汽車發(fā)動機原理

內(nèi)容概要

由王建昕和帥金石主編的《汽車發(fā)動機原理》主要介紹了汽車最常用的汽油和柴油發(fā)動機動力裝置的工作原理，包括主要性能指標與運行特性、燃料理化特性與熱化學、熱功轉(zhuǎn)換與能量利用、換氣過程與進氣充量、混合氣形成與燃燒過程、有害排放物生成機理與控制等內(nèi)容。根據(jù)近年來汽車節(jié)能減排技術的進步，加強了發(fā)動機燃料、缸內(nèi)直噴汽油機、發(fā)動機電控以及柴油機排氣后處理等內(nèi)容的介紹，同時簡要介紹了混合動力系統(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)動機原理》可用作汽車專業(yè)及內(nèi)燃機專業(yè)的本科生教材（有配套課件），也可供從事汽車發(fā)動機研究和開發(fā)工作的工程技術人員及研究生參考。

作者簡介

王建昕
1953年4月生于山東濟南。分別于1976年和1981年在山東工學院（現(xiàn)山東大學）機械系內(nèi)燃機專業(yè)本科生和碩士生畢業(yè)，1995年在日本北海道大學工學部獲工學博士學位?，F(xiàn)任清華大學汽車工程系教授，博士生導師；汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室副主任；同時擔任中國內(nèi)燃機學會油品與清潔燃料分會主任以及汽油機與煤氣機分會副主任等職。主要研究方向為汽車發(fā)動機的燃燒、排放控制以及替代燃料。獲省部級科技進步獎5項，發(fā)明專利8項，主編或參編專業(yè)書籍5冊，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（現(xiàn)華中科技大學）內(nèi)燃機專業(yè)本科、碩士和博士畢業(yè)，2000年清華大學汽車工程系博士后出站留校至今。現(xiàn)任清華大學汽車工程系教授、博士生導師；中國汽車工程師學會代用燃料汽車分會副主任委員；中國內(nèi)燃機學會油品與清潔燃料分會秘書長。主要研究方向：發(fā)動機工作過程數(shù)值模擬、替代燃料、排放后處理。獲省部級科技進步獎3項，發(fā)明專利5項。主編教材2部，譯著1部，發(fā)表中外期刊論文100余篇。

