车用内燃机仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈明，丁宁，张小矛 著

图书标签:

• 内燃机
• 仿真
• 汽车工程
• 发动机
• 建模
• 汽油机
• 柴油机
• MATLAB
• Simulink
• 动力系统

出版社： 人民交通出版社股份有限公司

ISBN：9787114128820

版次：1

商品编码：11940257

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：157

字数：240000

正文语种：中文

内容简介

　　《车用内燃机仿真》是上海汽车工业教育基金会资助项目。《车用内燃机仿真》是作者根据多年车用内燃机产品研发实践所著，并在参阅大量有关文献的基础上，对内燃机仿真技术进行系统的阐述。《车用内燃机仿真》共分八章，包括：绪论、空气流动和燃烧模拟、发动机性能分析、气门机构分析、回转和旋转系统分析、本体结构强度和疲劳分析、排气系统分析和冷却系统分析。
　　《车用内燃机仿真》的编写目的是为动力总成CAE工程师提供一本内燃机仿真技术的专业书籍，同时《车用内燃机仿真》也可供发动机设计工程师、产品颁布工程师和项目管理人员参考使用。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 内燃机仿真技术发展概述
1．2 仿真在产品开发中的作用
1．3 高性能计算机基本概念和企业仿真平台
1．4 概念设计分析内容概述
1．5 详细设计分析内容概述
1．6 数值模拟与试验验证
1．7 不确定性和可靠性分析
1．8 模型再用
1．9 工作方式
本章参考文献

第2章 空气流动和燃烧模拟
2．1 进气道流动分析
2．2 进气歧管流动分析
2．3 缸内气流和油气混合
2．4 缸内燃烧分析
2．5 点火
2．6 有害物质的生成
本章参考文献

第3章 发动机性能分析
3．1 典型的理论加热循环
3．2 理想发动机工作循环
3．3 实际发动机工作过程的效率和能量损失
3．4 一维整机性能仿真
本章参考文献

第4章 气门机构分析
4．1 配气机构运动学分析
4．2 配气机构动力学分析
本章参考文献

第5章 回转和旋转系统分析
5．1 曲轴分析
5．2 连杆强度分析
5．3 活塞和活塞销分析
本章参考文献

第6章 本体结构强度和疲劳分析
6．1 热分析
6．2 缸盖结构分析
6．3 机体结构分析
6．4 密封分析
本章参考文献

第7章 排气系统分析
7．1 排气系统CFD分析
7．2 排气系统耐久性分析
本章参考文献

第8章 冷却系统分析
8．1 冷却系统回路
8．2 冷却系统分析与评估
本章参考文献

前言/序言

　　环保法规的升级和节能减排的强制要求，推动着内燃机技术的持续改进和创新，这要求我们从理论上对内燃机运行过程中出现的各种物理现象和化学过程有一个系统而全面的准确理解。为了大幅度地降低发动机比油耗，提高动力性、可靠性和耐久性，改善NVH性能，满足减重和降低成本的目标，以试验验证为主导的传统开发方式在优化产品方面存在诸多局限性。为了在短时间内开发出高品质的发动机，以计算机仿真方法为导向的设计正在成为主流的产品开发方式。通过仿真技术的应用，在产品开发的早期有可能确定产品的品质特征，降低产品开发风险。仿真工具与创新的产品验证方法相结合，将促进达到更高的产品成熟度，使得汽车整车厂获得竞争优势。
　　随着计算机技术的发展，数学模型和算法的不断完善，内燃机仿真的置信度已经有了大幅度的提升。然而，分析工程师也面临诸多挑战。现代内燃机技术已经达到了一个十分复杂而精细的水平，设计有逼近理论极限或材料允许极限的趋势。这对CAE工程师的专业能力提出了更高的要求，它要求分析工程师进一步学习理论知识，全面掌握仿真技术，并不断积累工程经验。
　　本书是上海汽车工业教育基金会资助项目。本书作者根据多年车用内燃机产品研发实践所著，并在参阅大量有关文献的基础上，对内燃机仿真技术进行系统的阐述。本书共分八章，分别从缸内三维流体分析、发动机一维性能分析、发动机结构强度分析和发动机多体动力学分析等几个方面介绍了计算机仿真的方法和原理。
　　本书编写的目的是为动力总成CAE工程师提供一本内燃机仿真技术的专业书籍，并希望它对发动机设计工程师、产品颁布工程师和项目管理人员也有所裨益。在编写过程中，本书力求突出基础理论知识和物理模型的描述，同时也尽量贴合实际应用。

