柴油机手册 原书第3版PDF格式文档图书下载

第一部分 柴油机工作循环 3

第1章 柴油机的发展史和基本原理 3

1.1 柴油机的发展史 3

1.2 发动机工程基础 11

1.2.1 简述 11

1.2.2 基本工程数据 11

1.2.3 发动机燃烧 13

1.2.4 热力学原理 15

1.2.5 柴油机的工作过程 18

1.3 燃烧循环模拟 24

1.3.1 简述 24

1.3.2 发动机工作过程模拟的热力学基础 25

1.3.3 发动机工作过程模拟应用的典型实例 32

1.3.4 发动机工作过程模拟领域未来的研究和发展 36

参考文献 37

第2章 换气和增压 39

2.1 换气 39

2.1.1 简述 39

2.1.2 四冲程循环 40

2.1.3 二冲程循环 46

2.2 柴油机增压 48

2.2.1 简述 48

2.2.2 发动机和增压器的相互影响 50

2.2.3 废气涡轮增压 53

2.2.4 废气涡轮增压的特殊形式 67

2.2.5 压力波增压（气波增压） 72

2.2.6 机械增压 73

2.3 程控换气模拟 73

参考文献 76

第3章 柴油机燃烧 77

3.1 混合气的形成和燃烧 77

3.1.1 混合气的形成和燃烧特点 77

3.1.2 混合气的形成 79

3.1.3 着火和着火延迟期 84

3.1.4 燃烧和放热率 86

3.1.5 污染物 87

3.2 设计特点 89

3.2.1 燃烧室设计 89

3.2.2 喷嘴结构 90

3.2.3 废气再循环与降低燃烧温度 91

3.2.4 增压的影响 92

3.3 替代燃烧过程 93

3.4 喷油特性和放热率的过程模拟 95

参考文献 96

第4章 燃料 97

4.1 汽车用柴油 97

4.1.1 简述 97

4.1.2 可获得性 98

4.1.3 生产 98

4.1.4 成分 102

4.1.5 柴油添加剂 104

4.1.6 质量要求 107

4.1.7 燃料标准 108

4.1.8 基本参数和试验方法 110

4.1.9 未来的发展趋势 118

4.2 替代燃料 119

4.2.1 简述 119

4.2.2 液体燃料 122

4.2.3 气体燃料 124

4.2.4 合成燃料 125

4.2.5 生命周期评价 130

4.2.6 新的燃烧系统 130

4.2.7 结论 131

4.3 使用重油的船用和固定发动机的运行 132

4.3.1 重油 132

4.3.2 重油的处理 134

4.3.3 重油发动机的特点 136

4.3.4 重油发动机的运行性能 140

4.3.5 重油发动机的润滑油 143

4.4 气体燃料和气体燃料发动机 144

4.4.1 历史回顾 144

4.4.2 气体燃料及其参数 144

4.4.3 燃气发动机的定义和描述 148

4.4.4 混合气的形成和点燃 152

4.4.5 燃气发动机的排放 155

参考文献 158

第5章 燃油喷射系统 160

5.1 喷射流体力学 160

5.1.1 燃料状态方程 160

5.1.2 建模、模拟与设计 161

5.2 喷嘴和喷油器体 165

5.2.1 喷嘴 166

5.2.2 喷油器体和喷嘴喷油器体总成 171

5.3 喷射系统 172

5.3.1 基本功能 172

5.3.2 直列泵 178

5.3.3 分配泵 180

5.3.4 单柱塞泵系统 182

5.3.5 共轨系统 184

5.3.6 大型柴油机的喷射系统 206

5.4 喷射系统计量 213

5.4.1 测量原理及其应用 213

5.4.2 计量要求 215

5.4.3 喷油器测试 216

参考文献 217

第6章 燃油喷射控制系统 220

6.1 机械控制 220

6.1.1 机械调速器的功能 220

6.1.2 机械调速器的设计 220

6.2 电子控制 222

6.2.1 控制单元系统概述 222

6.2.2 组装和连接技术 225

6.2.3 数字中央处理单元 225

6.2.4 输入和输出电路 226

6.2.5 功能和软件 226

6.3 传感器 232

6.4 诊断 235

6.4.1 在行驶过程中的诊断 236

6.4.2 车载诊断系统（OBD） 236

6.4.3 维修诊断（修理厂诊断） 237

6.5 应用工程 238

6.5.1 应用工程的意义 238

6.5.2 应用工程系统 239

6.5.3 应用工程过程和方法 240

参考文献 241

第二部分 柴油机过程 245

第7章 发动机零件载荷分析 245

7.1 零件的机械载荷和热载荷 245

7.1.1 零件的机械载荷 245

7.1.2 零件的应力 247

7.1.3 零件应力分析 252

7.1.4 柴油机零件的典型破坏 253

7.2 发动机内的热传递和热负荷 255

7.2.1 简述 255

7.2.2 内燃机热交换基础 255

7.2.3 热流测量法 257

7.2.4 发动机过程仿真的传热方程 263

