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第1章 汽车的五大要素 1

1.1汽车的五大要素 4

1.1.1行驶、转向和停车 4

1.1.2五大要素密切协作 5

1.2使汽车发动的物理原理 6

1.2.1汽车因热而动、因热而停 6

1.2.2轮胎也受“热”的影响 9

1.2.3借助作用力与反作用力转向 10

1.2.4充分利用物理原理采取安全措施 12

1.2.5汽车巧用物理 14

1.3汽车行驶、转向直至停车的过程 14

1.3.1动力传动系驱动汽车 14

1.3.2转向系统实现汽车转向 16

1.3.3制动液传递制动压力，使轮胎停止转动 17

COLUMN 汽车辟谣 19

世界上最早的汽车真的是三轮车吗？ 19

第1部分 汽油动力车篇 23

第2章 行驶——发动机是汽车的心脏 23

2.1启动发动机 27

2.1.1从点火开始 27

2.1.2四冲程发动机的结构 28

2.1.3将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转 32

2.1.4启动发动机前先使曲轴转动 33

2.1.5用蓄电池供电 34

2.2将空气与汽油混合后的混合气体吸入发动机 36

2.2.1雾化汽油，生成混合气体 36

2.2.2将燃料注入汽缸的“燃料喷射” 36

2.2.3燃料喷射包括直接喷射和吸气管喷射 37

2.2.4空气和汽油的理想比例是14.7：1 38

2.2.5在直喷中，需要形成旋涡才能很好地生成混合气体 39

2.2.6开启阀门，混合气体进入汽缸 41

2.2.7活塞上升，压缩混合气体 44

2.3压缩并引燃混合气体 45

2.3.1用电引燃混合气体 45

2.3.2从12伏到1万伏 48

2.3.3转动凸轮，开启阀门 48

2.3.4实现凸轮与活塞联动的装置 51

2.3.5曲轴和凸轮轴还会影响引燃时机 53

2.3.6不同形状的凸轮 55

2.3.7 VTEC区别使用两个不同形状的凸轮 56

2.4净化废气，减小噪声 58

2.4.1废气的处理 58

2.4.2用贵金属净化废气 60

2.4.3废气既不能过热也不能过冷 62

2.4.4降低油耗的稀薄燃烧 63

2.4.5设置消音器迷宫，减小噪声 64

2.5改良发动机 67

2.5.1使发动机运转更顺畅 改良1：多缸发动机 67

2.5.2直列发动机和V型发动机 68

2.5.3使发动机运转更顺畅 改良2：飞轮 70

2.5.4使发动机运转更顺畅 改良3：平衡重 72

2.5.5使发动机运转更顺畅 改良4：机油 73

2.6从空转到提高发动机转速 75

2.6.1调节混合气体流量的油门 75

2.6.2用电控制空气量的线控油门 76

2.6.3没有油门，效率更高 77

COLUMN 汽车辟谣 81

发动机的效率真的只有30%？ 81

第3章 行驶——变速器利用齿轮改变力量 83

3.1离合器连接发动机和变速器 87

3.1.1将发动机旋转传递至轮胎的动力传动系 87

3.1.2利用离合器接合或分离变速器 88

3.2利用齿轮实现发动机的自由变速 90

3.2.1利用齿轮的减速增大发动机的旋转力 90

3.2.2变速器的齿轮将旋转力变至原来的4倍 92

3.2.3变换齿轮组，完成加速 95

3.2.4在所有齿轮啮合时切换齿轮 96

3.2.5行驶中无法实现齿轮的啮合 99

3.2.6利用同步啮合装置实现精准啮合 100

3.3从变速器到差速器 101

3.3.1将发动机的旋转力传递至万向节 101

3.3.2将旋转力从差速器传递到左右车轮 102

3.3.3差速器也能降低速度，增大动力 104

3.3.4利用差速器调整内侧和外侧的距离差 105

3.3.5连接差速器和轮胎的传动轴 106

3.4自动变速方式1：变矩器式 107

3.4.1自动变速器有三种 107

3.4.2液力变扭器像面对面摆放的两个风扇 107

3.4.3用导轮加快液体的流速 111

3.4.4离合器与液力变扭器强强联合 112

3.4.5使用三个齿轮的行星齿轮 112

3.4.6利用两个齿轮的组合进行齿轮切换 114

3.4.7行星齿轮也是利用齿轮的半径比进行变速 117

3.4.8利用离合器和制动器等驱动行星齿轮 118

3.5自动变速方式2：自动离合器式 120

3.6自动变速方式3：CVT 122

COLUMN 汽车辟谣 125

汽车的最快速度与空气有关吗？ 125

第4章 转向——借助轮胎和差速器顺利转向 127

4.1改变汽车方向的转向系统 131

4.1.1方向盘的转动带动齿轮工作 131

4.1.2动力转向系统借助助力实现轻松转向 132

4.2借助轮胎的变形和弯曲转向 133

4.2.1轮胎具有柔软性，可以改变形状 133

4.2.2充分利用轮胎的四边形触地面 134

4.2.3轮胎弯曲，产生侧偏力 137

4.3轮胎的抓地力支撑汽车 139

4.3.1没有抓地力就无法转向 139

4.3.2揭开抓地力的神秘面纱 140

4.3.3轮胎的抓地力随路面状况发生变化 141

4.3.4把抓地力分配给行驶和转向 142

4.3.5抓地力的作用方法在前轮和后轮上有所不同 144