書籍目錄

主要符號表
第1章  動力、經(jīng)濟性能指標與影響因素
  1.1  工質(zhì)對活塞作功及示功圖
    1.1.1  工質(zhì)對活塞作功
    1.1.2  自然吸氣四沖程發(fā)動機的示功圖
    1.1.3  增壓四沖程發(fā)動機的示功圖
    1.1.4  泵氣過程功
    1.1.5  二沖程發(fā)動機的示功圖與曲軸箱換氣功
  1.2  動力、經(jīng)濟性能指標
    1.2.1  指示性能指標與有效性能指標
    1.2.2  主要指示指標及有效指標的定義與換算
    1.2.3  動力性能速度指標
  1.3  影響動力、經(jīng)濟性能指標的環(huán)節(jié)與因素
    1.3.1  決定動力輸出的“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式
  思考與練習題
  參考文獻
第2章  燃料、工質(zhì)與熱化學
  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定
    2.1.3  烴燃料的成分與結構
    2.1.4  單烴的理化特性及其變化規(guī)律
    2.1.5  含氧燃料的結構與理化特性
  2.2  汽油、柴油的質(zhì)量標準
    2.2.1  對汽油質(zhì)量的要求
    2.2.2  對柴油質(zhì)量的要求
    2.2.3  中國汽油質(zhì)量標準
    2.2.4  中國柴油質(zhì)量標準
  2.3  燃料特性對汽、柴油機工作模式的影響
    2.3.1  對混合氣形成方式的影響
    2.3.2  對著火、燃燒模式的影響
    2.3.3  對負荷調(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
    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  化學反應的熱效應與燃料熱值
    2.5.5  可燃混合氣熱值
    2.5.6  絕熱燃燒溫度
    2.5.7  化學平衡與燃燒平衡產(chǎn)物
  思考與練習題
  參考文獻
第3章  工作循環(huán)與能量利用
  3.1  發(fā)動機的熱力過程與熱機循環(huán)
    3.1.1  熱力系統(tǒng)的簡化
    3.1.2  熱機循環(huán)與熱效率
    3.1.3  熱力過程的簡化
  3.2  理想工質(zhì)的理想循環(huán)
    3.2.1  模型的基本假設
    3.2.2  理論循環(huán)的類型及參數(shù)表達式
    3.2.3  循環(huán)參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響
    3.2.4  理論循環(huán)對改善動力、經(jīng)濟性的指導意義
  3.3  真實工質(zhì)的理想循環(huán)
    3.3.1  模型的構成、特點與意義
    3.3.2  工質(zhì)特性及其對熱效率的影響
    3.3.3  理想循環(huán)條件下汽、柴油機熱效率的對比
  3.4  真實工質(zhì)的真實循環(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)流動損失
    3.4.6  工質(zhì)泄漏損失
  3.5  機械損失與機械效率
    3.5.1  機械損失的組成
    3.5.2  機械損失各部分所占份額
    3.5.3  機械損失的測量方法
    3.5.4  影響機械效率的主要因素
  3.6  發(fā)動機的能量分配與合理利用
    3.6.1  發(fā)動機的能量平衡
    3.6.2  發(fā)動機的能量合理利用
  思考與練習題
  參考文獻
第4章  換氣過程與進氣充量
  4.1  四沖程發(fā)動機的換氣過程
    4.1.1  換氣過程與換氣系統(tǒng)
    4.1.2  換氣過程的分期
    4.1.3  進、排氣相位角及其對性能的影響
  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、排氣系統(tǒng)的動態(tài)效應
    4.3.1  管道中壓力波傳播的基礎知識
    4.3.2  單缸機進氣管中動態(tài)效應的利用
    4.3.3  單缸機排氣管中動態(tài)效應的利用
    4.3.4  多缸機的動態(tài)效應與各缸進氣不均勻
  4.4  發(fā)動機增壓
    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  渦輪增壓柴油機性能分析
    4.4.5  汽油機渦輪增壓技術的難點及解決措施
  4.5  二沖程發(fā)動機的換氣問題
    4.5.1  換氣過程與性能特點
    4.5.2  掃氣基本形式
    4.5.3  換氣質(zhì)量指標及其影響因素
  思考與練習題
  參考文獻
第5章  運行特性與整車匹配
  5.1  工況與功率標定
    5.1.1  發(fā)動機運行工況
    5.1.2  工況平面與發(fā)動機的工作區(qū)域
    5.1.3  發(fā)動機的功率標定
  5.2  發(fā)動機特性的分類及運行特性的分析方法
    5.2.1  發(fā)動機特性的分類
    5.2.2  運行特性及其分析方法
  5.3  速度特性與配套汽車的動力性
    5.3.1  汽油機的速度特性
    5.3.2  柴油機的速度特性
    5.3.3  汽、柴油機速度特性曲線的對比
    5.3.4  發(fā)動機外特性曲線對汽車動力性的影響
    5.3.5  外特性曲線的運行穩(wěn)定性與柴油機的調(diào)速特性
