內容簡介
本書對發動機設計、發動機測試、 發動機排放、數字式發動機控制、變速器、電動汽車、混合動力汽車、懸架、轉向系統、輪胎、操縱性、制動器、車輛控制系統、智慧型交通系統、車輛建模、結構設計、車輛安全性、材料、空氣動力學、聲振精細化、儀表和遠程信息處理系統等汽車設計的方方面面進行了詳細的介紹，全書數據翔實圖表、公式豐富，指導性很強。
本書簡體中文版由Elsevier(Singapore)Pte Ltd.授予機械工業出版社在中國大陸地區（不包括香港、澳門特別行政區以及台灣地區）出版與發行。未經許可之出口，視為違反著作權法，將受法律之制裁。
圖書目錄
譯者的話
第1章發動機設計簡介Heinz Heisler
1.1內燃機1
1.1.1發動機組成部件和術語1
1.1.2四衝程火花點火式（汽油）發動機2
1.1.3配氣相點陣圖4
1.2二衝程汽油機4
1.2.1回流掃氣4
1.2.2曲軸箱盤形閥和簧片閥進氣控制4
1.2.3二衝程和四衝程汽油機比較6
1.3四衝程壓燃式（柴油）發動機7
1.4二衝程柴油機9
1.5汽油發動機和柴油發動機的比較10
1.6發動機性能術語11
1.6.1活塞排量或氣缸工作容積11
1.6.2平均有效壓力11
1.6.3發動機轉矩11
1.6.4發動機功率11
1.6.5發動機排量12
1.7壓縮比12
第2章發動機測試A.J.MartyrM.A.Plint
2.1引言14
2.2轉矩測量用耳軸式（托架式）測功機14
2.3使用串聯軸或轉矩測量凸緣測量轉矩15
2.4轉矩測量的誤差校正和估算16
2.5加速和減速條件下的轉矩測量17
2.6轉速測量18
2.7測功機選擇概述18
2.8測功機分類18
2.8.1串聯混合測功機21
2.8.2一、二或四象限測功機21
2.9發動機與測功機性能的匹配22
2.10發動機的起動23
2.10.1發動機的起動（無起動機）23
2.10.2發動機的起動（有起動機）23
2.10.3非電起動系統23
2.11測功機的選擇24
2.12選用測功機應考慮的其他問題24
2.13發動機與測功機的連線25
2.13.1引言25
2.13.2連線問題的實質25
2.13.3輔助閱讀材料25
2.13.4扭轉振動與臨界轉速25
2.13.5連線軸的設計28
2.13.6應力集中、鍵槽和無鍵轂連線29
2.13.7軸的振顫29
2.13.8聯軸器29
2.13.9撓性聯軸器的減振作用30
2.13.10傳動軸設計舉例31
2.13.11發動機與測功機連線：設計程式概述34
2.13.12飛輪34
2.13.13符號與單位35
參考文獻35
其他閱讀材料35
第3章發動機排放控制T.K.GarrettK.NewtonW.Steels
3.1早期的排放控制措施36
3.2美國聯邦測試循環的演變37
3.3催化轉化38
3.4二元催化轉化38
3.5催化轉化器39
3.6催化劑載體39
3.7用於整體式催化轉化器的金屬基體40
3.8福特用來預熱催化劑的廢氣點火系統41
3.9三元催化轉化器41
3.10電控系統41
3.11熱空氣進氣系統41
3.12蒸發排放物42
3.13曲軸箱排放物的控制43
3.14空氣噴射和補氣閥43
3.15空氣控制閥43
3.16一些結構更複雜的閥的布置情況44
3.17蒸氣回收與炭罐清污系統45
3.18柴油機排放47
3.19降低排放：相互矛盾的要求47
3.20氮氧化物（NOx）47
3.21未燃碳氫化合物49
3.22一氧化碳50
3.23顆粒物50
3.24顆粒物捕集器50
3.25燃油質量對柴油機廢氣排放的影響51
3.26黑煙51
3.27白煙52
第4章發動機數字控制系統W.Ribbens
4.1簡介53
4.2發動機數字控制53
4.3發動機數字控制特徵53
4.4燃油控制模式54
4.4.1起動56
4.4.2暖機56
4.4.3開環控制56
4.4.4閉環控制57
4.4.5加速加濃58
4.4.6減速減稀59
4.4.7怠速控制59
4.5廢氣再循環控制60
4.6可變配氣正時控制60
4.7電子點火控制61
4.7.1點火正時的閉環控制62
