本書系統(tǒng)介紹了汽車發(fā)動機(jī)的工作原理、性能評定以及技術(shù)進(jìn)展情況等內(nèi)容。每章前設(shè)有知識目標(biāo)與能力目標(biāo)，每章后附有知識訓(xùn)練與能力訓(xùn)練。本書注重理論與實(shí)踐的結(jié)合， 加強(qiáng)了針對性與應(yīng)用性，旨在培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。

本書可作為車輛工程、交通運(yùn)輸、汽車服務(wù)工程等應(yīng)用型本科專業(yè)教材，也可作為在上述領(lǐng)域從事科研、設(shè)計(jì)制造、技術(shù)管理等方面工作的科技人員參考用書。

隨著汽車發(fā)動機(jī)性能研究的深入、結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)原理的內(nèi)容更新和補(bǔ)充也成為必然。本書按照汽車類人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對高等教育注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)的指導(dǎo)思想而編寫。

本教材內(nèi)容以加強(qiáng)針對性和應(yīng)用性為原則，緊跟汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的形勢，在教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化方面做了嘗試。例如，汽油機(jī)混合氣的形成以電控汽油噴射為主線展開講述，不再涉及化油器形成混合氣的內(nèi)容，柴油機(jī)混合氣的形成增添了柴油機(jī)燃料噴射系統(tǒng)的電控技術(shù)等方面的內(nèi)容。每一章的內(nèi)容我們都融合了汽車發(fā)動機(jī)近期發(fā)展比較成熟的新技術(shù)。

本書在講解發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)的基礎(chǔ)上，介紹了發(fā)動機(jī)主要性能與工作過程參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，分析了影響發(fā)動機(jī)性能的各種因素，指出了合理使用發(fā)動機(jī)、提高發(fā)動機(jī)性能及實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的基本途徑。本書共9章，包括：工程熱力學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)動機(jī)工作循環(huán)與性能指標(biāo)、發(fā)動機(jī)的換氣過程、燃料與燃燒、汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒、柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒、發(fā)動機(jī)的特性、發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓和發(fā)動機(jī)排放與控制等內(nèi)容。每章前設(shè)有知識目標(biāo)與能力目標(biāo)，每章后附有知識訓(xùn)練與能力訓(xùn)練。本書注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。

本書可作為高等學(xué)校汽車類專業(yè)教學(xué)用教材，也可供相關(guān)人員學(xué)習(xí)和參考。

本書由山東交通學(xué)院陳雯、吳娜任主編。山東交通學(xué)院刁立福、郭榮春、張克松、衣豐艷、趙培全等老師對本書的編寫提出了一些寶貴意見并提供了許多幫助。另外，山東交通學(xué)院莊彬、崔勝、張宇、劉偉、楊增、王正坤等為本書的資源建設(shè)和插圖做了很多有益工作。編寫過程中，參閱了許多作者的文獻(xiàn)資料，在此，對他們表示衷心的感謝。