4.3.6前轮驱动和后轮驱动利用抓地力的方法 145

4.3.7如何增大轮胎的抓地力 147

4.4差速器用于调整左右转速 148

4.4.1转向时里侧转速慢，外侧转速快 148

4.4.2四个伞齿轮吸收左右的转速差 149

4.5 利用悬架调整车体的倾斜度 152

4.5.1转向时悬架受力，车身倾斜 152

4.5.2利用弹簧、减震器和稳定器缓和振动 154

4.5.3恰到好处的车身倾斜能够增大抓地力 157

4.5.4转向时轮胎依然直立 158

4.5.5转向时轮胎的触地面发生变形 161

4.5.6为不改变触地面的形状而努力 162

COLUMN 汽车辟谣 163

真敢侧滑轮胎来驾驶汽车吗？ 163

第5章 停车——制动器将速度转化为摩擦热 165

5.1负责让汽车停止的制动器的结构 168

5.1.1松开加速踏板时速度会因摩擦而降低 168

5.1.2踩下制动踏板时制动液会传递力量 169

5.1.3制动器将速度转化为摩擦热 171

5.1.4盘式制动器和鼓式制动器的不同 172

5.1.5前后轮的制动负担不同 174

5.1.6增强前轮制动效果的结构 174

5.2制动器的助力 176

5.2.1用很小的力也能让1吨的车停止 176

5.2.2用杠杆原理增大踏力 176

5.2.3用发动机的力辅助制动踏板的踏力 178

5.3轮胎使汽车停止 180

5.3.1轮胎也会影响制动效果 180

5.3.2轮胎不转动就无法制动 181

5.4除制动器之外的减速装置 182

COLUMN 汽车辟谣 184

紧急时刻有人不踩刹车吗？ 184

第6章 舒适性——很好地减小噪声和振动 187

6.1减小各种噪声 190

6.1.1汽车上处处都是噪声源 190

6.1.2减小发动机的噪声 192

6.1.3利用轮胎的沟纹减小噪声 194

6.1.4轮胎上的花纹沟兼顾排水性和噪声控制 197

6.1.5用轮胎抑制噪声的增加 198

6.1.6柔软地固定金属，减小制动器噪声 199

6.1.7接近流线型能够减小风噪 200

6.1.8因动力传动系的变速产生的噪声 202

6.1.9悬架也会产生很小的噪声 203

6.1.10利用底盘上的隔音材料和底盘下的表面处理隔音 203

6.2减轻振动 204

6.3减轻声振粗糙 207

COLUMN 汽车辟谣 210

乘坐舒适度高的汽车容易晕车吗？ 210

第7章 安全性——多项技术保护人们免受事故伤害 213

7.1防患于未然的主动安全技术 216

7.1.1安全技术大体分为三种 216

7.1.2 ABS防止轮胎锁死 217

7.1.3利用电脑自动调节制动器 218

7.1.4踩住加速踏板时ESC发挥作用 221

7.1.5紧急时刻借助制动辅助系统增强制动效果 223

7.1.6接近于自动驾驶的雷达巡航控制系统 224

7.1.7借助摄像头识别车道标记线的车道保持系统 225

7.2临近事故时发挥作用的预碰撞安全技术 226

7.2.1在即将撞击时制动 226

7.2.2临近撞击时收紧安全带 227

7.3撞击后控制损失的被动安全技术 228

7.3.1既易变性又坚固的吸能车身结构 228

7.3.2三点式安全带利用急减速的趋势固定 230

7.3.3 SRS安全气囊能够感知冲击力从而膨胀起来 232

7.3.4保护头颈部的主动式头枕技术 233

COLUMN 汽车辟谣 234

即使有发达的安全技术也无法减少事故吗？ 234

第2部分 新一代汽车篇 239

第8章 电动汽车——用电启动电动机驱动汽车 239

8.1电动汽车与汽油动力车的区别 242

8.1.1电动汽车的零件比汽油动力车少 242

8.1.2即使按下了按钮仍处于静止状态 243

8.1.3根据加速情况调节输送到电动机中的电量 244

8.2 利用变频器和电动机产生旋转力 246

8.2.1变频器负责转动电动机 246

8.2.2交流电动机的结构 248

8.2.3利用电动机发电的再生功能 249

8.2.4再生需要变频器 252

8.2.5从汽车发动时开始，电动机就能产生最大扭矩 252

8.2.6电动机安静地转动 254

8.3轮毂电机的结构 255

8.3.1每个轮子上都有电动机 255

8.3.2汽车的新可能性蕴藏在电动汽车中 257

8.4锂离子电池的特征 258

COLUMN 汽车辟谣 261

电动汽车果真静得吓人吗？ 261

第9章 环保型汽车——混合动力汽车以及燃料电池汽车等 263

9.1燃料电池汽车的结构 266

9.1.1蓄电池的低性能催生出了能够发电的电动汽车 266

9.1.2以氢为燃料发电 267

9.1.3仅残留水的燃料电池汽车是终极环保车 269

9.2混合动力汽车有很多种 271

9.2.1同时使用发动机和电动机 271

9.2.2并联式混合动力汽车和串联式混合动力汽车 272

9.2.3接近电动汽车的插入式混合动力汽车 274

9.3不用电的新一代汽车 276

9.3.1不受排放标准限制的清洁柴油汽车 276

9.3.2使用生物燃料的发动机汽车 277

9.3.3燃烧氢的氢动力汽车 278

COLUMN 汽车辟谣 279

新一代汽车里果真没有赢家吗？ 279

结语 281

致谢 282