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本教材分别围绕车用内燃机动力和电驱动力系统原理进行介绍。在内燃机动力部分，重点阐述内燃机的性能指标与影响因素，燃料理化特性与热化学，工作循环与能量利用，换气过程与进气充量，缸内混合气形成与燃烧，有害物生成机理与排放控制，运行特性与整车匹配等。在电驱动力部分，重点介绍电磁感应原理与电磁力，电机分类与工作特性，电化学基本原理，蓄电池工作原理，燃料电池工作原理，以及混合动力系统工作原理。

第1章车用动力系统概论

1.1车用动力系统分类与发展历程

1.1.1车用动力系统分类

1.1.2车用动力系统发展历程

1.2主要车用动力系统特点及对比分析

1.2.1内燃动力系统

1.2.2纯电动力系统

1.2.3燃料电池动力系统

1.2.4混合动力系统

1.2.5车用动力系统对比分析及未来发展

思考与练习题

参考文献

上篇内燃动力工作原理

第2章内燃机动力经济性指标与影响因素

2.1内燃机工质做功及示功图

2.1.1工质做功与示功图

2.1.2自然吸气四冲程内燃机示功图

2.1.3增压四冲程内燃机示功图

2.1.4二冲程内燃机示功图与曲轴箱换气功

2.2动力性和经济性指标

2.2.1指示指标与有效指标

2.2.2指示指标与有效指标的定义和换算

2.2.3动力性速度指标

2.3影响动力经济性指标的环节与因素

2.3.1决定动力输出的“量”与“质”环节

2.3.2燃料与可燃混合气热值

2.3.3燃料消耗率与可燃混合气流量

2.3.4燃料能量转换效率

2.3.5有效功率与燃料消耗率的综合表达式

思考与练习题

参考文献

第3章内燃机燃料理化特性与热化学

3.1车用燃料成分及理化特性

3.1.1车用燃料概述

3.1.2车用燃料主要理化特性及评定

3.1.3烃燃料成分与结构

3.1.4单烃理化特性及其变化规律

3.1.5含氧燃料

3.2汽柴油质量标准

3.2.1汽油质量要求

3.2.2柴油质量要求

3.2.3中国汽油质量标准

3.2.4中国柴油质量标准

3.3燃料理化特性对内燃机工作模式的影响

3.3.1对混合气形成方式的影响

3.3.2对着火燃烧模式的影响

3.3.3对负荷调节方式的影响

3.4燃料燃烧热化学

3.4.1燃料完全燃烧所需空气量

3.4.2残余废气系数与废气再循环

3.4.3分子变化系数

3.4.4化学反应热效应与燃料热值

3.4.5可燃混合气热值

3.4.6燃料绝热燃烧温度

3.4.7化学平衡与燃烧平衡产物

思考与练习题

参考文献

目录

汽车动力系统原理

第4章内燃机工作循环与能量利用

4.1内燃机热力过程与循环

4.1.1热力系统简化

4.1.2热机循环与热效率

4.1.3热力过程简化

4.2理想工质的理想循环

4.2.1模型基本假设

4.2.2理论循环类型及参数表达式

4.2.3循环参数对循环热效率的影响

4.2.4理论循环对改善动力经济性的指导意义

4.3真实工质的理想循环

4.3.1模型构成、特点与意义

4.3.2工质特性及其对热效率的影响

4.3.3理想循环条件下内燃机热效率的对比

4.4真实工质的真实循环

4.4.1工质向外传热损失

4.4.2燃烧提前时间损失及后燃损失

4.4.3换气损失

4.4.4不完全燃烧损失

4.4.5缸内流动损失

4.4.6工质泄漏损失

4.5机械损失与机械效率

4.5.1机械损失组成

4.5.2机械损失各部分所占比例

4.5.3机械损失测量方法

4.5.4影响机械效率的主要因素

4.6内燃机能量分配与合理利用

4.6.1内燃机能量平衡

4.6.2内燃机能量合理利用

思考与练习题

参考文献

第5章内燃机换气过程与进气充量

5.1内燃机换气过程

5.1.1换气过程与换气系统

5.1.2换气过程分期

5.1.3进排气相位角及其对性能的影响

5.2充量系数及其影响因素

5.2.1充量系数解析式

5.2.2充量系数影响因素

5.2.3稳态条件下进气速度特性

5.3进排气系统动态效应

5.3.1进排气动态特征

5.3.2单缸机进气管动态效应

5.3.3多缸机动态效应与各缸进气不均匀

5.4内燃机增压

5.4.1增压度与增压比

5.4.2增压方式与增压系统

5.4.3涡轮增压系统

5.4.4涡轮增压柴油机性能分析

5.4.5涡轮增压汽油机面临的挑战及解决措施

