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内燃机技术（原书第8版）

内燃机技术（原书第8版）

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作者: [德] 理夏德·范·巴舒伊森(RichardvanBasshuysen)弗雷德·舍费尔（FredSchaefer）著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2024-12

版次: 1

ISBN: 9787111760986

定价: 499.00

装帧: 精装

开本: 16开

页数: 1032页

字数: 2223千字

分类: 教材教辅考试>教材>研究生教材>工程技术

本书系统介绍内燃机技术，内容包括内燃机历史的回顾、往复活塞式内燃机的定义和分类、特征参数、特场、热力学基础、传动机构、发动机零部件、发动机、摩擦学、换气过程、内燃机增压、混合气形成过程和混合气形成系统、着火、燃烧、燃烧过程、用于发动机和变速器控制的电子和机械、动力成系统、传感器、执行器、内燃机冷却、废气排放、运行材料、运行材料的过滤、计算和模拟、燃烧诊断——燃烧发展过程中的示功图和可视化、燃料消耗、噪声污染、发动机测量技术、混合动力驱动、替代的车辆驱动和apu（辅助动力装置）、发动机和车辆中的能源管理、2020年以后驱动用的能源、展望。本书适合内燃机专业工程师、研究人员及大专院校相关专业师生学参。
丛书序
译者的话
第8版前言
作者介绍
第1章历史的回顾1
参考文献6
第2章往复活塞式内燃机的定义和
分类7
2.1定义7
2.2分类的可能性8
2.2.1燃烧过程8
2.2.2燃料8
2.2.3工作过程8
2.2.4混合气形成9
2.2.5气体交换控制9
2.2.6充量供给9
2.2.7结构形式10
2.2.8点火11
2.2.9冷却11
2.2.10负荷调节11
2.2.11用途11
2.2.12转速和功率等级11
参考文献12
第3章特征参数13
3.1排量13
3.2压缩比14
3.3转速和活塞速度15
3.4转矩和功率16
3.5燃料消耗16
3.6气体功和平均压力18
3.7效率19
3.8空气流量和气缸充气量20
3.9空气-燃料比21
参考文献22
第4章特性场23
4.1燃料消耗特性场24
4.2排放特性场25
4.3点火特性场和喷射特性场28
4.4废气温度特性场28
第5章热力学基础30
5.1循环过程30
5.2比较过程31
5.2.1简单的模型过程31
5.2.2损失33
5.3开式的比较过程34
5.3.1理想发动机的工作过程34
5.3.2接近实际的工作过程36
5.4效率39
5.5发动机的能量平衡40
参考文献40
第6章传动机构42
6.1曲柄连杆机构42
6.1.1结构和功能42
6.1.2曲柄连杆机构上的力45
6.1.3切向力变化过程和平均
切向力49
6.1.4质量力51
6.1.5质量平衡56
6.1.6内部力矩60
6.1.7曲柄次序和点火次序60
6.2扭转振动61
6.2.1基础知识61
6.2.2机械装置的简化62
6.2.3固有频率和振型63
6.2.4激振力、激振功和激振振幅63
6.2.5降低曲轴偏置的措施65
6.2.6双质量飞轮65
6.3可变压缩比和可变排量67
6.3.1可变排量67
6.3.2可变压缩比67
参考文献70
第7章发动机零部件72
7.1活塞、活塞销、活塞销卡环72
7.1.1活塞72
7.1.2活塞销83
7.1.3活塞销卡环84
7.2连杆84
7.2.1连杆的结构类型85
7.2.2载荷85
7.2.3连杆螺栓86
7.2.4造型87
7.2.5连杆加工87
7.2.6连杆材料90
7.3活塞环90
7.3.1结构形式91
7.3.2环的配置93
7.3.3特征参数94
7.3.4活塞环的制造95
7.3.5应力、损伤、磨损、摩擦97
7.4曲轴箱98
7.4.1任务和功能98
7.4.2气缸曲轴箱的造型设计100
7.4.3声学优化104
7.4.4曲轴箱重量最小化105
7.4.5曲轴箱铸造工艺106
7.5气缸107
7.5.1气缸的造型设计107
7.5.2气缸运行面的加工110
7.5.3气缸冷却111
7.6油底壳112
7.7曲轴箱通风113
7.7.1法律上的边界条件113
7.7.2技术要求114
7.7.3现有曲轴箱通风系统的系统结构117
7.7.4油气分离118
7.7.5曲轴箱压力调节121
7.7.6模块化和气门罩集成化123
7.8气缸盖124
7.8.1气缸盖的基本设计124
7.8.2气缸盖的结构设计126
7.8.3铸造方法134
7.8.4模型制作和模具制作137
7.8.5机械加工和质量保证138
7.8.6气缸盖的实际结构形式139
7.8.7气缸盖技术展望143
7.9曲轴145
7.9.1在车辆中的功能145
7.9.2制造和特性146
7.9.3轻量化和提高强度的方法148
7.9.4曲轴的计算149
7.10配气机构零部件150
7.10.1标准配气机构150
7.10.2传动带张紧系统、张紧轮和
偏转轮160
7.10.3链张紧和导向系统162
7.11气门164
7.11.1功能和术语解释164
7.11.2制造方法和气门类型164
7.11.3结构形式166
7.11.4气门材料168
7.11.5特殊气门结构168
7.11.6气门锁片168
7.11.7气门转动装置169
7.12气门弹簧170
7.13气门座圈173
7.13.1引言173
7.13.2对气门座圈的要求173
7.14气门导管178
7.14.1对气门导管的要求178
7.14.2材料和特性180
7.14.3气门导管的几何尺寸182
7.14.4气缸盖装配183
7.15润滑油泵184
7.15.1润滑系统和对润滑油泵的要求184
7.15.2润滑油泵的结构形式185
7.15.3发动机润滑油泵的调节191
7.15.4泵的方案设计和安装位置198
7.15.5开发202
7.16凸轮轴208
7.16.1凸轮轴的任务208