限于編者水平，書中的錯誤和不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

第1章 工程熱力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 熱功轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識 2
1.1.1 工質(zhì)的熱力狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù) 2
1.1.2 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖 3
1.1.3 理想氣體狀態(tài)方程式 3
1.1.4 工質(zhì)的比熱容 4
1.1.5 熱力過程 6
1.2 熱力學(xué)第一定律 7
1.2.1 功、熱量和內(nèi)能 7
1.2.2 封閉系統(tǒng)能量方程式 9
1.2.3 開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動能量方程式與焓 10
1.2.4 熵及溫熵圖 12
1.3 氣體的熱力過程 14
1.3.1 定容過程 14
1.3.2 定壓過程 16
1.3.3 定溫過程 17
1.3.4 絕熱過程 18
1.3.5 多變過程 20
1.4 熱力學(xué)第二定律 22
1.4.1 熱力循環(huán)與熱效率 23
1.4.2 熱力學(xué)第二定律的幾種表述 24
1.4.3 卡諾循環(huán)與卡諾定理 24
本章小結(jié) 25
第2章 發(fā)動機(jī)工作循環(huán)與性能指標(biāo) 29
2.1 發(fā)動機(jī)的理論循環(huán) 29
2.1.1 發(fā)動機(jī)實(shí)際工作過程的簡化 29
2.1.2 三種基本的理論循環(huán) 30
2.1.3 理論循環(huán)的評價指標(biāo) 31
2.1.4 理論循環(huán)的分析和比較 34
2.2 發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán) 37
2.2.1 實(shí)際循環(huán)示功圖 37
2.2.2 實(shí)際循環(huán)過程 38
2.2.3 實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)比較 41
2.3 發(fā)動機(jī)的指示指標(biāo) 42
2.3.1 發(fā)動機(jī)循環(huán)指示功 43
2.3.2 發(fā)動機(jī)指示指標(biāo) 43
2.4 發(fā)動機(jī)的有效指標(biāo) 45
2.4.1 動力性指標(biāo) 45
2.4.2 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 46
2.4.3 強(qiáng)化指標(biāo) 47
2.5 發(fā)動機(jī)的環(huán)境指標(biāo) 48
2.5.1 排氣品質(zhì) 48
2.5.2 噪聲 48
2.5.3 車內(nèi)空氣污染 48
2.6 機(jī)械損失與機(jī)械效率 49
2.6.1 機(jī)械損失 49
2.6.2 機(jī)械效率 49
2.6.3 機(jī)械損失的測定 50
2.6.4 影響機(jī)械損失與機(jī)械效率的
主要因素 51
2.7 發(fā)動機(jī)的熱平衡 55
2.7.1 發(fā)動機(jī)所耗燃油的熱量Q1（kJ/h） 55
2.7.2 轉(zhuǎn)化為有效功的熱量Qe（kJ/h） 55
2.7.3 熱量損失 55
本章小結(jié) 57
第3章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 61
3.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程 61
3.1.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程 62
3.1.2 換氣損失 64
3.2 四沖程發(fā)動機(jī)的充氣效率 66
3.2.1 充氣效率 66
3.2.2 影響充氣效率的因素 66
3.3 減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力 69
3.3.1 減小進(jìn)氣門處的阻力 70
3.3.2 減小進(jìn)氣道和進(jìn)氣管阻力 76
3.3.3 減小發(fā)動機(jī)節(jié)氣門體部分的阻力 76
3.3.4 減小空氣濾清器的阻力 76
3.4 合理選擇配氣定時 76
3.4.1 合理選擇配氣定時 77
3.4.2 發(fā)動機(jī)可變配氣定時 78
3.5 進(jìn)、排氣管的動態(tài)效應(yīng)及進(jìn)氣管長度 83
3.5.1 進(jìn)氣管的動態(tài)效應(yīng) 83
3.5.2 可變進(jìn)氣管 86
3.5.3 慣性可變諧振增壓進(jìn)氣系統(tǒng) 86
3.5.4 排氣管的動態(tài)效應(yīng) 87
3.6 二沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程 88
3.6.1 二沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程及示功圖 88
3.6.2 掃氣泵 89
3.6.3 換氣系統(tǒng)的基本方案 90
3.6.4 換氣效率的評價 92
3.6.5 影響掃氣效率的因素 93
3.6.6 二沖程發(fā)動機(jī)的應(yīng)用 93
本章小結(jié) 94
第4章 燃料與燃燒 98
4.1 發(fā)動機(jī)的燃料及使用特性 98
4.1.1 發(fā)動機(jī)的燃料 98
4.1.2 燃料的使用特性 100
4.1.3 汽油和柴油性能的差異對發(fā)動機(jī)
性能的影響 107
4.1.4 醇類燃料 108
4.1.5 氣體燃料 110
4.2 燃料燃燒熱化學(xué) 112
4.2.1 燃料完全燃燒的化學(xué)反應(yīng) 112
4.2.2 燃料燃燒時所需的空氣量 113
4.2.3 過量空氣系數(shù)與空燃比 114
4.2.4 燃料和可燃混合氣的熱值 115
4.3 燃料燃燒的基本知識 115
4.3.1 自燃與點(diǎn)燃 115
4.3.2 柴油機(jī)的低溫多級著火過程 116
4.3.3 汽油機(jī)的高溫單級著火過程 116
4.3.4 預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒的比較 117
本章小結(jié) 117
第5章 汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒 120
5.1 概述 121
5.1.1 化油器式汽油機(jī) 121
