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第1章 汽车发动机面临的低碳化、低污染和高品质挑战1

1.1汽车发动机的燃油供应问题1

1.2汽车发动机的替代能源问题6

1.3汽车发动机的排气污染问题9

1.3.1轻型汽车排放标准9

1.3.2重型汽车排放标准17

1.4汽车发动机的cO2排放问题25

1.4.1 CO2对全球环境影响的历史和现状25

1.4.2汽车工业cO2排放状况27

1.4.3 CO2排放相关法规进展及预测29

1.4.4中国企业满足油耗法规的策略分析32

1.5节能环保战略34

1.6提高产品品质的挑战42

参考文献43

第2章 面向整车应用的发动机性能设计44

2.1整车对发动机的动力要求44

2.1.1发动机功率匹配45

2.1.2发动机外特性匹配46

2.2发动机在整车上的工作状态49

2.2.1国外汽车运转循环49

2.2.2联合国重型发动机运转循环（WHDC）的开发50

2.2.3中国乘用车及重型商用车运转循环开发52

2.3运转循环下汽车燃料消耗量计算53

2.3.1发动机万有特性及外特性模型建立53

2.3.2为瞬态运转循环配置行车挡位54

2.3.3计算瞬态运转循环各时刻车速及瞬时燃料消耗量54

2.3.4积分计算完成瞬态运转循环所需的累积燃料消耗量并进行修正54

2.3.5积分计算理想运转循环下汽车行驶里程和燃料消耗量55

2.4基于汽车运转循环的动力传动系统匹配优化55

2.5发动机技术进步降低整车燃料消耗实例58

2.6基于整车优化匹配的发动机性能设计60

2.6.1基于整车要求的发动机性能设计理念与流程60

2.6.2发动机性能设计方法63

2.6.3性能设计与性能开发63

参考文献65

第3章 发动机结构设计技术66

3.1气缸盖设计技术66

3.1.1轻型柴油机气缸盖设计66

3.1.2中重型柴油机气缸盖设计70

3.2发动机气缸体设计80

3.2.1乘用车汽油机气缸体设计80

3.2.2中重型柴油机气缸体设计88

3.3运动件设计94

3.3.1活塞技术94

3.3.2活塞环技术100

3.3.3连杆设计103

3.3.4曲轴设计技术108

3.3.5发动机轴承无铅化技术112

参考文献116

第4章 内燃机燃烧技术118

4.1柴油机燃烧技术118

4.1.1燃烧设计要素118

4.1.2基于单体泵的国Ⅲ柴油机燃烧开发126

4.1.3柴油机燃烧技术评价129

4.1.4未来技术发展131

4.2汽油机燃烧技术133

4.2.1直喷系统的设计要素133

4.2.2直喷汽油机的燃油喷雾特点133

4.2.3汽油直喷发动机缸内气流运动的组织137

4.2.4汽油直喷发动机的活塞顶形状设计139

4.2.5汽油直喷发动机缸内流体力学分析139

4.2.6各公司的直喷燃烧技术介绍142

4.2.7对直喷燃烧技术的展望146

4.2.8汽油均质压燃技术147

参考文献150

第5章 发动机燃油喷射系统技术152

5.1柴油机燃油喷射技术152

5.1.1柴油机燃油喷射系统基本性能152

5.1.2国内柴油机燃油喷射技术156

5.1.3国外柴油机燃油喷射技术157

5.2汽油直喷技术165

5.2.1汽油直喷技术概述165

5.2.2汽油直喷结构原理166

5.2.3汽油直喷主要技术参数169

5.2.4 GDI的现状与前景171

参考文献171

第6章 换气系统技术172

6.1进排气歧管技术172

6.1.1进气歧管技术172

6.1.2排气歧管技术174

6.2配气机构技术175

6.2.1 VVT技术176

6.2.2 VVL技术186

6.2.3停缸技术191

6.3柴油机增压技术192

6.3.1增压器与发动机的匹配193

6.3.2电辅助增压废气涡轮增压系统194

6.3.3针对高海拔地区的增压器匹配196

6.3.4柴油机可变废气涡轮增压系统198

6.3.5柴油机二级增压200

6.3.6复合增压系统201

6.4汽油机增压技术202

6.4.1汽油机增压技术应用背景202

6.4.2废气涡轮增压器203

6.4.3中冷技术203

6.4.4一汽集团开发的1.3L增压汽油机204

6.4.5机械增压系统204

6.4.6汽油机不同增压系统的比较206

6.5 EGR技术207

6.5.1内部EGR技术208

6.5.2外部EGR技术208

6.5.3促进EGR回流的方式209

6.5.4 EGR阀211

6.5.5 EGR冷却系统的作用及影响211

6.5.6 EGR系统的控制211

6.5.7 EGR分配均匀性的控制212

参考文献213

第7章 发动机排气后处理技术215

7.1柴油机排气后处理技术215

7.1.1氧化型后处理技术216

7.1.2还原型后处理技术223

7.1.3后处理技术的组合应用228

7.1.4柴油机后处理器的系列化封装230

7.2汽油机后处理技术231

7.2.1汽油机三效后处理技术的原理231

7.2.2三效催化技术的发展231

7.2.3稀燃NO.后处理技术233

7.3本章小节234

参考文献234

第8章 柴油机冷却系统节能环保先进技术236

8.1不同阶段排放控制技术的应用及对冷却系统的影响236

8.1.1欧Ⅲ以前236

8.1.2从欧Ⅲ到欧Ⅳ、欧Ⅴ237

8.2采用EGR策略柴油发动机冷却系统策略237

8.2.1采用EGR策略对冷却系统的影响237

8.2.2针对EGR策略冷却系统可能采用的方案239

8.3冷却系统电控技术243

8.3.1冷却系统设计原则和步骤243

8.3.2冷却系统电子控制244

8.3.3电控冷却系统核心部件245

8.3.4电控冷却系统的热管理251

8.3.5电控冷却系统效果253

参考文献254

第9章 发动机低摩擦技术255