7.2.5 传热方程应用举例 268

7.2.6 进、排气口换气的传热 272

7.2.7 用于计算零件热负荷的高能平均气体温度 273

7.2.8 3D CFD仿真的传热建模 274

参考文献 275

第8章 曲柄连杆机构结构形式、力学性能与受力分析 277

8.1 曲柄连杆机构的结构形式与力学性能 277

8.1.1 曲柄连杆机构的功用与要求 277

8.1.2 曲柄连杆机构的受力 278

8.1.3 发动机结构形式和曲柄连杆机构的结构 280

8.2 曲柄连杆机构受力分析 286

8.2.1 曲柄连杆机构零件受力初步分析 286

8.2.2 活塞和连杆受力分析 286

8.2.3 曲轴结构形式、材料和制造 287

8.2.4 曲轴受力 289

8.3 曲柄连杆机构质量平衡 297

8.3.1 质量平衡初步 297

8.3.2 曲柄连杆机构质量、惯性力和惯性矩 297

8.3.3 用平衡重平衡自由惯性力 299

8.3.4 用平衡重平衡自由惯性矩 303

8.3.5 旋转惯性矩 308

8.3.6 借助于平衡轴进行平衡 309

8.3.7 曲柄连杆机构质量的“内部”平衡 310

8.3.8 扭转力特性 311

8.3.9 旋转运动的不规则性和飞轮参数 313

8.4 曲柄连杆机构的扭转振动 314

8.4.1 曲柄连杆机构的扭转振动初步讨论 314

8.4.2 曲柄连杆机构的动态当量模型 314

8.4.3 扭转振动仿真 319

8.4.4 扭转振动阻尼与吸收 323

8.5 轴承与轴承材料 327

8.5.1 柴油机曲轴轴承的位置 327

8.5.2 功能与应力 327

8.5.3 结构设计 332

8.5.4 轴承材料 334

8.5.5 轴承破坏及其原因 339

8.6 活塞、活塞环和活塞销 340

8.6.1 活塞的功能 340

8.6.2 活塞的温度和负荷 341

8.6.3 活塞设计和应力 341

8.6.4 活塞环 357

8.6.5 活塞销 361

8.6.6 发展趋势 363

参考文献 364

第9章 发动机冷却 367

9.1 发动机内部冷却 367

9.1.1 发动机冷却的功能 367

9.1.2 水冷 370

9.1.3 油冷 377

9.1.4 风冷 378

9.2 发动机外部冷却 390

9.2.1 发动机冷却系统的功能 390

9.2.2 冷却系统设计 392

9.2.3 冷却系统控制 398

9.2.4 实际使用的冷却系统 399

9.2.5 换热器 401

9.2.6 冷却液 419

参考文献 423

第10章 材料及其选择 425

10.1 柴油机材料的重要性 425

10.2 用于制造发动机零件的工业材料 426

10.2.1 用于制造曲柄连杆机构的材料 426

10.2.2 控制部件和喷油设备的材料 430

10.2.3 螺栓材料 430

10.2.4 发动机核心部件的材料 431

10.2.5 高温零件的材料 433

10.2.6 轴承材料 435

10.2.7 抗腐蚀应力的材料 436

10.2.8 用于功能部件的特种材料 436

10.3 材料选择应考虑的因素 437

10.4 使用寿命概念与材料数据 437

10.5 提高使用寿命的工艺 438

10.5.1 创制成形 438

10.5.2 表面处理 440

10.5.3 涂覆 441

10.6 发展趋势 442

10.6.1 材料 442

10.6.2 方法 444

10.6.3 环境 444

参考文献 445

第三部分 柴油机的工作 449

第11章 润滑剂和润滑系统 449

11.1 润滑剂 449

11.1.1 柴油机润滑油的要求 449

11.1.2 润滑油组成和成分 451

11.1.3 发动机润滑油的特性 453

11.1.4 发动机工作引起的润滑油变化 458

11.2 润滑系统 465

11.2.1 功能和要求 465

11.2.2 润滑系统的设计 465

11.2.3 润滑系统的部件 467

11.2.4 润滑油的滤清 469

参考文献 471

第12章 起动和引燃辅助系统 472

12.1 燃油压燃的条件 473

12.2 引燃辅助技术 473

12.3 起动和引燃辅助系统的应用 475

12.3.1 乘用车柴油机的起动和引燃辅助系统 475

12.3.2 商用车的起动和引燃辅助系统 480

12.4 乘用车的冷起动、冷运行性能和排放 480

12.4.1 压缩比为18:1的柴油机 480

12.4.2 压缩比为16:1的柴油机 482

12.5 结论 484

参考文献 484

第13章 进气与排气系统 485

13.1 空气滤清器 485

13.1.1 基本要求 485

13.1.2 过滤材料和性能数据 487

13.1.3 干式空气滤清器的结构 488

13.1.4 进气噪声阻尼 491

13.2 排气系统 493

13.2.1 功能和基本设计 493

13.2.2 排气尾管噪声阻尼 494

