汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

前言

　　汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。今天的汽車比以往任何時(shí)候都更緊密地依賴計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、微電子、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、材料科學(xué)、熱能動(dòng)力、計(jì)算流體力學(xué)和燃燒科學(xué)等多門學(xué)科及其最新成就，因此人才的培養(yǎng)方向必須依據(jù)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展、學(xué)科交叉和專業(yè)淡化的大背景，注重拓寬理論基礎(chǔ)和專業(yè)方向，突出創(chuàng)造能力和創(chuàng)新意識(shí)。作者力圖以科學(xué)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性和實(shí)用性為宗旨編寫本書。　　基于拓寬理論基礎(chǔ)和專業(yè)方向，本書既包含了發(fā)動(dòng)機(jī)原理內(nèi)容，又有關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的濃縮的預(yù)備基礎(chǔ)（工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等）和專題技術(shù)（排放控制技術(shù)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、混合動(dòng)力裝置技術(shù)）?！　』谙冗M(jìn)性，本書刪除了部分陳舊內(nèi)容，如化油器和調(diào)速器等；增加了新技術(shù)的內(nèi)容，如汽油機(jī)電控技術(shù)、柴油機(jī)時(shí)間控制式噴射系統(tǒng)、可變參數(shù)技術(shù)、新燃燒方式以及燃料電池等；修正了部分概念，如發(fā)動(dòng)機(jī)特性；更新了部分傳統(tǒng)內(nèi)容?！　』谕怀鰟?chuàng)造能力和創(chuàng)新意識(shí)，本書不是平鋪直敘地傳授知識(shí)，而是注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，注重分析解決問題的思路。例如本書并不介紹眾多的柴油機(jī)時(shí)間控制式電控噴射系統(tǒng)，而是與傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)相比，分析其所具有的共同的顯著特點(diǎn)，即先進(jìn)的噴射系統(tǒng)就是將產(chǎn)生高壓燃油的功能和控制噴油規(guī)律的功能分開，分別由不同部件完成，體現(xiàn)了一種將復(fù)雜問題通過分解簡化后再加以解決的思路?！　”緯喕橄蟮姆睆?fù)的理論推導(dǎo)，強(qiáng)化具體的概念，如講述電控技術(shù)時(shí)不強(qiáng)調(diào)具體結(jié)構(gòu)，不羅列大量的傳感器，而是針對發(fā)動(dòng)機(jī)面臨“節(jié)能減排”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，依據(jù)基本理論重點(diǎn)分析運(yùn)用電控技術(shù)所采取的對策?！　≡诎l(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)模型的建立中，需要抽象簡化。本書不是采用“武斷”的假定，或者難以使人信服的假定（如認(rèn)為進(jìn)、排氣過程工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)相差不大，所以可以假定發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)是封閉的）；而是采取類似數(shù)學(xué)上的分解方法，將高溫廢氣的排出過程分解為工質(zhì)的排出以及相應(yīng)熱量的排出。前者與進(jìn)氣工質(zhì)相抵，因此可以認(rèn)為沒有工質(zhì)的交換，據(jù)此可假定循環(huán)為封閉的?！　』诳茖W(xué)性，作者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍缺乏運(yùn)用已學(xué)過的高等數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)理論解決發(fā)動(dòng)機(jī)具體工程問題的能力，因此本書把重點(diǎn)放在引導(dǎo)讀者如何將基礎(chǔ)理論應(yīng)用于分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理上，而不是簡單地堆砌專業(yè)知識(shí)。比如，利用物理學(xué)中的功的基本概念，推演出發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的示功圖，即壓力一容積圖?！　』趯?shí)用性，本書注重理論聯(lián)系實(shí)際，比如通過強(qiáng)化機(jī)械效率的測試方法，提高解決工程實(shí)際問題的能力。分析機(jī)械效率時(shí)，不忽略潤滑油的選用和冷卻液溫度的控制，以及發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中的技術(shù)狀態(tài)。

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)闡述了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理，共分8章。全書以熱機(jī)理論（第1章）為基礎(chǔ)，講述發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)和性能參數(shù)評(píng)價(jià)體系（第2章），深入研究實(shí)際循環(huán)的換氣過程和燃燒過程（第3、4章）；然后與第2章相呼應(yīng)，研究性能參數(shù)的變化規(guī)律和調(diào)控原理（即發(fā)動(dòng)機(jī)特性，第5章）；最后介紹了體現(xiàn)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢的專題技術(shù)（排放控制、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和混合動(dòng)力技術(shù)等，第6、7、8章）。　　本書增加了很多新技術(shù)內(nèi)容，既強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性和實(shí)用性，又具備理論體系完整和簡練的特點(diǎn)，熱機(jī)理論和專題技術(shù)自成體系，獨(dú)立成章，可任意選擇。本書既可作為車輛工程、汽車運(yùn)用工程、汽車服務(wù)工程及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可供從事發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的人員參考，或者汽車發(fā)動(dòng)機(jī)愛好者閱讀。