5.4.6涡轮增压内燃机性能改进方法

思考与练习题

参考文献

第6章内燃机混合气形成与燃烧

6.1液体燃料喷雾特性

6.1.1喷射雾化机理

6.1.2喷雾特性

6.2可燃混合气着火理论

6.2.1热着火理论

6.2.2链式着火理论

6.3展开示功图与燃烧放热率

6.3.1展开示功图

6.3.2燃烧放热速率

6.3.3累计放热率

6.4柴油机混合气形成与燃烧过程

6.4.1柴油机混合气形成

6.4.2柴油机燃烧过程及其特性分析

6.5汽油机混合气形成与燃烧过程

6.5.1汽油机混合气形成

6.5.2汽油机燃烧过程及其特点

6.5.3汽油机异常燃烧

6.5.4汽油机燃烧室及其特性

6.5.5缸内直喷汽油机

6.6内燃机新燃烧模式

6.6.1汽油均质混合气压燃

6.6.2柴油均质混合气压燃

6.6.3HCCI燃烧模式的演化

思考与练习题

参考文献

第7章内燃机有害排放物生成与控制

7.1汽车排放法规简介

7.1.1排放法规分类

7.1.2轻型车排放法规

7.1.3重型车排放法规

7.2有害排放物生成机理及影响因素

7.2.1有害排放物种类及危害

7.2.2有害排放物生成机理

7.2.3有害排放物生成影响因素

7.3汽油机机内净化技术

7.3.1推迟点火时间

7.3.2废气再循环

7.3.3提高燃油喷射压力

7.3.4优化燃烧系统设计

7.3.5提高点火能量

7.3.6电控技术

7.4柴油机机内净化技术

7.4.1柴油机清洁燃烧思路

7.4.2改善喷雾燃烧

7.4.3改善燃料品质

7.4.4满足不同排放法规的技术路线

7.5汽油机排气后处理技术

7.5.1热反应器

7.5.2催化转化器

7.5.3稀燃NOx吸附还原催化器

7.5.4汽油机颗粒过滤器

7.5.5冷起动排放后处理技术

7.6柴油机排气后处理技术

7.6.1柴油机氧化催化器

7.6.2柴油机颗粒过滤器

7.6.3NOx还原催化器

7.6.4四效催化器

7.6.5重型柴油机后处理技术路线

7.7非排气污染物控制技术

7.7.1曲轴箱强制通风系统

7.7.2燃油蒸发控制系统

思考与练习题

参考文献

第8章内燃机运行特性与整车匹配

8.1运行工况与功率标定

8.1.1内燃机运行工况

8.1.2内燃机工况平面与工作区域

8.1.3内燃机功率标定

8.2特性分类及运行特性分析方法

8.2.1内燃机特性分类

8.2.2运行特性及其分析方法

8.3速度特性与整车动力性

8.3.1汽油机速度特性

8.3.2柴油机速度特性

8.3.3汽油机与柴油机速度特性对比

8.3.4内燃机外特性对汽车动力性的影响

8.3.5外特性运行稳定性与柴油机调速特性

8.3.6提高汽车动力性的措施

8.4负荷特性及全特性与整车经济性

8.4.1汽油机负荷特性

8.4.2柴油机负荷特性

8.4.3汽油机和柴油机负荷特性对比

8.4.4内燃机全特性

8.4.5提高汽车经济性的措施

8.5满足排放法规的汽油机匹配标定

8.5.1冷起动开环空燃比标定

8.5.2催化器起燃过程空燃比标定

8.5.3热机状态空燃比标定

8.5.4颗粒物排放控制

思考与练习题

参考文献

下篇电驱动力工作原理

第9章驱动电机系统工作原理

9.1驱动电机概述

9.1.1驱动电机系统组成

9.1.2驱动电机分类

9.1.3驱动电机机械特性与效率

9.1.4驱动电机转矩

9.2直流电机工作原理

9.2.1电机结构

9.2.2工作原理

9.2.3数学模型与工作特性

9.2.4电机控制

9.3无刷直流电机工作原理

9.3.1电机结构

9.3.2工作原理

9.3.3数学模型与工作特性

9.3.4电机控制

9.4永磁同步电机工作原理

9.4.1电机结构

9.4.2工作原理

9.4.3数学模型

9.4.4磁场定向控制与转矩特性

9.5交流感应电机工作原理

9.5.1电机结构

9.5.2工作原理

9.5.3数学模型

9.5.4转子磁场定向控制

9.6开关磁阻电机工作原理

9.6.1电机结构

9.6.2工作原理

9.6.3数学模型

9.6.4电机控制与工作特性

思考与练习题

参考文献

第10章动力电池系统工作原理

10.1车用动力电池概述

10.2锂离子电池工作原理

10.3锂离子电池材料与部件

10.4锂离子电池性能参数

10.5锂离子电池常用模型

思考与练习题