驱动梦想，驾驭未来：汽车与新能源技术前沿探索 本书是一部面向汽车行业从业者、工程师、技术爱好者以及对未来交通方式充满好奇的读者而精心打造的深度解读。它并非聚焦于某个单一技术环节的详尽解析，而是以宏观的视角，审视当下汽车产业的变革浪潮，深入探讨驱动车辆前进的各大核心技术，并展望其未来发展趋势。我们力求呈现一本既有深度又不失广度的读物，帮助读者构建起对整个汽车技术体系的全面认知，从而更好地理解并参与到这场前所未有的出行革命中。 第一部分：传统动力系统的革新与演进 尽管新能源技术正以前所未有的速度发展，但传统燃油发动机作为过去一个世纪以来的核心动力源，其技术仍在不断优化和演进。本书将首先回顾内燃机发展的辉煌历程，梳理其关键技术突破，例如缸内直喷、涡轮增压、可变气门正时等。更重要的是，我们将深入分析当前内燃机在满足日益严苛的排放法规和提升燃油经济性方面所面临的挑战。 我们将剖析一系列旨在“绿色化”和“高效化”的内燃机技术，如： 先进燃烧技术： 深入探讨均质压燃（HCCI）、稀燃等新型燃烧模式的原理、优势以及在实际应用中遇到的技术难题，例如燃烧稳定性、氮氧化物（NOx）生成控制等。 热效率的极致追求： 分析如何通过改进发动机结构设计（如低摩擦技术、轻量化材料）、优化热管理系统（如智能冷却、废气热回收）以及采用先进的控制策略来进一步提升内燃机的热效率，最大限度地榨取每一滴燃油的能量。 排放控制技术的深化： 详细介绍最新的后处理技术，包括更高效的三元催化器、颗粒捕捉器（GPF）、选择性催化还原（SCR）技术等，以及它们在不同工况下的工作机制和协同作用。 燃料多元化探索： 讨论乙醇、甲醇、合成燃料（e-fuels）等替代燃料在内燃机上的应用前景，以及它们在降低碳排放方面的潜力与挑战。 本部分旨在让读者理解，即使在新能源时代，传统动力系统并非“停滞不前”，而是在持续的技术迭代中寻求着新的生存空间和竞争优势。 第二部分：新能源汽车的驱动基石：电动化技术深度解析 电动化是当前汽车产业最显著的变革方向。本书将不遗余力地为读者剖析构成电动汽车核心的各项关键技术。 电池技术： 锂离子电池： 详细介绍不同正负极材料（如三元锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等）的化学原理、性能特点（能量密度、功率密度、循环寿命、安全性能）、成本构成以及发展趋势。 新型电池技术： 探索固态电池、锂硫电池、钠离子电池等下一代电池技术的最新研究进展，分析它们的潜在优势、面临的挑战以及商业化前景。 电池管理系统（BMS）： 深入解析BMS在电池组健康监测、状态估算、均衡管理、热管理和安全保护方面的重要作用，以及智能化BMS的发展方向。 驱动电机与电控系统： 电机类型： 介绍永磁同步电机（PMSM）、交流异步电机（IM）、开关磁阻电机（SRM）等主流驱动电机类型的结构、工作原理、效率曲线以及各自的优缺点。 功率电子器件： 重点讲解IGBT、MOSFET、SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等半导体器件在逆变器、DC-DC转换器等关键功率电子模块中的应用，以及它们对电驱动系统效率、功率密度和可靠性的影响。 电驱动系统集成： 分析电机、电控、减速器等部件高度集成化的趋势，以及这对车辆性能、NVH（噪声、振动和声振粗糙度）和成本带来的影响。 充电技术与基础设施： 交流充电（AC）与直流充电（DC）： 阐述不同充电方式的原理、效率、充电速度以及适用场景。 快充技术： 深入探讨高压平台（800V及以上）对充电速度的提升作用，以及超充技术的最新进展。 