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符号说明 1

第一篇　热力工程基础 3

第1章　热力学第一定律 4

1.1　工程热力学基本概念 4

1.1.1　工质及热力系统 4

1.1.2　状态及状态参数 5

1.1.3　状态参数的坐标图 8

1.1.4　热力过程和循环 8

1.1.5　功和热量 9

1.2　热力学第一定律 11

1.2.1　热力学第一定律的表达式 11

1.2.2　闭口系统的能量方程 12

1.2.3　开口系统稳定流动能量方程 13

1.3　理想气体的热力性质 16

1.3.1　实际气体和理想气体 16

1.3.2　理想气体状态方程式 17

1.3.3　理想气体的比热容、热力学能和焓 18

1.3.4　理想气体的熵 19

1.3.5　理想混合气体 19

1.3.6　湿空气 24

1.4　理想气体的热力过程 28

1.4.1　多变过程与基本热力过程 28

1.4.2　多变过程 29

1.4.3　四种基本热力过程 31

1.4.4　多变过程的p-v图及T-s图 34

思考题 39

习题 40

第2章 热力学第二定律 42

2.1 热机循环 42

2.1.1 热力过程的条件和限度问题 42

2.1.2 热机循环 42

2.1.3　热力学第二定律 44

2.1.4　卡诺循环及热效率 45

2.2　四冲程发动机的理论循环 49

2.2.1　对发动机实际工作过程的简化 49

2.2.2　理论循环的热效率和平均指示压力的计算 51

2.2.3　理想循环热效率和平均指示压力的影响因素 52

2.2.4　各理想循环热效率的比较 54

思考题 55

习题 55

第3章　燃烧学基础 57

3.1　发动机的燃料 57

3.1.1　汽油 57

3.1.2　柴油 61

3.1.3　代用燃料 62

3.1.4　燃料理化特性引起的发动机工作模式上的差异 71

3.2　燃烧热化学 72

3.2.1　1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量 72

3.2.2 化学反应速度 73

3.2.3　质量作用定律 74

3.2.4　化学平衡常数及其计算 74

3.2.5　反应速率的碰撞原理 76

3.2.6　链锁反应 76

3.3　化学反应的热效应 79

3.3.1　热力学第一定律应用于化学反应 79

3.3.2　热效应 80

3.3.3　生成焓 81

3.3.4　热效应与绝热理论燃烧温度的计算 81

3.3.5　绝热理论燃烧温度 83

3.4　燃料电池 84

3.4.1　燃料电池结构 84

3.4.2　燃料电池的工作原理 86

思考题 88

习题 88

第4章　传热过程 89

4.1　热量传递过程概述 89

4.1.1　热传递的概念 89

4.1.2　热传递的三种基本方式 90

4.2　导热过程 90

4.2.1　导热现象分析 90

4.2.2　导热机理 92

4.2.3　导热问题分析过程 92

4.2.4　一维稳态导热问题 93

4.3　对流换热 99

4.3.1　对流换热的计算 99

4.3.2　对流换热系数的各种关联式及应用举例 101

4.4　辐射换热 104

4.4.1　辐射换热的基本知识 104

4.4.2　两物体间的辐射换热量的计算 108

4.4.3　气体辐射 112

4.4.4　火焰辐射 114

4.5　发动机换热分析 115

4.5.1　发动机中导热问题的求解方法 115

4.5.2　燃气与壁面间的辐射换热 116

4.5.3　燃气与壁面间的瞬时综合换热系数 117

习题 118

第二篇　动力输出与能量利用 121

第5章　发动机实际循环与评价指标 122

5.1　四冲程发动机的实际循环 122

5.1.1　发动机的实际循环 123

5.1.2　发动机实际循环与理论循环的比较 126

5.2　发动机的指示指标 128

5.2.1　发动机的示功图 129

5.2.2　发动机的指示性能指标 130

5.3　发动机的有效指标 132

5.3.1　动力性指标 132

5.3.2　经济性指标 134

5.3.3　强化指标 135

5.4　机械损失与机械效率 136

5.4.1　机械效率 136

5.4.2　机械损失的测定 137

5.4.3　影响机械效率的主要因素 139

5.4.4　发动机的热平衡 140

思考题 143

第6章　换气过程与循环充量 144

6.1 四冲程发动机的换气过程 144

6.1.1　换气过程 144

6.1.2　换气损失 146

6.2　四冲程发动机的充量系数 147

6.2.1　充量系数 147

6.2.2　充量系数与发动机功率、转矩的关系 148

6.2.3　影响充量系数的因素 150

6.2.4　提高发动机充量系数措施 151

6.3　二冲程发动机的换气过程 156

6.3.1　二冲程发动机的换气过程 156

6.3.2　二冲程发动机换气过程的特点 157

