第1章車用動力繫統概論

1.1車用動力繫統分類與發展歷程

1.1.1車用動力繫統分類

1.1.2車用動力繫統發展歷程

1.2主要車用動力繫統特點及對比分析

1.2.1內燃動力繫統

1.2.2純電動力繫統

1.2.3燃料電池動力繫統

1.2.4混合動力繫統

1.2.5車用動力繫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自然吸氣四衝程內燃機示功圖

2.1.3增壓四衝程內燃機示功圖

2.1.4二衝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殘餘廢氣繫數與廢氣再循環

3.4.3分子變化繫數

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

目錄

汽車動力繫統原理
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熱力繫統簡化

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工質洩漏損失

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換氣過程與換氣繫統

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充量繫數及其影響因素

5.2.1充量繫數解析式

5.2.2充量繫數影響因素

5.2.3穩態條件下進氣速度特性

5.3進排氣繫統動態效應

5.3.1進排氣動態特征

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增壓方式與增壓繫統

5.4.3渦輪增壓繫統

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汽油機機內淨化技術

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優化燃燒繫統設計

7.3.5提高點火能量

7.3.6電控技術

7.4柴油機機內淨化技術

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曲軸箱強制通風繫統

7.7.2燃油蒸發控制繫統

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章驅動電機繫統工作原理

9.1驅動電機概述

9.1.1驅動電機繫統組成

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章動力電池繫統工作原理

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章燃料電池繫統工作原理

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繫統工作原理

思考與練習題

參考文獻

第12章混合動力繫統工作原理

12.1混合動力繫統概述

12.2串聯混合動力繫統

12.2.1工作模式

12.2.2能量管理策略

12.3並聯混合動力繫統

12.3.1工作模式

12.3.2能量管理策略

12.4混聯混合動力繫統

12.4.1功率分流混合動力繫統

12.4.2串並聯混合動力繫統

12.5混合動力繫統能量管理

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插電混合動力繫統能量管理

15.5.4混合動力繫統能量管理策略對比

12.6混合動力專用內燃機

12.6.1專用內燃機特征

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

隨著汽車節能和排放法規不斷嚴格，汽車動力繫統呈現電動化發展趨勢。內燃動力具有能量密度高、續駛裡程長、使用維護便捷等優勢，在相當長的時間仍然是汽車的主流動力。混合動力的內燃機與電機協同工作可以大幅節能減排，未來有可能成為乘用車的主流動力之一。純電動力具有使用能耗低、運行零排放等突出優點，適合用作短途、城市工況乘用車動力，未來會得到越來越廣泛的應用。燃料電池動力具有續駛裡程長、運行零污染物排放等突出優點，適合用作長距離、貨物運輸商用車動力，未來有可能會得到推廣應用。

《汽車動力繫統原理》可作為車輛工程和動力機械及工程專業學生的專業教材以及相關技術和管理人員的專業參考
書。本書分別圍繞車用內燃動力工作原理（上篇）和電驅動力工作原理（下篇）進行介紹。在內燃動力部分，重點闡述內燃機性能指標與影響因素、燃料理化特性與熱化學、工作循環與能量利用、換氣過程與進氣充量、缸內混合氣形成與燃燒、有害物生成機理與排放控制、運行特性與整車匹配等。在電驅動力部分，重點介紹車用驅動電機繫統、動力電池繫統、燃料電池繫統以及混合動力繫統等的工作原理。本書始終貫穿汽油機與柴油機以及內燃動力與電驅動力的對比分析，以便於讀者更好地理解常見車用動力繫統的工作原理及優缺點。

本書是在王建昕教授和帥石金教授主編的《汽車發動機原理》（2011年清華大學出版社出版）基礎上，
為了適應近年來內燃動力在燃燒與排放控制方面的技術進步以及汽車動力電動化發展趨勢而編寫的。
帥石金教授負責全書體繫的梳理以及第1、2、4、7、8章的編寫，王志教授重點負責第5、6章的編寫，並參與第12章混合動力專用發動機部分的編寫，馬驍副教授負責第3章的編寫，高大威副研究員負責第9章的編寫，李哲副教授負責第10章的編寫，徐梁飛副教授負責第11章的編寫，金振華副研究員負責第12章的編寫。王建昕教授負責全書的審定。