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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 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20

1.4.4 定熵过程21

1.4.5 多变过程23

1.5 热力学第二定律25

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28

1.6 发动机的理论循环29

1.6.1 3种基本循环29

1.6.2 循环热效率ηt和循环平均压力Pt30

1.6.3 3种理论循环热效率的比较34

复习思考题35

第2章 发动机的性能指标36

2.1 四冲程发动机的实际循环36

2.1.1 发动机的实际循环37

2.1.2 发动机实际循环与理论循环的比较40

2.2 实际循环的评定——指示性能指标44

2.2.1 指示功Wi和平均指示压力Pmi44

2.2.2 指示功率Pi45

2.2.3 指示热效率ηit和指示燃油消耗率bi46

2.3 发动机动力性和经济性的评定——有效性能指标46

2.3.1 动力性能指标46

2.3.2 经济性能指标48

2.3.3 强化指标49

2.4 发动机的其他性能50

2.5 机械损失与机械效率50

2.5.1 机械效率ηm51

2.5.2 机械损失的测定52

2.5.3 影响机械效率的因素54

2.6 提高发动机动力性能和经济性能的途径56

2.7 发动机的热平衡58

复习思考题60

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与换气损失61

3.1.1 换气过程61

3.1.2 换气损失64

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Pa67

3.3.2 进气终了温度Ta69

3.3.3 残余废气系数φr69

3.3.4 配气正时69

3.3.5 压缩比ε69

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74

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82

3.5.1 二冲程发动机的换气过程及示功图82

3.5.2 扫气84

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88

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98

4.2.1 理论空气量98

4.2.2 过量空气系数与空燃比99

4.2.3 燃烧产物的数量100

4.2.4 燃料与混合气的热值101

4.3 燃烧基本知识102

4.3.1 燃烧现象102

4.3.2 着火方式与着火机理102

4.3.3 燃烧方式104

4.4 代用燃料及其特性105

4.4.1 天然气和液化石油气等低碳轻烃化合物105

4.4.2 醇类燃料和二甲醚106

4.4.3 生物柴油107

4.4.4 氢气107

复习思考题107

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 火花点火过程与火焰传播109

5.1.2 正常燃烧过程112

5.1.3 汽油机的不正常燃烧115

5.2 汽油机燃烧室120

5.2.1 对汽油机燃烧室的设计要求120

5.2.2 燃烧室内的气体流动121

5.2.3 汽油机常用典型燃烧室122

5.3 汽油机混合气的形成和控制124

5.3.1 混合气形成方式124

5.3.2 电控汽油喷射系统126

5.4 汽油机缸内直喷燃烧系统135

5.4.1 汽油机缸内直喷燃烧系统发展概述135

5.4.2 分层燃烧缸内直喷系统136

5.4.3 均质燃烧缸内直喷系统140

复习思考题143

第6章 柴油机混合气的形成与燃烧144

6.1 燃烧与放热144

6.1.1 着火与燃烧过程144

6.1.2 燃烧放热规律149

6.2 燃油的喷射和雾化153

6.2.1 喷油系统153

6.2.2 燃油喷射过程156

6.2.3 喷雾特性与雾化质量158

6.3 混合气的形成和燃烧室160

6.3.1 柴油机混合气形成特点和方式160

6.3.2 缸内气流运动162

6.3.3 燃烧室165

6.4 燃烧过程的影响因素174

6.4.1 燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的最佳配合174

6.4.2 喷油特性对燃烧过程的影响175

6.4.3 运转因素对燃烧过程的影响177

6.5 柴油机燃油喷射系统的电子控制178

6.5.1 位置控制式电控燃油喷射系统178

6.5.2 时间控制式电控燃油喷射系统179

6.5.3 压力-时间控制电控燃油喷射系统182

6.5.4 柴油机电控系统188

6.6 柴油机燃烧技术的发展192

6.6.1 HCCI燃烧方式概述193

6.6.2 柴油机HCCI的实现方法193

6.6.3 HCCI发动机存在的问题及对策197

复习思考题198

第7章 发动机排放与噪声控制199

7.1 发动机排气中的主要污染物199

7.2 汽油机主要污染物的生成机理和影响因素200

7.2.1 汽油机排气污染物的生成机理200

7.2.2 汽油机排气污染物生成的主要影响因素203

7.2.3 进气道喷射式汽油机瞬态工况排放204

7.3 汽油机的排放控制205

7.3.1 汽油机的机内净化技术205

7.3.2 汽油机的排气后处理技术207

7.3.3 非排气污染物控制技术211

7.4 柴油机主要污染物生成机理和影响因素213

7.4.1 柴油机排气污染物的生成机理213

7.4.2 柴油机排气污染物生成的主要影响因素214

7.4.3 柴油机瞬态工况排放216

7.5 柴油机的排放控制216

7.5.1 柴油机的机内净化技术218

7.5.2 柴油机的排气后处理技术223

7.6 排放测量与排放法规228

7.6.1 发动机排气污染物的测量228

7.6.2 排放法规231

7.7 发动机的噪声与测量239

7.7.1 发动机噪声239

7.7.2 噪声的测量242

复习思考题244

第8章 发动机特性245

8.1 发动机工况245

8.2 发动机的负荷特性246

8.2.1 汽油机的负荷特性246

8.2.2 柴油机的负荷特性247

8.2.3 汽油机和柴油机负荷特性的对比分析248

8.3 发动机的速度特性249

8.3.1 汽油机的速度特性250

8.3.2 柴油机的速度特性251

8.3.3 转矩特性253

8.3.4 汽、柴油机速度特性曲线的对比254

8.4 柴油机的调速特性254

8.4.1 柴油机装置调速器的必要性254

8.4.2 全程式调速器的调速特性255

8.4.3 两极式调速器的调速特性256

8.4.4 调速器的工作指标257

8.5 万有特性259

8.6 发动机的功率标定与大气校正261

8.6.1 功率标定261

8.6.2 大气校正262

8.7 发动机台架试验263

8.7.1 发动机台架试验的有关标准263

8.7.2 发动机试验台架装置264

8.7.3 有效功率的测量265

8.7.4 燃油消耗率的测量266

8.7.5 转速的测量267

复习思考题268

第9章 发动机的排气涡轮增压269

9.1 发动机增压概述269

9.1.1 发动机增压的基本概念269

9.1.2 发动机的增压方式270

9.2 涡轮增压器的基本结构与工作原理272

9.2.1 离心式压气机的工作原理273

9.2.2 径流式涡轮的工作原理278

9.3 排气涡轮增压系统281

9.3.1 定压增压系统281

9.3.2 脉冲增压系统282

9.3.3 定压增压系统及脉冲增压系统的比较与选择283

9.4 涡轮增压器与发动机的特性匹配284

9.4.1 涡轮增压器与发动机联合运行的基本特点285

9.4.2 涡轮增压器的选用285

9.4.3 发动机在整个运行区与增压器的配合285

9.4.4 增压发动机在结构上的变动289

9.5 车用增压发动机的性能290

9.5.1 涡轮增压柴油机的性能优势290

9.5.2 涡轮增压柴油机存在的问题292

9.5.3 涡轮增压柴油机性能的改进方法292

9.6 汽油机的增压技术295

9.6.1 汽油机涡轮增压的主要技术障碍295

9.6.2 汽油机涡轮增压的主要技术措施296

复习思考题297

参考文献299