6.3.3　二冲程发动机的扫气方案 158

6.3.4　换气效果的评价 159

6.3.5　影响扫气效率的因素 160

思考题 161

第7章　发动机废气涡轮增压 162

7.1　发动机增压的基本方法与原理 162

7.1.1　增压的概念 162

7.1.2　增压发动机的特点 163

7.1.3　增压的衡量指标 163

7.1.4　增压的结构形式及分类 164

7.2　废气涡轮增压器的基本结构和工作原理 167

7.2.1　径流式涡轮的工作原理 167

7.2.2　离心式压气机的工作原理与特性 169

7.3　废气涡轮增压的类型与废气能量的利用 172

7.3.1　废气涡轮增压的类型 172

7.3.2　废气能量的利用 173

7.3.3　定压系统与脉冲系统的比较和选择 176

7.4 废气涡轮增压对发动机性能的影响 177

7.4.1　废气涡轮增压对发动机动力性和经济性的影响 177

7.4.2　改善废气涡轮增压发动机转矩特性的途径 179

7.4.3　废气涡轮增压对发动机其他性能的影响 180

7.5　汽油机增压 181

7.5.1　汽油机增压的特点 182

7.5.2　汽油机涡轮增压的主要技术措施 182

7.5.3　汽油机废气涡轮增压器的布置 183

思考题 185

第三篇　燃烧与排放 186

第8章　汽油机混合气的形成和燃烧 188

8.1　汽油机燃烧过程 188

8.1.1　正常燃烧过程 188

8.1.2　不规则燃烧 191

8.1.3　不正常燃烧 192

8.1.4　运转因素对燃烧的影响 194

8.2　汽油机混合气制备原理 197

8.2.1　汽油机理想混合气特性 197

8.2.2　化油器式供油系统混合气的形成原理 199

8.2.3　电控燃油喷射式供油系统混合气的形成 202

8.3　汽油机的燃烧室 206

8.3.1　汽油机对燃烧室的要求 206

8.3.2　传统汽油机燃烧室 207

8.3.3　汽油机稀薄燃烧系统 209

思考题 214

第9章　柴油机混合气的形成和燃烧 216

9.1　柴油机燃烧与放热 216

9.1.1　柴油机燃烧过程 216

9.1.2　柴油机燃烧放热规律 218

9.2　柴油机混合气的形成原理 221

9.2.1　燃油的喷射与雾化 221

9.2.2　燃烧室与混合气形成 228

9.2.3　柴油机的预混合燃烧 237

9.3　燃烧过程的优化 239

9.3.1　燃烧过程优化的基本原则 239

9.3.2　燃油喷射过程的优化 241

9.3.3　燃烧室的对比及选型 244

思考题 246

第10章　发动机的排放与噪声控制 247

10.1　发动机有害排放物的生成及危害 247

10.1.1　发动机排放污染的现状 247

10.1.2　发动机排放污染物的危害 248

10.1.3　发动机排放污染物的生成机理 251

10.2　影响汽油机有害排放物生成的主要因素及控制 256

10.2.1　影响因素 256

10.2.2　机内净化技术 258

10.2.3　机外净化技术 262

10.3　影响柴油机有害排放物生成的主要因素及控制 264

10.3.1　柴油机有害排放物生成的特点 264

10.3.2　影响因素 265

10.3.3　机内净化技术 266

10.3.4　机外净化技术 270

10.4　发动机排放标准与测试 272

10.4.1　排放标准 272

10.4.2　排放物测定 274

10.5　发动机噪声来源与控制 277

10.5.1　发动机噪声的来源 277

10.5.2　噪声控制措施 280

思考题 281

第四篇　运行特性与性能调控 283

第11章　发动机运行特性与匹配技术 284

11.1　发动机的特性 284

11.1.1　工况、工况平面与功率标定 284

11.1.2　发动机运行特性及其分析方法 286

11.2　发动机性能测试 287

11.2.1　台架试验设备 287

11.2.2　功率和油耗的测量 288

11.2.3　试验方法及数据处理 291

11.3　发动机运行特性与汽车匹配 293

11.3.1　发动机的速度特性与汽车动力性匹配 293

11.3.2　车用柴油机的调速特性 299

11.3.3　发动机的负荷特性、万有特性与汽车经济性匹配 304

11.3.4　混合动力驱动技术 311

思考题 315

第12章　发动机性能与参数调控技术 316

12.1　发动机调控技术的发展 316

12.1.1　传统的机-液调控装置 316

12.1.2　电子控制系统在发动机中的应用 317

12.1.3　发动机（汽车）管理中心 319

12.2　汽油机的计算机管理系统 320

12.2.1　控制功能 320

12.2.2　燃油喷射的控制 321

12.2.3　综合控制策略 326

12.3　电子控制技术在柴油机上的应用 331

12.3.1 电子控制燃油喷射系统的种类 331

12.3.2　控制参数及控制策略 336

思考题 337

参考文献 338