内燃机学(第4版)

内燃机学(第4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

刘圣华,周龙保,韩永强 等 著
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  • 热力学
  • 燃油
  • 排放
  • 第四版
  • 高等教育
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111562863
版次:4
商品编码:12228152
品牌:机工出版
包装:平装
丛书名: 教育部普通高等教育精品教材
开本:16开
出版时间:2017-08-01
用纸:胶版纸
页数:278

具体描述

内容简介

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。

目录

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

前言/序言

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
机械工程基础与实践 本书旨在为初学者和有一定基础的机械工程师提供一套全面、系统的机械工程知识体系。内容涵盖机械设计的核心原理、材料力学的基础概念、传动机构的设计与应用,以及现代机械制造工艺的概览。 第一部分:机械设计原理 本部分将深入探讨机械设计的思维方式和基本流程。从机械系统功能需求的分析出发,引导读者理解如何将抽象的设想转化为具体的机械结构。我们将详细介绍应力、应变、弹性模量等材料力学基本概念,并阐述它们在构件强度和刚度设计中的关键作用。内容将涵盖载荷的识别与分类,如静载荷、动载荷、冲击载荷等,以及相应的许用应力、安全系数的选取原则。 进一步地,我们将讲解构件失效的多种形式,包括塑性变形、断裂(脆性断裂、韧性断裂)、疲劳、磨损等,并介绍相应的失效分析方法和预防措施。读者将学习到如何根据工作条件和失效模式,合理选择材料、优化结构形状、进行尺寸设计,以确保机械零件在预期的寿命周期内可靠工作。 第二部分:材料力学基础 材料力学是理解机械工作性能的基石。本部分将从微观结构的角度出发,介绍金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料的基本特性。我们将深入剖析材料的力学性能,包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳极限等,并解释这些参数对机械设计选择的重要性。 读者将系统学习轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲等基本受力情况下的应力与应变分析。我们将推导杆件在各种载荷作用下的变形公式,并讲解截面法、虚功原理等解决复杂应力状态的分析工具。内容还将覆盖应力集中现象及其对构件强度的影响,以及提高构件抗疲劳性能的设计技巧。此外,本部分还将触及材料的蠕变和应力松弛等长期性能表现,为理解设备在高温或长时间服役条件下的可靠性提供理论支持。 第三部分:传动机构设计与应用 传动机构是将动力源的能量传递并改变其速度、方向、扭矩的关键部件。本部分将聚焦于各类常用传动机构的设计与选型。我们将详细介绍齿轮传动,包括直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等的设计原理、啮合特性、强度计算和失效分析。读者将学习如何根据传动比、传递功率、工作环境等要求,选择合适的齿轮类型、模数、齿数,并进行润滑和装配设计。 同时,我们将深入探讨带传动和链传动。对于带传动,内容将涵盖三角带、平带、同步带等不同类型的特性,以及带张力的计算、寿命的估算、轮槽的设计等。对于链传动,我们将介绍滚子链、套筒链等的结构特点,以及链条长度的计算、张紧装置的设计、润滑要求等。 此外,本部分还将介绍其他重要的传动形式,如蜗杆蜗轮传动(侧重于传递大传动比和自锁性)、行星齿轮传动(侧重于实现多种传动比和紧凑结构)以及其他非齿轮类的传动机构,如肘杆机构、螺旋传动等。最终目标是使读者能够根据具体应用场景,设计出高效、可靠、经济的动力传递方案。 第四部分:现代机械制造工艺概览 掌握机械设计固然重要,但了解其制造可行性同样不可或缺。本部分将对现代机械制造技术进行概览,帮助读者理解设计成果如何在实际中得以实现。我们将介绍铸造、锻造、焊接等毛坯制造工艺,分析其对材料性能的影响以及设计上的考量。 接着,我们将重点介绍切削加工,包括车削、铣削、钻削、磨削等基本加工方法,以及机床的类型、刀具的选用、加工精度和表面质量的要求。内容将涵盖数控加工(CNC)技术及其在提高生产效率和加工精度方面的优势。 此外,我们还将触及非传统加工技术,如电火花加工(EDM)、激光切割、水射流切割等,并简要介绍现代装配技术、检测技术以及表面处理技术,如热处理、表面淬火、涂层等。通过对这些制造工艺的了解,读者可以更好地权衡设计方案的可行性、成本和生产周期,实现设计与制造的有效结合。 本书力求理论与实践相结合,通过大量的实例和图解,帮助读者建立直观的理解。每个章节后都附有习题,旨在巩固所学知识,提升解决实际工程问题的能力。本书适用于机械工程、汽车工程、航空航天工程、工业设计等相关专业的学生,以及渴望提升机械设计与制造技能的在职工程师。

