第1章 工程热力学基础 1
1.1 工程热力学基本概念 1
1.1.1 热能与热能的利用 1
1.1.2 工质与热力系统 1
1.1.3 工质的热力学状态和状态参数 2
1.1.4 平衡状态、状态方程式、热力状态坐标图 2
1.1.5 热力过程与热力循环 3
1.1.6 功和热 3
1.2 热力学第一定律 6
1.2.1 热力学第一定律的实质 6
1.2.2 闭口系统的能量方程 6
1.2.3 开口系统稳定流动能量方程式与焓 8
1.3 理想气体的热力性质 13
1.3.1 理想气体状态方程式 13
1.3.2 理想气体的比热容 14
1.3.3 理想气体的热力学能与焓 16
1.4 理想气体的热力过程 17
1.4.1 定容过程 17
1.4.2 定压过程 18
1.4.3 定温过程 19
1.4.4 定熵过程 20
1.4.5 多变过程 22
1.5 热力学第二定律 24
1.5.1 自发过程的方向性与热力学第二定律的表述 25
1.5.2 热机循环与热效率 26
1.5.3 卡诺循环与卡诺定理 27
1.5.4 孤立系统的熵增原理 29
第2章 发动机的性能指标 30
2.1 发动机的理论循环 30
2.1.1 3种基本循环 30
2.1.2 循环热效率ηt和循环平均压力pt 31
2.1.3 3种理论循环热效率的比较 35
2.2 四冲程发动机的实际循环 36
2.2.1 发动机的实际循环 37
2.2.2 发动机实际循环与理论循环的比较 41
2.3 实际循环的评定——指示性能指标 44
2.3.1 指示功Wi和平均指示压力pmi 44
2.3.2 指示功率Pi 46
2.3.3 指示热效率ηit和指示燃油消耗率bi 46
2.4 发动机动力性和经济性的评定——有效性能指标 47
2.4.1 动力性能指标 47
2.4.2 经济性能指标 49
2.4.3 强化指标 50
2.5 发动机的其他性能 51
2.6 机械损失与机械效率 51
2.6.1 机械效率ηm 52
2.6.2 机械损失的测定 53
2.6.3 影响机械效率的因素 55
2.7 提高发动机动力性能和经济性能的途径 56
2.8 发动机的热平衡 58
复习思考题 61
第3章 发动机的换气过程 62
3.1 四冲程发动机的换气过程 62
3.1.1 换气过程 62
3.1.2 换气损失 65
3.2 换气过程的性能指标 66
3.2.1 充量系数 66
3.2.2 残余废气系数 67
3.3 影响充量系数的因素 67
3.3.1 进气终了压力pa 67
3.3.2 进气终了温度Ta 69
3.3.3 残余废气系数φr 69
3.3.4 配气正时 69
3.3.5 压缩比ε 70
3.3.6 进气（或大气）状态 70
3.4 提高充量系数的措施 70
3.4.1 降低进气系统的阻力 70
3.4.2 合理选择配气相位 73
3.4.3 减小排气系统阻力 75
3.4.4 减少对新鲜充量的热传导 75
3.4.5 进气系统采用电子控制技术 75
3.5 二冲程发动机的换气过程 81
3.5.1 二冲程发动机的换气过程及示功图 81
3.5.2 扫气 83
3.5.3 扫气系统的基本形式 84
3.5.4 换气质量的评价指标 86
3.5.5 二冲程发动机的应用 87
复习思考题 87
第4章 燃料与燃烧 89
4.1 发动机的燃料及其使用特性 89
4.1.1 发动机的燃料 89
4.1.2 发动机燃料的使用特性 91
4.2 燃烧热化学 96
4.2.1 理论空气量 96
4.2.2 过量空气系数与空燃比 97
4.2.3 燃烧产物的数量 98
4.2.4 燃料与混合气的热值 99
4.3 燃烧基本知识 100
4.3.1 燃烧现象 100
4.3.2 着火方式与着火机理 100
4.3.3 燃烧方式 102
4.4 替代燃料问题 103
4.4.1 天然气和液化石油气等低碳轻烃化合物 104
4.4.2 醇类燃料和二甲醚 105
4.4.3 生物柴油 107
4.4.4 氢气 107
复习思考题 108
第5章 汽油机混合气的形成与燃烧 109
5.1 汽油机燃烧过程 109
5.1.1 正常燃烧过程 109
5.1.2 汽油机的不正常燃烧 114
5.2 汽油机混合气的形成 119
5.2.1 混合气形成方式和基本要求 119
5.2.2 电控汽油喷射系统 120
5.3 汽油机燃烧室 130
5.3.1 对汽油机燃烧室的设计要求 130
5.3.2 汽油机常用典型燃烧室 131
5.4 汽油机燃烧系统的研究进展 133
5.4.1 非直喷式稀薄燃烧 134
5.4.2 缸内直喷式稀薄燃烧 137
