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第1章 汽车发动机面临的低碳化、低污染和高品质挑战 1

1.1汽车发动机的燃油供应问题 1

1.2汽车发动机的替代能源问题 6

1.3汽车发动机的排气污染问题 9

1.3.1轻型汽车排放标准 9

1.3.2重型汽车排放标准 17

1.4汽车发动机的cO2排放问题 25

1.4.1 CO2对全球环境影响的历史和现状 25

1.4.2汽车工业cO2排放状况 27

1.4.3 CO2排放相关法规进展及预测 29

1.4.4中国企业满足油耗法规的策略分析 32

1.5节能环保战略 34

1.6提高产品品质的挑战 42

参考文献 43

第2章 面向整车应用的发动机性能设计 44

2.1整车对发动机的动力要求 44

2.1.1发动机功率匹配 45

2.1.2发动机外特性匹配 46

2.2发动机在整车上的工作状态 49

2.2.1国外汽车运转循环 49

2.2.2联合国重型发动机运转循环（WHDC）的开发 50

2.2.3中国乘用车及重型商用车运转循环开发 52

2.3运转循环下汽车燃料消耗量计算 53

2.3.1发动机万有特性及外特性模型建立 53

2.3.2为瞬态运转循环配置行车挡位 54

2.3.3计算瞬态运转循环各时刻车速及瞬时燃料消耗量 54

2.3.4积分计算完成瞬态运转循环所需的累积燃料消耗量并进行修正 54

2.3.5积分计算理想运转循环下汽车行驶里程和燃料消耗量 55

2.4基于汽车运转循环的动力传动系统匹配优化 55

2.5发动机技术进步降低整车燃料消耗实例 58

2.6基于整车优化匹配的发动机性能设计 60

2.6.1基于整车要求的发动机性能设计理念与流程 60

2.6.2发动机性能设计方法 63

2.6.3性能设计与性能开发 63

参考文献 65

第3章 发动机结构设计技术 66

3.1气缸盖设计技术 66

3.1.1轻型柴油机气缸盖设计 66

3.1.2中重型柴油机气缸盖设计 70

3.2发动机气缸体设计 80

3.2.1乘用车汽油机气缸体设计 80

3.2.2中重型柴油机气缸体设计 88

3.3运动件设计 94

3.3.1活塞技术 94

3.3.2活塞环技术 100

3.3.3连杆设计 103

3.3.4曲轴设计技术 108

3.3.5发动机轴承无铅化技术 112

参考文献 116

第4章 内燃机燃烧技术 118

4.1柴油机燃烧技术 118

4.1.1燃烧设计要素 118

4.1.2基于单体泵的国Ⅲ柴油机燃烧开发 126

4.1.3柴油机燃烧技术评价 129

4.1.4未来技术发展 131

4.2汽油机燃烧技术 133

4.2.1直喷系统的设计要素 133

4.2.2直喷汽油机的燃油喷雾特点 133

4.2.3汽油直喷发动机缸内气流运动的组织 137

4.2.4汽油直喷发动机的活塞顶形状设计 139

4.2.5汽油直喷发动机缸内流体力学分析 139

4.2.6各公司的直喷燃烧技术介绍 142

4.2.7对直喷燃烧技术的展望 146

4.2.8汽油均质压燃技术 147

参考文献 150

第5章 发动机燃油喷射系统技术 152

5.1柴油机燃油喷射技术 152

5.1.1柴油机燃油喷射系统基本性能 152

5.1.2国内柴油机燃油喷射技术 156

5.1.3国外柴油机燃油喷射技术 157

5.2汽油直喷技术 165

5.2.1汽油直喷技术概述 165

5.2.2汽油直喷结构原理 166

5.2.3汽油直喷主要技术参数 169

5.2.4 GDI的现状与前景 171

参考文献 171

第6章 换气系统技术 172

6.1进排气歧管技术 172

6.1.1进气歧管技术 172

6.1.2排气歧管技术 174

6.2配气机构技术 175

6.2.1 VVT技术 176

6.2.2 VVL技术 186

6.2.3停缸技术 191

6.3柴油机增压技术 192

6.3.1增压器与发动机的匹配 193

6.3.2电辅助增压废气涡轮增压系统 194

6.3.3针对高海拔地区的增压器匹配 196

