汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

內(nèi)容概要

由王建昕和帥金石主編的《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》主要介紹了汽車最常用的汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置的工作原理，包括主要性能指標(biāo)與運(yùn)行特性、燃料理化特性與熱化學(xué)、熱功轉(zhuǎn)換與能量利用、換氣過(guò)程與進(jìn)氣充量、混合氣形成與燃燒過(guò)程、有害排放物生成機(jī)理與控制等內(nèi)容。根據(jù)近年來(lái)汽車節(jié)能減排技術(shù)的進(jìn)步，加強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控以及柴油機(jī)排氣后處理等內(nèi)容的介紹，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了混合動(dòng)力系統(tǒng)基本概念、均質(zhì)混合氣壓縮著火等新燃燒方法以及各種代用燃料的燃燒與排放特性。
《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》可用作汽車專業(yè)及內(nèi)燃機(jī)專業(yè)的本科生教材（有配套課件），也可供從事汽車發(fā)動(dòng)機(jī)研究和開(kāi)發(fā)工作的工程技術(shù)人員及研究生參考。

作者簡(jiǎn)介

王建昕
1953年4月生于山東濟(jì)南。分別于1976年和1981年在山東工學(xué)院（現(xiàn)山東大學(xué)）機(jī)械系內(nèi)燃機(jī)專業(yè)本科生和碩士生畢業(yè)，1995年在日本北海道大學(xué)工學(xué)部獲工學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)任清華大學(xué)汽車工程系教授，博士生導(dǎo)師；汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任；同時(shí)擔(dān)任中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)油品與清潔燃料分會(huì)主任以及汽油機(jī)與煤氣機(jī)分會(huì)副主任等職。主要研究方向?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒、排放控制以及替代燃料。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)，發(fā)明專利8項(xiàng)，主編或參編專業(yè)書(shū)籍5冊(cè)，發(fā)表論文200余篇。
帥石金
1965年1月生于江西永修。分別于1986年、1989年和1998年在華中理工大學(xué)（現(xiàn)華中科技大學(xué)）內(nèi)燃機(jī)專業(yè)本科、碩士和博士畢業(yè)，2000年清華大學(xué)汽車工程系博士后出站留校至今。現(xiàn)任清華大學(xué)汽車工程系教授、博士生導(dǎo)師；中國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)代用燃料汽車分會(huì)副主任委員；中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)油品與清潔燃料分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)。主要研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模擬、替代燃料、排放后處理。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)明專利5項(xiàng)。主編教材2部，譯著1部，發(fā)表中外期刊論文100余篇。