7.16.2配气机构的配置208
7.16.3凸轮轴的结构209
7.16.4工艺和材料210
7.16.5轻量化215
7.16.6凸轮轴载荷的影响因素216
7.16.7凸轮轮廓的设计216
7.16.8运动学计算217
7.16.9动力学计算218
7.16.10凸轮轴调节系统219
7.17链传动221
7.17.1传动链结构形式222
7.17.2传动链特征参数223
7.17.3链轮224
7.17.4传动链导向元件224
7.17.5减小链传动摩擦的方案设计224
7.18带传动226
7.18.1用于凸轮轴驱动的齿形带传动226
7.18.2驱动辅助设备用的V带传动231
7.19内燃机中的轴承234
7.19.1基础234
7.19.2发动机轴承的计算和尺寸化236
7.19.3轴承材料241
7.19.4轴承结构形式——结构、承载能力、
应用246
7.19.5轴承失效250
7.19.6展望250
7.20进气系统251
7.20.1进气系统的组件252
7.20.2声学256
7.21密封系统259
7.21.1气缸盖密封系统259
7.21.2特殊的密封件263
7.21.3弹性体密封系统267
7.21.4开发方法270
7.22发动机上的螺栓273
7.22.1高强度的螺栓连接273
7.22.2质量要求273
7.22.3螺栓连接274
7.22.4附件螺栓连接和轻金属螺栓279
7.22.5螺栓拧紧方法280
7.23排气歧管281
7.23.1歧管的开发进程283
7.23.2作为单个组件的歧管283
7.23.3作为部分模块的歧管285
7.23.4集成的排气歧管285
7.23.5歧管组件285
7.24发动机水泵286
7.24.1要求、结构形式和结构设计286
7.24.2叶轮和螺旋通道288
7.24.3冷却液侧的密封289
7.24.4水泵的特性场和相似性关系290
7.24.5气蚀292
7.24.6流动模拟、流动分析、强度验证和
优化292
7.24.7可切换的、可调的和电动水泵293
7.25二冲程发动机的控制机构298
参考文献300
第8章发动机307
8.1发动机方案设计307
8.1.1发动机结构形式308
8.1.2与基础发动机相关的发动机方案设计
的差异特征310
8.1.3其他方案设计标准312
8.1.4汽车中附件布置的方案设计312
8.2实际的发动机313
8.3摩托车发动机/特殊用途发动机328
8.3.1道路用摩托车329
8.3.2越野摩托车342
8.3.3法规349
8.3.4赛车发动机359
8.3.5特殊应用364
8.4旋转活塞发动机/汪克尔发动机370
8.4.1历史370
8.4.2旋转活塞发动机的一般功能方式371
8.4.3四冲程原理371
8.4.4乘用车Renesis的旋转活塞
发动机372
8.4.5氢旋转活塞发动机374
8.5手提式工作机械用小排量发动机375
8.5.1排放法规376
8.5.2减少废气排放的措施377
8.5.3混合气形成和发动机管理379
参考文献381
第9章摩擦学383
9.1摩擦383
9.1.1特征参数383
9.1.2摩擦状况383
9.1.3摩擦的测量方法384
9.1.4运行状态和边界条件的影响385
9.1.5摩擦对燃料消耗的影响386
9.1.6实用内燃机的摩擦特性387
9.1.7以活塞组为例的摩擦计算的方法395
9.2润滑396
9.2.1摩擦学基础396
9.2.2润滑系统398
参考文献404
第10章换气过程406
10.1四冲程发动机中的换气装置406
10.1.1配气机构的结构类型407
10.1.2配气机构的结构部件408
10.1.3配气机构的运动学和动力学412
10.1.4四冲程发动机换气装置的设计415
10.2换气过程计算426
10.3二冲程发动机的换气过程428
10.3.1扫气方法428
10.3.2换气机构430
10.3.3扫气空气供给431
10.4可变的气门控制433
10.4.1凸轮轴调节器435
10.4.2具有分级式气门升程或开启持续
时间变化的系统442
10.4.3全可变气门控制444
10.4.4可变配气机构的展望458
10.5带可控进气空气阀的脉冲增压459
10.5.1概述459
10.5.2批量生产时对组件的要求460
10.5.3电气的系统集成462
10.5.4机械的系统集成462
10.5.5集成的脉冲增压器进气模块462
参考文献463
第11章内燃机增压465
11.1机械增压465
11.2废气涡轮增压466
11.3增压空气冷却467
11.4发动机与压气机的相互作用468
11.4.1压气机特性场中的四冲程
发动机468
11.4.2机械增压469
11.4.3废气涡轮增压469
11.5动态特性474
11.6增压发动机中的附加措施477
11.6.1汽油机477
11.6.2柴油机477
11.7乘用车通过分动增压和二级增压拓展
功率（高增压）478
11.7.1二级增压方法的历史和演变（分级
增压）478
11.7.2二级增压的热力学479
11.7.3分动增压和二级增压方案设计/
系统480
11.7.4应用范围482
11.8在涡轮增压器试验台上确定涡轮增压器
特性场482
11.8.1涡轮增压器试验台的原理结构483
11.8.2压气机和涡轮机的特性场483
11.8.3在发动机工作过程模拟中使用涡轮
增压器特性场时的特点485
参考文献486
第12章混合气形成过程和混合气形成
系统489
12.1内部混合气形成489
12.2外部混合气形成489
12.3汽油机混合气形成（化油器/汽油
喷射）489
12.3.1化油器的工作原理489
12.3.2借助于汽油喷射的混合气形成490
12.4柴油机混合气形成500
12.4.1燃油喷射系统概述501
12.4.2具有喷射同步压力产生的系统506
12.4.3带中央蓄压器的系统511
12.4.4喷嘴和喷嘴体517
12.4.5喷射系统与发动机的适配520
12.5燃料供给系统523
12.5.1燃料箱523
12.5.2燃料箱通风系统524
12.5.3对燃料输送系统的要求524
