汽車的構造與機械原理【暢銷修訂版】:汽車玩家該懂,新手更應該知道的機械原理
活動訊息
內容簡介
汽車知識的最佳入門書 ! 零基礎也能輕鬆上手 !
◆為什麼車輪轉動,汽車就會行進?
◆二輪驅動和四輪驅動有什麼不同呢?
◆為什麼左右車輪會以不同的轉速過彎?
◆確保車輪能安全著地的懸吊系統有哪些?
◆為什麼車輪一旦停止轉動,煞車就會失效?
◆為什麼休旅車在過彎時容易出現車身搖晃的現像?
本書以汽車引擎的機械原理為主軸,並從WHY與HOW開始圖文解說汽車各大部位的基本機械原理,引擎啟動、油門加速、方向盤掌控、煞車系統……幫助愛車的你更懂車。
本書特色
◎簡單易懂,一篇一知識,幫助不懂車的新手也能快速理解汽車的行進原理和機械構造。
◎循序漸進地圖文式解說汽車行進原理和機械構造,幫助駕車者開車好放心,遇到故障不擔心。
◎不僅是汽車新手或老手皆必備的汽車基本知識書,也是汽車維修相關人員的最佳保養維修參考書。
目錄
作者序
序章 行進、停止、轉向── 滿足汽車機能的三大要素
第1章 汽車行進的原理
01-01 因為輪胎與路面會產生摩擦,所以汽車得以行進──摩擦力與驅動力
01-02 一旦超過摩擦力的極限,將無法驅動汽車──摩擦力的極限
01-03 一旦有了驅動力,就會產生加速度,進而提高車速──力與加速度
01-04 汽車會一面對抗行進阻力,一面行進──慣性與行進阻力
01-05 行進中的汽車擁有動能──動能
01-06 坡道的高度是能量的盟友,也是敵人──位能
01-07 路面傾斜會減弱驅動力──傾斜與摩擦力
01-08 妨礙汽車行進的因素有輪胎變形、大氣壓力與摩擦──行車阻力
01-09 引擎的運作會經由兩階段轉換能量──熱機與內燃機
01-10 由活塞與汽缸所打造出來的燃燒室──引擎的基本構造
01-11 引擎運轉的四個行程:進氣、壓縮、燃燒與膨脹、排氣──汽油引擎的四個行程
01-12 引擎運轉的四個行程:進氣、壓縮、燃燒與膨脹、排氣──柴油引擎的四個行程
01-13 燃料所產生的能源無法全數轉換為動能──熱效率
01-14 即使引擎迴轉的力量即使能直接傳動車輪,也無法使汽車行駛──引擎的性能
專欄 1 轉子引擎
第2章 引擎的基本機械原理
02-01 不將活塞的往復運動轉換成迴轉運動,就無法應用──曲軸機構
02-02 引擎中負責產出動能的,只有燃燒與膨脹行程──多汽缸化與飛輪
02-03 汽缸是以金屬塊打造而成,內部可以容納活塞──汽缸體與汽缸蓋
02-04 在受到汽缸與活塞包圍的空間內產生力量──燃燒室與排氣量
02-05 汽缸愈多,輸出馬力愈大,引擎運轉愈順暢──汽缸數與汽缸排列
02-06 引擎產出動力時,往復運動與迴轉運動的部分──主驅動系統
02-07 配合四行程開閉,控制進排氣時間──進、排氣汽門
02-08 藉由曲軸的迴轉來開閉凸輪──汽門系統
02-09 進排氣汽門的開閉存在著微妙的時間差──汽門正時
02-10 引擎必須借助各種系統才能運轉──引擎本體與輔機
專欄2 直列六缸引擎
第3章 引擎運轉的基本機械原理
03-01 供應引擎流暢且乾淨的空氣──進氣裝置
03-02 配合油門踏板調控進氣量──節流閥
03-03 排氣不順暢將導致次回燃燒不正常──排氣裝置
03-04 將有害物質轉化為無害物質,避免空氣汙染──觸媒轉化器
03-05 降低廢氣的壓力與溫度,安靜且安全地排放廢氣──消音器
03-06 在最適當時機噴射供給最適量的燃料──燃油供給系統
03-07 霧化燃油,使燃油容易與空氣混合──進氣口噴射式與缸內直噴式燃油噴嘴
03-08 利用高壓電流放電,產生火花點火──點火系統
03-09 利用電腦阻斷或接續電流以產生高壓電流──直接點火系統
03-10 利用造成細且尖的電極激發強烈火花──火星塞
03-11 蒐集各種資訊以便控管引擎的狀態──引擎電腦控制系統
專欄3 超稀薄燃燒模式
第4章 引擎輔助機構
