汽车动力原理

汽车产业的发展推动了汽车动力系统的多元化。目前汽车动力系统主要包括发动机系统、电机驱动系统和混合动力系统。本书围绕发动机动力和电机驱动动力的工作原理进行介绍，重点阐述了工程热力学基础、发动机循环与性能指标、发动机的换气过程、燃料与动力电池技术、发动机混合气形成和燃烧、发动机特性、发动机排放污染与噪声、电动汽车驱动电机、电动汽车驱动电机特性以及汽车动力系统与整车性能的匹配等内容。本书体系完整，适应汽车技术发展对人才培养的需求，各章开头以“内容及要点”作为学习导向，各章结尾以“复习思考题”来加强读者对知识的理解和掌握。 本书可作为高等院校车辆工程、汽车服务工程以及动力机械工程等专业教材以及相关技术管理人员的专业参考书。

阎春利，副教授，中国汽车工程学会会员。近年来主持哈尔滨市青年科技创新人才研究基金1项，主持中央高校基本科研业务费专项资金项目1项，参与的研究课题包括国家自然科学基金项目、国家林业局948项目、省自然科学基金、省教育厅项目等项目多项，发表学术研究论文30余篇。主持完成黑龙江省教育教学研究项目2项，东北林业大学教育教学研究项目2项，参与省级、校级教学研究项目多项。参与的教研项目获得省级教学成果一等奖1项，二等奖1项，发表教学研究论文6篇，主编教材5部，参编教材多部。