5.1.2 缸外汽油噴射式汽油機(jī) 121
5.1.3 缸內(nèi)汽油噴射式汽油機(jī) 122
5.2 發(fā)動機(jī)各種工況對混合氣的濃度要求 122
5.2.1 穩(wěn)定工況對混合氣的濃度要求 122
5.2.2 變工況對混合氣的濃度要求 123
5.3 汽油機(jī)混合氣的形成 123
5.3.1 缸外汽油噴射式汽油機(jī)混合氣
的形成 123
5.3.2 缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)混合氣的形成 126
5.3.3 均質(zhì)壓燃混合氣的形成 127
5.4 汽油機(jī)的燃燒室 129
5.4.1 對汽油機(jī)燃燒室的要求 130
5.4.2 常用典型燃燒室結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 132
5.4.3 其他類型燃燒室 134
5.5 汽油機(jī)燃燒過程 138
5.5.1 汽油機(jī)的正常燃燒 138
5.5.2 汽油機(jī)的不正常燃燒 145
5.5.3 汽油機(jī)燃燒過程的影響因素 148
本章小結(jié) 152
第6章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 156
6.1 柴油機(jī)的燃燒過程 156
6.1.1 柴油機(jī)的燃燒過程 156
6.1.2 燃燒放熱規(guī)律 159
6.2 柴油機(jī)的燃油噴射與霧化 161
6.2.1 燃油噴射過程 161
6.2.2 燃油的霧化和油束特性 167
6.3 混合氣的形成及燃燒室 168
6.3.1 柴油機(jī)混合氣的形成 168
6.3.2 燃燒室 173
6.3.3 燃燒過程的影響因素 181
本章小結(jié) 185
第7章 發(fā)動機(jī)的特性 187
7.1 發(fā)動機(jī)工況與功率標(biāo)定 187
7.1.1 發(fā)動機(jī)工況 187
7.1.2 發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)與工作過程參數(shù)間
的關(guān)系 189
7.1.3 發(fā)動機(jī)標(biāo)定工況及功率標(biāo)定 190
7.2 發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性 190
7.2.1 汽油機(jī)負(fù)荷特性 191
7.2.2 柴油機(jī)負(fù)荷特性 192
7.2.3 汽油機(jī)、柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線比較 193
7.2.4 負(fù)荷特性試驗(yàn) 194
7.3 發(fā)動機(jī)的速度特性 194
7.3.1 汽油機(jī)的速度特性 194
7.3.2 柴油機(jī)速度特性 196
7.3.3 汽油機(jī)、柴油機(jī)速度特性曲線對比 199
7.3.4 發(fā)動機(jī)扭矩特性 199
7.3.5 使用外特性 201
7.3.6 非穩(wěn)定工況對外特性的影響 202
7.3.7 速度特性試驗(yàn) 202
7.4 發(fā)動機(jī)的萬有特性 203
7.4.1 萬有特性 203
7.4.2 萬有特性的制取 203
7.4.3 萬有特性的應(yīng)用分析 204
7.4.4 萬有特性試驗(yàn) 205
7.5 發(fā)動機(jī)調(diào)整特性 205
7.5.1 汽油機(jī)調(diào)整特性 205
7.5.2 柴油機(jī)調(diào)整特性 208
7.6 柴油機(jī)的調(diào)速特性 209
7.6.1 發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作原理 209
7.6.2 調(diào)速特性 210
7.6.3 調(diào)速器的工作指標(biāo) 215
7.6.4 柴油機(jī)調(diào)速特性試驗(yàn) 217
7.7 發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn) 217
7.7.1 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)的分類及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 217
7.7.2 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺簡介 218
7.7.3 發(fā)動機(jī)功率的測量 219
7.7.4 燃油消耗率的測量 223
7.7.5 發(fā)動機(jī)功率標(biāo)定及進(jìn)氣修正 225
本章小結(jié) 226
第8章 發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓 231
8.1 發(fā)動機(jī)增壓概述 231
8.1.1 增壓的定義及衡量指標(biāo) 231
8.1.2 發(fā)動機(jī)增壓的結(jié)構(gòu)形式及分類 233
8.2 廢氣渦輪增壓器基本原理 235
8.2.1 離心式壓氣機(jī)的工作原理 237
8.2.2 徑流式渦輪機(jī)的工作原理 242
8.3 廢氣能量的利用 245
8.3.1 發(fā)動機(jī)排氣可用能量 245
8.3.2 排氣渦輪增壓系統(tǒng)的基本型式及
能量利用 246
8.4 車用增壓發(fā)動機(jī)性能 249
8.4.1 渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的
基本特點(diǎn) 249
8.4.2 增壓發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)上的變動 253
8.4.3 車用增壓發(fā)動機(jī)性能 254
8.5 汽油機(jī)增壓技術(shù) 259
本章小結(jié) 261
第9章 發(fā)動機(jī)排放與控制 263
9.1 發(fā)動機(jī)排放污染物及危害 263
9.2 發(fā)動機(jī)主要排放污染物的形成機(jī)理 265
9.3 汽油機(jī)排放污染物的影響因素及控制 266
9.3.1 汽油機(jī)排放污染物生成的主要
影響因素 266
9.3.2 汽油機(jī)的排放污染物的控制 268
9.4 柴油機(jī)排放污染物的影響因素及控制 273
9.4.1 柴油機(jī)排放污染物生成的主要
影響因素 273
9.4.2 柴油機(jī)的排放污染物的控制 274
9.5 排放測量與排放法規(guī) 278
9.5.1 排放測量 278
9.5.2 排放法規(guī) 281
本章小結(jié) 285
附錄 常用符號表 286

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