書(shū)籍目錄

主要符號(hào)表
第1章  動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素
  1.1  工質(zhì)對(duì)活塞作功及示功圖
    1.1.1  工質(zhì)對(duì)活塞作功
    1.1.2  自然吸氣四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的示功圖
    1.1.3  增壓四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的示功圖
    1.1.4  泵氣過(guò)程功
    1.1.5  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的示功圖與曲軸箱換氣功
  1.2  動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)
    1.2.1  指示性能指標(biāo)與有效性能指標(biāo)
    1.2.2  主要指示指標(biāo)及有效指標(biāo)的定義與換算
    1.2.3  動(dòng)力性能速度指標(biāo)
  1.3  影響動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)的環(huán)節(jié)與因素
    1.3.1  決定動(dòng)力輸出的“量”與“質(zhì)”兩大環(huán)節(jié)
    1.3.2  燃料及可燃混合氣的熱值
    1.3.3  整機(jī)燃料消耗率與可燃混合氣流量
    1.3.4  燃料的能量轉(zhuǎn)換效率
    1.3.5  有效輸出功率及燃料消耗率的綜合表達(dá)式
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第2章  燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)
  2.1  燃料及其理化特性
    2.1.1  車用燃料的要求及分類
    2.1.2  車用燃料的主要理化特性及評(píng)定
    2.1.3  烴燃料的成分與結(jié)構(gòu)
    2.1.4  單烴的理化特性及其變化規(guī)律
    2.1.5  含氧燃料的結(jié)構(gòu)與理化特性
  2.2  汽油、柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
    2.2.1  對(duì)汽油質(zhì)量的要求
    2.2.2  對(duì)柴油質(zhì)量的要求
    2.2.3  中國(guó)汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
    2.2.4  中國(guó)柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
  2.3  燃料特性對(duì)汽、柴油機(jī)工作模式的影響
    2.3.1  對(duì)混合氣形成方式的影響
    2.3.2  對(duì)著火、燃燒模式的影響
    2.3.3  對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)方式的影響
  2.4  工質(zhì)的主要熱力參數(shù)
    2.4.1  氣體常數(shù)與摩爾質(zhì)量單位
    2.4.2  比熱容與等熵指數(shù)
  2.5  燃燒熱化學(xué)
    2.5.1  燃料完全燃燒所需的空氣量
    2.5.2  殘余廢氣系數(shù)與廢氣再循環(huán)
    2.5.3  燃料燃燒的分子變化系數(shù)
    2.5.4  化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與燃料熱值
    2.5.5  可燃混合氣熱值
    2.5.6  絕熱燃燒溫度
    2.5.7  化學(xué)平衡與燃燒平衡產(chǎn)物
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第3章  工作循環(huán)與能量利用
  3.1  發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力過(guò)程與熱機(jī)循環(huán)
    3.1.1  熱力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化
    3.1.2  熱機(jī)循環(huán)與熱效率
    3.1.3  熱力過(guò)程的簡(jiǎn)化
  3.2  理想工質(zhì)的理想循環(huán)
    3.2.1  模型的基本假設(shè)
    3.2.2  理論循環(huán)的類型及參數(shù)表達(dá)式
    3.2.3  循環(huán)參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響
    3.2.4  理論循環(huán)對(duì)改善動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的指導(dǎo)意義
  3.3  真實(shí)工質(zhì)的理想循環(huán)
    3.3.1  模型的構(gòu)成、特點(diǎn)與意義
    3.3.2  工質(zhì)特性及其對(duì)熱效率的影響
    3.3.3  理想循環(huán)條件下汽、柴油機(jī)熱效率的對(duì)比
  3.4  真實(shí)工質(zhì)的真實(shí)循環(huán)
    3.4.1  工質(zhì)向外傳熱的損失
    3.4.2  燃燒提前的時(shí)間損失及后燃損失
    3.4.3  換氣損失
    3.4.4  不完全燃燒損失
    3.4.5  缸內(nèi)流動(dòng)損失
    3.4.6  工質(zhì)泄漏損失
  3.5  機(jī)械損失與機(jī)械效率
    3.5.1  機(jī)械損失的組成
    3.5.2  機(jī)械損失各部分所占份額
    3.5.3  機(jī)械損失的測(cè)量方法
    3.5.4  影響機(jī)械效率的主要因素
  3.6  發(fā)動(dòng)機(jī)的能量分配與合理利用
    3.6.1  發(fā)動(dòng)機(jī)的能量平衡
    3.6.2  發(fā)動(dòng)機(jī)的能量合理利用
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第4章  換氣過(guò)程與進(jìn)氣充量
  4.1  四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程
    4.1.1  換氣過(guò)程與換氣系統(tǒng)
