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1汽车发动机性能1

1．1发动机概论1

1．1．1汽车发动机的历史1

1．1．2发动机的分类及工作原理1

1．1．3对汽车发动机的性能要求3

1．1．4现状与将来4

1．2循环与热效率7

1．2．1效率、功率和平均有效压力的定义7

1．2．2理论空气循环9

1．2．3燃料空气循环11

1．2．4实际循环12

1．3燃油消耗率17

1．3．1热效率与燃油消耗率的关系17

1．3．2运转因素对燃料消耗的影响18

1．3．3燃料消耗量21

1．3．4汽油机燃油消耗率和柴油机燃油消耗率的比较21

1．4输出功率与转矩22

1．4．1发动机输出功率与转矩22

1．4．2充气效率与充填效率22

1．4．3发动机的高转速化30

1．5发动机增压32

1．5．1增压的效果32

1．5．2增压发动机的理论循环34

1．5．3废气涡轮增压汽油机和柴油机的比较36

1．6发动机控制37

1．6．1反馈控制37

1．6．2脱机最优化控制39

1．6．3其他的控制41

1．6．4控制系统的构成41

1．7燃烧和排放42

1．7．1火花点火发动机的燃烧42

1．7．2汽油机的排放与净化47

1．7．3压燃式发动机的燃烧49

1．7．4柴油机的排放与净化53

1．8传热与冷却54

1．8．1热负荷与冷却54

1．8．2燃烧室的热传递54

1．8．3燃烧室内的对流热传递55

1．8．4燃烧室各处的温度56

1．8．5水冷式发动机的冷却装置58

1．9摩擦、润滑59

1．9．1润滑系的目的与作用59

1．9．2摩擦与润滑理论简述60

1．9．3发动机各部分的润滑61

1．9．4摩擦损失的预测63

1．10发动机性能模拟64

1．10．1发动机性能模拟程序分类64

1．10．2零维、准维模型的汽油机性能模拟66

1．10．3零维、准维模型的柴油机性能模拟71

1．10．4多维模型77

1．10．5进、排气系统换气过程及充填效率的模拟80

1．11发动机机构力学83

1．11．1活塞曲柄连杆机构的平衡性分析83

1．11．2配气机构96

参考文献103

2汽车动力性与燃油经济性106

2．1汽车的驱动力与行驶阻力106

2．1．1驱动力106

2．1．2行驶阻力109

2．1．3行驶特性图115

2．1．4装有液力变矩器汽车的动力性116

2．2汽车的动力性能117

2．2．1最高车速117

2．2．2加速性能117

2．2．3爬坡性能119

2．3汽车行驶的附着条件和附着率119

2．3．1汽车行驶附着条件119

2．3．2汽车的地面法向反作用力120

2．3．3作用在从动轮、驱动轮上的切向反作用力122

2．3．4附着率123

2．4汽车的驾驶性能127

2．4．1驾驶性能的表示方法127

2．4．2各种环境下汽车驾驶性能的变化128

2．4．3汽油特性与行驶性能128

2．5汽车的燃油经济性129

2．5．1燃油经济性的评价指标129

2．5．2汽车燃油经济性的计算130

2．5．3装有液力变矩器的汽车的燃油经济性计算132

2．5．4影响燃油经济性的因素133

2．5．5改善燃油经济性的途径135

参考文献136

3汽车动力传动137

3．1动力传动概述137

3．1．1理想的动力传动特性137

3．1．2最佳燃油经济性特性138

3．1．3动力传动系统的功能140

3．1．4发展趋势143

3．2离合器144

3．3液力传动148

3．3．1液力偶合器148

3．3．2液力变矩器149

3．4万向传动153

3．4．1运动与受力分析153

3．4．2等速万向节154

3．4．3传动轴临界转速nk154

3．5转矩变换器154

3．5．1手动变速器（MT）154

3．5．2自动变速器158

3．6分配机构169

3．6．1差速装置169

3．6．2动力分配装置170

3．6．3差速限制装置（LSD）173