4.7.2SA修正方案64
4.8發動機集中控制系統65
4.8.1二次空氣噴射控制65
4.8.2炭罐清污控制65
4.8.3系統自動調節66
4.8.4系統診斷66
4.9控制模式小結66
4.9.1起動66
4.9.2暖機66
4.9.3開環控制66
4.9.4閉環控制66
4.9.5急加速67
4.9.6減速和怠速67
4.10發動機電子控制系統的改進67
4.10.1發動機集中控制系統67
4.10.2EGO感測器的改進67
4.10.3噴油正時67
4.10.4自動變速器控制68
4.10.5液力變矩器鎖止控制68
4.10.6牽引控制68
4.10.7HV動力傳動系控制69
第5章變速器J.Happian?Smith
5.1緒論72
5.2汽車對變速器的要求72
5.2.1汽車布置72
5.2.2汽車起步73
5.2.3車輛要求——動力傳動系功能73
5.2.4改變傳動比——變速器和汽車的匹配74
5.3手動變速器77
5.3.1前輪驅動汽車變速器（乘用車）77
5.3.2後輪驅動汽車變速器（乘用車和商用車）78
5.3.3換檔和同步器78
5.3.4各檔傳動比——如何實現80
5.3.5離合器81
5.3.6自動控制手動變速器81
5.4自動變速器82
5.4.1Jatco JF506E高級變速器82
5.4.2流體動力變矩器83
5.4.3行星齒輪機構——自動變速器的關鍵部件85
5.4.4JF 506E自動變速器工作原理86
5.4.5換檔策略87
5.4.6自動變速器控制器（ATCU）88
5.5連續可變無級變速器（CVT）89
5.5.1無級變速器（CVT）的理論基礎89
5.5.2液力變速器90
5.5.3帶式無級變速原理90
5.5.4帶式無級變速器91
5.5.5牽引式環面無級變速原理92
5.5.6牽引式環面無級變速器93
5.6變速器套用問題94
5.6.1工作環境94
5.6.2效率94
5.6.3其他變速器部件95
參考書目96
深入學習材料96
其他有價值的參考資料96
第6章電動汽車J.FentonR.Hodkinson
6.1引言97
6.2蓄電池97
6.2.1先進鉛蓄電池97
6.2.2鈉—硫蓄電池97
6.2.3鎳—金屬氫化物蓄電池98
6.2.4氯化鈉/鎳蓄電池100
6.2.5太陽能電池101
6.2.6鋰電池102
6.2.7超級電容器102
6.2.8飛輪儲能102
6.3蓄電池汽車改裝技術104
6.3.1改裝案例研究104
6.3.2電動機控制方案的選擇104
6.4電動汽車發展歷史107
6.5當代電動汽車技術108
6.5.1本田“EV”109
6.5.2通用汽車公司的“EVi”109
6.5.3交流驅動110
6.5.4福特e?Ka：鋰電池電源112
6.6電動廂式車和貨車設計112
6.6.1廂式貨車向車隊汽車的改裝112
6.6.2福特EXT Ⅱ112
6.6.3英國EVA對CVS的建議113
6.6.4晶閘管控制115
6.6.5福特Ecostar115
6.6.6Bradshaw Envirovan環保廂式車117
6.7燃料電池電動汽車118
6.7.1通用公司的Zafira項目118
6.7.2福特P2000118
6.7.3液態氫或燃料重整118
6.7.4戴姆勒?克萊斯勒的燃料電池樣車118
參考文獻121
其他閱讀資料121
第7章混合動力汽車J.FentonR.Hodkinson
7.1引言122
7.2混合動力的前景122
7.2.1圖譜控制驅動管理122
7.2.2開發混合動力車的合理性123
7.2.3混合型混合動力驅動的配置125
7.3混合動力技術案例研究125
7.3.1小型汽車的混合動力解決方案125
7.3.2更好的混合動力組合解決方案125
7.3.3轉子發動機與永磁電動機的動力組合及原理概述125
7.3.4汪克爾轉子發動機127
7.3.5混合動力小客車127
7.3.6計程車混合驅動128
7.3.7複合式混合動力系統130
7.3.8混合驅動加裝飛輪130
7.4量產混合動力汽車132
7.4.1豐田普銳斯系統133
