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第1章 动力、经济性能指标与影响因素1

1.1 工质对活塞作功及示功图1

1.1.1 工质对活塞作功1

1.1.2 自然吸气四冲程发动机的示功图2

1.1.3 增压四冲程发动机的示功图3

1.1.4 泵气过程功3

1.1.5 二冲程发动机的示功图与曲轴箱换气功3

1.2 动力、经济性能指标5

1.2.1 指示性能指标与有效性能指标5

1.2.2 主要指示指标及有效指标的定义与换算5

1.2.3 动力性能速度指标9

1.3 影响动力、经济性能指标的环节与因素10

1.3.1 决定动力输出的“量”与“质”两大环节10

1.3.2 燃料及可燃混合气的热值11

1.3.3 整机燃料消耗率与可燃混合气流量12

1.3.4 燃料的能量转换效率13

1.3.5 有效输出功率及燃料消耗率的综合表达式14

思考与练习题15

参考文献17

第2章 燃料、工质与热化学18

2.1 燃料及其理化特性18

2.1.1 车用燃料的要求及分类18

2.1.2 车用燃料的主要理化特性及评定20

2.1.3 烃燃料的成分与结构26

2.1.4 单烃的理化特性及其变化规律28

2.1.5 含氧燃料的结构与理化特性30

2.2 汽油、柴油的质量标准34

2.2.1 对汽油质量的要求35

2.2.2 对柴油质量的要求36

2.2.3 中国汽油质量标准37

2.2.4 中国柴油质量标准37

2.3 燃料特性对汽、柴油机工作模式的影响38

2.3.1 对混合气形成方式的影响38

2.3.2 对着火、燃烧模式的影响38

2.3.3 对负荷调节方式的影响38

2.4 工质的主要热力参数39

2.4.1 气体常数与摩尔质量单位39

2.4.2 比热容与等熵指数40

2.5 燃烧热化学41

2.5.1 燃料完全燃烧所需的空气量41

2.5.2 残余废气系数与废气再循环43

2.5.3 燃料燃烧的分子变化系数44

2.5.4 化学反应的热效应与燃料热值44

2.5.5 可燃混合气热值45

2.5.6 绝热燃烧温度46

2.5.7 化学平衡与燃烧平衡产物47

思考与练习题48

参考文献49

第3章 工作循环与能量利用51

3.1 发动机的热力过程与热机循环51

3.1.1 热力系统的简化51

3.1.2 热机循环与热效率52

3.1.3 热力过程的简化53

3.2 理想工质的理想循环53

3.2.1 模型的基本假设53

3.2.2 理论循环的类型及参数表达式54

3.2.3 循环参数对循环热效率的影响57

3.2.4 理论循环对改善动力、经济性的指导意义60

3.3 真实工质的理想循环62

3.3.1 模型的构成、特点与意义62

3.3.2 工质特性及其对热效率的影响62

3.3.3 理想循环条件下汽、柴油机热效率的对比64

3.4 真实工质的真实循环64

3.4.1 工质向外传热的损失64

3.4.2 燃烧提前的时间损失及后燃损失66

3.4.3 换气损失66

3.4.4 不完全燃烧损失66

3.4.5 缸内流动损失66

3.4.6 工质泄漏损失67

3.5 机械损失与机械效率67

3.5.1 机械损失的组成67

3.5.2 机械损失各部分所占份额68

3.5.3 机械损失的测量方法69

3.5.4 影响机械效率的主要因素71

3.6 发动机的能量分配与合理利用73

3.6.1 发动机的能量平衡73

3.6.2 发动机的能量合理利用74

思考与练习题82

参考文献84

第4章 换气过程与进气充量85

4.1 四冲程发动机的换气过程85

4.1.1 换气过程与换气系统85

4.1.2 换气过程的分期87

4.1.3 进、排气相位角及其对性能的影响88

4.2 充量系数及其影响因素90

4.2.1 充量系数的解析式90