12.5.4液位状态测量530
参考文献531
第13章着火533
13.1汽油机着火533
13.1.1着火概述533
13.1.2对点火系统的要求533
13.1.3最小点火能量533
13.1.4火花点火的基础533
13.1.5线圈点火系统（感应式）534
13.1.6其他的点火系统536
13.1.7燃气发动机536
13.1.8总结/展望536
13.2火花塞537
13.2.1对火花塞的要求537
13.2.2结构形式537
13.2.3热值538
13.2.4点火电压需求538
13.2.5点火特性（和混合气着火）539
13.2.6磨损540
13.2.7应用541
13.3柴油机着火541
13.3.1自行着火和燃烧541
13.3.2柴油机的冷起动542
13.3.3冷起动支持组件544
13.3.4展望548
参考文献549
第14章燃烧550
14.1燃料和燃料化学550
14.2碳氢化合物的氧化552
14.3自行着火553
14.3.1H2-O2系统553
14.3.2碳氢化合物的着火554
14.3.3快速压缩发动机555
14.3.4柴油机555
14.3.5HCCI发动机555
14.3.6发动机爆燃555
14.3.7自行着火的建模555
14.4火焰传播556
14.4.1湍流尺度556
14.4.2火焰类型557
14.5建模和模拟558
14.5.1燃烧模型分类559
14.5.2零维模型559
14.5.3现象学模型562
14.5.43D-CFD模型563
参考文献564
第15章燃烧过程566
15.1柴油机566
15.1.1柴油燃烧566
15.1.2四冲程柴油机燃烧过程571
15.2汽油机580
15.2.1进气道喷射发动机（PFI发动机）
的燃烧过程580
15.2.2直接喷射火花点火（DISI）
发动机的燃烧过程590
15.3二冲程柴油机605
15.4二冲程汽油机606
参考文献609
第16章用于发动机和变速器控制的电子
和机械612
16.1环境要求612
16.1.1安装分类612
16.1.2热管理613
16.2独立产品615
16.3连接技术618
16.4变速器控制单元618
16.4.1系统描述619
16.4.2变速器控制单元类型620
16.4.3“机电一体化变速器模块”的应用
示例622
16.4.4选择“正确”的控制单元类型的
决策标准623
16.5电子架构、结构和元件623
16.5.1基本结构623
16.5.2电子元件624
16.6控制单元电子设备630
16.6.1概述630
16.6.2信号处理630
16.6.3信号评估631
16.6.4信号输出632
16.6.5电源供给633
16.6.6接口634
16.6.7变速器控制单元的电子设备634
16.7软件架构设计638
16.7.1软件在发动机控制中的任务638
16.7.2对软件的要求639
16.7.3软件的架构方案设计639
16.7.4软件开发流程640
16.8内燃机的控制640
16.8.1驾驶员请求和驾驶员辅助系统640
16.8.2动力总成管理640
16.8.3基于转矩的发动机控制功能
结构641
16.8.4基于模型的函数的进气歧管充气模型
示例642
16.9功能643
16.9.1I调节643
16.9.2防抖动功能645
16.9.3节气门调节647
16.9.4爆燃调节647
16.9.5车载诊断（OBD）649
16.9.6安全性方案设计652
16.10动力总成控制中的安全性方案设计653
16.1148V车载电气系统中的发动机和变速器
控制单元656
16.11.1架构匹配657
16.11.2标准化活动657
参考文献657
第17章动力总成系统658
17.1动力总成架构658
17.2汽车纵向动力学659
17.3变速器类型659
17.4功率层级和信号处理层级661
17.5变速器控制661
17.6集成的动力总成管理（IPM）663
17.7动力总成电气化组件664
17.7.1概述664
17.7.2混合动力和电驱动变体665
17.7.3组件666
17.7.4电力电子设备666
17.7.5电机667
17.7.6能量存储装置668
参考文献671
第18章传感器672
18.1温度传感器672
18.2液位传感器672
18.3爆燃传感器673
18.4废气传感器673
18.4.1氧传感器674
18.4.2NOx传感器674
18.5压力传感器675
18.5.1常压传感器675
18.5.2中等压力传感器676
18.5.3高压传感器676
18.5.4压力开关676
18.6空气质量流量传感器677
18.6.1测量原理677
18.6.2空气质量流量传感器结构677
18.6.3二次空气质量传感器678
18.7转速传感器678
18.7.1无源转速传感器678
18.7.2有源传感器678
18.8柴油机的燃烧室压力传感器679
参考文献680
第19章执行器681
19.1驱动器 681
19.1.1气动驱动器681
19.1.2电驱动器681
19.1.3与发动机控制电子装置的通信682
19.1.4重置/默认位置683
19.2节流板执行器683
19.2.1汽油机的核心功能683
19.2.2柴油机的核心功能683
19.2.3其他功能683
19.2.4“线控驱动”(E-Gas)684
19.2.5旁通阀功能685
19.2.6真空/预节流执行器685
19.3涡流节流板和紊流节流板/谐振增压686
19.3.1气道停用686
19.3.2分层充气686
19.4可变涡轮截面涡轮增压器687
19.5废气再循环阀687
19.6蒸发排放组件689
19.6.1油箱通风阀689
19.6.2蒸发排放的诊断690
进一步阅读的文献692
第20章内燃机冷却693
20.1概述693
20.2对冷却系统的要求693
20.3计算基础和仿真工具694
20.4发动机冷却子系统695
20.4.1冷却介质冷却695
20.4.2增压空气冷却697
20.4.3废气冷却697
20.4.4润滑油冷却698
20.4.5风扇和风扇驱动699