7.4.2量產混合動力汽車的新成員135
7.5混合動力客運車和商用車138
7.5.1混合動力公共汽車138
7.5.2壓縮天然氣—電動混合動力車138
7.5.3先進的混合動力客車141
7.5.4先進的混合動力貨車142
參考文獻143
第8章懸架類型和驅動型式J.ReimpellH.StollJ.Betzler
8.1車輛懸架的一般特性144
8.2獨立車輪懸架——概述147
8.2.1對懸架的要求147
8.2.2雙橫臂式懸架147
8.2.3麥弗遜式滑柱和滑柱式減振器148
8.2.4後橋縱臂式懸架150
8.2.5半縱臂式後懸架150
8.2.6多連桿式懸架151
8.3非獨立懸架和半獨立懸架156
8.3.1非獨立懸架156
8.3.2半獨立曲柄懸架158
8.4前置發動機後輪驅動159
8.4.1前置發動機後輪驅動設計優缺點161
8.4.2非驅動前橋161
8.4.3後驅動橋162
8.5發動機後置和發動機中置的驅動型式166
8.6前輪驅動167
8.6.1結構類型167
8.6.2前輪驅動優缺點168
8.6.3前驅動橋170
8.6.4非驅動後橋172
8.7四輪驅動177
8.7.1全時四輪驅動優缺點177
8.7.2帶超速檔的四輪驅動車輛179
8.7.3商用和全地形車輛的手動可分離式四輪驅動180
8.7.4全時四輪驅動，四輪驅動乘用車基本型181
8.7.5全時四輪驅動，基本型為標準設計乘用車184
8.7.6各種四輪驅動總結186
第9章轉向系統J.ReimpellH.StollJ.Betzler
9.1轉向系統概述189
9.1.1轉向系統的要求189
9.1.2獨立懸架上的轉向系統190
9.1.3非獨立懸架上的轉向系統190
9.2齒輪齒條式轉向器192
9.2.1優點和缺點192
9.2.2結構型式192
9.2.3轉向橫拉桿鉸接在轉向器的齒條側端192
9.2.4轉向橫拉桿中部取下的機械轉向器194
9.3循環球式轉向器195
9.3.1優點和缺點195
9.3.2結構型式195
9.4助力轉向系統196
9.4.1液壓助力轉向系統196
9.4.2電動液壓式助力轉向系統197
9.4.3電動助力轉向系統198
9.5轉向管柱200
9.6轉向減振器204
9.7轉向運動學204
9.7.1轉向器的類型和位置影響204
9.7.2轉向連桿配置205
9.7.3轉向橫拉桿的長度和位置205
第10章輪胎J.ReimpellH.StollJ.Betzler
10.1對輪胎的要求212
10.1.1可互換性212
10.1.2對轎車輪胎的要求212
10.1.3對商用車輪胎的要求213
10.2輪胎設計213
10.2.1斜交輪胎213
10.2.2子午線輪胎213
10.2.3無內胎輪胎和有內胎輪胎215
10.2.4高寬比215
10.2.5輪胎規格和標誌216
10.2.6輪胎承載能力和充氣壓力219
10.2.7胎側標誌223
10.2.8滾動周長和行駛速度223
10.2.9輪胎對車速表的影響223
10.2.10輪胎花紋224
10.3車輪226
10.3.1概念226
10.3.2轎車、輕型商用車及其掛車的輪輞226
10.3.3轎車、輕型商用車及其掛車的車輪227
10.3.4車輪安裝228
10.4輪胎彈性228
10.5輪胎不均勻度229
10.6滾動阻力231
10.6.1直線行駛時的滾動阻力231
10.6.2轉彎時的滾動阻力232
10.6.3其他影響因素232
10.7縱向附著摩擦與滑動摩擦232
10.7.1滑動率232
10.7.2摩擦係數233
10.7.3路面影響233
10.8側向力和摩擦係數234
10.8.1側向力、側偏角和摩擦係數234
10.8.2車輛的自轉向特性234
10.8.3摩擦係數和滑動率236
10.8.4乾燥路面上的側偏特性236
10.8.5影響因素236
10.9合成附著係數239
10.10輪胎回正力矩和輪胎拖距240
10.10.1輪胎回正力矩概述240
10.10.2輪胎拖距240
10.10.3前輪上的影響因素240
10.11輪胎傾覆力矩和力作用點偏移242
