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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