20.5冷却模块700
20.6发动机冷却系统700
进一步阅读的文献701
第21章废气排放702
21.1法规702
21.1.1欧洲702
21.1.2美国加利福尼亚州703
21.1.3日本704
21.1.4新兴市场704
21.1.5废气排放法规的统一704
21.2废气测量技术704
21.2.1用于机动车认证的测量技术704
21.2.2用于发动机开发的测量技术705
21.3有害物和成因709
21.3.1汽油机710
21.3.2柴油机712
21.4减少有害物713
21.5汽油机废气后处理 717
21.5.1催化器构造和化学反应717
21.5.2按化学当量比运行的发动机的催化器
设计718
21.5.3稀燃发动机的催化器方案设计723
21.5.4催化器金属载体730
21.6柴油机废气后处理737
21.6.1柴油机氧化催化器737
21.6.2乘用车柴油机用NOx吸附器741
21.6.3颗粒捕集器743
21.6.4催化颗粒过滤器763
21.6.5764
参考文献766
第22章运行材料771
22.1燃料771
22.1.1柴油771
22.1.2汽油782
22.2润滑材料800
22.2.1润滑材料的类型800
22.2.2润滑的任务800
22.2.3润滑的类型801
22.2.4对润滑油的要求801
22.2.5黏度/黏度指数（V.I.）802
22.2.6基础液803
22.2.7润滑材料添加剂804
22.2.8四冲程发动机用润滑油807
22.2.9二冲程发动机用润滑油818
22.3冷却介质820
22.3.1防冻820
22.3.2防腐蚀保护820
22.3.3规格821
参考文献821
第23章运行材料的过滤823
23.1空气滤清器823
23.1.1环境空气中的颗粒尺寸和颗粒
浓度823
23.1.2表征发动机空气滤清器的参数823
23.1.3内燃机所使用的空气过滤介质824
23.1.4空气滤清器元件的试验825
23.1.5空气滤清器滤芯元件的设计826
23.1.6车辆上应用的空气滤清器系统826
23.2燃料滤清器827
23.2.1全球对燃料滤清器系统的要求827
23.2.2燃料滤清器的特征参数828
23.2.3柴油滤清器和过滤介质828
23.2.4从柴油中分离水829
23.2.5汽油滤清器和过滤介质830
23.2.6用于内燃机的燃料滤清器系统831
23.3发动机润滑油滤清器831
23.3.1对发动机润滑油滤清器的要求832
23.3.2润滑油滤清器元件和润滑油滤清器
系统的表征832
23.3.3润滑油滤清器的过滤介质833
23.3.4润滑油滤清器系统和发动机润滑油
滤清器的结构形式835
23.3.5用于碳烟分离的辅助滤清器836
参考文献837
第24章计算和模拟839
24.1方法839
24.2选定的应用示例841
24.3活塞计算843
24.3.1概述843
24.3.2对活塞材料及其特性的要求844
24.3.3基于CAD几何尺寸创建有限元
模型845
24.3.4用于确定热边界条件的热力学
模拟845
24.3.5温度场的FE计算845
24.3.6要考虑的每个载荷工况时的应力和
变形的FE计算846
24.3.7疲劳强度估算849
24.3.8计算结果的评估851
参考文献851
·ⅩⅦ·
第25章燃烧诊断——燃烧发展过程中的
示功图和可视化852
25.1问题的提出852
25.2示功图852
25.2.1测量技术854
25.2.2质量标准855
25.2.3示功图测量展望855
25.2.4循环级精确的信号和基于模型的
发动机控制855
25.3可视化856
25.3.1任务和问题的提出856
25.3.2可视化在实际发动机运行中的
应用856
25.3.3通过火焰自身的发光可视化真实
发动机运行时的燃烧858
25.3.4发亮过程的可视化863
25.3.5可视化发展前景863
参考文献864
第26章燃料消耗865
26.1一般的影响因素866
26.1.1空气阻力866
26.1.2质量867
26.1.3车轮阻力868
26.1.4燃料消耗868
26.2发动机措施869
26.2.1小型化和调整大小870
26.2.2降低转速873
26.2.3柴油机873
26.2.4汽油机874
26.2.5HCCI燃烧过程875
26.2.6可变配气机构875
26.2.7气缸停用877
26.2.8辅助设备878
26.2.9减少燃料消耗的热管理措施878
26.2.10混合动力方案设计879
26.3变速器传动比880
26.3.1直接档的选择880
26.3.2在最高档总传动比的选择881
26.4驾驶员行为882
26.5CO2排放884
26.5.1CO2排放和燃料消耗884
26.5.2发动机应用对CO2排放的影响885
26.5.3全球CO2排放的发展885
参考文献886
第27章噪声污染888
27.1物理基础和概念888
27.2法定的外部噪声法规890
27.2.1外部噪声法规的发展890
27.2.2此前的外部噪声测量方法891
27.2.3符合540/2014/EG以及ECE R51:03
的新的外部噪声测量方法891
27.2.4新法规的限值和实施日期891
27.2.5对减少交通噪声的影响893
27.3外部噪声源893
27.4降低外部噪声的措施893
27.4.1发动机方面的措施893
27.4.2汽车方面的措施894
27.5内部空间的发动机噪声895
27.6发动机结构设计者的声学指南896
27.7测量技术和分析方法898
27.8心理声学899
27.9声音工程900
27.10仿真工具900
27.11抗噪声系统：通过反声降低噪声901
参考文献902
第28章发动机测量技术903
参考文献918
第29章混合动力驱动920
29.1历史920
29.2混合动力驱动基础923
29.2.1原理924
29.2.2组件924
29.2.3功能925
29.3混合动力驱动分类926
29.3.1类型926
29.3.2功率分类927
29.4电动驱动系统928
29.4.1电力机械928
