汽車動力系統原理

帥石金，清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室教授、博士生導師。
主編《汽車發動機原理》和《汽車文化》教材2部。

目錄
第1章車用動力系統概論
1.1車用動力系統分類與發展歷程
1.1.1車用動力系統分類
1.1.2車用動力系統發展歷程
1.2主要車用動力系統特點及對比分析
1.2.1內燃動力系統
1.2.2純電動力系統
1.2.3燃料電池動力系統
1.2.4混合動力系統
1.2.5車用動力系統對比分析及未來發展
思考與練習題
參考文獻

上篇內燃動力工作原理
第2章內燃機動力經濟性指標與影響因素
2.1內燃機工質做功及示功圖
2.1.1工質做功與示功圖
2.1.2自然吸氣四沖程內燃機示功圖
2.1.3增壓四沖程內燃機示功圖
2.1.4二沖程內燃機示功圖與曲軸箱換氣功
2.2動力性和經濟性指標
2.2.1指示指標與有效指標
2.2.2指示指標與有效指標的定義和換算
2.2.3動力性速度指標
2.3影響動力經濟性指標的環節與因素
2.3.1決定動力輸出的“量”與“質”環節
2.3.2燃料與可燃混合氣熱值
2.3.3燃料消耗率與可燃混合氣流量
2.3.4燃料能量轉換效率
2.3.5有效功率與燃料消耗率的綜合表達式
思考與練習題
參考文獻

第3章內燃機燃料理化特性與熱化學
3.1車用燃料成分及理化特性
3.1.1車用燃料概述
3.1.2車用燃料主要理化特性及評定
3.1.3烴燃料成分與結構
3.1.4單烴理化特性及其變化規律
3.1.5含氧燃料
3.2汽柴油質量標準
3.2.1汽油質量要求
3.2.2柴油質量要求
3.2.3中國汽油質量標準
3.2.4中國柴油質量標準
3.3燃料理化特性對內燃機工作模式的影響
3.3.1對混合氣形成方式的影響
3.3.2對著火燃燒模式的影響
3.3.3對負荷調節方式的影響
3.4燃料燃燒熱化學
3.4.1燃料完全燃燒所需空氣量
3.4.2殘餘廢氣系數與廢氣再循環
3.4.3分子變化系數
3.4.4化學反應熱效應與燃料熱值
3.4.5可燃混合氣熱值
3.4.6燃料絕熱燃燒溫度
3.4.7化學平衡與燃燒平衡產物
思考與練習題
參考文獻

第4章內燃機工作循環與能量利用
4.1內燃機熱力過程與循環
4.1.1熱力系統簡化
4.1.2熱機循環與熱效率
4.1.3熱力過程簡化
4.2理想工質的理想循環
4.2.1模型基本假設
4.2.2理論循環類型及參數表達式
4.2.3循環參數對循環熱效率的影響
4.2.4理論循環對改善動力經濟性的指導意義
4.3真實工質的理想循環
4.3.1模型構成、特點與意義
4.3.2工質特性及其對熱效率的影響
4.3.3理想循環條件下內燃機熱效率的對比
4.4真實工質的真實循環
4.4.1工質向外傳熱損失
4.4.2燃燒提前時間損失及後燃損失
4.4.3換氣損失
4.4.4不完全燃燒損失
4.4.5缸內流動損失
4.4.6工質泄漏損失
4.5機械損失與機械效率
4.5.1機械損失組成
4.5.2機械損失各部分所占比例
4.5.3機械損失測量方法
4.5.4影響機械效率的主要因素
4.6內燃機能量分配與合理利用
4.6.1內燃機能量平衡
4.6.2內燃機能量合理利用
思考與練習題
參考文獻

第5章內燃機換氣過程與進氣充量
5.1內燃機換氣過程
5.1.1換氣過程與換氣系統
5.1.2換氣過程分期
5.1.3進排氣相位角及其對性能的影響
5.2充量系數及其影響因素
5.2.1充量系數解析式
5.2.2充量系數影響因素
5.2.3穩態條件下進氣速度特性
5.3進排氣系統動態效應
5.3.1進排氣動態特徵
5.3.2單缸機進氣管動態效應
5.3.3多缸機動態效應與各缸進氣不均勻
5.4內燃機增壓
5.4.1增壓度與增壓比
5.4.2增壓方式與增壓系統
5.4.3渦輪增壓系統
5.4.4渦輪增壓柴油機性能分析
5.4.5渦輪增壓汽油機面臨的挑戰及解決措施
5.4.6渦輪增壓內燃機性能改進方法
思考與練習題
參考文獻

第6章內燃機混合氣形成與燃燒
6.1液體燃料噴霧特性
6.1.1噴射霧化機理
6.1.2噴霧特性
6.2可燃混合氣著火理論
6.2.1熱著火理論
6.2.2鏈式著火理論
6.3展開示功圖與燃燒放熱率
6.3.1展開示功圖
6.3.2燃燒放熱速率
6.3.3累計放熱率
6.4柴油機混合氣形成與燃燒過程
6.4.1柴油機混合氣形成
6.4.2柴油機燃燒過程及其特性分析
6.5汽油機混合氣形成與燃燒過程
6.5.1汽油機混合氣形成
6.5.2汽油機燃燒過程及其特點
6.5.3汽油機異常燃燒
6.5.4汽油機燃燒室及其特性
6.5.5缸內直噴汽油機
6.6內燃機新燃燒模式
6.6.1汽油均質混合氣壓燃
6.6.2柴油均質混合氣壓燃
6.6.3HCCI燃燒模式的演化
思考與練習題
參考文獻