无线充电： 分析无线充电技术的原理、优势、面临的技术挑战（如效率、兼容性、安全性）和未来发展潜力。 充电网络规划与运营： 探讨充电基础设施建设的挑战，包括选址、电网接入、运营模式等。 第三部分：智能互联与自动驾驶：赋能未来出行 汽车的演进不仅仅是动力的革新，更是智能化、网联化的深刻变革。本书将重点关注支撑这些变革的关键技术。 汽车电子电气架构（EEA）： 域控制器与中央计算平台： 解析从分布式EEA向域集中式，再向中央集线式EEA的演进过程，以及中央计算平台在整合算力、简化线束、提升OTA（空中下载）能力方面的优势。 车载通信技术： 介绍CAN、LIN、FlexRay、以太网等车载通信协议的演进，以及高速以太网在支持大数据传输方面的作用。 传感器技术： 摄像头： 讨论不同类型摄像头（如前视、环视、后视、舱内摄像头）的功能、成像原理、图像处理技术以及在辅助驾驶和自动驾驶中的应用。 雷达： 深入分析毫米波雷达、激光雷达（LiDAR）的探测原理、性能特点、在恶劣天气下的表现以及在目标检测、障碍物识别中的关键作用。 超声波传感器： 阐述超声波传感器在近距离探测、泊车辅助等场景下的应用。 高精地图与定位： 探讨高精地图的构建、更新机制以及在自动驾驶中的作用，以及GNSS（全球导航卫星系统）、IMU（惯性测量单元）和视觉里程计等融合定位技术。 决策与控制算法： 感知融合： 介绍如何将来自不同传感器的数据进行融合，以获得更全面、更准确的环境感知信息。 路径规划与决策： 深入分析车辆在不同驾驶场景下如何进行路径规划、行为决策以及与周围交通参与者互动。 控制算法： 讨论线控转向、线控油门、线控制动等执行机构的控制策略，以及它们在实现精准驾驶操纵中的作用。 车载信息娱乐系统（IVI）与人机交互（HMI）： 智能座舱： 探讨大尺寸显示屏、多模态交互（语音、手势、触控）、AR/VR应用等如何提升用户体验。 车载操作系统与应用生态： 分析车载操作系统的发展，以及第三方应用和服务如何融入汽车生态。 OTA升级： 深入解读OTA技术在功能更新、性能提升、安全补丁推送等方面的巨大价值。 第四部分：可持续发展与未来畅想 汽车产业的未来发展，离不开对可持续发展理念的践行。本书将目光投向更广阔的未来。 轻量化技术： 探讨高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等在汽车车身、底盘和零部件中的应用，以及它们对提升燃油经济性、续航里程以及车辆操控性能的贡献。 空气动力学设计： 分析汽车外形设计与空气动力学性能的关联，以及主动空气动力学技术（如格栅主动关闭、可调扰流板）在降低风阻、提升能效方面的作用。 共享出行与出行即服务（MaaS）： 讨论共享出行模式对汽车设计、制造、运营以及充电基础设施提出的新要求，以及Maas生态系统构建的未来可能性。 循环经济与回收利用： 关注汽车零部件的回收、再利用和再制造，以及电池回收与梯次利用的挑战与机遇。 人与车的和谐共生： 探讨未来汽车如何更好地融入城市交通体系，与行人、非机动车以及其他交通方式实现更安全、更高效的互动。 跨界融合与新技术展望： 简要探讨人工智能、区块链、5G/6G通信等前沿技术如何进一步渗透和改变汽车产业，以及人机共驾、情感化交互等未来汽车形态的可能性。 结语： 本书力求为读者提供一个清晰、系统且前瞻的汽车技术发展图景。我们相信，理解这些驱动技术，便是理解未来出行的脉络。无论是资深工程师寻求技术突破，还是初入行业的新人渴望建立知识体系，亦或是普通大众希望了解自己赖以出行的伙伴，本书都将是您探索汽车技术世界的宝贵伴侣。它将引导您穿越技术的迷雾，洞察行业的趋势，从而更好地把握时代赋予的机遇，共同驱动一个更智能、更环保、更美好的出行未来。