29.4.2功率范围934
29.4.3控制934
29.4.4电力电子设备934
29.4.5电力变换器934
29.5能量存储系统936
29.5.1铅酸蓄电池938
29.5.2镍金属氢化物电池938
29.5.3钠氯化镍电池938
29.5.4锂离子电池939
29.5.5超级电容器939
2
内容简介:

本书系统介绍内燃机技术，内容包括内燃机历史的回顾、往复活塞式内燃机的定义和分类、特征参数、特场、热力学基础、传动机构、发动机零部件、发动机、摩擦学、换气过程、内燃机增压、混合气形成过程和混合气形成系统、着火、燃烧、燃烧过程、用于发动机和变速器控制的电子和机械、动力成系统、传感器、执行器、内燃机冷却、废气排放、运行材料、运行材料的过滤、计算和模拟、燃烧诊断——燃烧发展过程中的示功图和可视化、燃料消耗、噪声污染、发动机测量技术、混合动力驱动、替代的车辆驱动和apu（辅助动力装置）、发动机和车辆中的能源管理、2020年以后驱动用的能源、展望。本书适合内燃机专业工程师、研究人员及大专院校相关专业师生学参。
目录:

丛书序
译者的话
第8版前言
作者介绍
第1章历史的回顾1
参考文献6
第2章往复活塞式内燃机的定义和
分类7
2.1定义7
2.2分类的可能性8
2.2.1燃烧过程8
2.2.2燃料8
2.2.3工作过程8
2.2.4混合气形成9
2.2.5气体交换控制9
2.2.6充量供给9
2.2.7结构形式10
2.2.8点火11
2.2.9冷却11
2.2.10负荷调节11
2.2.11用途11
2.2.12转速和功率等级11
参考文献12
第3章特征参数13
3.1排量13
3.2压缩比14
3.3转速和活塞速度15
3.4转矩和功率16
3.5燃料消耗16
3.6气体功和平均压力18
3.7效率19
3.8空气流量和气缸充气量20
3.9空气-燃料比21
参考文献22
第4章特性场23
4.1燃料消耗特性场24
4.2排放特性场25
4.3点火特性场和喷射特性场28
4.4废气温度特性场28
第5章热力学基础30
5.1循环过程30
5.2比较过程31
5.2.1简单的模型过程31
5.2.2损失33
5.3开式的比较过程34
5.3.1理想发动机的工作过程34
5.3.2接近实际的工作过程36
5.4效率39
5.5发动机的能量平衡40
参考文献40
第6章传动机构42
6.1曲柄连杆机构42
6.1.1结构和功能42
6.1.2曲柄连杆机构上的力45
6.1.3切向力变化过程和平均
切向力49
6.1.4质量力51
6.1.5质量平衡56
6.1.6内部力矩60
6.1.7曲柄次序和点火次序60
6.2扭转振动61
6.2.1基础知识61
6.2.2机械装置的简化62
6.2.3固有频率和振型63
6.2.4激振力、激振功和激振振幅63
6.2.5降低曲轴偏置的措施65
6.2.6双质量飞轮65
6.3可变压缩比和可变排量67
6.3.1可变排量67
6.3.2可变压缩比67
参考文献70
第7章发动机零部件72
7.1活塞、活塞销、活塞销卡环72
7.1.1活塞72
7.1.2活塞销83
7.1.3活塞销卡环84
7.2连杆84
7.2.1连杆的结构类型85
7.2.2载荷85
7.2.3连杆螺栓86
7.2.4造型87
7.2.5连杆加工87
7.2.6连杆材料90
7.3活塞环90
7.3.1结构形式91
7.3.2环的配置93
7.3.3特征参数94
7.3.4活塞环的制造95
7.3.5应力、损伤、磨损、摩擦97
7.4曲轴箱98
7.4.1任务和功能98
7.4.2气缸曲轴箱的造型设计100
7.4.3声学优化104
7.4.4曲轴箱重量最小化105
7.4.5曲轴箱铸造工艺106
7.5气缸107
7.5.1气缸的造型设计107
7.5.2气缸运行面的加工110
7.5.3气缸冷却111
7.6油底壳112
7.7曲轴箱通风113
7.7.1法律上的边界条件113
7.7.2技术要求114
7.7.3现有曲轴箱通风系统的系统结构117
7.7.4油气分离118
7.7.5曲轴箱压力调节121
7.7.6模块化和气门罩集成化123
7.8气缸盖124
7.8.1气缸盖的基本设计124
7.8.2气缸盖的结构设计126
7.8.3铸造方法134
7.8.4模型制作和模具制作137
7.8.5机械加工和质量保证138
7.8.6气缸盖的实际结构形式139
7.8.7气缸盖技术展望143
7.9曲轴145
7.9.1在车辆中的功能145
7.9.2制造和特性146
7.9.3轻量化和提高强度的方法148
7.9.4曲轴的计算149
7.10配气机构零部件150
7.10.1标准配气机构150
7.10.2传动带张紧系统、张紧轮和
偏转轮160
7.10.3链张紧和导向系统162
7.11气门164
7.11.1功能和术语解释164
7.11.2制造方法和气门类型164
7.11.3结构形式166
7.11.4气门材料168
7.11.5特殊气门结构168
7.11.6气门锁片168
7.11.7气门转动装置169
7.12气门弹簧170
7.13气门座圈173
7.13.1引言173
7.13.2对气门座圈的要求173
7.14气门导管178
7.14.1对气门导管的要求178
7.14.2材料和特性180
7.14.3气门导管的几何尺寸182
7.14.4气缸盖装配183
7.15润滑油泵184
7.15.1润滑系统和对润滑油泵的要求184
7.15.2润滑油泵的结构形式185
7.15.3发动机润滑油泵的调节191
7.15.4泵的方案设计和安装位置198
7.15.5开发202
7.16凸轮轴208
7.16.1凸轮轴的任务208
7.16.2配气机构的配置208
7.16.3凸轮轴的结构209
7.16.4工艺和材料210
7.16.5轻量化215
7.16.6凸轮轴载荷的影响因素216
7.16.7凸轮轮廓的设计216
7.16.8运动学计算217
7.16.9动力学计算218
7.16.10凸轮轴调节系统219
7.17链传动221
7.17.1传动链结构形式222
7.17.2传动链特征参数223
7.17.3链轮224