3．7动力传动系统的控制174

3．7．1自动变速控制174

3．7．2巡航控制（ACCS）179

3．7．3驱动力防滑控制与动力学控制181

3．7．4动力学控制（VDC）182

3．7．5电控系统的故障诊断与容错技术183

3．7．6发展趋势184

参考文献185

4汽车制动性186

4．1制动力学186

4．1．1制动能力186

4．1．2制动力分配187

4．1．3驻车制动力学190

4．2制动力矩计算191

4．2．1制动器效能因数191

4．2．2鼓式制动器效能因数及制动力矩191

4．2．3盘式制动器效能因数计算195

4．2．4带式制动器效能因数计算195

4．3制动时的发热196

4．3．1制动器的能量负荷196

4．3．2制动器的温升197

4．4制动的稳定性198

4．4．1制动效能的稳定性198

4．4．2制动时的方向稳定性200

4．5制动性能的控制202

4．5．1踏板力的控制202

4．5．2前后轮制动力分配的控制206

4．5．3防追尾碰撞的控制208

4．5．4制动能量的回收209

4．6防抱死制动系统212

4．6．1概述212

4．6．2防抱死制动的基本工作原理和控制技术212

4．6．3轿车用液压ABS217

4．6．4轮速传感器和齿圈218

4．6．5 ABS工作时的某种工作特性219

4．6．6载货汽车气压ABS220

4．7汽车行驶安全性发展动向222

参考文献223

5汽车操纵稳定性225

5．1操纵稳定性概述225

5．1．1汽车的运动及坐标系225

5．1．2汽车系统225

5．1．3驾驶员-汽车系统226

5．1．4汽车的操纵稳定性226

5．2轮胎的力学特性227

5．2．1轮胎坐标系及轮胎六分力227

5．2．2轮胎的稳态侧偏特性227

5．2．3轮胎的稳态纵滑特性232

5．2．4轮胎的稳态纵滑侧偏特性234

5．2．5轮胎的非稳态特性237

5．3悬架的力学特性238

5．3．1车身的侧倾与纵倾239

5．3．2车轮负荷的确定242

5．3．3独立悬架的举升效应和车轮侧倾243

5．3．4侧倾转向244

5．4转向系的力学特性245

5．4．1转向系的弹性与侧向力转向246

5．4．2转向系的综合刚度246

5．4．3转向-悬架杆系干涉引起的附加转角247

5．4．4前轮定位参数的作用——角反馈与力反馈248

5．4．5汽车运动中车轮定位参数的变化249

5．4．6转向梯形的作用254

5．4．7转向力与路感255

5．5车身的空气力特性255

5．5．1空气阻力256

5．5．2侧向力256

5．5．3升力257

5．5．4横摆力矩257

5．5．5侧倾力矩257

5．5．6纵倾力矩258

5．6汽车转向运动性能的理论分析258

5．6．1二自由度汽车模型258

5．6．2二自由度汽车模型的运动特征260

5．6．3考虑车身侧倾和转向自由度的汽车模型263

5．6．4侧风稳定性分析265

5．6．5力输入模型和力输入运动266

5．6．6多自由度汽车模型269

5．7存在驱动或制动时汽车的转向运动269

5．7．1驱动或制动时的力学模型及运动方程式269

5．7．2驱动或制动时的转向特性273

5．7．3驱动力和制动力的控制274

5．8操纵稳定性的主动控制274

5．8．1四轮转向系统（4WS）275

5．8．2主动侧倾控制（ARC）279

5．8．3汽车动力学控制（VDC）279

5．9极限运动性能280

5．9．1识别汽车方向控制特性的能量相平面表示方法280

5．9．2汽车侧偏角瞬变过程的间接测定法288

5．9．3汽车的抗侧翻性能292

5．10拖挂车辆的运动性能293

5．10．1拖挂车辆的力学模型和运动方程式294

5．10．2拖挂车辆的运动稳定性297

5．11驾驶员-汽车系统298

5．11．1驾驶员转向操纵行为模型299

5．11．2驾驶员-汽车闭环系统的运动性能305

参考文献306