6.3.4柴油机可变废气涡轮增压系统 198

6.3.5柴油机二级增压 200

6.3.6复合增压系统 201

6.4汽油机增压技术 202

6.4.1汽油机增压技术应用背景 202

6.4.2废气涡轮增压器 203

6.4.3中冷技术 203

6.4.4一汽集团开发的1.3L增压汽油机 204

6.4.5机械增压系统 204

6.4.6汽油机不同增压系统的比较 206

6.5 EGR技术 207

6.5.1内部EGR技术 208

6.5.2外部EGR技术 208

6.5.3促进EGR回流的方式 209

6.5.4 EGR阀 211

6.5.5 EGR冷却系统的作用及影响 211

6.5.6 EGR系统的控制 211

6.5.7 EGR分配均匀性的控制 212

参考文献 213

第7章 发动机排气后处理技术 215

7.1柴油机排气后处理技术 215

7.1.1氧化型后处理技术 216

7.1.2还原型后处理技术 223

7.1.3后处理技术的组合应用 228

7.1.4柴油机后处理器的系列化封装 230

7.2汽油机后处理技术 231

7.2.1汽油机三效后处理技术的原理 231

7.2.2三效催化技术的发展 231

7.2.3稀燃NO.后处理技术 233

7.3本章小节 234

参考文献 234

第8章 柴油机冷却系统节能环保先进技术 236

8.1不同阶段排放控制技术的应用及对冷却系统的影响 236

8.1.1欧Ⅲ以前 236

8.1.2从欧Ⅲ到欧Ⅳ、欧Ⅴ 237

8.2采用EGR策略柴油发动机冷却系统策略 237

8.2.1采用EGR策略对冷却系统的影响 237

8.2.2针对EGR策略冷却系统可能采用的方案 239

8.3冷却系统电控技术 243

8.3.1冷却系统设计原则和步骤 243

8.3.2冷却系统电子控制 244

8.3.3电控冷却系统核心部件 245

8.3.4电控冷却系统的热管理 251

8.3.5电控冷却系统效果 253

参考文献 254

第9章 发动机低摩擦技术 255

9.1概述 255

9.1.1发动机摩擦损失分配比例 256

9.1.2发动机摩擦类型 257

9.1.3影响发动机摩擦的主要因素 259

9.1.4低摩擦发动机开发流程 259

9.2低摩擦技术 260

9.2.1滚动轴承在发动机中的应用 266

9.2.2低摩擦活塞组 270

9.2.3缸筒减摩措施 278

9.3发动机摩擦测试分析 284

9.3.1点火发动机摩擦损失的测定 284

9.3.2反拖发动机拆除法摩擦分析 285

9.4低摩擦材料及先进的表面处理技术 285

9.4.1固体自润滑涂层 285

9.4.2新型表面处理技术 286

9.4.3先进的珩磨工艺 289

9.4.4发动机减摩润滑剂 292

9.5一汽发动机减摩技术的应用 293

参考文献 297

第10章 发动机油料技术 299

10.1高品质汽油的节能减排作用 299

10.1.1汽油机技术的发展促进了汽油技术规格的发展 299

10.1.2汽油品质对发动机节能减排的影响 302

10.2高品质柴油的节能减排作用 310

10.2.1柴油机技术的发展促进了柴油技术规格的发展 310

10.2.2柴油品质对发动机节能减排的影响 312

10.3润滑油的节能减排作用 318

10.3.1发动机技术是发动机油技术规格发展的推动力 319

10.3.2发动机油的节能作用 321

10.3.3发动机后处理技术对润滑油品质的要求 324

参考文献 324

第11章 天然气发动机技术 326

11.1天然气发动机技术的若干重要概念 326

11.1.1天然气的储存方式 326

11.1.2天然气理化特性 327

11.1.3天然气发动机的燃烧方式 327

11.2天然气发动机的机型与主参数设计 328

11.3天然气发动机性能设计 329

11.3.1压缩比和燃烧室设计 329

11.3.2进气系统的设计 335

11.3.3增压器匹配设计 336

11.3.4配气相位和凸轮型线的设计 337

11.3.5分层燃烧系统 339