7.17.4传动链导向元件224
7.17.5减小链传动摩擦的方案设计224
7.18带传动226
7.18.1用于凸轮轴驱动的齿形带传动226
7.18.2驱动辅助设备用的V带传动231
7.19内燃机中的轴承234
7.19.1基础234
7.19.2发动机轴承的计算和尺寸化236
7.19.3轴承材料241
7.19.4轴承结构形式——结构、承载能力、
应用246
7.19.5轴承失效250
7.19.6展望250
7.20进气系统251
7.20.1进气系统的组件252
7.20.2声学256
7.21密封系统259
7.21.1气缸盖密封系统259
7.21.2特殊的密封件263
7.21.3弹性体密封系统267
7.21.4开发方法270
7.22发动机上的螺栓273
7.22.1高强度的螺栓连接273
7.22.2质量要求273
7.22.3螺栓连接274
7.22.4附件螺栓连接和轻金属螺栓279
7.22.5螺栓拧紧方法280
7.23排气歧管281
7.23.1歧管的开发进程283
7.23.2作为单个组件的歧管283
7.23.3作为部分模块的歧管285
7.23.4集成的排气歧管285
7.23.5歧管组件285
7.24发动机水泵286
7.24.1要求、结构形式和结构设计286
7.24.2叶轮和螺旋通道288
7.24.3冷却液侧的密封289
7.24.4水泵的特性场和相似性关系290
7.24.5气蚀292
7.24.6流动模拟、流动分析、强度验证和
优化292
7.24.7可切换的、可调的和电动水泵293
7.25二冲程发动机的控制机构298
参考文献300
第8章发动机307
8.1发动机方案设计307
8.1.1发动机结构形式308
8.1.2与基础发动机相关的发动机方案设计
的差异特征310
8.1.3其他方案设计标准312
8.1.4汽车中附件布置的方案设计312
8.2实际的发动机313
8.3摩托车发动机/特殊用途发动机328
8.3.1道路用摩托车329
8.3.2越野摩托车342
8.3.3法规349
8.3.4赛车发动机359
8.3.5特殊应用364
8.4旋转活塞发动机/汪克尔发动机370
8.4.1历史370
8.4.2旋转活塞发动机的一般功能方式371
8.4.3四冲程原理371
8.4.4乘用车Renesis的旋转活塞
发动机372
8.4.5氢旋转活塞发动机374
8.5手提式工作机械用小排量发动机375
8.5.1排放法规376
8.5.2减少废气排放的措施377
8.5.3混合气形成和发动机管理379
参考文献381
第9章摩擦学383
9.1摩擦383
9.1.1特征参数383
9.1.2摩擦状况383
9.1.3摩擦的测量方法384
9.1.4运行状态和边界条件的影响385
9.1.5摩擦对燃料消耗的影响386
9.1.6实用内燃机的摩擦特性387
9.1.7以活塞组为例的摩擦计算的方法395
9.2润滑396
9.2.1摩擦学基础396
9.2.2润滑系统398
参考文献404
第10章换气过程406
10.1四冲程发动机中的换气装置406
10.1.1配气机构的结构类型407
10.1.2配气机构的结构部件408
10.1.3配气机构的运动学和动力学412
10.1.4四冲程发动机换气装置的设计415
10.2换气过程计算426
10.3二冲程发动机的换气过程428
10.3.1扫气方法428
10.3.2换气机构430
10.3.3扫气空气供给431
10.4可变的气门控制433
10.4.1凸轮轴调节器435
10.4.2具有分级式气门升程或开启持续
时间变化的系统442
10.4.3全可变气门控制444
10.4.4可变配气机构的展望458
10.5带可控进气空气阀的脉冲增压459
10.5.1概述459
10.5.2批量生产时对组件的要求460
10.5.3电气的系统集成462
10.5.4机械的系统集成462
10.5.5集成的脉冲增压器进气模块462
参考文献463
第11章内燃机增压465
11.1机械增压465
11.2废气涡轮增压466
11.3增压空气冷却467
11.4发动机与压气机的相互作用468
11.4.1压气机特性场中的四冲程
发动机468
11.4.2机械增压469
11.4.3废气涡轮增压469
11.5动态特性474
11.6增压发动机中的附加措施477
11.6.1汽油机477
11.6.2柴油机477
11.7乘用车通过分动增压和二级增压拓展
功率（高增压）478
11.7.1二级增压方法的历史和演变（分级
增压）478
11.7.2二级增压的热力学479
11.7.3分动增压和二级增压方案设计/
系统480
11.7.4应用范围482
11.8在涡轮增压器试验台上确定涡轮增压器
特性场482
11.8.1涡轮增压器试验台的原理结构483
11.8.2压气机和涡轮机的特性场483
11.8.3在发动机工作过程模拟中使用涡轮
增压器特性场时的特点485
参考文献486
第12章混合气形成过程和混合气形成
系统489
12.1内部混合气形成489
12.2外部混合气形成489
12.3汽油机混合气形成（化油器/汽油
喷射）489
12.3.1化油器的工作原理489
12.3.2借助于汽油喷射的混合气形成490
12.4柴油机混合气形成500
12.4.1燃油喷射系统概述501
12.4.2具有喷射同步压力产生的系统506
12.4.3带中央蓄压器的系统511
12.4.4喷嘴和喷嘴体517
12.4.5喷射系统与发动机的适配520
12.5燃料供给系统523
12.5.1燃料箱523
12.5.2燃料箱通风系统524
12.5.3对燃料输送系统的要求524
12.5.4液位状态测量530
参考文献531
第13章着火533
13.1汽油机着火533
13.1.1着火概述533
13.1.2对点火系统的要求533
13.1.3最小点火能量533
13.1.4火花点火的基础533
13.1.5线圈点火系统（感应式）534
13.1.6其他的点火系统536
13.1.7燃气发动机536
13.1.8总结/展望536
13.2火花塞537
13.2.1对火花塞的要求537