评分☆☆☆☆☆

我原本以为，这本书会是一本非常纯粹的学术论文集，充满了各种复杂的数学模型和理论推导，可能与我这个普通读者的实际需求相去甚远。但事实证明，《车用内燃机仿真》这本书，以一种我未曾预料到的方式，将抽象的科学概念与我们日常生活的联系紧密地结合在了一起。作者并没有回避技术的复杂性，而是通过大量的仿真案例，将内燃机这个看似神秘的“心脏”的运行规律，一点一点地揭示出来。 我特别喜欢书中关于发动机性能优化部分的探讨。通过仿真，作者展示了如何通过改变气门正时、凸轮轴轮廓、甚至进气歧管的长度来提升发动机的功率和扭矩。这些看似微小的设计调整，在仿真模型中却能带来显著的性能提升。这让我深刻认识到，现代汽车工业的进步，离不开这种精细化的仿真分析。书中对排放控制技术的仿真研究也让我印象深刻，它让我了解到，工程师们是如何通过模拟各种工况，来设计更有效的催化转化器和颗粒捕捉器，从而减少汽车对环境的污染。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题——《车用内燃机仿真》，乍听之下，可能会让人觉得它是一本非常技术性的专业读物，充满了复杂的数学公式和晦涩的工程术语。然而，当我开始阅读之后，却被其内容所深深吸引。作者似乎有着将枯燥的科学原理转化为生动故事的能力，将内燃机这个复杂的机械装置，通过仿真的视角，以一种更加直观和易于理解的方式呈现在我面前。 我尤其喜欢书中关于燃烧室设计对性能影响的分析。通过仿真模型，我能够看到不同燃烧室形状如何影响气流组织和火焰传播，进而影响燃烧效率和有害物质的生成。作者还详细阐述了如何利用仿真来优化进气和排气系统的设计，以提升发动机的进气量和排气效率，从而提高动力输出。这种将抽象理论与具体工程实践相结合的方式，让我觉得这本书不仅具有学术价值，更具有很强的实践指导意义。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我之前对“仿真”这个词的理解非常有限，总觉得它离我的生活很遥远，大概是属于实验室或者大型工业项目的东西。但《车用内燃机仿真》这本书，彻底改变了我的看法。它让我明白，仿真技术并非高高在上，而是已经渗透到我们日常生活中，尤其是在我们赖以出行的汽车工业中。书中所展示的仿真应用，不仅仅是理论的推演，更是为了解决实际问题，比如如何让发动机更省油，如何减少有害排放，如何提高发动机的可靠性和耐久性。 我特别注意到书中对气缸内燃烧过程的仿真分析，那种精细到毫秒级的模拟，让我得以窥见火焰在极短时间内爆发的壮观景象，以及由此产生的压力和温度变化。作者还介绍了如何通过仿真来预测发动机在极端条件下的工作状态，比如超低温启动或者高负荷连续运转，这些都是实际测试难以全面覆盖的场景。通过这些仿真结果，工程师可以提前发现潜在的设计缺陷，并加以改进，从而大大缩短了研发周期，降低了试错成本。