13.2.3 排气系统结构噪声辐射 499

13.2.4 声音设计 499

13.2.5 几何设计 500

参考文献 501

第14章 排气余热的回收 502

14.1 余热回收的基本原理 502

14.1.1 简述 502

14.1.2 柴油机的余热 502

14.1.3 余热输出的确定 503

14.2 余热回收方式的选择 506

14.2.1 以机械能回收余热 506

14.2.2 热能形式的余热回收 507

14.2.3 结论 516

参考文献 517

第四部分 柴油机对环境的污染 521

第15章 柴油机的废气排放 521

15.1 概述 521

15.1.1 细颗粒物 526

15.1.2 氮氧化物NOx 529

15.1.3 臭氧O3 530

15.2 排放控制法规 531

15.2.1 乘用车发动机排放控制法规 531

15.2.2 商用车发动机排放控制法规 535

15.2.3 非道路发动机的排放控制法规 545

15.3 污染物及产生的原因 551

15.3.1 氮氧化物（NOx） 552

15.3.2 颗粒物（PM） 554

15.3.3 一氧化碳（CO） 556

15.3.4 碳氢化合物（HC） 557

15.4 发动机内降低污染物排放的措施 557

15.4.1 喷油开始时间 558

15.4.2 喷油压力 560

15.4.3 废气再循环 561

15.4.4 预喷射 563

15.4.5 EGR冷却和中冷 565

15.5 废气后处理 566

15.5.1 简述 566

15.5.2 废气后处理系统的部件 567

15.5.3 废气后处理系统 581

15.6 排放测试 584

15.6.1 废气测量系统的组成 585

15.6.2 颗粒和粉尘排放的测量 596

参考文献 603

第16章 柴油机的噪声排放 605

16.1 声学基本原理 605

16.2 发动机噪声排放法规的发展 606

16.3 发动机表面噪声 607

16.3.1 结构噪声激励 607

16.3.2 发动机中结构噪声的传递 613

16.3.3 噪声辐射 618

16.4 发动机的气动噪声 619

16.4.1 进气和排气系统的噪声 619

16.4.2 冷却系统的噪声 620

16.5 封装式降噪 620

16.5.1 封装和封闭式发动机 620

16.5.2 封闭式发动机的部分噪声源 621

16.5.3 发动机的安装和维护 624

16.5.4 部分封装 624

16.6 发动机隔声 624

参考文献 625

第五部分 柴油机的实际应用 629

第17章 车用柴油机 629

17.1 乘用车柴油机 629

17.1.1 发展史 629

17.1.2 车辆的特殊需求 629

17.1.3 乘用车柴油机的设计特点 631

17.1.4 乘用车柴油机设计 633

17.1.5 运行性能 642

17.1.6 展望 646

17.2 轻型商用车柴油机 647

17.2.1 轻型商用车的定义 647

17.2.2 对轻型商用车发动机的要求 648

17.2.3 轻型商用车发动机的应用 649

17.2.4 展望 654

17.3 重型商用车和公共汽车柴油机 655

17.3.1 重型商用车的定义 655

17.3.2 对发动机运行的要求 656

17.3.3 重型商用车发动机的设计 665

17.3.4 展望 673

17.4 高速高性能柴油机 674

17.4.1 高速高性能柴油机的分类 674

17.4.2 更高功率的柴油机 677

17.4.3 高性能柴油机的设计 681

17.4.4 展望 688

参考文献 689

第18章 工业和船用发动机 690

18.1 小型单缸柴油机 690

18.1.1 简述 690

18.1.2 单缸柴油机的性能规格和基本参数 691

18.1.3 小型单缸柴油机的工程设计 697

18.2 固定式发动机和工业发动机 702

18.2.1 定义和分类 702

18.2.2 类别和选择 704

18.2.3 应用 704

18.2.4 车用发动机的改制 708

18.2.5 工业发动机 709

18.2.6 展望 713

18.3 中速四冲程柴油机 714

18.3.1 定义和描述 714

18.3.2 设计标准 717

18.3.3 设计解决方案 719

18.3.4 运行监控和维护 727

18.3.5 废气排放 727

18.3.6 发动机实例 728

18.3.7 展望 730

18.4 二冲程低速柴油机 731

18.4.1 二冲程低速柴油机的发展和特点 731

18.4.2 现代二冲程低速发动机设计 736

18.4.3 二冲程低速发动机的工作性能 741

18.4.4 作为船用发动机的二冲程低速发动机 743

18.4.5 展望 745

参考文献 751

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