    4.1.2  換氣過(guò)程的分期
    4.1.3  進(jìn)、排氣相位角及其對(duì)性能的影響
  4.2  充量系數(shù)及其影響因素
    4.2.1  充量系數(shù)的解析式
    4.2.2  影響充量系數(shù)的主要因素
    4.2.3  穩(wěn)態(tài)條件下充量系數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律
  4.3  進(jìn)、排氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)
    4.3.1  管道中壓力波傳播的基礎(chǔ)知識(shí)
    4.3.2  單缸機(jī)進(jìn)氣管中動(dòng)態(tài)效應(yīng)的利用
    4.3.3  單缸機(jī)排氣管中動(dòng)態(tài)效應(yīng)的利用
    4.3.4  多缸機(jī)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)與各缸進(jìn)氣不均勻
  4.4  發(fā)動(dòng)機(jī)增壓
    4.4.1  增壓度與增壓比
    4.4.2  增壓方式與增壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    4.4.3  渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本形式
    4.4.4  渦輪增壓柴油機(jī)性能分析
    4.4.5  汽油機(jī)渦輪增壓技術(shù)的難點(diǎn)及解決措施
  4.5  二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣問(wèn)題
    4.5.1  換氣過(guò)程與性能特點(diǎn)
    4.5.2  掃氣基本形式
    4.5.3  換氣質(zhì)量指標(biāo)及其影響因素
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第5章  運(yùn)行特性與整車匹配
  5.1  工況與功率標(biāo)定
    5.1.1  發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況
    5.1.2  工況平面與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域
    5.1.3  發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定
  5.2  發(fā)動(dòng)機(jī)特性的分類及運(yùn)行特性的分析方法
    5.2.1  發(fā)動(dòng)機(jī)特性的分類
    5.2.2  運(yùn)行特性及其分析方法
  5.3  速度特性與配套汽車的動(dòng)力性
    5.3.1  汽油機(jī)的速度特性
    5.3.2  柴油機(jī)的速度特性
    5.3.3  汽、柴油機(jī)速度特性曲線的對(duì)比
    5.3.4  發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線對(duì)汽車動(dòng)力性的影響
    5.3.5  外特性曲線的運(yùn)行穩(wěn)定性與柴油機(jī)的調(diào)速特性
    5.3.6  提高汽車動(dòng)力性的措施
  5.4  負(fù)荷特性、全特性與配套汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性
    5.4.1  汽油機(jī)的負(fù)荷特性
    5.4.2  柴油機(jī)的負(fù)荷特性
    5.4.3  汽、柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線的對(duì)比
    5.4.4  發(fā)動(dòng)機(jī)的全特性
    5.4.5  提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的措施
  5.5  混合動(dòng)力系統(tǒng)及其運(yùn)行特性
    5.5.1  車用混合動(dòng)力系統(tǒng)概述
    5.5.2  不同構(gòu)型分類及能量流動(dòng)分析
    5.5.3  按混合比例分類
    5.5.4  典型的混合動(dòng)力系統(tǒng)
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第6章  燃燒的基礎(chǔ)知識(shí)
  6.1  燃燒現(xiàn)象及其分類
    6.1.1  燃燒現(xiàn)象
    6.1.2  燃燒分類及其特征
  6.2  可燃混合氣的著火與著火理論
    6.2.1  熱著火理論
    6.2.2  鏈?zhǔn)街鹄碚?br />  6.3  湍流及其在燃燒中的作用
  6.4  均質(zhì)混合氣中的火焰?zhèn)鞑?br />    6.4.1  層流火焰?zhèn)鞑?br />    6.4.2  湍流火焰?zhèn)鞑?br />  6.5  液體燃料的霧化與噴霧特性
    6.5.1  液體燃料的噴射霧化
    6.5.2  噴霧特性
  6.6  油滴的蒸發(fā)與燃燒
    6.6.1  單個(gè)油滴的蒸發(fā)與燃燒
    6.6.2  油束及油滴群的蒸發(fā)與燃燒
  6.7  示功圖與燃燒放熱率
    6.7.1  示功圖
    6.7.2  燃燒放熱速率
    6.7.3  累計(jì)放熱率
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第7章  柴油機(jī)的混合氣形成與燃燒過(guò)程
  7.1  柴油機(jī)的燃燒過(guò)程及其特性
    7.1.1  柴油機(jī)燃燒過(guò)程
    7.1.2  合理的燃燒放熱規(guī)律
  7.2  柴油機(jī)的燃油噴射及混合氣形成
    7.2.1  噴油系統(tǒng)與噴油特性
    7.2.2  缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)
    7.2.3  柴油機(jī)的混合氣形成方式
  7.3  柴油機(jī)的燃燒室及其特性
    7.3.1  直噴式燃燒室
    7.3.2  非直噴式燃燒室
    7.3.3  不同柴油機(jī)燃燒室的對(duì)比及選型
  7.4  柴油機(jī)的燃燒噪聲
  7.5  柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)
    7.5.1  燃油噴射系統(tǒng)類型與特點(diǎn)
