 乘用车的国际通用制动标准113

3.4.3 日本国内的标准115

3.4.4 美国标准115

3.4.5 欧洲标准115

3.5 制动的可靠性116

3.5.1 制动效能的稳定性116

3.5.2 制动效能的保证117

3.5.3 制动系统的失效安全119

3.6 制动器的振动和噪声120

3.6.1 制动器振动分类及其产生的原因120

3.6.2 制动振动引起的激振力的作用121

3.6.3 制动器噪声的分类及其原因121

3.6.4 制动器噪声的激振力124

3.7 操控制动器提高安全性125

3.7.1 ABS126

3.7.2 TCS128

3.7.3 VSC129

3.7.4 BA132

3.7.5 总结134

参考文献134

习题135

第4章 运动性能136

4.1 运动性能概要136

4.2 轮胎力学136

4.2.1 开篇136

4.2.2 轮胎6分力和轮胎坐标系137

4.2.3 基于刷子模型的轮胎力的推导137

4.2.4 与实验结果的比较和补充142

4.2.5 符号说明143

4.3 汽车的运动方程式145

4.3.1 导出运动方程式时的注意事项145

4.3.2 旋转坐标系下的矢量微分146

4.3.3 水平面上的汽车运动方程式147

4.3.4 平面2轮模型的线性运动方程式148

4.3.5 符号说明150

4.4 操纵稳定性151

4.4.1 概述151

4.4.2 稳态转向特性及转向响应特性151

4.4.3 响应参数的正则化表现154

4.4.4 车辆各因素对响应特性的影响155

4.4.5 悬架、转向系统特性的影响157

4.4.6 临界转向特性159

4.5 乘坐舒适性的基础161

4.5.1 利用悬架两自由度模型解析161

4.5.2 关于乘坐舒适性与接地性相关的最优阻尼比162

4.5.3 悬架系统摩擦的等效阻尼164

4.5.4 通过车辆两自由度模型进行颠簸、前倾的分析166

4.6 驾驶人—汽车系统168

4.6.1 驾驶人模型化的基础事项168

4.6.2 代表性的转向模型171

4.6.3 总结174

4.7 两轮车174

4.7.1 两轮车的特性174

4.7.2 两轮车用轮胎174

4.7.3 两轮车的前轮转向系统176

4.7.4 两轮车的侧倾运动178

4.7.5 两轮车的运动解析模型179

4.7.6 符号说明179

参考文献180

习题181

第5章 碰撞安全184

5.1 概述184

5.2 碰撞安全研究框架184

5.2.1 汽车事故研究184

5.2.2 生物力学研究184

5.2.3 评价工具的开发研究185

5.2.4 试验法的研究185

5.2.5 车辆结构、乘员保护装置的研究开发185

5.2.6 道路构造、交通系统的研究185

5.3 碰撞安全性试验185

5.3.1 碰撞安全性试验概要185

5.3.2 正面碰撞试验186

5.3.3 侧面碰撞试验187

5.4 碰撞试验用假人188

5.4.1 碰撞试验用假人概要188

5.4.2 碰撞试验用假人的种类188

5.4.3 假人的校正方法190

5.5 碰撞试验测量设备190

5.5.1 碰撞试验设备概要190

5.5.2 SAEJ211191

5.6 总结191

参考文献191

习题192

第6章 汽车的再生利用技术193

6.1 概述193

6.2 再生利用193

6.2.1 再生利用和循环使用、减排193

6.2.2 再生利用的促进和环境负荷的降低194

6.3 汽车再生利用的流程194

6.3.1 ELV的数量194

6.3.2 ELV的拆解处理194

6.3.3 ELV的粉碎处理194

6.4 汽车再生利用中的诸问题及与之相关的社会环境196

6.4.1 汽车再生利用问题的特征196

6.4.2 与汽车再生利用相关的社会动向196

6.5 汽车的环境负荷评价197

6.5.1 汽车再生利用的LCA197

6.5.2 为再生利用的LCA198

6.6 可被再生利用的汽车特征198

6.6.1 重量198

6.6.2 零件数198

6.6.3 材料的多样性199

6.6.4 强度199

6.6.5 寿命199

6.6.6 嗜好品的价值199

6.7 关于汽车再生利用的各种相关技术199

6.8 汽车的再生利用设计200

6.8.1 汽车的再生利用性200

6.8.2 再利用应该考虑的其他项目201

6.8.3 材料的设计201

6.8.4 机能以及构造设计202