9.1概述255

9.1.1发动机摩擦损失分配比例256

9.1.2发动机摩擦类型257

9.1.3影响发动机摩擦的主要因素259

9.1.4低摩擦发动机开发流程259

9.2低摩擦技术260

9.2.1滚动轴承在发动机中的应用266

9.2.2低摩擦活塞组270

9.2.3缸筒减摩措施278

9.3发动机摩擦测试分析284

9.3.1点火发动机摩擦损失的测定284

9.3.2反拖发动机拆除法摩擦分析285

9.4低摩擦材料及先进的表面处理技术285

9.4.1固体自润滑涂层285

9.4.2新型表面处理技术286

9.4.3先进的珩磨工艺289

9.4.4发动机减摩润滑剂292

9.5一汽发动机减摩技术的应用293

参考文献297

第10章 发动机油料技术299

10.1高品质汽油的节能减排作用299

10.1.1汽油机技术的发展促进了汽油技术规格的发展299

10.1.2汽油品质对发动机节能减排的影响302

10.2高品质柴油的节能减排作用310

10.2.1柴油机技术的发展促进了柴油技术规格的发展310

10.2.2柴油品质对发动机节能减排的影响312

10.3润滑油的节能减排作用318

10.3.1发动机技术是发动机油技术规格发展的推动力319

10.3.2发动机油的节能作用321

10.3.3发动机后处理技术对润滑油品质的要求324

参考文献324

第11章 天然气发动机技术326

11.1天然气发动机技术的若干重要概念326

11.1.1天然气的储存方式326

11.1.2天然气理化特性327

11.1.3天然气发动机的燃烧方式327

11.2天然气发动机的机型与主参数设计328

11.3天然气发动机性能设计329

11.3.1压缩比和燃烧室设计329

11.3.2进气系统的设计335

11.3.3增压器匹配设计336

11.3.4配气相位和凸轮型线的设计337

11.3.5分层燃烧系统339

11.4天然气发动机的排放控制345

11.5天然气发动机的主要系统设计350

11.5.1电控系统设计350

11.5.2点火系统设计350

11.5.3天然气供给系统350

11.6天然气发动机的可靠性设计352

11.6.1活塞环改进设计352

11.6.2气门与气门座设计353

参考文献353

第12章 发动机电子控制技术355

12.1发动机控制系统基本概念355

12.1.1汽油机直喷控制系统构成356

12.1.2柴油机单体泵控制系统构成356

12.1.3柴油机高压共轨控制系统构成358

12.2发动机控制系统软件基本概念360

12.2.1发动机控制系统平台化开发360

12.2.2 OSEK开发规范360

12.2.3 AUTOSAR软件架构362

12.3控制系统软件开发流程364

12.3.1开发流程364

12.3.2开发环境367

12.4一汽集团发动机控制软件技术368

12.4.1工程化开发方法368

12.4.2柴油机泵、喷油器油量静态修正369

12.4.3动态缸平衡371

12.4.4轨压闭环控制设计372

12.4.5故障隔离设计372

12.4.6减速断油功能372

12.4.7冷启动预热控制373

12.4.8柴油机多状态转矩限制功能373

12.4.9柴油机后处理系统的控制373

12.5缸压反馈控制376

12.5.1燃烧闭环控制的优势376

12.5.2燃烧闭环控制技术的控制算法378

12.6发动机控制系统产品开发管理体系CMMI379

12.6.1 CMMI起源379

12.6.2 CMMI等级380

12.6.3一汽集团技术中心CMMI管理流程改进381

12.6.4一汽集团技术中心CMMI应用385

参考文献386

第13章 混合动力技术388

13.1混合动力技术的特点388

13.2混合动力汽车开发流程描述389

13.3目标定义389

13.4概念设计390

13.4.1混合动力系统构型分类390

13.4.2混合动力系统构型选择392

13.5动力系统设计393

13.5.1一汽双电动机混合动力系统介绍393

13.5.2混合动力仿真平台的搭建393

13.5.3总成参数匹配394

13.5.4仿真结果399

13.6整车控制系统开发400

13.6.1整车控制系统开发流程400

13.6.2整车控制系统方案404

13.6.3整车控制系统控制策略406

13.6.4整车控制系统建模及算法409

13.7整车总布置设计412

13.8关键总成开发413

13.8.1混合动力专用发动机开发413

13.8.2一体化专用变速器开发414

13.8.3动力电动机系统开发415

13.8.4电池系统开发427

13.8.5制动助力系统开发432

13.8.6再生制动系统开发434

13.9试验开发435

13.9.1关键总成试验开发435

13.9.2动力总成台架试验开发439

13.9.3整车性能试验开发441

13.10示范运行442

参考文献443

第14章 著名发动机产品444

14.1著名汽油发动机444

14.1.1 BMW 3L双增压发动机444

14.1.2奥迪2.0L TFSI发动机447

14.1.3大众1.4TSI（EA111）双增压发动机451

14.2著名轻型柴油机453

14.2.1 Sofim F1C柴油机454

14.2.2 4JJ1柴油机457

14.2.3 NGD3.0柴油机461

14.3著名重型柴油机463

14.3.1戴姆勒集团新重型平台（HDEP）463

14.3.2一汽集团CA6DM2重型发动机464

14.3.3曼公司的D20系列发动机466

14.3.4斯堪尼亚DC 13系列重型发动机469

14.3.5沃尔沃D13重型柴油机471

14.3.6康明斯ISX重型柴油机472

参考文献473

缩略语表474