用户评价

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《内燃机学(第4版)》在燃油供给系统和点火系统方面的深入讲解,为我揭示了发动机“喂养”和“点火”的奥秘。我一直以为发动机就是把汽油灌进去然后就烧了,但这本书让我了解到,燃油供给系统远比我想象的要复杂。从化油器时代到电喷时代,再到直喷技术,它详细阐述了不同供油方式的工作原理、优缺点,以及它们是如何影响燃油经济性和排放的。书中对于喷油器的工作原理、喷雾特性、燃油雾化效果的分析,让我对“精准控制”有了新的认识。而点火系统,从早期的分电器到现在的独立点火,它的发展历程和技术革新也被阐述得鞭辟入里。我特别关注书中关于点火能量、点火提前角、火花塞工作特性等内容的讲解,这些细节直接关系到燃烧的质量和发动机的性能。当我看到书中关于“爆震”现象的产生机理和如何通过控制点火正时来避免爆震的讲解时,我才意识到,原来我有时候听到的发动机“哒哒哒”的声音,是有如此复杂的科学原因。这种对细节的关注,让我对发动机的每一次启动和运转都有了更深刻的理解。

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《内燃机学(第4版)》对于增压技术和稀薄燃烧技术的介绍,让我看到了发动机技术发展的趋势和潜力。我一直对涡轮增压发动机很感兴趣,觉得它能让小排量发动机爆发出大动力。书中详细解释了涡轮增压器的工作原理,包括涡轮和压气机的配合,以及增压压力对发动机性能的影响。它还介绍了机械增压、电动增压等不同类型的增压技术,并对它们的优缺点进行了对比分析。更重要的是,书中探讨了增压技术如何与燃油经济性和排放控制相结合,这让我看到了未来发动机技术发展的方向。而稀薄燃烧技术,则是我之前很少接触到的概念。这本书让我了解到,通过控制极大的空燃比,可以在一定程度上降低燃油消耗和氮氧化物排放。它详细介绍了稀薄燃烧的不同实现方式,如分层充气、均质稀燃等,以及它们在实际应用中面临的挑战。这种对前沿技术的介绍,让我对发动机的未来发展充满了好奇和期待。

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排放控制技术一直是现代汽车研发的重要课题,而《内燃机学(第4版)》在这方面的阐述,让我对“绿色发动机”有了更清晰的认识。书中详细介绍了各种排放物的来源,以及它们对环境和人体健康的危害,这让我深刻体会到环保的重要性。随后,它系统地讲解了各种排放控制技术,从催化转化器的工作原理,到EGR(废气再循环)技术、SCR(选择性催化还原)技术、GPF(汽油颗粒过滤器)等等,都进行了深入的剖析。我尤其对书中关于催化剂的种类、载体材料、反应机理的讲解印象深刻,让我明白了为什么车辆需要定期更换三元催化器。此外,它还探讨了如何通过优化燃烧过程来从源头上减少排放,例如稀燃技术、均质压燃技术等等。书中还分析了不同排放标准(如国六、欧六)对发动机设计提出的挑战,以及工程师们是如何通过技术手段来满足这些日益严格的标准。这种对环保技术的系统梳理,让我觉得现代汽车不再仅仅是交通工具,更是承载着环保责任的科技产品。