评分☆☆☆☆☆

我一直对汽车的内在 workings 感到着迷，特别是引擎，它就像汽车的心脏。当我拿起《车用内燃机仿真》这本书时，我期待的是一本深入的、技术性的探讨，但它远不止于此。它不仅仅是枯燥的公式和图表，而是以一种非常引人入胜的方式，揭示了内燃机工作的复杂性和精妙之处。我被书中对各种仿真方法的介绍所吸引，例如计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA），以及它们如何被应用于模拟气缸内的燃烧、流动和结构力学。 书中的一个亮点是关于不同工况下发动机性能的预测。作者通过仿真，展示了当发动机处于怠速、加速、匀速行驶等不同状态时，缸内温度、压力、混合气形成以及燃烧速率的变化。这让我能够更深入地理解，为什么汽车在不同驾驶模式下会有不同的油耗和动力表现。此外，书中对排放控制策略的仿真分析也让我印象深刻，它展示了如何通过调整喷射策略、点火时间等参数，来降低氮氧化物、颗粒物等有害物质的排放，这对于理解现代汽车环保技术的进步至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我一直对汽车的动力系统充满好奇，尤其是那个能发出轰鸣声，驱动车辆前行的发动机。这本书的出现，像打开了一扇通往发动机内心世界的大门。它并非简单地罗列数据或理论，而是通过仿真这个视角，将复杂的工程问题以一种可视化的方式呈现出来。我惊喜地发现，书中的仿真模型并非停留在理论层面，而是与实际的发动机设计紧密结合。书中详述了如何利用仿真软件，模拟不同设计参数对发动机性能的影响，比如气门正时、压缩比、排气系统设计等等。这让我能直观地理解，每一个微小的设计改动，都可能对发动机的功率输出、燃油经济性甚至排放产生显著的影响。 更令我印象深刻的是，作者在书中并没有回避仿真过程中的挑战和局限性。他坦诚地讨论了模型精度、计算资源需求以及结果验证等问题。这反而让我觉得这本书更加真实可靠，它不是在兜售一个完美的解决方案，而是在展示一个严谨的工程探索过程。通过对这些细节的阐述，我不仅学到了如何运用仿真技术，更体会到了科学研究的严谨态度和不断进步的精神。

评分☆☆☆☆☆

《车用内燃机仿真》这个书名，一开始让我以为会是一本非常枯燥、充满专业术语的书籍，大概只适合那些在汽车厂里工作的工程师们阅读。然而，当我真正翻开它，才发现这本书的内容远远超出了我的预期。它不仅仅是在讲解内燃机的基本原理，更是通过“仿真”这个强大的工具，将那些抽象的物理化学过程，变得生动形象，甚至有些令人着迷。 我特别惊叹于书中对燃烧过程的仿真分析。作者通过细致的模拟，让我能够“看到”燃料在气缸内是如何被雾化、混合、然后爆炸产生能量的。他解释了不同的喷油策略、点火提前角如何影响燃烧的效率和有害物质的产生。这让我不再仅仅是“知道”发动机在工作，而是能够“理解”它工作的细节。此外，书中对发动机冷却系统、润滑系统等辅助系统的仿真分析，也让我对整个发动机的工作流程有了更全面的认识，让我明白，一个高效运转的发动机，是所有部件协同工作的结果。