    7.5.2  柴油機(jī)綜合管理系統(tǒng)
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第8章  汽油機(jī)的混合氣形成與燃燒過(guò)程
  8.1  汽油機(jī)的燃燒過(guò)程及其特性
    8.1.1  汽油機(jī)燃燒過(guò)程
    8.1.2  汽油機(jī)與柴油機(jī)燃燒特性的比較
  8.2  汽油機(jī)的異常燃燒
    8.2.1  爆燃
    8.2.2  表面點(diǎn)火
    8.2.3  循環(huán)波動(dòng)
    8.2.4  各缸工作不均勻性
  8.3  汽油機(jī)的混合氣形成
    8.3.1  對(duì)汽油機(jī)混合氣形成的基本要求
    8.3.2  汽油機(jī)燃油霧化方式分類
    8.3.3  化油器工作原理
    8.3.4  進(jìn)氣道噴射及混合氣形成
  8.4  汽油機(jī)的燃燒室及其特性
    8.4.1  汽油機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)的基本原則
    8.4.2  典型燃燒室及其性能對(duì)比
  8.5  汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)與控制技術(shù)
    8.5.1  汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
    8.5.2  管理系統(tǒng)主要控制功能
    8.5.3  故障診斷系統(tǒng)
  8.6  稀薄燃燒與缸內(nèi)直噴汽油機(jī)
    8.6.1  稀薄燃燒及其特點(diǎn)
    8.6.2  非直噴汽油機(jī)的稀燃方法
    8.6.3  缸內(nèi)直噴稀燃汽油機(jī)
    8.6.4  均質(zhì)當(dāng)量比直噴汽油機(jī)
    8.6.5  汽油機(jī)稀燃與直噴技術(shù)總結(jié)
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第9章  有害排放物的生成與控制
  9.1  有害排放物的生成機(jī)理
    9.1.1  有害排放物的種類及危害
    9.1.2  有害排放物的評(píng)價(jià)指標(biāo)
    9.1.3  有害排放物的生成機(jī)理
    9.1.4  有害排放物生成的影響因素
  9.2  排放法規(guī)及測(cè)試方法
    9.2.1  排放法規(guī)分類
    9.2.2  輕型車排放法規(guī)
    9.2.3  重型車排放法規(guī)
    9.2.4  采樣系統(tǒng)及方法
    9.2.5  有害排放物的測(cè)試方法
  9.3  汽油機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)
  9.4  柴油機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)
    9.4.1  柴油機(jī)排放控制技術(shù)分類
    9.4.2  柴油機(jī)低排放燃燒過(guò)程基本控制思路
    9.4.3  改善燃燒以降低柴油機(jī)排放的主要技術(shù)
    9.4.4  燃料改善以及含氧燃料設(shè)計(jì)
    9.4.5  對(duì)應(yīng)不同排放法規(guī)的技術(shù)路線
  9.5  汽油機(jī)排氣后處理技術(shù)
    9.5.1  汽油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)的工作原理
    9.5.2  汽油機(jī)冷起動(dòng)排放及其技術(shù)對(duì)策
    9.5.3  NOx吸附還原催化劑
  9.6  柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)
    9.6.1  氧化催化器
    9.6.2  微粒捕集器
    9.6.3  NOx還原催化器
    9.6.4  四效催化劑
    9.6.5  重型柴油機(jī)后處理技術(shù)路線
  9.7  非排氣污染物控制技術(shù)
    9.7.1  曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置
    9.7.2  燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
第10章  新燃燒方法及替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
  10.1  均質(zhì)混合氣壓縮著火
    10.1.1  內(nèi)燃機(jī)可能的燃燒模式
    10.1.2  汽油機(jī)的HCCI燃燒
    10.1.3  柴油機(jī)的HCCI燃燒
  10.2  均質(zhì)混合氣引燃
    10.2.1  基本思路
    10.2.2  燃燒特性
    10.2.3  主要性能對(duì)比
  10.3  氣體代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.3.1  燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)分類
    10.3.2  天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.3.3  氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.3.4  二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)
  10.4  液體代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.4.1  生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.4.2  甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.4.3  醇發(fā)動(dòng)機(jī)
    10.4.4  合成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
  思考與練習(xí)題
  參考文獻(xiàn)
附錄A  油品標(biāo)準(zhǔn)
附錄B  排放法規(guī)
附錄C  汽車排放物測(cè)試計(jì)算方法
附錄D  主要縮略語(yǔ)表

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