04-01 引擎過熱便無法正常運作──冷卻系統
04-02 確保冷卻液溫度升至100℃以上也不會沸騰──加壓冷卻
04-03 引擎溫度過冷的話,將引發各種負面影響──調溫器
04-04 促進引擎內部零件運作順暢──潤滑系統
04-05 除了潤滑之外,機油兼具多項功能──機油
04-06 利用馬達的力量驅動曲軸迴轉──起動系統
04-07 利用引擎的動力發電,以因應起動或電力不足的情況──充電系統
04-08 利用化學變化貯電或放電──電瓶
04-09 壓縮的空氣輸送至引擎,以提高引擎性能──增壓機
專欄4 油(oil)與液(fluid)
第5章 傳動車輪的機械原理
05-01 傳動系統有前輪驅動或後輪驅動之分──傳動系統與傳動方式
05-02 藉由變速將引擎轉數與扭矩調整至最合適的行駛狀態──齒輪、滑輪、變速
05-03 變速箱會依據手動操作及分段變速的有無來分類──變速箱
05-04 由不同齒輪比的齒輪組合中挑選所需──手排變速箱(MT)
05-05 藉由摩擦使轉軸接續流暢──離合器
05-06 藉由流體傳遞迴轉動能,同時增加扭矩──扭矩轉換器1
05-07 帶給汽車慢速爬行的便利性能──扭矩轉換器2
05-08 利用液體的壓力傳導力量使機件作動──油壓機構
05-09 使用如天體般作動的齒輪達成自動變速──行星齒輪組
05-10 依照電腦指令配合行駛情況變速──自動變速 (AT)
05-11 改變滑輪的寬幅,即可改變實際直徑,進而達成變速的目的──無段變速 (CVT)
05-12 左右車輪會以不同轉速過彎──差速齒輪
05-13 配合左右驅動輪所承受的阻力分配迴轉動力──差速齒輪與最終減速齒輪
05-14 化解差速齒輪的弱點,同時提升過彎性能──限制滑動差速器(LSD)
05-15 相對位置改變依然可藉由軸類傳遞迴轉動能──軸類與萬向接頭
05-16 四輪驅動的唯一敗筆:不宜全程使用──四輪驅動
05-17 吸收前後輪的轉速差異,流暢過彎──全時四輪驅動
05-18 必要時自動由二輪驅動切換成四輪驅動──適時四輪驅動
專欄5 環形無段變速箱
第6章 使汽車停止行進與轉向的機械原理
06-01 使汽車減速的制動力來自摩擦力的反作用力──制動力與摩擦力
06-02 藉由油壓機構將踩油門的力量傳遞至煞車本體──腳煞車
06-03 由兩側夾住圓盤,利用摩擦熱減速──碟式煞車(碟煞)
06-04 將摩擦材料推入圓筒內,利用摩擦熱減速──鼓式煞車(鼓煞)
06-05 利用大氣壓力輔助踩踏煞車踏板的力量──倍力器
06-06 控管輪胎與路面的摩擦力不至超越極限──防止車輪鎖死煞車器統(ABS)
06-07 鉤住棘爪便可使駐車煞車維持作動狀態──駐車煞車
06-08 需有力量對抗離心力才能轉彎──離心力與向心力
06-09 藉由輪胎的摩擦與變形產生轉彎的力量──轉向力與摩擦力
06-10 利用側推改變車輪轉向──轉向系統
06-11 利用油壓與馬達的力量輔助方向盤操作──動力轉向系統
專欄6 引擎煞車
第7章 車輪與懸吊系統的機械原理
07-01 確保輪胎著地,保障行車穩定及安全──懸吊系統
07-02 慣性力與離心力會使汽車傾斜──汽車的動作
07-03 控制彈簧的動作,來提供緩衝機能──彈簧
07-04 利用油通過細微孔穴的阻力吸震──避震器
序/導讀
作者序
近年來,日本年輕人擁有汽車駕照的比例很低,低到汽車業者不禁以「考張汽車駕照吧!」作為廣告宣傳主語,鼓勵年輕族群們能夠開車上路。其實在多年以前,大多數的年輕人會把開車兜風當作是娛樂活動,也是約會的必備條件之一,甚至還發展出「沒車沒人愛」這樣一句流行語。只不過,現今車子以外的樂子多到不勝枚舉。
特別是對於原本就居住在都會區的居民而言,平常可以使用便利的公共交通系統,少了汽車也不會對生活造成多大的不便。電腦與智慧型手機的普及,待在原地即可享受各式各樣的娛樂,也降低了對移動的需求。更重要的是,保養汽車可是要花錢的呢!
