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第1章 工程热力学基础 1

1.1 热功转换的基础知识 2

1.1.1 工质的热力状态及其基本状态参数 2

1.1.2 状态参数坐标图 3

1.1.3 理想气体状态方程式 3

1.1.4 工质的比热容 4

1.1.5 热力过程 6

1.2 热力学第一定律 7

1.2.1 功、热量和内能 7

1.2.2 封闭系统能量方程式 9

1.2.3 开口系统稳定流动能量方程式与焓 10

1.2.4 熵及温熵图 12

1.3 气体的热力过程 14

1.3.1 定容过程 14

1.3.2 定压过程 16

1.3.3 定温过程 17

1.3.4 绝热过程 18

1.3.5 多变过程 20

1.4 热力学第二定律 22

1.4.1 热力循环与热效率 23

1.4.2 热力学第二定律的几种表述 24

1.4.3 卡诺循环与卡诺定理 24

本章小结 25

第2章 发动机工作循环与性能指标 29

2.1 发动机的理论循环 29

2.1.1 发动机实际工作过程的简化 29

2.1.2 三种基本的理论循环 30

2.1.3 理论循环的评价指标 31

2.1.4 理论循环的分析和比较 34

2.2 发动机的实际循环 37

2.2.1 实际循环示功图 37

2.2.2 实际循环过程 38

2.2.3 实际循环与理论循环比较 41

2.3 发动机的指示指标 42

2.3.1 发动机循环指示功 43

2.3.2 发动机指示指标 43

2.4 发动机的有效指标 45

2.4.1 动力性指标 45

2.4.2 经济性指标 46

2.4.3 强化指标 47

2.5 发动机的环境指标 48

2.5.1 排气品质 48

2.5.2 噪声 48

2.5.3 车内空气污染 48

2.6 机械损失与机械效率 49

2.6.1 机械损失 49

2.6.2 机械效率 49

2.6.3 机械损失的测定 50

2.6.4 影响机械损失与机械效率的主要因素 51

2.7 发动机的热平衡 55

2.7.1 发动机所耗燃油的热量Q1（kJ/h） 55

2.7.2 转化为有效功的热量Qe（kJ/h） 55

2.7.3 热量损失 55

本章小结 57

第3章 发动机的换气过程 61

3.1 四冲程发动机的换气过程 61

3.1.1 四冲程发动机的换气过程 62

3.1.2 换气损失 64

3.2 四冲程发动机的充气效率 66

3.2.1 充气效率 66

3.2.2 影响充气效率的因素 66

3.3 减少进气系统的阻力 69

3.3.1 减小进气门处的阻力 70

3.3.2 减小进气道和进气管阻力 76

3.3.3 减小发动机节气门体部分的阻力 76

3.3.4 减小空气滤清器的阻力 76

3.4 合理选择配气定时 76

3.4.1 合理选择配气定时 77

3.4.2 发动机可变配气定时 78

3.5 进、排气管的动态效应及进气管长度 83

3.5.1 进气管的动态效应 83

3.5.2 可变进气管 86

3.5.3 惯性可变谐振增压进气系统 86

3.5.4 排气管的动态效应 87

3.6 二冲程发动机的换气过程 88

3.6.1 二冲程发动机的换气过程及示功图 88

3.6.2 扫气泵 89

3.6.3 换气系统的基本方案 90

3.6.4 换气效率的评价 92

3.6.5 影响扫气效率的因素 93

3.6.6 二冲程发动机的应用 93

本章小结 94

第4章 燃料与燃烧 98

4.1 发动机的燃料及使用特性 98

4.1.1 发动机的燃料 98

4.1.2 燃料的使用特性 100

4.1.3 汽油和柴油性能的差异对发动机性能的影响 107

4.1.4 醇类燃料 108

4.1.5 气体燃料 110

4.2 燃料燃烧热化学 112

4.2.1 燃料完全燃烧的化学反应 112

4.2.2 燃料燃烧时所需的空气量 113

4.2.3 过量空气系数与空燃比 114

4.2.4 燃料和可燃混合气的热值 115

4.3 燃料燃烧的基本知识 115

4.3.1 自燃与点燃 115

4.3.2 柴油机的低温多级着火过程 116

4.3.3 汽油机的高温单级着火过程 116

4.3.4 预混合燃烧和扩散燃烧的比较 117

本章小结 117

第5章 汽油机混合气的形成和燃烧 120

5.1 概述 121

5.1.1 化油器式汽油机 121

5.1.2 缸外汽油喷射式汽油机 121