6汽车振动和平顺性309

6．1汽车振动309

6．1．1汽车振动的常用分析方法309

6．1．2汽车发动机振动311

6．1．3汽车传动系扭转振动317

6．1．4汽车传动系弯曲振动323

6．1．5汽车前轮摆振329

6．1．6车架和车身振动332

6．2汽车平顺性336

6．2．1路面统计特性336

6．2．2汽车平顺性的力学模型和数学模型339

6．2．3人体对振动的反应和平顺性的评价346

参考文献348

7汽车噪声及其控制350

7．1概述350

7．1．1车外低噪声技术动向350

7．1．2车内声学环境舒适化技术的动向351

7．1．3汽车噪声法规的动向353

7．2汽车噪声控制中常用的噪声计量方法353

7．2．1物理计量方法353

7．2．2相对的感觉计量方法354

7．2．3物理计量与感觉计量相结合的计量方法355

7．3汽车噪声分析方法357

7．3．1试验分析方法357

7．3．2数值模拟方法363

7．3．3车内噪声特性现代分析方法365

7．4汽车噪声控制的基本原理370

7．4．1隔声方法370

7．4．2吸声方法372

7．4．3减振降噪方法374

7．4．4阻尼方法375

7．4．5主动噪声控制方法375

7．5发动机噪声377

7．5．1发动机燃烧噪声及其控制377

7．5．2发动机机械噪声382

7．5．3发动机空气动力噪声385

7．6底盘噪声391

7．6．1传动系噪声391

7．6．2轮胎噪声395

7．6．3制动系噪声398

7．7车身噪声400

7．7．1车身结构噪声400

7．7．2车内噪声401

参考文献410

8交通工程412

8．1综述412

8．1．1交通工程学的定义与内容412

8．1．2交通工程学的历史、现状和发展413

8．2交通流的基本特性414

8．2．1交通量特性414

8．2．2车速特性415

8．2．3交通密度特性415

8．2．4交通流三参数的关系415

8．2．5交通流理论415

8．3道路及其通行能力416

8．3．1道路分类416

8．3．2道路线形和路面419

8．3．3道路通行能力421

8．3．4路段通行能力422

8．3．5交叉口通行能力423

8．3．6高速公路通行能力425

8．4道路交通规划426

8．4．1道路交通规划的基本程序426

8．4．2交通调查与分析427

8．4．3道路交通需求分析429

8．4．4道路网建设规划方案设计429

8．4．5停车场规划430

8．5交通管理与控制431

8．5．1交通管理的基本方法432

8．5．2交通法规与道路交通标志432

8．5．3高速公路的交通控制433

8．6道路交通安全434

8．6．1交通事故434

8．6．2交通安全评价435

8．6．3交通安全的改善436

8．7道路交通环境保护438

8．7．1汽车噪声污染及其防治438

8．7．2汽车废气污染及其防治438

8．7．3公路交通环境影响评价439

8．8智能运输系统ITS440

8．8．1智通运输系统的定义440

8．8．2智能运输系统的发展概况440

8．8．3 ITS的组成441

8．8．4 ITS的目标442

8．8．5 ITS标准化国际性组织及活动443

参考文献444

9汽车碰撞安全性446

9．1汽车交通事故446

9．1．1交通事故统计447

9．1．2我国交通事故的特征447

9．2国际汽车碰撞安全法规及我国的法规现状449

9．2．1美国法规与欧洲法规449

9．2．2欧洲各安全法规间关系分析454

9．2．3美国各法规关系分析456

9．2．4我国被动安全法规的现状456

9．3乘员保护457

9．3．1概述457

9．3．2安全带459

9．3．3安全气囊技术460

9．4汽车碰撞和乘员响应的模拟计算477

9．4．1概述477

9．4．2非线性有限元法478

9．4．3多刚体动力学法及多刚体有限元耦合模拟计算484