参考文献

第11章燃料电池系统工作原理

11.1燃料电池概述

11.2质子交换膜燃料电池工作原理

11.2.1基本原理

11.2.2组成和结构

11.2.3电压计算方法

11.2.4性能影响因素

11.2.5效率

11.3质子交换膜燃料电池发动机工作原理

11.4质子交换膜燃料电池动力系统工作原理

思考与练习题

参考文献

第12章混合动力系统工作原理

12.1混合动力系统概述

12.2串联混合动力系统

12.2.1工作模式

12.2.2能量管理策略

12.3并联混合动力系统

12.3.1工作模式

12.3.2能量管理策略

12.4混联混合动力系统

12.4.1功率分流混合动力系统

12.4.2串并联混合动力系统

12.5混合动力系统能量管理

12.5.1基于规则的能量管理

12.5.2基于优化算法的能量管理

12.5.3插电混合动力系统能量管理

15.5.4混合动力系统能量管理策略对比

12.6混合动力专用内燃机

12.6.1专用内燃机特征

12.6.2专用内燃机运行特性

12.6.3专用内燃机技术要求

思考与练习题

参考文献

附录A油品标准

附录B主要缩略语表

帅石金，清华大学汽车安全与节能国家重点实验室教授、博士生导师。主编《汽车发动机原理》和《汽车文化》教材2部。

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编辑推荐

本教材是在王建昕教授和帅石金教授主编的《汽车发动机原理》（2011年清华大学出版社发行）基础上，为了适应车用动力电动化和多元化发展趋势，以及配合车辆工程以及动力机械及工程专业学生和相关技术管理人员，更好的理解和掌握车用动力系统基本工作原理而编写的。

前言

随着汽车节能和排放法规不断严格，汽车动力系统呈现电动化和多元化发展趋势。内燃动力具有能量密度高、续驶里程长、使用维护便捷等优势，在相当长的时间仍然是汽车的主流动力。混合动力的内燃机与电机协同工作可以大幅节能减排，未来有可能成为乘用车的主流动力之一。纯电动力具有使用能耗低、运行零排放等突出优点，适合用作短途、城市工况乘用车动力，未来会得到越来越广泛的应用。燃料电池动力具有续驶里程长、运行零污染物排放等突出优点，适合用作长距离、货物运输商用车动力，未来有可能会得到推广应用。

《汽车动力系统原理》可作为车辆工程和动力机械及工程专业学生的专业教材以及相关技术和管理人员的专业参考

书。本书分别围绕车用内燃动力工作原理（上篇）和电驱动力工作原理（下篇）进行介绍。在内燃动力部分，重点阐述内燃机性能指标与影响因素、燃料理化特性与热化学、工作循环与能量利用、换气过程与进气充量、缸内混合气形成与燃烧、有害物生成机理与排放控制、运行特性与整车匹配等。在电驱动力部分，重点介绍车用驱动电机系统、动力电池系统、燃料电池系统以及混合动力系统等的工作原理。本书始终贯穿汽油机与柴油机以及内燃动力与电驱动力的对比分析，以便于读者更好地理解常见车用动力系统的工作原理及优缺点。

本书是在王建昕教授和帅石金教授主编的《汽车发动机原理》（2011年清华大学出版社出版）基础上，

为了适应近年来内燃动力在燃烧与排放控制方面的技术进步以及汽车动力电动化和多元化发展趋势而编写的。

帅石金教授负责全书体系的梳理以及第1、2、4、7、8章的编写，王志教授重点负责第5、6章的编写，并参与第12章混合动力专用发动机部分的编写，马骁副教授负责第3章的编写，高大威副研究员负责第9章的编写，李哲副教授负责第10章的编写，徐梁飞副教授负责第11章的编写，金振华副研究员负责第12章的编写。王建昕教授负责全书的审定。

书籍介绍

　　《汽车动力系统原理/清华大学车辆与运载学院系列教材》分别围绕车用内燃动力工作原理（上篇）和电驱动力工作原理（下篇）进行介绍。在内燃动力部分，重点阐述内燃机性能指标与影响因素、燃料理化特性与热化学、工作循环与能量利用、换气过程与进气充量、缸内混合气形成与燃烧、有害物生成机理与排放控制、运行特性与整车匹配等。在电驱动力部分，重点介绍车用驱动电机系统、动力电池系统、燃料电池系统以及混合动力系统等的工作原理。　　《汽车动力系统原理/清华大学车辆与运载学院系列教材》始终贯穿汽油机与柴油机以及内燃动力与电驱动力的对比分析，以便于读者更好地理解常见车用动力系统的工作原理及优缺点。　　《汽车动力系统原理/清华大学车辆与运载学院系列教材》可作为车辆工程和动力机械及工程专业学生的专业教材以及相关技术和管理人员的专业参考书。