10.12轉矩轉向242
10.12.1由於法向力變化產生的轉矩轉向242
10.12.2輪胎回正力矩引起的轉矩轉向243
10.12.3運動學和彈性動力學影響244
第11章操縱性Hans Pacejka
11.1引言245
11.2輪胎和車橋特性245
11.2.1輪胎特性的介紹245
11.2.2有效車橋側偏特性247
11.3車輛操縱穩定性250
11.3.1汽車運動平面的微分方程251
11.3.2兩自由度模型的線性分析253
11.3.3非線性穩態轉向解259
11.3.4制動或驅動時的車輛263
11.3.5力矩方法265
11.3.6汽車—掛車組合266
11.3.7在較複雜輪胎側偏條件下的車輛動力學268
第12章制動系統J.Happian Smith
12.1概述269
12.1.1制動系統的功能和使用條件269
12.1.2制動系統設計方法269
12.1.3制動系統部件和結構270
12.2法規270
12.3制動基礎知識272
12.3.1汽車制動運動學272
12.3.2汽車制動動力學274
12.3.3輪胎與路面之間的摩擦力274
12.4制動力比例關係與附著力利用率275
12.4.1靜力學分析275
12.4.2使用恆定製動比進行制動276
12.4.3制動效率277
12.4.4附著力利用率279
12.4.5車輪抱死279
12.4.6車橋抱死對汽車穩定性的影響279
12.4.7汽車車身在制動時的俯仰運動281
12.4.8可變制動比的制動282
12.5材料特性285
12.5.1對制動系統的材料要求285
12.5.2鑄鐵制動盤金相分析285
12.5.3制動盤替代材料286
12.5.4制動盤材料/設計評價286
12.6先進的制動技術288
12.6.1駕駛人行為分析模型288
12.6.2線傳制動288
12.6.3防抱死制動系統288
12.6.4牽引力控制系統288
參考書目和深入學習材料288
第13章車輛控制系統W.Ribbens
13.1引言290
13.2典型巡航控制系統290
13.2.1速度回響曲線291
13.2.2數字巡航控制293
13.2.3節氣門執行器293
13.3巡航控制電子技術295
13.3.1基於步進電動機的執行器295
13.3.2真空操縱的執行器296
13.3.3高級巡航控制298
13.4防抱死制動系統298
13.5電子懸架系統302
13.5.1通過可變滑柱液體粘度改變阻尼303
13.5.2可變彈簧剛度303
13.5.3電子懸架控制系統304
13.6電子轉向控制305
第14章智慧型交通系統L.VlacicM.Parent
14.1全球定位技術307
14.1.1GPS歷史307
14.1.2NAVSTARGPS系統307
14.1.3衛星定位基礎309
14.1.4GPS接收器技術313
14.1.5GPS套用技術316
14.1.6結論318
參考文獻（1）318
14.2決策架構318
14.2.1引言318
14.2.2機器人控制架構及自主運動319
14.2.3用於自動汽車的Sharp控制決策架構325
14.2.4試驗結果330
14.2.5車輛運動規劃332
參考文獻（2）342
第15章汽車建模M.Blundell D.Harty
15.1引言346
15.2車身347
15.3測量輸出348
15.4懸架系統表示349
15.4.1概述349
15.4.2集中質量模型349
15.4.3等效側傾剛度模型350
15.4.4擺臂模型350
15.4.5桿系模型350
15.4.6概念懸架方法350
15.5彈簧和減振器建模354
15.5.1簡單模型的處理354
15.5.2鋼板彈簧建模355
15.6防側傾桿355
15.7確定等效側傾剛度模型中的側傾剛度357
15.8空氣動力學效應359
15.9車輛制動建模360
15.10牽引建模364
15.11其他傳動部件365
15.12轉向系統367
15.12.1轉向系統機構建模367
15.12.2轉向比368
15.12.3車輛機動操作的轉向輸入369