11.4天然气发动机的排放控制 345

11.5天然气发动机的主要系统设计 350

11.5.1电控系统设计 350

11.5.2点火系统设计 350

11.5.3天然气供给系统 350

11.6天然气发动机的可靠性设计 352

11.6.1活塞环改进设计 352

11.6.2气门与气门座设计 353

参考文献 353

第12章 发动机电子控制技术 355

12.1发动机控制系统基本概念 355

12.1.1汽油机直喷控制系统构成 356

12.1.2柴油机单体泵控制系统构成 356

12.1.3柴油机高压共轨控制系统构成 358

12.2发动机控制系统软件基本概念 360

12.2.1发动机控制系统平台化开发 360

12.2.2 OSEK开发规范 360

12.2.3 AUTOSAR软件架构 362

12.3控制系统软件开发流程 364

12.3.1开发流程 364

12.3.2开发环境 367

12.4一汽集团发动机控制软件技术 368

12.4.1工程化开发方法 368

12.4.2柴油机泵、喷油器油量静态修正 369

12.4.3动态缸平衡 371

12.4.4轨压闭环控制设计 372

12.4.5故障隔离设计 372

12.4.6减速断油功能 372

12.4.7冷启动预热控制 373

12.4.8柴油机多状态转矩限制功能 373

12.4.9柴油机后处理系统的控制 373

12.5缸压反馈控制 376

12.5.1燃烧闭环控制的优势 376

12.5.2燃烧闭环控制技术的控制算法 378

12.6发动机控制系统产品开发管理体系CMMI 379

12.6.1 CMMI起源 379

12.6.2 CMMI等级 380

12.6.3一汽集团技术中心CMMI管理流程改进 381

12.6.4一汽集团技术中心CMMI应用 385

参考文献 386

第13章 混合动力技术 388

13.1混合动力技术的特点 388

13.2混合动力汽车开发流程描述 389

13.3目标定义 389

13.4概念设计 390

13.4.1混合动力系统构型分类 390

13.4.2混合动力系统构型选择 392

13.5动力系统设计 393

13.5.1一汽双电动机混合动力系统介绍 393

13.5.2混合动力仿真平台的搭建 393

13.5.3总成参数匹配 394

13.5.4仿真结果 399

13.6整车控制系统开发 400

13.6.1整车控制系统开发流程 400

13.6.2整车控制系统方案 404

13.6.3整车控制系统控制策略 406

13.6.4整车控制系统建模及算法 409

13.7整车总布置设计 412

13.8关键总成开发 413

13.8.1混合动力专用发动机开发 413

13.8.2一体化专用变速器开发 414

13.8.3动力电动机系统开发 415

13.8.4电池系统开发 427

13.8.5制动助力系统开发 432

13.8.6再生制动系统开发 434

13.9试验开发 435

13.9.1关键总成试验开发 435

13.9.2动力总成台架试验开发 439

13.9.3整车性能试验开发 441

13.10示范运行 442

参考文献 443

第14章 著名发动机产品 444

14.1著名汽油发动机 444

14.1.1 BMW 3L双增压发动机 444

14.1.2奥迪2.0L TFSI发动机 447

14.1.3大众1.4TSI（EA111）双增压发动机 451

14.2著名轻型柴油机 453

14.2.1 Sofim F1C柴油机 454

14.2.2 4JJ1柴油机 457

14.2.3 NGD3.0柴油机 461

14.3著名重型柴油机 463

14.3.1戴姆勒集团新重型平台（HDEP） 463

14.3.2一汽集团CA6DM2重型发动机 464

14.3.3曼公司的D20系列发动机 466

14.3.4斯堪尼亚DC 13系列重型发动机 469

14.3.5沃尔沃D13重型柴油机 471

14.3.6康明斯ISX重型柴油机 472

参考文献 473

缩略语表 474