本书从内燃机工作性能指标之间的运算关系、理论与实际循环和缸内燃烧过程三个基础理论方向，系统讲述内燃机工作的基本原理，并结合电控燃料供给系统、可变进气系统、增压小型化、高效排气后处理等技术，介绍内燃机实现节能减排的技术路线和潜力等。本书共分11章，内容主要包括内燃机的工作性能指标、工作循环、燃料、缸内气体流动与混合气的形成及燃烧、排放机理及控制等，更新了柴油机燃烧着火过程及阶段划分，简化了燃料供给系统内容，突出介绍了现代内燃机节能减排的原理与技术方法，并包含有一定的内燃机使用和动力学与设计等内容。
随着世界范围内高标准燃油经济性和排放法规的实施, 内燃机科技有了日新月异的发展, 主要体现在内燃机的有效热效率的提升、先进的电子控制和高效排放后处理系统应用等几个方面。在我国由内燃机生产制造大国向研发设计与生产制造并重发展的转型期, 有必要对内燃机学的教学内容进行与时俱进的更新, 因此在本书的编写过程中, 力求反映最新研究成果, 使燃烧理论与技术相结合。
本书共11 章, 分为三部分: 在基本知识方面, 内容包括内燃机发展简史、中国内燃机工业发展简史和内燃机的典型构造与技术; 在内燃机原理方面, 有内燃机的工作指标、工作循环、燃料、混合气的形成和燃烧及污染物的生成与控制等内容, 特别加强了现代内燃机节能减排新技术内容; 在应用与设计方面, 延续前版教材的特点, 内容涵盖内燃机的使用特性与匹配、内燃机动力学与概念设计。本书配有部分动画, 扫描二维码即可观看。
本书为“九五” 部级重点教材, 普通高等教育“十五” “十一五” “十二五” 国家级规划教材, 以及教育部普通高等教育精品教材, 但随着国Ⅳ和国Ⅵ排放标准的制定和实施, 需要对内燃机燃烧与排放控制措施等有关内容进行修订, 以满足新的教学改革计划的要求。本书由西安交通大学刘圣华和周龙保教授任主编, 吉林大学韩永强教授和江苏大学王忠教授任副主编, 其中刘圣华和周龙保教授主要完成了第一~ 三章、第五章、第六章和第八章的编写, 西安交通大学汪映副教授编写了第四章和第八章(部分内容), 西安交通大学王金华副教授编写了第五章(部分内容), 吉林大学韩永强教授编写了第六章(部分内容)、第九~ 十一章, 江苏大学王忠和杜家益教授共同编写了第七章。本书由刘巽俊和蒋德明教授担任主审。在编写过程中, 不仅得到了潍柴控股集团有限公司、广西玉柴机器集团有限公司、昆明云内动力股份有限公司、重庆长安汽车股份有限公司等单位的鼎力支持, 还得到了许多内燃机同行的帮助, 在此谨向对本书的编写和出版做出贡献的所有人表示感谢。
内燃机产品是工艺品般的高技术载体, 内燃机学博大精深, 本书在承接前三版教材结构和内容的基础上, 力求反映当今最新科技成果, 但编者并没有全面参与诸如国Ⅳ和国Ⅵ等发动机的研究进程, 故疏漏之处在所难免, 恳请读者提出使用建议, 帮助编者及本书不断进步。
编 者
前言
常用符号
第一章 概论 1
第一节 内燃机发展简史 1
第二节 中国内燃机工业发展简史 4
第三节 内燃机的典型构造与技术 7
参考文献 15
思考与练习题 15
第二章 内燃机的性能指标 16
第一节 示功图与指示性能指标 16
第二节 有效性能指标 19
第三节 机械效率与机械损失 20
第四节 内燃机的升功率推算以及提高动力
性与经济性的途径 23
参考文献 26
思考与练习题 27
第三章 内燃机的工作循环 28
第一节 内燃机的理论循环 28
第二节 内燃机的实际循环 32
第三节 四冲程内燃机的换气过程 34
第四节 提高内燃机的循环效率 38
第五节 内燃机的增压 41
参考文献 53
思考与练习题 54
第四章 内燃机的燃料 55
第一节 石油基燃料及标准 55
第二节 汽油的性能指标 57
第三节 柴油的性能指标 60
第四节 内燃机的替代燃料 63
第五节 燃料燃烧化学 68
第六节 燃料的全生命周期评价 72
参考文献 74
思考与练习题 74
第五章 内燃机混合气的形成和燃烧 75
第一节 内燃机缸内的气体流动 75
第二节 汽油机混合气的形成 79
第三节 点燃式内燃机的燃烧 84
第四节 压燃式内燃机的燃烧 99
参考文献 105
思考与练习题 106
第六章 内燃机污染物的生成与控制 108
第一节 概述 108
第二节 污染物的生成机理和影响因素 109
第三节 内燃机的排放控制 118
第四节 内燃机的排气后处理 126
第五节 排放法规简介 134
第六节 OBD 简介 137
参考文献 137
思考与练习题 138
第七章 内燃机的燃料供给与调节 139
第一节 概述 139
第二节 柴油机燃油系统 140
第三节 燃油系统参数对柴油机性能的
影响 150
第四节 柴油机燃油电控系统及控制
策略 156
第五节 电控汽油喷射系统 160
第六节 气体燃料供给系统 168
参考文献 170
思考与练习题 171
第八章 内燃机的节能减排 172
第一节 内燃机的热平衡 172
第二节 汽油机的节能技术 175
第三节 柴油机的节能技术 182
第四节 提高内燃机效率的循环 188
第五节 内燃机的新型燃烧方式 189
参考文献 192
思考与练习题 193
第九章 内燃机的使用特性与匹配 194
第一节 内燃机的工况 194
第二节 内燃机的负荷特性 195
第三节 内燃机的速度特性 198
第四节 内燃机的万有特性 202
第五节 内燃机的功率标定及大气校正 205
第六节 内燃机与工作机械的匹配 207
参考文献 211
思考与练习题 211
第十章 内燃机动力学 213
第一节 曲柄连杆机构运动学 213
第二节 曲柄连杆机构受力分析 214
第三节 内燃机质量平衡 219
第四节 曲轴轴系的扭转振动 226
参考文献 233
思考与练习题 233
第十一章 内燃机的概念设计 234
第一节 内燃机的设计要求 234
第二节 内燃机类型的选择 236
第三节 内燃机基本参数的选择 239
第四节 内燃机开发的程序与方法 243
第五节 内燃机主要零件设计要点 246
第六节 配气机构设计要点 266
第七节 润滑系、冷却系与起动系 275
参考文献 277
思考与练习题 278
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