15.13駕駛人行為370
15.13.1轉向控制器371
15.13.2路徑跟蹤控制器模型373
15.13.3車身側偏角控制375
15.13.4雙迴路駕駛人模型377
15.14案例研究7——整車操縱模型比較377
15.15總結385
第16章結構設計J.Brown A.J.Robertson S.Serpento
16.1車輛結構類型術語和概述386
16.1.1剛度和強度的基本要求386
16.1.2車輛結構類型歷史和概述386
16.2標準轎車——基本負荷路徑397
16.2.1引言397
16.2.2標準轎車的彎曲負荷工況398
16.2.3標準轎車的扭轉負荷401
16.2.4側向負荷情況410
16.2.5制動（縱向）負荷413
16.2.6總結和討論415
第17章車輛安全性T.K.Garrett K.Newton W.Steels
17.1碰撞試驗418
17.2乘員保護421
17.3乘員安全試驗422
17.4保護行人免受嚴重傷害423
17.5主動安全424
17.6結構安全和安全氣囊424
17.7乘員室的完整性426
17.8小型車的問題427
17.9側面碰撞427
17.10智慧型安全氣囊427
17.11座椅安全帶428
17.12主動安全的改進措施429
17.13輪胎、懸架和轉向429
17.14一般電子控制系統429
17.15電動助力轉向429
17.16制動器430
17.17自動制動和牽引力控制430
17.18新近出現的先進系統430
17.19懸架控制430
17.20人機工程與安全性431
17.21座椅431
17.22踏板的控制432
第18章材料G.Davies
18.1車身結構設計與材料選用433
18.1.1引言433
18.1.2歷史視角和不斷演變的材料工藝學433
18.1.3有限元分析438
18.1.4寶馬採用的現代設計方法441
18.1.5板件耐衝擊性與剛度試驗445
18.1.6疲勞447
18.1.7其他車身結構448
18.1.8材料與設計的融合455
18.1.9塑膠與複合材料部件的工程要求460
18.1.10成本分析460
18.1.11要點總結（1）462
參考文獻（1）462
18.2車身結構材料的考慮因素與使用463
18.2.1引言463
18.2.2可選材料與選擇依據466
18.2.3鋁477
18.2.4鎂479
18.2.5聚合物與複合材料480
18.2.6要點總結（2）482
參考文獻（2）483
第19章空氣動力學J.Happian?Smith
19.1概述484
19.2空氣動力484
19.3氣動阻力484
19.4降低氣動阻力485
19.5穩定性和橫向風487
19.6噪聲488
19.7發動機室的通風488
19.8乘員室的通風489
19.9風洞測試489
19.10計算流體動力學489
參考書目490
深入學習材料490
第20章聲振精細化M.Harrison
20.1引言和定義491
20.2本章覆蓋的範圍491
20.3汽車聲振精細化的目的492
20.4在汽車製造領域中如何實現聲振精細化492
20.5汽車聲振精細化歷史：一個典型汽車品牌20年的歷程493
20.6聲振精細化目標494
20.6.1整車外部噪聲指標495
20.6.2單個零部件外部噪聲指標495
20.6.3整車內部噪聲指標496
20.6.4乘坐品質指標（包括振動感受指標）497
參考文獻497
第21章內部噪聲M.Harrison
21.1噪聲的主觀和客觀評價方法499
21.1.1背景知識499
21.1.2空氣噪聲和結構噪聲之間的平衡500
21.1.3有關車輛內部噪聲的測量500
21.1.4內部噪聲的主觀評價500
21.2噪聲路徑分析501
21.2.1背景知識501
21.2.2噪聲路徑分析的相干方法502
21.2.3噪聲路徑分析的標準方法503
21.2.4噪聲路徑分析的非侵入方法504
21.3測量內燃機和其他汽車噪聲源的聲功率505
21.3.1近聲場和遠聲場505
21.3.2測量聲功率的各種方法505