评分☆☆☆☆☆

当我拿起《车用内燃机仿真》这本书时，我的脑海里浮现的，可能是一堆密密麻麻的公式和冰冷的数据。然而，事实证明，我的担忧完全是多余的。这本书以一种非常巧妙的方式，将复杂深奥的内燃机工作原理，通过“仿真”这一现代科技的语言，变得生动有趣且易于理解。作者不仅仅是在介绍技术，更是在讲述如何利用技术去解决实际问题。 我特别被书中关于不同驾驶模式下发动机性能变化的仿真分析所吸引。它详细展示了在起步、加速、巡航等不同工况下，缸内压力、温度、燃油消耗率以及有害物质排放的动态变化。这让我能够更深刻地理解，为什么我们驾驶汽车时，油耗会有明显的差异，以及如何在日常驾驶中更加经济地使用车辆。此外，书中对不同燃料特性在内燃机中的仿真应用也让我大开眼界，让我了解到，即使是同一种发动机，使用不同的燃料，其性能表现和排放特性也会大相径庭。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目《车用内燃机仿真》，让我原本以为会是本非常专业、高冷的学术著作，只适合那些在实验室里整天与数据打交道的工程师们。然而，当我深入阅读后，我发现它比我想象的要生动和贴近实际得多。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是通过大量的仿真实例，将内燃机复杂的运行机制“可视化”了。我能够跟着作者的笔触，一步一步地理解，为什么在不同的气温、海拔条件下，发动机的性能会有所差异。 我特别被书中关于热管理仿真的部分所吸引。它详细讲解了如何通过仿真来预测发动机冷却系统的效率，以及如何通过优化散热设计来防止发动机过热，尤其是在炎热的夏天或者长时间高负荷运转时。作者还探讨了不同润滑油黏度和配方的仿真效果，以及它们对减少发动机内部摩擦和磨损的影响。这些内容都让我觉得，这本书不仅仅是在讲解一个技术，而是在分享如何通过科学的仿真手段，去解决汽车工程中一个又一个实际面临的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我一直对汽车的动力系统充满了好奇，尤其是那个看似简单却又极其复杂的内燃机。这本书的出现，像是一本打开了汽车“大脑”的说明书。它并非简单地罗列技术参数，而是通过“仿真”这一强大工具，将内燃机内部的各种物理化学过程，以一种更加直观和深刻的方式呈现出来。我看到了作者如何利用先进的仿真软件，来模拟燃料在气缸内的混合、燃烧以及能量释放的全过程。 书中对燃烧模型的阐述尤为精彩。它不仅仅是简单地讲解“燃烧”两个字，而是细致地分析了不同喷射策略、不同空燃比、不同点火时刻对燃烧效率和排放特性的影响。我仿佛置身于燃烧室之中，亲眼见证着火焰的诞生、蔓延以及能量的释放。作者还探讨了如何通过仿真来优化发动机的进气和排气系统，以提高进气充量和排气效率，从而提升发动机的动力输出和燃油经济性。这让我深刻体会到，微小的设计改变，能够带来多么显著的性能提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字是《车用内燃机仿真》，光看书名，我原本以为会是一本非常枯燥、充斥着复杂公式和专业术语的理论书籍，可能只适合深耕于发动机研发的工程师或者相关专业的学生阅读。然而，当我真正翻开它，才发现这其中蕴含的不仅仅是冰冷的计算，更是对汽车心脏运转规律的深刻洞察和前沿技术的精彩展现。书中的内容，远超出了我最初的想象，它似乎有一种魔力，能将那些抽象的物理定律和化学反应，转化为生动、易懂的语言，让我这个非专业人士也能窥探到内燃机复杂世界的奥秘。 比如，它不仅仅满足于介绍基本的燃烧过程，而是深入探讨了不同工况下，燃料在缸内混合、雾化、蒸发以及最终燃烧的每一个微观细节。我看到作者通过详尽的图示和精炼的文字，解释了喷油嘴的设计如何影响燃油雾化的效果，空气动力学在缸内流动中的作用，以及火焰传播的机制。更有意思的是，书中还涉及了不同燃料类型，如汽油、柴油、天然气甚至是氢燃料，在内燃机中的独特表现和仿真模型的差异。这让我意识到，即使是同一种发动机，使用不同的燃料，其内部的物理化学过程也会发生翻天覆地的变化，而仿真技术正是揭示这些变化的有力工具。