4.2.2 影响充量系数的主要因素91

4.2.3 稳态条件下充量系数随转速变化的规律97

4.3 进、排气系统的动态效应102

4.3.1 管道中压力波传播的基础知识103

4.3.2 单缸机进气管中动态效应的利用105

4.3.3 单缸机排气管中动态效应的利用108

4.3.4 多缸机的动态效应与各缸进气不均匀108

4.4 发动机增压109

4.4.1 增压度与增压比110

4.4.2 增压方式与增压系统简介110

4.4.3 涡轮增压系统的两种基本形式113

4.4.4 涡轮增压柴油机性能分析115

4.4.5 汽油机涡轮增压技术的难点及解决措施118

4.5 二冲程发动机的换气问题119

4.5.1 换气过程与性能特点119

4.5.2 扫气基本形式120

4.5.3 换气质量指标及其影响因素121

思考与练习题123

参考文献125

第5章 运行特性与整车匹配126

5.1 工况与功率标定126

5.1.1 发动机运行工况126

5.1.2 工况平面与发动机的工作区域127

5.1.3 发动机的功率标定128

5.2 发动机特性的分类及运行特性的分析方法128

5.2.1 发动机特性的分类128

5.2.2 运行特性及其分析方法130

5.3 速度特性与配套汽车的动力性131

5.3.1 汽油机的速度特性131

5.3.2 柴油机的速度特性132

5.3.3 汽、柴油机速度特性曲线的对比134

5.3.4 发动机外特性曲线对汽车动力性的影响134

5.3.5 外特性曲线的运行稳定性与柴油机的调速特性138

5.3.6 提高汽车动力性的措施141

5.4 负荷特性、全特性与配套汽车的燃油经济性143

5.4.1 汽油机的负荷特性144

5.4.2 柴油机的负荷特性144

5.4.3 汽、柴油机负荷特性曲线的对比146

5.4.4 发动机的全特性146

5.4.5 提高汽车燃油经济性的措施148

5.5 混合动力系统及其运行特性152

5.5.1 车用混合动力系统概述152

5.5.2 不同构型分类及能量流动分析153

5.5.3 按混合比例分类159

5.5.4 典型的混合动力系统159

思考与练习题161

参考文献164

第6章 燃烧的基础知识165

6.1 燃烧现象及其分类165

6.1.1 燃烧现象165

6.1.2 燃烧分类及其特征165

6.2 可燃混合气的着火与着火理论166

6.2.1 热着火理论166

6.2.2 链式着火理论168

6.3 湍流及其在燃烧中的作用169

6.4 均质混合气中的火焰传播170

6.4.1 层流火焰传播171

6.4.2 湍流火焰传播172

6.5 液体燃料的雾化与喷雾特性173

6.5.1 液体燃料的喷射雾化173

6.5.2 喷雾特性174

6.6 油滴的蒸发与燃烧177

6.6.1 单个油滴的蒸发与燃烧177

6.6.2 油束及油滴群的蒸发与燃烧178

6.7 示功图与燃烧放热率179

6.7.1 示功图179

6.7.2 燃烧放热速率179

6.7.3 累计放热率180

思考与练习题181

参考文献181

第7章 柴油机的混合气形成与燃烧过程182

7.1 柴油机的燃烧过程及其特性182

7.1.1 柴油机燃烧过程182

7.1.2 合理的燃烧放热规律185

7.2 柴油机的燃油喷射及混合气形成186

7.2.1 喷油系统与喷油特性186

7.2.2 缸内气流运动192

7.2.3 柴油机的混合气形成方式194

7.3 柴油机的燃烧室及其特性198

7.3.1 直喷式燃烧室198

7.3.2 非直喷式燃烧室203

7.3.3 不同柴油机燃烧室的对比及选型204

7.4 柴油机的燃烧噪声206

7.5 柴油机电子控制燃油喷射系统208

7.5.1 燃油喷射系统类型与特点208

7.5.2 柴油机综合管理系统213