9．4．4汽车碰撞人体的运动响应模拟计算及初步验证497

参考文献505

10汽车排气污染及其控制508

10．1概述508

10．1．1城市大气污染的发生508

10．1．2汽车排放污染物的危害508

10．1．3大气质量标准510

10．1．4城市大气污染状况511

10．1．5机动车污染排放物分担率514

10．1．6“温室效应”和“臭氧保护层破坏”与汽车的关系514

10．2排气污染物的生成机理与影响污染物生成的主要因素515

10．2．1排气污染物生成机理515

10．2．2影响排气污染物生成的主要因素519

10．3汽油机排气污染净化技术522

10．3．1汽油机机内净化技术523

10．3．2汽油机排气后处理技术532

10．3．3非排气污染物控制541

10．4柴油机排放污染物净化技术543

10．4．1概述543

10．4．2柴油机的机内净化技术545

10．4．3柴油机排气后处理技术556

10．5汽油、柴油的改进与代用燃料563

10．5．1燃料的改进563

10．5．2代用燃料566

10．6低污染汽车569

10．6．1蓄电池电动车569

10．6．2混合动力电动汽车571

10．6．3燃料电池572

10．6．4其他低污染汽车572

10．7汽车排放的法规及控制管理系统573

10．7．1汽车排放法规（标准）的演变和控制水平573

10．7．2控制汽车排放的管理体系583

10．7．3国外控制汽车排放的管理工作583

10．7．4我国控制汽车排放的管理587

参考文献587

11汽车标准与法规591

11．1绪论591

11．1．1标准化工作术语591

11．1．2国际贸易中标准化工作术语591

11．1．3标准的分类592

11．1．4标准的属性592

11．1．5我国现行的标准化工作系统594

11．2国际标准和国外汽车法规596

11．2．1国际标准化596

11．2．2国外先进标准601

11．2．3国外汽车技术法规607

11．3与汽车相关的我国法律和法规626

11．3．1概论626

11．3．2环境保护法627

11．3．3大气污染防治法627

11．3．4节约能源法628

11．3．5公路法629

11．3．6产品质量法629

11．3．7计量法630

11．3．8进出口商品检验法631

11．4我国汽车标准化工作632

11．4．1汽车标准的分类和属性划分632

11．4．2汽车标准制定程序634

11．4．3我国汽车国际标准化管理635

11．4．4汽车标准体系635

11．5重要基础标准、强制性标准和进口汽车检验标准639

11．5．1几项重要的基础标准639

11．5．2一些重要的汽车强制性标准644

11．5．3进口汽车检验的规定653

11．6质量管理和质量保证标准653

11．6．1概论653

11．6．2 IS0 9000族质量管理与质量保证标准653

11．6．3汽车工业质量保证体系标准655

11．6．4 IS0 14000系列环境质量管理与保证标准657

11．6．5 我国质量管理与质量保证标准及环境质量管理标准659

参考文献660

12电子技术在汽车上的应用662

12．1电子技术在汽车领域上的应用历程662

12．2汽车电子控制单元与传感器662

12．2．1电子控制单元（ECU）662

12．2．2传感器664

12．3汽车电子技术应用概况670

12．3．1发动机方面670

12．3．2底盘方面671

12．3．3车身方面671

12．3．4信息通讯方面676

12．4汽车设计制造与使用中的计算机辅助技术677

12．4．1计算机辅助工程技术的应用677

12．4．2计算机辅助工程技术在汽车开发过程中的应用678

12．4．3机械设计通用计算机软件679

12．4．4机械设计通用数据库680

12．4．5常用的CAD/CAM/CAE软件系统681

12．4．6汽车专用计算机软件681

12．4．7汽车计算机辅助技术的技术培训683

参考文献686