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《汽车拖拉机发动机原理》：普通高等教育“十一五”国家级规划教材

目录

第1章 工程热力学基础
1.1 工程热力学基本概念
1.1.1 热能与热能的利用
1.1.2 工质与热力系统
1.1.3 工质的热力学状态和状态参数
1.1.4 平衡状态、状态方程式、热力状态坐标图
1.1.5 热力过程与热力循环
1.1.6 功和热
1.2 热力学第一定律
1.2.1 热力学第一定律的实质
1.2.2 闭口系统的能量方程
1.2.3 开口系统稳定流动能量方程式与焓
1.3 理想气体的热力性质
1.3.1 理想气体状态方程式
1.3.2 理想气体的比热容
1.3.3 理想气体的热力学能与焓
1.4 理想气体的热力过程
1.4.1 定容过程
1.4.2 定压过程
1.4.3 定温过程
1.4.4 定熵过程
1.4.5 多变过程
1.5 热力学第二定律
1.5.1 自发过程的方向性与热力学第二定律的表述
1.5.2 热机循环与热效率
1.5.3 卡诺循环与卡诺定理
1.5.4 孤立系统的熵增原理

第2章 发动机的性能指标
2.1 发动机的理论循环
2.1.1 3种基本循环
2.1.2 循环热效率η1和循环平均压力户
2.1.3 3种理论循环热效率的比较
2.2 四冲程发动机的实际循环
2.2.1 发动机的实际循环
2.2.2 发动机实际循环与理论循环的比较
2.3 实际循环的评定——指示性能指标
2.3.1 指示功W1和平均指示压力ρmi
2.3.2 指示功率ρi
2.3.3 指示热效率ηit和指示燃油消耗率bi
2.4 发动机动力性和经济性的评定——有效性能指标
2.4.1 动力性能指标
2.4.2 经济性能指标
2.4.3 强化指标
2.5 发动机的其他性能
2.6 机械损失与机械效率
2.6.1 机械效率ηm
2.6.2 机械损失的测定
2.6.3 影响机械效率的因素
2.7 提高发动机动力性能和经济性能的途径
2.8 发动机的热平衡
复习思考题：

第3章 发动机的换气过程
3.1 四冲程发动机的换气过程
3.1.1 换气过程
3.1.2 换气损失
3.2 换气过程的性能指标
3.2.1 充量系数
3.2.2 残余废气系数
3.3 影响充量系数的因素
3.3.1 进气终了压力ρa
3.3.2 进气终了温度Ta
3.3.3 残余废气系数φr
3.3.4 配气正时
3.3.5 压缩比ξ
3.3.6 进气(或大气)状态
3.4 提高充量系数的措施
3.4.1 降低进气系统的阻力
3.4.2 合理选择配气相位
3.4.3 减小排气系统阻力
3.4.4 减少对新鲜充量的热传导
3.4.5 进气系统采用电子控制技术
3.5 二冲程发动机的换气过程
3.5.1 二冲程发动机的换气过程及示功图
3.5.2 扫气
3.5.3 扫气系统的基本形式
3.5.4 换气质量的评价指标
3.5.5 二冲程发动机的应用
复习思考题

第4章 燃料与燃烧
4.1 发动机的燃料及其使用特性
4.1.1 发动机的燃料
4.1.2 发动机燃料的使用特性
4.2 燃烧热化学
4.2.1 论空气量
4.2.2 过量空气系数与空燃比
4.2.3 燃烧产物的数量
4.2.4 燃料与混合气的热值
4.3 燃烧基本知识
4.3.1 燃烧现象
4.3.2 着火方式与着火机理
4.3.3 燃烧方式
4.4 替代燃料问题
4.4.1 然气和液化石油气等低碳轻烃化合物
4.4.2 醇类燃料和二甲醚
4.4.3 生物柴油
4.4.4 氢气
复习思考题

第5章 汽油机混合气的形成与燃烧
5.1 汽油机燃烧过程
5.1.1 正常燃烧过程
5.1.2 汽油机的不正常燃烧
5.2 汽油机混合气的形成
5.2.1 混合气形成方式和基本要求
5.2.2 电控汽油喷射系统
5.3 汽油机燃烧室
5.3.1 十汽油机燃烧室的设计要求
5.3.2 汽油机常用典型燃烧室
5.4 汽油机燃烧系统的研究进展
5.4.1 非直喷式稀薄燃烧
5.4.2 缸内直喷式稀薄燃烧
复习思考题

第6章 柴油机混合气的形成与燃烧
6.1 燃烧与放热
6.1.1 着火与燃烧过程
6.1.2 燃烧放热规律
6.2 燃油的喷射和雾化
6.2.1 喷油系统
6.2.2 燃油的喷射过程
6.2.3 喷雾特性与雾化质量
6.3 混合气的形成和燃烧室
6.3.1 柴油机混合气形成特点和方式
6.3.2 缸内气流运动
6.3.3 燃烧室
6.4 燃烧过程的影响因素
6.4.1 喷油特性对燃烧过程的影响
6.4.2 运转因素对燃烧过程的影响
6.5 柴油机燃油喷射系统的电子控制
6.5.1 位置控制式电控燃油喷射系统
6.5.2 时间控制式电控燃油喷射系统
6.5.3 压力-时间控制式电控燃油喷射系统
6.5.4 柴油机电子管理中心
6.6 柴油机燃烧技术的发展
6.6.1 HCCI燃烧方式概述
6.6.2 柴油机HCCI的实现方法
6.6.3 HCCI发动机存在的问题及对策
复习思考题