    5.3.6  提高汽車動力性的措施
  5.4  負荷特性、全特性與配套汽車的燃油經(jīng)濟性
    5.4.1  汽油機的負荷特性
    5.4.2  柴油機的負荷特性
    5.4.3  汽、柴油機負荷特性曲線的對比
    5.4.4  發(fā)動機的全特性
    5.4.5  提高汽車燃油經(jīng)濟性的措施
  5.5  混合動力系統(tǒng)及其運行特性
    5.5.1  車用混合動力系統(tǒng)概述
    5.5.2  不同構型分類及能量流動分析
    5.5.3  按混合比例分類
    5.5.4  典型的混合動力系統(tǒng)
  思考與練習題
  參考文獻
第6章  燃燒的基礎知識
  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  鏈式著火理論
  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  累計放熱率
  思考與練習題
  參考文獻
第7章  柴油機的混合氣形成與燃燒過程
  7.1  柴油機的燃燒過程及其特性
    7.1.1  柴油機燃燒過程
    7.1.2  合理的燃燒放熱規(guī)律
  7.2  柴油機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)氣流運動
    7.2.3  柴油機的混合氣形成方式
  7.3  柴油機的燃燒室及其特性
    7.3.1  直噴式燃燒室
    7.3.2  非直噴式燃燒室
    7.3.3  不同柴油機燃燒室的對比及選型
  7.4  柴油機的燃燒噪聲
  7.5  柴油機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
    7.5.2  柴油機綜合管理系統(tǒng)
  思考與練習題
  參考文獻
第8章  汽油機的混合氣形成與燃燒過程
  8.1  汽油機的燃燒過程及其特性
    8.1.1  汽油機燃燒過程
    8.1.2  汽油機與柴油機燃燒特性的比較
  8.2  汽油機的異常燃燒
    8.2.1  爆燃
    8.2.2  表面點火
    8.2.3  循環(huán)波動
    8.2.4  各缸工作不均勻性
  8.3  汽油機的混合氣形成
    8.3.1  對汽油機混合氣形成的基本要求
    8.3.2  汽油機燃油霧化方式分類
    8.3.3  化油器工作原理
    8.3.4  進氣道噴射及混合氣形成
  8.4  汽油機的燃燒室及其特性
    8.4.1  汽油機燃燒室設計的基本原則
    8.4.2  典型燃燒室及其性能對比
  8.5  汽油機電子控制系統(tǒng)與控制技術
    8.5.1  汽油機電子控制系統(tǒng)結構及原理
    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
    8.6.1  稀薄燃燒及其特點
    8.6.2  非直噴汽油機的稀燃方法
    8.6.3  缸內(nèi)直噴稀燃汽油機
    8.6.4  均質(zhì)當量比直噴汽油機
    8.6.5  汽油機稀燃與直噴技術總結
  思考與練習題
  參考文獻
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  有害排放物的評價指標
    9.1.3  有害排放物的生成機理
    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  有害排放物的測試方法
  9.3  汽油機的機內(nèi)凈化技術
  9.4  柴油機的機內(nèi)凈化技術
    9.4.1  柴油機排放控制技術分類
    9.4.2  柴油機低排放燃燒過程基本控制思路
    9.4.3  改善燃燒以降低柴油機排放的主要技術
    9.4.4  燃料改善以及含氧燃料設計
    9.4.5  對應不同排放法規(guī)的技術路線
  9.5  汽油機排氣后處理技術
    9.5.1  汽油機排氣后處理系統(tǒng)的工作原理
    9.5.2  汽油機冷起動排放及其技術對策
    9.5.3  NOx吸附還原催化劑
  9.6  柴油機排氣后處理技術
    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  重型柴油機后處理技術路線
  9.7  非排氣污染物控制技術
    9.7.1  曲軸箱強制通風裝置
    9.7.2  燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)
  思考與練習題
  參考文獻
第10章  新燃燒方法及替代燃料發(fā)動機
  10.1  均質(zhì)混合氣壓縮著火
    10.1.1  內(nèi)燃機可能的燃燒模式
    10.1.2  汽油機的HCCI燃燒
    10.1.3  柴油機的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  主要性能對比
  10.3  氣體代用燃料發(fā)動機
    10.3.1  燃氣發(fā)動機分類
    10.3.2  天然氣發(fā)動機
    10.3.3  氫燃料發(fā)動機
    10.3.4  二甲醚發(fā)動機
  10.4  液體代用燃料發(fā)動機
    10.4.1  生物柴油發(fā)動機
    10.4.2  甲醇發(fā)動機
    10.4.3  醇發(fā)動機
    10.4.4  合成柴油發(fā)動機
  思考與練習題
  參考文獻
附錄A  油品標準
附錄B  排放法規(guī)
附錄C  汽車排放物測試計算方法
附錄D  主要縮略語表

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