思考与练习题217

参考文献218

第8章 汽油机的混合气形成与燃烧过程219

8.1 汽油机的燃烧过程及其特性219

8.1.1 汽油机燃烧过程219

8.1.2 汽油机与柴油机燃烧特性的比较222

8.2 汽油机的异常燃烧224

8.2.1 爆燃224

8.2.2 表面点火226

8.2.3 循环波动228

8.2.4 各缸工作不均匀性230

8.3 汽油机的混合气形成231

8.3.1 对汽油机混合气形成的基本要求231

8.3.2 汽油机燃油雾化方式分类232

8.3.3 化油器工作原理233

8.3.4 进气道喷射及混合气形成234

8.4 汽油机的燃烧室及其特性238

8.4.1 汽油机燃烧室设计的基本原则238

8.4.2 典型燃烧室及其性能对比240

8.5 汽油机电子控制系统与控制技术241

8.5.1 汽油机电子控制系统结构及原理241

8.5.2 管理系统主要控制功能243

8.5.3 故障诊断系统249

8.6 稀薄燃烧与缸内直喷汽油机253

8.6.1 稀薄燃烧及其特点253

8.6.2 非直喷汽油机的稀燃方法253

8.6.3 缸内直喷稀燃汽油机255

8.6.4 均质当量比直喷汽油机263

8.6.5 汽油机稀燃与直喷技术总结266

思考与练习题267

参考文献269

第9章 有害排放物的生成与控制270

9.1 有害排放物的生成机理270

9.1.1 有害排放物的种类及危害270

9.1.2 有害排放物的评价指标272

9.1.3 有害排放物的生成机理272

9.1.4 有害排放物生成的影响因素281

9.2 排放法规及测试方法285

9.2.1 排放法规分类285

9.2.2 轻型车排放法规286

9.2.3 重型车排放法规291

9.2.4 采样系统及方法294

9.2.5 有害排放物的测试方法295

9.3 汽油机的机内净化技术300

9.4 柴油机的机内净化技术304

9.4.1 柴油机排放控制技术分类304

9.4.2 柴油机低排放燃烧过程基本控制思路305

9.4.3 改善燃烧以降低柴油机排放的主要技术306

9.4.4 燃料改善以及含氧燃料设计312

9.4.5 对应不同排放法规的技术路线313

9.5 汽油机排气后处理技术315

9.5.1 汽油机排气后处理系统的工作原理315

9.5.2 汽油机冷起动排放及其技术对策319

9.5.3 NOx吸附还原催化剂320

9.6 柴油机排气后处理技术321

9.6.1 氧化催化器321

9.6.2 微粒捕集器322

9.6.3 NOx还原催化器324

9.6.4 四效催化剂326

9.6.5 重型柴油机后处理技术路线326

9.7 非排气污染物控制技术327

9.7.1 曲轴箱强制通风装置327

9.7.2 燃油蒸发控制系统328

思考与练习题329

参考文献331

第10章 新燃烧方法及替代燃料发动机332

10.1 均质混合气压缩着火332

10.1.1 内燃机可能的燃烧模式332

10.1.2 汽油机的HCCI燃烧333

10.1.3 柴油机的HCCI燃烧340

10.2 均质混合气引燃343

10.2.1 基本思路343

10.2.2 燃烧特性343

10.2.3 主要性能对比344

10.3 气体代用燃料发动机344

10.3.1 燃气发动机分类344

10.3.2 天然气发动机345

10.3.3 氢燃料发动机350

10.3.4 二甲醚发动机351

10.4 液体代用燃料发动机352

10.4.1 生物柴油发动机352

10.4.2 甲醇发动机353

10.4.3 乙醇发动机355

10.4.4 合成柴油发动机357

思考与练习题358

参考文献358

附录A 油品标准360

附录B 排放法规364

附录C 汽车排放物测试计算方法368

附录D 主要缩略语表371