13.2.2结构形式537
13.2.3热值538
13.2.4点火电压需求538
13.2.5点火特性（和混合气着火）539
13.2.6磨损540
13.2.7应用541
13.3柴油机着火541
13.3.1自行着火和燃烧541
13.3.2柴油机的冷起动542
13.3.3冷起动支持组件544
13.3.4展望548
参考文献549
第14章燃烧550
14.1燃料和燃料化学550
14.2碳氢化合物的氧化552
14.3自行着火553
14.3.1H2-O2系统553
14.3.2碳氢化合物的着火554
14.3.3快速压缩发动机555
14.3.4柴油机555
14.3.5HCCI发动机555
14.3.6发动机爆燃555
14.3.7自行着火的建模555
14.4火焰传播556
14.4.1湍流尺度556
14.4.2火焰类型557
14.5建模和模拟558
14.5.1燃烧模型分类559
14.5.2零维模型559
14.5.3现象学模型562
14.5.43D-CFD模型563
参考文献564
第15章燃烧过程566
15.1柴油机566
15.1.1柴油燃烧566
15.1.2四冲程柴油机燃烧过程571
15.2汽油机580
15.2.1进气道喷射发动机（PFI发动机）
的燃烧过程580
15.2.2直接喷射火花点火（DISI）
发动机的燃烧过程590
15.3二冲程柴油机605
15.4二冲程汽油机606
参考文献609
第16章用于发动机和变速器控制的电子
和机械612
16.1环境要求612
16.1.1安装分类612
16.1.2热管理613
16.2独立产品615
16.3连接技术618
16.4变速器控制单元618
16.4.1系统描述619
16.4.2变速器控制单元类型620
16.4.3“机电一体化变速器模块”的应用
示例622
16.4.4选择“正确”的控制单元类型的
决策标准623
16.5电子架构、结构和元件623
16.5.1基本结构623
16.5.2电子元件624
16.6控制单元电子设备630
16.6.1概述630
16.6.2信号处理630
16.6.3信号评估631
16.6.4信号输出632
16.6.5电源供给633
16.6.6接口634
16.6.7变速器控制单元的电子设备634
16.7软件架构设计638
16.7.1软件在发动机控制中的任务638
16.7.2对软件的要求639
16.7.3软件的架构方案设计639
16.7.4软件开发流程640
16.8内燃机的控制640
16.8.1驾驶员请求和驾驶员辅助系统640
16.8.2动力总成管理640
16.8.3基于转矩的发动机控制功能
结构641
16.8.4基于模型的函数的进气歧管充气模型
示例642
16.9功能643
16.9.1I调节643
16.9.2防抖动功能645
16.9.3节气门调节647
16.9.4爆燃调节647
16.9.5车载诊断（OBD）649
16.9.6安全性方案设计652
16.10动力总成控制中的安全性方案设计653
16.1148V车载电气系统中的发动机和变速器
控制单元656
16.11.1架构匹配657
16.11.2标准化活动657
参考文献657
第17章动力总成系统658
17.1动力总成架构658
17.2汽车纵向动力学659
17.3变速器类型659
17.4功率层级和信号处理层级661
17.5变速器控制661
17.6集成的动力总成管理（IPM）663
17.7动力总成电气化组件664
17.7.1概述664
17.7.2混合动力和电驱动变体665
17.7.3组件666
17.7.4电力电子设备666
17.7.5电机667
17.7.6能量存储装置668
参考文献671
第18章传感器672
18.1温度传感器672
18.2液位传感器672
18.3爆燃传感器673
18.4废气传感器673
18.4.1氧传感器674
18.4.2NOx传感器674
18.5压力传感器675
18.5.1常压传感器675
18.5.2中等压力传感器676
18.5.3高压传感器676
18.5.4压力开关676
18.6空气质量流量传感器677
18.6.1测量原理677
18.6.2空气质量流量传感器结构677
18.6.3二次空气质量传感器678
18.7转速传感器678
18.7.1无源转速传感器678
18.7.2有源传感器678
18.8柴油机的燃烧室压力传感器679
参考文献680
第19章执行器681
19.1驱动器 681
19.1.1气动驱动器681
19.1.2电驱动器681
19.1.3与发动机控制电子装置的通信682
19.1.4重置/默认位置683
19.2节流板执行器683
19.2.1汽油机的核心功能683
19.2.2柴油机的核心功能683
19.2.3其他功能683
19.2.4“线控驱动”(E-Gas)684
19.2.5旁通阀功能685
19.2.6真空/预节流执行器685
19.3涡流节流板和紊流节流板/谐振增压686
19.3.1气道停用686
19.3.2分层充气686
19.4可变涡轮截面涡轮增压器687
19.5废气再循环阀687
19.6蒸发排放组件689
19.6.1油箱通风阀689
19.6.2蒸发排放的诊断690
进一步阅读的文献692
第20章内燃机冷却693
20.1概述693
20.2对冷却系统的要求693
20.3计算基础和仿真工具694
20.4发动机冷却子系统695
20.4.1冷却介质冷却695
20.4.2增压空气冷却697
20.4.3废气冷却697
20.4.4润滑油冷却698
20.4.5风扇和风扇驱动699
20.5冷却模块700
20.6发动机冷却系统700
进一步阅读的文献701
第21章废气排放702
21.1法规702
21.1.1欧洲702
21.1.2美国加利福尼亚州703
21.1.3日本704
21.1.4新兴市场704
21.1.5废气排放法规的统一704
21.2废气测量技术704
21.2.1用于机动车认证的测量技术704
21.2.2用于发动机开发的测量技术705