21.3.3在自由聲場中採用聲壓技術測量聲功率505
21.3.4擴散聲場中聲功率的測量506
21.3.5半混響遠聲場中聲功率的測量506
21.3.6近聲場中聲功率測量507
21.3.7用表面振速測量確定聲功率508
21.3.8用聲強儀確定聲功率508
21.3.9不同環境下測量聲功率的標準方法509
21.4發動機噪聲509
21.4.1發動機噪聲介紹509
21.4.2燃燒噪聲510
21.4.3機械噪聲511
21.4.4發動機轉速和負載對噪聲的影響511
21.4.5測量發動機噪聲511
21.4.6發動機噪聲分級511
21.4.7發動機噪聲控制512
21.5道路噪聲512
21.5.1道路噪聲簡介512
21.5.2內部道路噪聲512
21.5.3分析道路結構噪聲512
21.5.4控制內部道路噪聲513
21.6氣動（風）噪聲513
21.7制動噪聲513
21.8“吱吱”、“咯咯”、“嘶嘶”聲514
21.9通過多孔材料的吸聲來控制噪聲514
21.9.1實用方法514
21.9.2多孔材料吸聲的物理過程516
21.9.3流動阻抗516
21.9.4多孔性517
21.9.5結構因子517
21.9.6改進的一維線性平面波動方程517
21.10通過面板的聲傳遞最小化來控制噪聲518
21.10.1方法介紹518
21.10.2隔聲罩聲學性能測量518
21.10.3解讀由隔聲罩和面板製造商提供的聲學特性數據519
21.10.4聲學密封條的重要性及側向傳聲的控制520
21.10.5穿過面板的聲傳遞521
21.10.6大隔聲罩內外的聲音524
21.10.7貼近安裝的隔聲罩內部和外部噪聲525
附錄21.A有關係統的一些背景信息525
附錄21.B卷積526
附錄21.C協方差函式、相關和相干527
附錄21.D頻率回響函式529
附錄21.E帶有終端阻抗的管中的平面波529
附錄21.F線性質量守恆方程的求導本附錄內部引自Fahy和Walker（1998）530
附錄21.G非線性（和線性）無粘性流體運動歐拉方程式的求導531
參考文獻531
第22章外部噪聲M.Harrison
22.1汽車噪聲認證534
22.1.1認證背景534
22.1.2EC噪聲認證534
22.1.3車轍和大氣的影響535
22.1.4EC內噪聲認證的未來發展536
22.1.5美國和其他非歐盟國家的噪聲認證536
22.1.6滿足認證噪聲限制的結果536
22.2噪聲源分級537
22.3進氣系統和排氣系統：性能和噪聲影響538
22.3.1介紹538
22.3.2進氣噪聲——目標539
22.3.3有關進氣系統設計的問題539
22.3.4進氣系統539
22.3.5進氣系統設計者539
22.3.6進氣系統研發周期539
22.3.7主要進氣系統部件539
22.3.8進氣口位置539
22.3.9進氣管和濾清器殼尺寸540
22.3.10為改進發動機性能而進行的進氣和排氣系統設計540
22.3.11進氣及排氣噪聲源548
22.3.12流動管路聲學551
22.3.13進氣噪聲控制：案例研究556
22.3.14排氣噪聲控制559
22.4輪胎噪聲561
22.4.1輪胎空氣噪聲源562
22.4.2路面對輪胎空氣噪聲的影響562
22.4.3測量輪胎空氣噪聲563
22.4.4通過設計控制輪胎空氣噪聲563
附錄22.A氣門和氣門口幾何形狀563參考文獻563
第23章汽車儀表及遠程信息處理W.Ribbens
23.1現代汽車儀表567
23.2輸入輸出信號轉換568
23.3採樣570
23.4燃油量測量571
23.5冷卻液溫度測量572
23.6機油壓力測量572
23.7車速測量573
23.8顯示設備573
23.9LED574
23.10LCD574
23.11VFD575
23.12CRT576
23.12.1掃描電路577
23.12.2CAN匯流排580
23.13玻璃駕駛艙580
23.14行程信息計算機580
23.15遠程信息處理581
23.16汽車診斷581
附錄常用法定計量單位及其換算582
