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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nk 154

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ABS 217

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ABS 220

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ITS 440

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