書籍目錄

第1章  熱機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 　1.1  熱力學(xué)基本概念　1.2  熱力學(xué)第一定律　1.3  理想氣體　1.4  理想氣體的基本熱力過程　1.5  熱力學(xué)第二定律　1.6  氣體的穩(wěn)定流動(dòng)　1.7  發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)　1.8  熱量傳遞過程　　1.8.1  熱量傳遞現(xiàn)象　　1.8.2  導(dǎo)熱　　1.8.3  對流換熱　　1.8.4  輻射換熱第2章  發(fā)動(dòng)機(jī)性能 　2.1  發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)　2.2  實(shí)際循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)（指示指標(biāo)）　　2.2.1  實(shí)際循環(huán)的動(dòng)力性指標(biāo)　　2.2.2  實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)　2.3  發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（有效指標(biāo)）　　2.3.1  發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo) 　　2.3.2  發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)　　2.3.3  發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)和負(fù)荷指標(biāo)　　2.3.4  發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境指標(biāo)　2.4  機(jī)械損失與機(jī)械效率　　2.4.1  機(jī)械損失的組成　　2.4.2  機(jī)械效率的主要影響因素　2.5  熱平衡第3章  發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程 　3.1  四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程　　3.1.1  排氣過程　　3.1.2  進(jìn)氣過程　　3.1.3  氣門重疊和燃燒室掃氣過程　3.2  換氣損失和泵氣損失　3.3  四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)　　3.3.1  充量系數(shù)的解析式　　3.3.2  充量系數(shù)的影響因素　　3.3.3  充量系數(shù)與運(yùn)行工況的關(guān)系　3.4  改善換氣過程的基本措施　　3.4.1  減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力　　3.4.2  減小排氣系統(tǒng)的阻力　　3.4.3  合理確定配氣定時(shí)　3.5  配氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可變技術(shù)　　3.5.1  管內(nèi)氣流動(dòng)態(tài)效應(yīng)的概念及其利用　　3.5.2  可變進(jìn)氣管與進(jìn)氣道　　3.5.3  可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)　　3.5.4  可變排氣管　3.6  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程　　3.6.1  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程　　3.6.2  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣泵與掃氣形式　　3.6.3  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程特點(diǎn)和評(píng)價(jià)參數(shù)　3.7  廢氣渦輪增壓　　3.7.1  廢氣渦輪增壓的基本概念　　3.7.2  廢氣渦輪增壓器的工作過程　　3.7.3  廢氣能量的利用　3.8  廢氣再循環(huán)系統(tǒng)　　3.8.1  廢氣再循環(huán)的作用　　3.8.2  汽油機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)　　3.8.3  柴油機(jī)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)第4章  發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程 　4.1  發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料　4.2  燃燒過程與燃燒熱化學(xué)　　4.2.1  燃燒過程　　4.2.2  燃燒熱化學(xué)　　4.2.3  柴油與汽油在混合氣形成與燃燒方式上的主要差異第5章  發(fā)動(dòng)機(jī)的特性及其調(diào)控原理第6章  發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù)第7章  氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)第8章  混合動(dòng)力裝置參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　排出發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的已燃廢氣，并吸入新鮮充量的過程稱為換氣過程。換氣過程的完善程度是決定發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的基礎(chǔ)，這是因?yàn)椋涸诓豢紤]其他因素的前提下，只有每一工作循環(huán)氣缸中進(jìn)入更多的新鮮空氣，才有可能燃燒更多的燃油，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性增加。從這個(gè)意義上說，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率基本上取決于空氣的量。另一方面，充足的空氣也可以使燃油燃燒更充分，減少有害排放物，改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性能；充足的空氣使最高燃燒溫度下降，更多的空氣還可通過掃氣，冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)難以冷卻的燃燒室等重要零部件，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。因此換氣過程是一個(gè)非常重要的過程?？梢哉f，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的100多年歷史，同時(shí)也是換氣過程發(fā)展的歷史?！　∪欢瓿蓳Q氣存在許多困難：①換氣時(shí)間短，車用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)6000r／min，每轉(zhuǎn)僅占0.01s；②空氣體積大，混合氣由空氣和燃油組成，1kg燃油完全燃燒需要大約15kg空氣，換言之，按體積計(jì)算，混合氣中空氣體積是燃油體積的10000倍左右；③影響因素多，比如氣體流動(dòng)阻力、配氣相位與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的匹配等。　　換氣過程的基本要求如下?！　。?）在發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷工況下，力求吸入盡可能多的新鮮充量，以獲得更高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。這是換氣過程所追求的首要目標(biāo)?！　。?）盡可能減小由于換氣而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)有用功的損失，特別是占較大比例的排氣損失?！　。?）進(jìn)氣后在缸內(nèi)所形成的氣體流動(dòng)，能滿足充分而又快速燃燒的要求?！　。?）進(jìn)氣后缸內(nèi)氣體的成分、溫度等能滿足低排放的要求，特別是氮氧化物的排放要求?！　@這4點(diǎn)，換氣過程的改善涉及增壓中冷技術(shù)、各種可變參數(shù)技術(shù)和動(dòng)態(tài)效應(yīng)的利用，以及不同形式的氣道（如螺旋氣道等）和廢氣再循環(huán)等方面的技術(shù)?！　?.1四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程　　以自然吸氣四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為例說明換氣過程。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程從排氣門開啟開始，至進(jìn)氣門關(guān)閉結(jié)束，整個(gè)過程包括排氣過程和進(jìn)氣過程，如圖3-1所示，約占410度～480度曲軸轉(zhuǎn)角（表示為℃A，余同），排氣過程和進(jìn)氣過程之間存在氣門疊開過程。

圖書封面

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