5.1.3 缸内汽油喷射式汽油机 122

5.2 发动机各种工况对混合气的浓度要求 122

5.2.1 稳定工况对混合气的浓度要求 122

5.2.2 变工况对混合气的浓度要求 123

5.3 汽油机混合气的形成 123

5.3.1 缸外汽油喷射式汽油机混合气的形成 123

5.3.2 缸内直喷式汽油机混合气的形成 126

5.3.3 均质压燃混合气的形成 127

5.4 汽油机的燃烧室 129

5.4.1 对汽油机燃烧室的要求 130

5.4.2 常用典型燃烧室结构特点 132

5.4.3 其他类型燃烧室 134

5.5 汽油机燃烧过程 138

5.5.1 汽油机的正常燃烧 138

5.5.2 汽油机的不正常燃烧 145

5.5.3 汽油机燃烧过程的影响因素 148

本章小结 152

第6章 柴油机混合气的形成与燃烧 156

6.1 柴油机的燃烧过程 156

6.1.1 柴油机的燃烧过程 156

6.1.2 燃烧放热规律 159

6.2 柴油机的燃油喷射与雾化 161

6.2.1 燃油喷射过程 161

6.2.2 燃油的雾化和油束特性 167

6.3 混合气的形成及燃烧室 168

6.3.1 柴油机混合气的形成 168

6.3.2 燃烧室 173

6.3.3 燃烧过程的影响因素 181

本章小结 185

第7章 发动机的特性 187

7.1 发动机工况与功率标定 187

7.1.1 发动机工况 187

7.1.2 发动机性能指标与工作过程参数间的关系 189

7.1.3 发动机标定工况及功率标定 190

7.2 发动机的负荷特性 190

7.2.1 汽油机负荷特性 191

7.2.2 柴油机负荷特性 192

7.2.3 汽油机、柴油机负荷特性曲线比较 193

7.2.4 负荷特性试验 194

7.3 发动机的速度特性 194

7.3.1 汽油机的速度特性 194

7.3.2 柴油机速度特性 196

7.3.3 汽油机、柴油机速度特性曲线对比 199

7.3.4 发动机扭矩特性 199

7.3.5 使用外特性 201

7.3.6 非稳定工况对外特性的影响 202

7.3.7 速度特性试验 202

7.4 发动机的万有特性 203

7.4.1 万有特性 203

7.4.2 万有特性的制取 203

7.4.3 万有特性的应用分析 204

7.4.4 万有特性试验 205

7.5 发动机调整特性 205

7.5.1 汽油机调整特性 205

7.5.2 柴油机调整特性 208

7.6 柴油机的调速特性 209

7.6.1 发动机稳定工作原理 209

7.6.2 调速特性 210

7.6.3 调速器的工作指标 215

7.6.4 柴油机调速特性试验 217

7.7 发动机台架试验 217

7.7.1 发动机试验的分类及相关标准 217

7.7.2 发动机试验台简介 218

7.7.3 发动机功率的测量 219

7.7.4 燃油消耗率的测量 223

7.7.5 发动机功率标定及进气修正 225

本章小结 226

第8章 发动机废气涡轮增压 231

8.1 发动机增压概述 231

8.1.1 增压的定义及衡量指标 231

8.1.2 发动机增压的结构形式及分类 233

8.2 废气涡轮增压器基本原理 235

8.2.1 离心式压气机的工作原理 237

8.2.2 径流式涡轮机的工作原理 242

8.3 废气能量的利用 245

8.3.1 发动机排气可用能量 245

8.3.2 排气涡轮增压系统的基本型式及能量利用 246

8.4 车用增压发动机性能 249

8.4.1 涡轮增压器与柴油机联合运行的基本特点 249

8.4.2 增压发动机在结构上的变动 253

8.4.3 车用增压发动机性能 254

8.5 汽油机增压技术 259

本章小结 261

第9章 发动机排放与控制 263

9.1 发动机排放污染物及危害 263

9.2 发动机主要排放污染物的形成机理 265

9.3 汽油机排放污染物的影响因素及控制 266

9.3.1 汽油机排放污染物生成的主要影响因素 266

9.3.2 汽油机的排放污染物的控制 268

9.4 柴油机排放污染物的影响因素及控制 273

9.4.1 柴油机排放污染物生成的主要影响因素 273

9.4.2 柴油机的排放污染物的控制 274

9.5 排放测量与排放法规 278

9.5.1 排放测量 278

9.5.2 排放法规 281

本章小结 285

附录 常用符号表 286