第7章 发动机排放与噪声控制
7.1 发动机排气中的主要污染物
7.2 汽油机主要污染物的生成机理和影响因素
7.2.1 汽油机排气污染物的生成机理
7.2.2 汽油机排气污染物生成的主要影响因素
7.2.3 汽油机瞬态工况排放
7.3 汽油机的排放控制
7.3.1 汽油机的机内净化技术
7.3.2 汽油机的排气后处理技术
7.3.3 非排气污染物控制技术
7.4 柴油机主要污染物生成机理和影响因素
7.4.1 柴油机排气污染物的生成机理
7.4.2 柴油机排气污染物生成的主要影响因素
……
第8章 发动机特性
第9章 发动机的排气涡轮增压
参考文献

序言

本书是为了贯彻教育部有关文件精神，加强农业院校教材建设，培养优秀的农业科研、教学和推广人才，促进农业和农村经济快速健康发展，由中国农业大学出版社组织编写的普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
发动机原理课程是热能与动力工程、车辆工程、交通运输工程、农业机械化及其自动化等专业学生的专业主干课程，现有各种发动机原理教材主要针对汽车类相关专业学生，而原中国农业大学出版社于1998年出版的《汽车拖拉机学——发动机原理》虽然内容涵盖适当，使用效果较好，但因其问世已有11年时间，在此期间，随着电子技术和控制技术的发展，以及全社会对节能与环保认识的不断加强，发动机技术有了很大进步，发动机在结构上得到不断完善，发动机的理论也得到进一步发展，因此亟须重新编写一本适合现代发动机技术发展水平的汽车拖拉机发动机原理教材。
本书针对非热能与动力工程专业学生热工基础相对较薄弱的特点，从热功转换的基本规律出发，围绕发动机性能控制这一中心，系统地讲述了发动机工作过程的基本理论，并注重表现现代汽车拖拉机发动机的新技术。全书共9章：第1章，工程热力学基础，扼要介绍了热功转换的基本定律；第2章，发动机的性能指标，主要介绍评价发动机动力性、经济性的指标及提高发动机性能的途径；第3章，发动机的换气过程，重点介绍评价发动机换气过程的性能指标以及完善换气过程的措施；第4章，燃料与燃烧，简要介绍常规燃料的使用特性及燃烧的基本理论，并简述了替代燃料问题；第5章，汽油机混合气的形成与燃烧，重点介绍汽油机的燃烧过程、混合气的形成特点、汽油机燃烧室以及汽油机燃烧系统的研究进展；第6章，柴油机混合气的形成与燃烧，重点介绍柴油机的燃烧与放热特点、燃油喷射过程、气流组织、燃烧室的比较与选型、柴油机电控燃油喷射系统以及柴油机燃烧系统的发展；第7章，发动机排放与噪声控制，主要介绍发动机有害排放物的生成机理、排气净化措施、排放法规及测试方法、发动机噪声及测量；第8章，发动机特性，主要介绍发动机在变工况、多工况条件下运行时的使用特性及台架试验方法；第9章，发动机的排气涡轮增压，简要介绍涡轮增压器的结构、增压器与发动机的匹配以及发动机为适应增压所做的调整等。

文摘

插图：


热力学是一门研究物质的能量、能量传递和转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学。工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上研究这些原理的技术应用的学科，它着重研究热能与其他形式能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。工程热力学的研究内容主要包含三部分：
1）介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律——热力学第一定律和热力学第二定律；
2）介绍常用工质的热力性质；
3）根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高能量转换效率的正确途径。
本章仅就工程热力学基础知识作一简要阐述，为学习汽车拖拉机发动机原理提供必要的理论基础和分析计算方法。
1.1 工程热力学基本概念
1.1.1 热能与热能的利用
世界由物质构成，一切物质都处于运动状态，能量是物质运动的量度，相应于不同形式的运动，能量有热能、机械能、电能、化学能、核能、辐射能等多种形式。其中热能是能的最普遍的一种形式，它是分子热运动动能的表征；机械能是反映机械运动的能，是动能和势能的总和。
热能利用通常有下列两种基本方式：一种是热利用，即将热能直接用于加热物体，以满足烧饭、采暖、烘干、熔炼等需要，这种利用方式已具有几千年的历史；另一种是热能的动力利用，通常是指通过各种热力发动机（热机）将热能转换成机械能或者再通过发电机转换成电能，为人类的正常生活、工农业生产及交通运输提供动力。自从18世纪中叶蒸汽机发明以来，至今虽然只有200多年的历史，但却开创了热能动力利用的新纪元，使人类社会的生产力和科学技术的发展突飞猛进。然而，热能通过各种热机转换为机械能的有效利用程度较低，早期蒸汽机的热效率只有1％～2％，现代燃气轮机装置的热效率约为37％～42％，蒸汽电站的热效率也只有40％左右。如何更有效地实现热能和机械能之间的转换，提高热机的热效率，是十分重要的课题。

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