前言 第1章　工程热力学基础001 1.1　热功转换的基础知识001 1.1.1　基本概念001 1.1.2　功和热量005 1.2　热力学第一定律008 1.2.1　热力学第一定律008 1.2.2　工质的热力学能008 1.2.3　闭口系统能量方程008 1.2.4　开口系统稳定流动能量方程式010 1.3　理想气体的热力过程011 1.3.1　定容过程012 1.3.2　定压过程013 1.3.3　定温过程014 1.3.4　绝热过程015 1.3.5　多变过程017 1.4　热力学第二定律019 1.4.1　热力循环与热效率019 1.4.2　热力学第二定律020 1.4.3　卡诺循环与卡诺定理021 1.4.4　孤立系统的熵增原理022 复习思考题022 第2章　发动机的循环与性能指标024 2.1　发动机的理论循环024 2.1.1　发动机实际工作循环的简化与评价024 2.1.2　发动机的理论循环025 2.1.3　理论循环的影响因素分析028 2.2　四冲程发动机的实际循环与热损失029 2.2.1　发动机的实际循环过程029 2.2.2　实际循环的热损失032 2.3　发动机的热平衡034 2.3.1　发动机燃料燃烧发出的热量QT034 2.3.2　转化为有效功的热量QE034 2.3.3　传给冷却介质的热量QS034 2.3.4　废气带走的热量QR035 2.3.5　燃料不完全燃烧的热损失QB035 2.3.6　其他热量损失QL035 2.4　发动机性能指标037 2.4.1　指示指标037 2.4.2　有效指标038 2.4.3　强化指标041 2.5　机械效率042 2.5.1　机械效率042 2.5.2　机械损失及其测定042 2.5.3　影响机械效率的主要因素044 复习思考题045 第3章　发动机的换气过程047 3.1　四冲程发动机的换气过程047 3.1.1　换气过程047 3.1.2　换气损失049 3.2　充量与充气效率050 3.2.1　充量050 3.2.2　充气效率051 3.3　影响充气效率的因素052 3.3.1　进气终了压力052 3.3.2　进气终了温度053 3.3.3　转速与配气相位053 3.3.4　负荷054 3.3.5　压缩比054 3.3.6　排气终了压力054 3.4　提高充气效率的措施054 3.4.1　减少进气系统的阻力054 3.4.2　合理选择配气定时057 3.4.3　减少排气系统阻力057 3.4.4　减少对新鲜充量的加热058 3.5　废气涡轮增压技术058 3.5.1　发动机增压概述058 3.5.2　废气涡轮增压系统构造及特性061 3.5.3　车用增压器的要求及与发动机的匹配066 3.5.4　发动机增压的特殊问题及改善措施068 3.6　进气管的动态效应与可变技术070 3.6.1　进气管的惯性效应070 3.6.2　进气管波动效应071 3.6.3　转速与管长072 3.6.4　排气管动态效应073 3.6.5　可变进气管073 3.6.6　可变气门定时074 复习思考题075 第4章　燃料与动力电池技术078 4.1　发动机燃料078 4.1.1 　石油中烃的分类及性质078 4.1.2　燃料的提炼方法及对燃料性能的影响080 4.1.3　代用燃料及其特性080 4.2　燃料的使用特性083 4.2.1　柴油083 4.2.2　汽油085 4.2.3　汽油、柴油性能的差异对发动机性能的影响089 4.3　燃烧热化学090 4.3.1　1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量090 4.3.2　过量空气系数091 4.3.3　α > 1时完全燃烧的产物及数量091 4.3.4　燃料热值与混合气热值092 4.4　燃烧的基本知识092 4.4.1　着火理论093 4.4.2　发动机的燃烧方式098 4.5　动力电池技术102 4.5.1　动力电池的种类与原理102 4.5.2　动力电池的性能118 复习思考题124 第5章　发动机混合气形成和燃烧126 5.1　发动机混合气的形成126 5.1.1　汽油喷射式发动机混合气126 5.1.2　柴油机混合气形成128 5.2　发动机燃烧过程129 5.2.1　汽油机的燃烧过程129 5.2.2　柴油机的燃烧过程135 5.3　影响发动机燃烧过程的因素141 5.3.1　影响汽油机燃烧过程的因素141 5.3.2　影响柴油机燃烧过程的因素145 5.4　发动机的燃烧室150 5.4.1　汽油机燃烧室150 5.4.2　柴油机燃烧室153 5.5　发动机的电控技术157 5.5.1　汽油机燃油喷射系统的组成及控制方法157 5.5.2　柴油机的电控技术157 复习思考题163 第6章　发动机的特性167 6.1　概述167 6.1.1　发动机的工况167 6.1.2　发动机的台架试验169 6.1.3　试验方法173 6.1.4　发动机特性的分析方法173 6.2　发动机的负荷特性175 6.2.1　汽油机负荷特性175 6.2.2　柴油机负荷特性177 6.2.3　负荷特性曲线特点178 6.2.4　汽油机和柴油机负荷特性区别178 6.3　发动机的速度特性178 6.3.1　汽油机的速度特性179 6.3.2　柴油机的速度特性181 6.3.3　汽油机和柴油机速度特性的比较184 6.4　发动机的万有特性186 6.4.1　汽油机与柴油机万有特性的比较188 6.4.2　万有特性曲线的特点188 6.4.3　万有特性曲线的应用188 6.5　柴油机的调速特性190 6.5.1　调速器与调速特性190 6.5.2　调速器工作指标193 复习思考题194 第7章　发动机排放污染与噪声196 7.1　汽油机的有害排放物及其控制196 7.1.1　汽油机的有害排放物及其产生机理196 7.1.2　汽油机排放控制技术199 7.2　柴油机的排放控制技术200 7.2.1　机内措施200 7.2.2　后处理技术202 7.3　汽车排放标准206 7.3.1　国外汽车排放法规与控制历程206 7.3.2　我国汽车排放标准212 7.4　发动机噪声及控制217 7.4.1　发动机噪声的分类217 7.4.2　燃烧噪声及其控制218 7.4.3　机械噪声及其控制220 7.4.4　空气动力噪声及其控制222 复习思考题225 第8章　电动汽车驱动电机227 8.1　概述227 8.1.1　电机在汽车中的运用227 8.1.2　电动汽车对电机的要求与发展趋势230 8.1.3　电机的基本概念及分类234 8.2　驱动电机结构及工作原理238 8.2.1　直流电机238 8.2.2　永磁同步电机243 8.2.3　异步电机250 8.2.4　开关磁阻电机255 8.2.5　轮毂电机261 8.3　驱动电机应用实例263 8.3.1　直流电机263 8.3.2　异步（感应）电机264 8.3.3　永磁同步电机264 8.3.4　轮毂电机266 8.3.5　轮边电机267 复习思考题268 第9章　电动汽车的驱动电机特性270 9.1　概述270 9.1.1　驱动电机的选择270 9.1.2　驱动电机的工作界限271 9.1.3　驱动电机的特性271 9.2　直流电机的特性273 9.2.1　直流电机的励磁方式273 9.2.2　直流电机的运行特性（电动特性）274 9.2.3　直流电机的调节特性278 9.3　永磁同步电机的特性279 9.3.1　永磁同步电机的稳态工作特性280 9.3.2　永磁同步电机的拖动特性281 9.3.3　永磁同步电机的效率特性282 9.3.4　永磁同步电机的外特性282 9.3.5　永磁同步电机的变频调速特性284 9.4　异步驱动电机稳态工作特性及变频特性284 9.4.1　异步驱动电机的工作特性285 9.4.2　三相异步电机的机械特性287 9.4.3　三相异步电机的制动特性289 9.4.4　异步驱动电机的调速特性290 9.5　开关磁阻电机的工作特性294 9.6　驱动电机特性测试296 9.6.1　 电动汽车对驱动电机系统的技术要求296 9.6.2　驱动电机的标准297 9.6.3　电机测试台架的基本组成297 9.6.4　车用电机的技术要求298 9.6.5　车用电机的试验方法298 复习思考题301 第10章　汽车动力系统与整车性能的匹配302 10.1　汽车行驶的基本原理及特性302 10.1.1　牵引力302 10.1.2　汽车行驶特性303 10.2　发动机与传动装置性能匹配306 10.2.1　发动机性能与汽车性能之间的关系306 10.2.2　汽车万有特性及评价308 10.2.3　整体性能匹配方法309 10.3　纯电动汽车传动系统参数匹配312 10.3.1　驱动电机参数匹配312 10.3.2　传动系统的传动比匹配315 10.3.3　动力电池参数匹配316 10.4　混合动力电动汽车传动系统参数匹配318 10.4.1　发动机和驱动电机参数匹配318 10.4.2　传动系统传动比匹配321 10.4.3　动力电池参数匹配321 复习思考题323 参考文献324