另一方面,隨著年輕族群遠離汽車(不買車、不開車),汽車的實用性愈來愈受到重視。特別是需要帶著小孩移動的家庭族群。因此,「汽車是便利的交通工具」成了當時使用汽車的主流思維。汽車業者期盼著能夠製造出可以大賣的車子,於是紛紛推出強調便利性能的車款。反倒是著重在駕駛樂趣的車款,由於不受消費者青睞,逐漸地從車市中消失。
幾年下來,在少子、高齡化,進而人口減少的現實衝擊之下,汽車業者開始感到不安,不禁懷疑起「現在這群不開車的年輕人,在建立家庭之後還會有開車的意願嗎?」於是,電視上就出現了前述鼓勵年輕人考取駕照的廣告,試圖趁早讓年輕人體認到駕車的樂趣,並且重新催生出著重在駕駛樂趣的性能車款。姑且不論年輕人是否願意買單,著重駕駛樂趣的性能車款在重回車市以後,確實締造出銷售佳績。
由此可見,這個時代還是有愛車族的存在!只是這些車主考量到家庭實用的因素,才改而選購實用車款。儘管愛車族僅占全體車主的一小部分,卻是最瘋狂熱愛汽車的族群。而正在閱讀本書的您,應該就是其中一人吧?
為了滿足愛車族的求知欲,本書特地從基礎中的基礎開始,解說汽車的構造與機械原理。雖然市面上已經有不少藉由各種手法進行解說的汽車書籍,但本書將更進一步,從Why與How,由原理開始為各位讀者做更加完整的說明。
本書由「為什麼車輪轉動汽車就行進?」「為什麼燃燒燃料就能產生力量」等話題展開。或許各位讀者認為這些現象都是理所當然的事,但是唯有先了解基本的汽車運作原理之後,才能夠理解更高深的汽車機械構造原理。舉例來說,有了「車輪減速才能使汽車減速」這樣的基礎認識以後,才能夠輕鬆理解何謂「ABS的作動機制」。
此外,為了能夠幫助讀者理解汽車運作的各種現象,本書會加入物理學理論進行說明。不過請各位讀者放心,本書所引用的物理學理論頂多是國中程度而已,不會太難。而且,為了體貼文科背景出身的讀者能夠輕鬆閱讀,也不會用到數理算式。
汽車工業技術不斷地推陳出新。每每有新技術問世,汽車業者必定積極宣傳新技術表現出來的性能。至於背後的機械構造或原理,相關資訊通常是少之又少。「成功打造出來的性能」確實很重要,但是「如何才能實現這樣的性能」,想必也有車友想要知道。
無奈的是,假如要單以一本書收錄最新汽車科技的話,一定會有說明不足的情況發生,進而導致讀者消化不良的後遺症。有鑑於此,很遺憾地本書不得不有所取捨。(假如本書廣受大眾喜愛,筆者或許就有機會再為各位說明最新汽車高科技呢!)不過別氣餒,只要對於汽車的各項構造或運作原理,有基礎上的理解,即使在面對資訊不多的最新汽車高科技,也能夠進而想像它的構造或原理。
總之,希望各位讀者能夠先從閱讀這本書開始。內容一點也不難,應該能夠一讀就通,也希望能在本書的說明引導之下,對於愛車的大小事都能夠有更深一層的認識。
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