第7章內燃機有害排放物生成與控制
7.1汽車排放法規簡介
7.1.1排放法規分類
7.1.2輕型車排放法規
7.1.3重型車排放法規
7.2有害排放物生成機理及影響因素
7.2.1有害排放物種類及危害
7.2.2有害排放物生成機理
7.2.3有害排放物生成影響因素
7.3汽油機機內凈化技術
7.3.1推遲點火時間
7.3.2廢氣再循環
7.3.3提高燃油噴射壓力
7.3.4優化燃燒系統設計
7.3.5提高點火能量
7.3.6電控技術
7.4柴油機機內凈化技術
7.4.1柴油機清潔燃燒思路
7.4.2改善噴霧燃燒
7.4.3改善燃料品質
7.4.4滿足不同排放法規的技術路線
7.5汽油機排氣後處理技術
7.5.1熱反應器
7.5.2催化轉化器
7.5.3稀燃NOx吸附還原催化器
7.5.4汽油機顆粒過濾器
7.5.5冷起動排放後處理技術
7.6柴油機排氣後處理技術
7.6.1柴油機氧化催化器
7.6.2柴油機顆粒過濾器
7.6.3NOx還原催化器
7.6.4四效催化器
7.6.5重型柴油機後處理技術路線
7.7非排氣污染物控制技術
7.7.1曲軸箱強制通風系統
7.7.2燃油蒸發控制系統
思考與練習題
參考文獻

第8章內燃機運行特性與整車匹配
8.1運行工況與功率標定
8.1.1內燃機運行工況
8.1.2內燃機工況平面與工作區域
8.1.3內燃機功率標定
8.2特性分類及運行特性分析方法
8.2.1內燃機特性分類
8.2.2運行特性及其分析方法
8.3速度特性與整車動力性
8.3.1汽油機速度特性
8.3.2柴油機速度特性
8.3.3汽油機與柴油機速度特性對比
8.3.4內燃機外特性對汽車動力性的影響
8.3.5外特性運行穩定性與柴油機調速特性
8.3.6提高汽車動力性的措施
8.4負荷特性及全特性與整車經濟性
8.4.1汽油機負荷特性
8.4.2柴油機負荷特性
8.4.3汽油機和柴油機負荷特性對比
8.4.4內燃機全特性
8.4.5提高汽車經濟性的措施
8.5滿足排放法規的汽油機匹配標定
8.5.1冷起動開環空燃比標定
8.5.2催化器起燃過程空燃比標定
8.5.3熱機狀態空燃比標定
8.5.4顆粒物排放控制
思考與練習題
參考文獻

下篇電驅動力工作原理
第9章驅動電機系統工作原理
9.1驅動電機概述
9.1.1驅動電機系統組成
9.1.2驅動電機分類
9.1.3驅動電機機械特性與效率
9.1.4驅動電機轉矩
9.2直流電機工作原理
9.2.1電機結構
9.2.2工作原理
9.2.3數學模型與工作特性
9.2.4電機控制
9.3無刷直流電機工作原理
9.3.1電機結構
9.3.2工作原理
9.3.3數學模型與工作特性
9.3.4電機控制
9.4永磁同步電機工作原理
9.4.1電機結構
9.4.2工作原理
9.4.3數學模型
9.4.4磁場定向控制與轉矩特性
9.5交流感應電機工作原理
9.5.1電機結構
9.5.2工作原理
9.5.3數學模型
9.5.4轉子磁場定向控制
9.6開關磁阻電機工作原理
9.6.1電機結構
9.6.2工作原理
9.6.3數學模型
9.6.4電機控制與工作特性
思考與練習題
參考文獻

第10章動力電池系統工作原理
10.1車用動力電池概述
10.2鋰離子電池工作原理
10.3鋰離子電池材料與部件
10.4鋰離子電池性能參數
10.5鋰離子電池常用模型
思考與練習題
參考文獻

第11章燃料電池系統工作原理
11.1燃料電池概述
11.2質子交換膜燃料電池工作原理
11.2.1基本原理
11.2.2組成和結構
11.2.3電壓計算方法
11.2.4性能影響因素
11.2.5效率
11.3質子交換膜燃料電池發動機工作原理
11.4質子交換膜燃料電池動力系統工作原理
思考與練習題
參考文獻

第12章混合動力系統工作原理
12.1混合動力系統概述
12.2串聯混合動力系統
12.2.1工作模式
12.2.2能量管理策略
12.3並聯混合動力系統
12.3.1工作模式
12.3.2能量管理策略
12.4混聯混合動力系統
12.4.1功率分流混合動力系統
12.4.2串並聯混合動力系統
12.5混合動力系統能量管理
12.5.1基於規則的能量管理
12.5.2基於優化算法的能量管理
12.5.3插電混合動力系統能量管理
15.5.4混合動力系統能量管理策略對比
12.6混合動力專用內燃機
12.6.1專用內燃機特徵
12.6.2專用內燃機運行特性
12.6.3專用內燃機技術要求
思考與練習題
參考文獻

附錄A油品標準
附錄B主要縮略語表