复习思考题 140
第6章 柴油机混合气的形成与燃烧 141
6.1 燃烧与放热 141
6.1.1 着火与燃烧过程 141
6.1.2 燃烧放热规律 146
6.2 燃油的喷射和雾化 149
6.2.1 喷油系统 149
6.2.2 燃油的喷射过程 152
6.2.3 喷雾特性与雾化质量 155
6.3 混合气的形成和燃烧室 157
6.3.1 柴油机混合气形成特点和方式 157
6.3.2 缸内气流运动 159
6.3.3 燃烧室 161
6.4 燃烧过程的影响因素 171
6.4.1 喷油特性对燃烧过程的影响 172
6.4.2 运转因素对燃烧过程的影响 174
6.5 柴油机燃油喷射系统的电子控制 175
6.5.1 位置控制式电控燃油喷射系统 175
6.5.2 时间控制式电控燃油喷射系统 177
6.5.3 压力-时间控制式电控燃油喷射系统 182
6.5.4 柴油机电子管理中心 186
6.6 柴油机燃烧技术的发展 188
6.6.1 HCCI燃烧方式概述 188
6.6.2 柴油机HCCI的实现方法 188
6.6.3 HCCI发动机存在的问题及对策 191
复习思考题 192
第7章 发动机排放与噪声控制 193
7.1 发动机排气中的主要污染物 193
7.2 汽油机主要污染物的生成机理和影响因素 194
7.2.1 汽油机排气污染物的生成机理 194
7.2.2 汽油机排气污染物生成的主要影响因素 196
7.2.3 汽油机瞬态工况排放 197
7.3 汽油机的排放控制 198
7.3.1 汽油机的机内净化技术 198
7.3.2 汽油机的排气后处理技术 200
7.3.3 非排气污染物控制技术 204
7.4 柴油机主要污染物生成机理和影响因素 205
7.4.1 柴油机排气污染物的生成机理 205
7.4.2 柴油机排气污染物生成的主要影响因素 207
7.4.3 柴油机瞬态工况排放 208
7.5 柴油机的排放控制 209
7.5.1 柴油机的机内净化技术 210
7.5.2 柴油机的排气后处理技术 215
7.6 排放测量与排放法规 218
7.6.1 发动机排气污染物的测量 218
7.6.2 排放法规 221
7.7 发动机的噪声与测量 226
7.7.1 发动机噪声 226
7.7.2 噪声的测量 228
复习思考题 230
第8章 发动机特性 231
8.1 发动机工况 231
8.2 发动机的负荷特性 232
8.2.1 汽油机的负荷特性 232
8.2.2 柴油机的负荷特性 233
8.2.3 汽油机和柴油机负荷特性的对比分析 234
8.3 发动机的速度特性 235
8.3.1 汽油机的速度特性 236
8.3.2 柴油机的速度特性 237
8.3.3 转矩特性 239
8.4 柴油机的调速特性 240
8.4.1 柴油机装置调速器的必要性 240
8.4.2 全程式调速器的调速特性 241
8.4.3 两极式调速器的调速特性 242
8.4.4 调速器的工作指标 243
8.5 万有特性 244
8.6 发动机的功率标定与大气校正 246
8.6.1 功率标定 246
8.6.2 大气校正 247
8.7 发动机台架试验 248
8.7.1 发动机台架试验的有关标准 248
8.7.2 发动机试验台架装置 249
8.7.3 有效功率的测量 250
8.7.4 燃油消耗率的测量 251
8.7.5 转速的测量 253
复习思考题 253
第9章 发动机的排气涡轮增压 254
9.1 发动机增压概述 254
9.1.1 发动机增压的基本概念 254
9.1.2 发动机的增压方式 255
9.2 涡轮增压器的基本结构与工作原理 257
9.2.1 离心式压气机的工作原理 258
9.2.2 径流式涡轮的工作原理 263
9.3 排气涡轮增压系统 265
9.3.1 定压增压系统 266
9.3.2 脉冲增压系统 267
9.3.3 定压增压系统及脉冲增压系统的比较与选择 268
9.4 涡轮增压器与发动机的特性匹配 269
9.4.1 涡轮增压器与发动机联合运行的基本特点 270
9.4.2 涡轮增压器的选用 270
9.4.3 发动机在整个运行区与增压器的配合 270
9.4.4 增压发动机在结构上的变动 274
9.5 车用增压发动机的性能 275
9.5.1 涡轮增压柴油机的性能优势 275
9.5.2 涡轮增压柴油机的性能弱点 277
9.6 汽油机的增压技术 279
9.6.1 汽油机涡轮增压的主要技术障碍 279
9.6.2 汽油机涡轮增压的主要技术措施 280
复习思考题 282
参考文献 283