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汽車的構造與機械原理:汽車玩家該懂,新手更應該知道的機械原理【暢銷修訂版】

カラ―図解でわかるクルマのメカニズム

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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。
 

作者介紹

作者簡介

青山元男


  西元一九五七年生。畢業於日本慶應義塾大學經濟學系。曾於音樂雜誌、音響雜誌、雜物誌等雜誌出版社擔任編輯,目前為自由記者。曾為汽車相關雜誌、雜物誌與單行本撰寫文章,執筆範圍涵蓋各類領域。汽車領域文章包括汽車構造、改裝、外觀保養等汽車生活的各個面向。熟悉汽車保險,擁有理財規劃顧問資格(Certified Financial Planner,簡稱CFP)。主要著作有《圖解汽車機械原理》、《圖解雜學 F1賽車的祕密》、《史上最強彩色圖解 汽車百科》、《簡明易懂的汽車構造解說》(夏目社)等。

譯者簡介

黃郁婷


  東海大學日文系畢業,曾任赴日交換學生。在絢麗海魚優游環繞的水族世界長大,喜愛親近大自然、飼養動物與栽種植物。畢業後曾任高鐵軌道版預鑄廠口譯、汽車公司日籍主管秘書、內衣公司日系商品採購。目前為自由日文口筆譯者,譯作涵蓋商管、自然科普、應用科學、寵物飼養與休閒生活,翻譯作品有《千奇百怪的魚臉》、《想知道的核能與放射性物質:輻射對人體有什麼危害,如何避免輻射污染?》等三十冊。
 
 

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
07-05  車輪動作受到懸吊所支撐部位的影響──車軸懸架式懸吊
07-06  桿臂數量影響懸吊性能──獨立懸架式懸吊系統
07-07  不同部位使用不同性質的橡膠──輪胎
07-08  利用胎紋的溝槽排出輪胎與路面之間的水──胎紋樣式
07-09  高度與寬幅的比例影響輪胎的性能──扁平比
07-10  輪胎內部空氣壓力會影響輪胎的性能──胎壓
07-11  輪圈使動力得以確實傳遞至輪胎──輪圈
07-12  車輪與輪胎愈輕,汽車跑起來愈輕快──非彈簧荷重
專欄7  點放式煞車技巧

第8章  電動車與油電混合車
08-01  不靠引擎,利用馬達行駛的汽車──電動車
08-02  永久磁體會在交流電所創造的旋轉磁場中旋轉──永磁同步馬達
08-03  使用回收廢棄的能源,可以減少浪費──再生制動
08-04  電池容量愈大,續航距離愈長──充電電池式電動車(純電動車)
08-05  利用車載氣瓶中的氫氣與空氣中的氧氣產生電能,使汽車行駛──燃料電池式電動車(FCEV)
08-06  搭載兩種動力來源,可高效率行駛的汽車──油電混合車
08-07  利用再生制動能源,以馬達作為輔助──並聯式油電混合車
08-08  高效率整合兩種動力的油電混合動力車──分配式油電混合動力車
 

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。
 

詳細資料

  • ISBN:9789865529116
  • 叢書系列:知的
  • 規格:平裝 / 224頁 / 16 x 22.5 x 1.12 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 修訂版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

序章

汽車是什麼東西呢?這個問題可以從各個面向做說明。從人類的需求,也就是汽車的功用來說,汽車是載運人類或貨物到目的地的交通工具。基於這項任務,汽車必須具備的機能有:行進、停止與轉向。換從人類操作面來說就是:可以行進、可以停止、可以轉彎。

汽車一定要有行進能力才能移動到目的地,這是很明白的道理。為了成為便利的交通工具,汽車不只要具備前進能力,還必須具備後退能力。在某些場合,汽車甚至得具備高速行駛能力。如此命令汽車行進就稱為「驅動」。

即使汽車可以快速行駛,假如汽車不能按照駕駛人的心意減速或停止,駕駛人恐怕難以安心加速。所以汽車也需要具備停止的能力。命令汽車停止稱為「制動」,也就是抑制行動的意思。

只會直線前進的汽車,想當然耳,能夠抵達目的地的可能性極低。所以汽車也必須具備按照駕駛人的心意順利轉彎的能力,如此才能沿著道路行駛。命令汽車轉變方向稱為「操舵」。操舵一詞原本是操作舵盤以決定船的行進方向的意思,後來也廣泛應用到船以外的交通工具的方向操控上。

綜合以上所述,汽車,就是集合各種能夠滿足驅動、制動、操舵需求的裝置的集合體。

汽車必須具備的三大機能

驅動(行進能力)
不能行進,汽車就不能移動。汽車行進時,除了必須發揮一定的速度之外,同時也必須具備後退的能力。

制動(停止能力)
可以停止才能使駕駛人安心加速。制動裝置使汽車得以停止再目的地。

操舵(轉向能力)
只能直線前進,恐怕沒有辦法到達目的地。可以轉彎才能沿著道路行進。
 
第 1 章  汽車行進的原理

01-01    因為輪胎會與路面產生摩擦,所以汽車得以行進

汽車是藉由引擎等機械裝置產生動力帶動輪胎迴轉,才驅動車體行進的。為什麼輪胎迴轉就能驅動汽車行進呢?因為是輪胎與路面發生「摩擦」的關係。

說到摩擦,就好比我們說人際關係發生摩擦是壞事那樣,摩擦這個詞通常用在負面情況。在汽車方面,摩擦的確會造成各種損耗,儘管如此,想要讓汽車行進,沒有摩擦還不行哩!

在冰凍的湖面上,配裝普通輪胎的汽車可是想走也走不了。原因是輪胎會空轉。輪胎空轉的原因是冰面太光滑,冰面與輪胎之間幾乎無法摩擦。冰面與輪胎之間缺乏摩擦就無法產生力量,也就是所謂的「驅動力」去驅動汽車。反觀一般鋪裝路面,由於路面不像冰面那樣滑溜,路面與輪胎之間存在適度的摩擦,所以可以發揮驅動的力量。

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