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拿到《内燃机学(第4版)》后,我最先被吸引住的,是它关于燃烧过程的详尽阐述。我一直对“燃烧”这个概念模糊不清,知道它能产生能量,但具体是如何发生的,在发动机里又是怎样的复杂过程,我是一无所知的。这本书用大量图表和清晰的语言,一步步解析了从燃料喷射、混合气形成、点火、火焰传播到最终燃尽的整个链条。它不仅仅是理论的堆砌,更深入地探讨了不同燃烧模式的特点,比如均质压燃、部分预混压燃等等,这些我之前只在一些技术论坛上零星听过,但在这本书里,我终于得到了系统性的解释。它还深入剖析了燃烧过程中影响效率和排放的关键因素,比如空燃比、点火提前角、燃烧室形状等等,并且详细解释了这些因素是如何相互影响的。当我看到书中关于爆炸极限、层流燃烧速度、湍流燃烧模型这些概念时,我才意识到,看似简单的燃烧,背后竟然蕴含着如此精妙的物理化学原理。书中还引用了大量的实验数据和模拟结果,让我能够直观地感受到理论知识的实践应用。我尤其赞赏的是,它并没有回避一些复杂的概念,而是通过类比和举例的方式,将这些高深的理论变得容易理解,比如它在解释火焰传播时,用了类似“火柴点燃纸张”的比喻,让我很快就抓住了核心要义。这种化繁为简的能力,对于非专业读者来说,实在是太有帮助了。

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这本书在发动机结构与部件的介绍上,做得非常细致。我之前总觉得发动机就是活塞、曲轴、气缸这些东西,但《内燃机学(第4版)》将其拆解开来,逐一剖析了每一个部件的功能、设计原理、材料选择以及工作时的受力情况。我特别喜欢它对于气门机构的讲解,例如凸轮轴的轮廓设计如何影响气门的开闭时间和升程,以及可变气门正时技术是如何通过改变气门工作时机来优化发动机性能和燃油经济性的。读完这部分,我才明白,原来我们每天踩油门,背后是如此精密的机械联动。此外,它对于活塞环、连杆、曲轴等关键受力部件的受力分析和材料选择的讲解,也让我对发动机的可靠性和耐久性有了更深的认识。书中配有大量精美的剖视图和分解图,让我在脑海中能够构建出完整的机械运动模型,仿佛置身于一个大型的机械工厂,亲眼目睹这些精密部件的协同工作。我之前对发动机噪音和震动的来源一直感到困惑,在阅读了关于曲轴平衡、飞轮作用等章节后,我才恍然大悟,原来这些都是通过精密的结构设计来解决的。

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总而言之,《内燃机学(第4版)》这本书就像一本百科全书,它系统、全面、深入地展现了内燃机这个复杂而迷人的领域。从基础的原理到先进的技术,从结构的设计到性能的调校,这本书几乎涵盖了内燃机学的所有重要方面。我尤其欣赏它在讲解过程中所体现的严谨的科学态度和清晰的逻辑思维,使得即使是复杂的理论知识,也能被讲解得通俗易懂。书中大量的插图、图表和实例,不仅丰富了内容,也极大地提升了阅读的趣味性和直观性。虽然我不是专业领域的学生,但通过阅读这本书,我仿佛对内燃机有了一个脱胎换骨的认识。它不仅满足了我对发动机的好奇心,更让我对工程师们的智慧和创新精神充满了敬意。这本书对于任何想要深入了解内燃机的人来说,都是一本不可或缺的宝贵财富,无论你是学生、工程师,还是仅仅对汽车技术充满热情的好奇者,都能从中获益匪浅。它是一本值得反复阅读、细细品味的经典之作。

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《内燃机学(第4版)》在热力学部分的讲解,对我而言,简直是打开了新世界的大门。之前我对热力学只有一些非常基础的认识,比如能量守恒定律,但这本书将其与内燃机的实际工作过程紧密结合,让我明白了热力学原理是如何在发动机的每一次做功中发挥作用的。我尤其关注书中关于理想循环和实际循环的对比分析,比如奥托循环、狄塞尔循环、混合循环等等。它不仅列出了这些循环的数学模型,更重要的是,它解释了为什么实际循环会偏离理想循环,以及这些偏差是如何由摩擦、热损失、燃烧不完全等因素造成的。通过阅读这部分内容,我才真正理解了发动机效率的局限性,以及工程师们是如何通过优化设计来尽可能地接近理论效率的。书中对于不同工况下发动机性能的变化也有深入的探讨,比如在高负荷、低负荷、不同转速下的热力学效率变化,这让我对发动机在不同使用场景下的表现有了更深刻的认识。我记得书中有一段关于“功”、“热”和“内能”在发动机循环中转化的详细分析,配以清晰的T-s图和p-v图,让我这个对图表有点“恐惧症”的人,也能够清晰地理解每一个阶段的状态变化。这种将抽象的理论与具体的工程应用相结合的讲解方式,极大地提升了我的学习兴趣和理解深度。