21.3有害物和成因709
21.3.1汽油机710
21.3.2柴油机712
21.4减少有害物713
21.5汽油机废气后处理 717
21.5.1催化器构造和化学反应717
21.5.2按化学当量比运行的发动机的催化器
设计718
21.5.3稀燃发动机的催化器方案设计723
21.5.4催化器金属载体730
21.6柴油机废气后处理737
21.6.1柴油机氧化催化器737
21.6.2乘用车柴油机用NOx吸附器741
21.6.3颗粒捕集器743
21.6.4催化颗粒过滤器763
21.6.5764
参考文献766
第22章运行材料771
22.1燃料771
22.1.1柴油771
22.1.2汽油782
22.2润滑材料800
22.2.1润滑材料的类型800
22.2.2润滑的任务800
22.2.3润滑的类型801
22.2.4对润滑油的要求801
22.2.5黏度/黏度指数（V.I.）802
22.2.6基础液803
22.2.7润滑材料添加剂804
22.2.8四冲程发动机用润滑油807
22.2.9二冲程发动机用润滑油818
22.3冷却介质820
22.3.1防冻820
22.3.2防腐蚀保护820
22.3.3规格821
参考文献821
第23章运行材料的过滤823
23.1空气滤清器823
23.1.1环境空气中的颗粒尺寸和颗粒
浓度823
23.1.2表征发动机空气滤清器的参数823
23.1.3内燃机所使用的空气过滤介质824
23.1.4空气滤清器元件的试验825
23.1.5空气滤清器滤芯元件的设计826
23.1.6车辆上应用的空气滤清器系统826
23.2燃料滤清器827
23.2.1全球对燃料滤清器系统的要求827
23.2.2燃料滤清器的特征参数828
23.2.3柴油滤清器和过滤介质828
23.2.4从柴油中分离水829
23.2.5汽油滤清器和过滤介质830
23.2.6用于内燃机的燃料滤清器系统831
23.3发动机润滑油滤清器831
23.3.1对发动机润滑油滤清器的要求832
23.3.2润滑油滤清器元件和润滑油滤清器
系统的表征832
23.3.3润滑油滤清器的过滤介质833
23.3.4润滑油滤清器系统和发动机润滑油
滤清器的结构形式835
23.3.5用于碳烟分离的辅助滤清器836
参考文献837
第24章计算和模拟839
24.1方法839
24.2选定的应用示例841
24.3活塞计算843
24.3.1概述843
24.3.2对活塞材料及其特性的要求844
24.3.3基于CAD几何尺寸创建有限元
模型845
24.3.4用于确定热边界条件的热力学
模拟845
24.3.5温度场的FE计算845
24.3.6要考虑的每个载荷工况时的应力和
变形的FE计算846
24.3.7疲劳强度估算849
24.3.8计算结果的评估851
参考文献851
·ⅩⅦ·
第25章燃烧诊断——燃烧发展过程中的
示功图和可视化852
25.1问题的提出852
25.2示功图852
25.2.1测量技术854
25.2.2质量标准855
25.2.3示功图测量展望855
25.2.4循环级精确的信号和基于模型的
发动机控制855
25.3可视化856
25.3.1任务和问题的提出856
25.3.2可视化在实际发动机运行中的
应用856
25.3.3通过火焰自身的发光可视化真实
发动机运行时的燃烧858
25.3.4发亮过程的可视化863
25.3.5可视化发展前景863
参考文献864
第26章燃料消耗865
26.1一般的影响因素866
26.1.1空气阻力866
26.1.2质量867
26.1.3车轮阻力868
26.1.4燃料消耗868
26.2发动机措施869
26.2.1小型化和调整大小870
26.2.2降低转速873
26.2.3柴油机873
26.2.4汽油机874
26.2.5HCCI燃烧过程875
26.2.6可变配气机构875
26.2.7气缸停用877
26.2.8辅助设备878
26.2.9减少燃料消耗的热管理措施878
26.2.10混合动力方案设计879
26.3变速器传动比880
26.3.1直接档的选择880
26.3.2在最高档总传动比的选择881
26.4驾驶员行为882
26.5CO2排放884
26.5.1CO2排放和燃料消耗884
26.5.2发动机应用对CO2排放的影响885
26.5.3全球CO2排放的发展885
参考文献886
第27章噪声污染888
27.1物理基础和概念888
27.2法定的外部噪声法规890
27.2.1外部噪声法规的发展890
27.2.2此前的外部噪声测量方法891
27.2.3符合540/2014/EG以及ECE R51:03
的新的外部噪声测量方法891
27.2.4新法规的限值和实施日期891
27.2.5对减少交通噪声的影响893
27.3外部噪声源893
27.4降低外部噪声的措施893
27.4.1发动机方面的措施893
27.4.2汽车方面的措施894
27.5内部空间的发动机噪声895
27.6发动机结构设计者的声学指南896
27.7测量技术和分析方法898
27.8心理声学899
27.9声音工程900
27.10仿真工具900
27.11抗噪声系统：通过反声降低噪声901
参考文献902
第28章发动机测量技术903
参考文献918
第29章混合动力驱动920
29.1历史920
29.2混合动力驱动基础923
29.2.1原理924
29.2.2组件924
29.2.3功能925
29.3混合动力驱动分类926
29.3.1类型926
29.3.2功率分类927
29.4电动驱动系统928
29.4.1电力机械928
29.4.2功率范围934
29.4.3控制934
29.4.4电力电子设备934
29.4.5电力变换器934
29.5能量存储系统936
29.5.1铅酸蓄电池938
29.5.2镍金属氢化物电池938
29.5.3钠氯化镍电池938
29.5.4锂离子电池939
29.5.5超级电容器939
2

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