6.8.5 考虑粉碎处理的设计203

6.9 粉碎垃圾的再生利用203

6.9.1 粉碎垃圾203

6.9.2 粉碎垃圾的处理技术203

6.9.3 粉碎垃圾的分类减容固化技术203

6.9.4 干馏汽化技术204

6.9.5 利用彻底分选的材料再生利用技术205

6.10 今后汽车再生利用的课题205

6.11 总结205

参考文献205

习题206

第7章 振动噪声208

7.1 振动噪声基础208

7.1.1 振动的种类208

7.1.2 为什么会振动（自由振动）209

7.1.3 为什么共振（强制振动）210

7.1.4 固有模态与模态解析212

7.1.5 音波214

7.1.6 声音的强度214

7.1.7 声音的传播215

7.2 测量评价216

7.2.1 测量评价的必要模型化概念216

7.2.2 源于振动噪声现象的框图理解216

7.2.3 汽车振动噪声现象的特点及其测量评价217

7.2.4 今后的发展220

7.3 模拟试验220

7.3.1 结构系统FE模型220

7.3.2 噪声模型221

7.3.3 其他模型224

7.4 NVH降低技术228

7.4.1 基本应对方法228

7.4.2 振源的对策230

7.4.3 车辆振动性能的改善232

7.4.4 噪声遮蔽及主动控制234

参考文献234

习题235

第8章 ITS236

8.1 ITS与软件技术236

8.1.1 ITS的背景及现状236

8.1.2 ITS开发所需的关键技术237

8.1.3 最前沿的软件技术237

8.1.4 总结241

8.2 安全辅助驾驶与自动驾驶241

8.2.1 AVCSS的特征242

8.2.2 自动驾驶系统242

8.2.3 安全辅助驾驶系统244

8.2.4 AVCSS的关键技术246

8.2.5 总结247

8.2.6 缩略语与首字母缩略词247

参考文献248

习题248

第9章 车辆规划250

9.1 概述250

9.2 汽车的功能250

9.3 汽车性能和构成要素之间的关系251

9.3.1 社会、环境适应性253

9.3.2 质量、惯性效率253

9.3.3 承载性253

9.3.4 乘坐空间的宜人性、乘降性254

9.3.5 操作性255

9.3.6 视野、视觉认知性255

9.3.7 外形的平衡255

9.3.8 空气动力特性255

9.3.9 动力性、驾驶性256

9.3.10 燃油经济性、排气性能256

9.3.11 耐热性能257

9.3.12 制动性能258

9.3.13 操作稳定性258

9.3.14 小半径转弯性、驻车性258

9.3.15 不平路面通过性259

9.3.16 碰撞安全性259

9.3.17 乘坐舒适性259

9.3.18 振动噪声260

9.3.19 空调性能260

9.3.20 信息性能261

9.3.21 音响性能261

9.3.22 可靠性、耐久性261

9.3.23 维护性、修理性262

9.3.24 回收性262

9.3.25 生产性、组装性262

9.3.26 成本价263

9.4 商品企划的方法263

9.5 车辆规划的方法264

第10章 车身设计267

10.1 概述267

10.2 车身的作用和必要的形态、机能267

10.3 乘用车构造成形的历史269

10.4 轮胎所受的力和车辆的惯性力270

10.5 乘用车形态维持的思考方法272

10.6 车身构造的思考方法273

10.7 各个部件的安装注意点276

10.8 乘员乘坐空间的成形277

10.9 确保驾驶人、乘客的视野281

10.10 搬运物品的承载空间、货架的成形282

10.11 提高碰撞时乘员的安全性282

10.12 与空气动力特性相关的车身性能286

10.13 车身的轻量化287

第11章 燃料电池288

11.1 车用燃料电池288

11.2 固体高分子型燃料电池PEFC的特征289

11.3 固体高分子型燃料电池PEFC的构成和结构289

11.3.1 电解质膜290

11.3.2 电极层和电解质膜的集合体290

11.3.3 气体扩散层290

11.3.4 双极板291

11.4 固体高分子型燃油电池PEFC的性能和技术课题291

11.4.1 基本性能和过电压291

11.4.2 内燃机和燃油电池的工作原理以及热效率比较292

11.4.3 现阶段PEFC的性能292

11.4.4 今后的技术课题293

11.5 总结294

参考文献294

各章习题答案295