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收到《内燃机学(第4版)》这本书,我心里是真的有种拨开迷雾见真章的喜悦。说实话,我一直对汽车的“心脏”——发动机——抱有极大的好奇,但又苦于没有系统深入的了解。市面上零散的科普文章固然有趣,但总感觉隔靴搔痒,无法触及核心。这次抱着尝试的心态翻开这本砖头厚的《内燃机学(第4版)》,没想到的是,它并没有我想象中那么枯燥乏味,反倒像一位经验丰富的老教授,循循善诱地将一个复杂庞大的体系一点点在我眼前展开。我尤其喜欢它在开篇部分对内燃机发展史的梳理,那种从早期蒸汽机到现代高效燃油发动机的演变过程,不仅仅是技术的迭代,更折射出人类智慧的结晶和工业文明的脚步。它没有简单罗列枯燥的年份和发明家,而是通过讲述一个个关键性的技术突破如何解决当时遇到的难题,比如如何提高燃烧效率、如何降低排放、如何提升功率密度等等,让我真切地感受到科学家和工程师们为了克服重重困难所付出的努力和智慧。这种历史的视角,为理解现代内燃机的设计理念和技术优势打下了坚实的基础,也让我对那些在我们日常生活中默默奉献的钢铁心脏多了一份敬意。我之前总觉得发动机就是一堆金属零件的组合,但读了开篇,才明白它背后蕴含着多少物理学、化学、材料学以及工程学的智慧。这种宏观的引入,成功地激发了我进一步深入学习的兴趣,也让我对接下来的章节充满了期待。

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这本书在发动机的润滑与冷却系统方面的叙述,也让我受益匪浅。我之前只知道发动机需要加机油,但这本书详细解释了机油在发动机中的多重作用,不仅仅是润滑,还包括冷却、清洁、密封、防锈等。它深入分析了不同类型机油的性能特点,以及如何根据发动机工况选择合适的机油。书中对于润滑系统的组成,如油底壳、机油泵、机油滤清器、油道等,以及它们的工作原理,都进行了清晰的阐述。同样,对于发动机的冷却系统,从水冷到风冷,从有水箱到无水箱,再到各种冷却方式的演变,书中都有详尽的介绍。我特别关注书中关于冷却液的成分、作用、以及如何防止发动机过热和冻结的知识。当我读到关于水泵、节温器、散热器等部件的工作原理时,我才真正理解了它们是如何协同工作,将发动机产生的巨大热量及时散发出去,保证发动机在最佳工作温度下运行的。这种对发动机“生命维持系统”的细致讲解,让我觉得发动机的每一个部件都是如此重要,缺一不可。

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《内燃机学(第4版)》对于发动机性能测试与评价部分的讲解,让我领略到科学测量与数据分析的魅力。我之前总觉得发动机的功率、扭矩这些参数是厂家随便标的,但读完这部分,我才明白,背后有着严谨的测试方法和标准。书中详细介绍了各种性能测试设备,如测功机、传感器、数据采集系统等等,并解释了它们的工作原理。它还详细讲解了如何进行功率、扭矩、燃油消耗率、升功率等关键性能指标的测量,以及这些指标的意义。我尤其关注书中关于“标准大气条件”、“载荷”、“转速”等测试参数的定义和影响,这让我理解了为什么不同测试条件下得出的性能数据会有所差异。此外,它还深入探讨了如何通过数据分析来评价发动机的性能,并介绍了各种图表(如功率曲线、扭矩曲线、燃油消耗率曲线)的解读方法。通过这些讲解,我仿佛变成了一名发动机工程师,能够根据测试数据来分析发动机的优劣,并提出改进建议。这种将理论知识与实际应用相结合的讲解方式,极大地提升了我对发动机性能的理解。

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