具体描述
《汽车工程学：动力系统精粹》 本书是《汽车工程学》系列三部曲中的第一卷，聚焦于现代汽车的心脏——动力系统。它深入剖析了汽油发动机、柴油发动机以及日益重要的混合动力和纯电动驱动系统的工作原理、设计考量、制造工艺和性能调校。 第一章：发动机基础理论与热力学 本章将带领读者回顾内燃机最核心的热力学循环，如奥托循环、迪赛尔循环和混合循环。我们将详细讲解燃烧过程的化学反应、火焰传播、爆震形成机理及其控制策略。气体动力学在发动机进排气系统设计中的应用也将被深入探讨，包括流量、压力损失和声学特性分析。此外，本章还会介绍能量守恒定律、功、热和效率在发动机性能评估中的关键作用，并为后续章节建立坚实的理论基础。 第二章：汽油发动机详解 本章将对汽油发动机的结构和工作原理进行全面解析。从气缸体、曲轴、连杆、活塞等核心部件的材料选择、强度设计、润滑与冷却系统到配气机构（如SOHC、DOHC、VVT技术）的演变与优势，都将一一细致阐述。我们将重点关注现代汽油发动机的燃油供给系统（如多点电喷、缸内直喷技术）和点火系统（如独立点火、高能点火）的精密度和高效性。对于增压技术（如涡轮增压、机械增压）在提升汽油机功率密度方面的作用，本章也将进行深入的探讨，包括增压器的选择、设计和与发动机匹配的策略。最后，本章会分析不同燃烧模式（如均质压燃HCCI）在提高燃油经济性和降低排放方面的潜力。 第三章：柴油发动机深度解析 本章将聚焦于柴油发动机的独特技术和优势。我们将详细讲解压燃点火原理、高压缩比的设计以及柴油机特有的燃油供给系统（如高压共轨技术）如何实现精确的燃油喷射和雾化。针对柴油机在提升扭矩和燃油经济性方面的特点，本章将分析其结构设计上的强化措施，如更坚固的曲轴、活塞和缸体。排放控制是柴油发动机面临的重要挑战，因此本章将详细介绍后处理技术，包括选择性催化还原（SCR）、柴油颗粒过滤器（DPF）以及如何协同工作以满足日益严格的排放法规。我们还将探讨柴油发动机在商用车领域的广泛应用，以及其在动力性、耐用性和经济性方面的综合表现。 第四章：混合动力系统原理与类型 本章将深入探讨混合动力汽车的技术理念和实现方式。我们将区分串联式、并联式和混联式混合动力系统的结构特点、能量流向和控制策略。对于不同类型的混合动力系统，我们将分析其在纯电驱动、发动机驱动、能量回收以及混合驱动模式下的工作状态。能量储存单元（如高压电池组、超级电容器）的设计、管理和热管理技术也将被详细介绍。此外，本章还会涵盖功率分配单元（如行星齿轮组、多离合器系统）在实现不同驱动模式平滑切换中的关键作用。我们还将评估混合动力系统在提升燃油经济性、降低排放和增强性能方面的综合效益。 第五章：纯电动汽车动力系统 本章将专注于纯电动汽车（BEV）的核心动力组成。我们将详细讲解驱动电机（如永磁同步电机、交流感应电机）的工作原理、性能特点、电机控制技术以及集成化设计趋势。能量储存系统——车载动力电池组的化学体系（如锂离子电池）、结构设计、热管理、电池管理系统（BMS）的功能和重要性，都将是本章的重点。充电技术（如交流慢充、直流快充、无线充电）的原理、标准和发展趋势也将被纳入讨论。此外，本章还将分析纯电动汽车的传动系统，包括单速变速器和多速变速器的选择，以及再生制动技术如何回收能量并提升续航里程。 第六章：发动机控制系统与电子化 本章将聚焦于现代汽车动力系统的心脏——发动机控制单元（ECU）及其相关电子技术。我们将深入解析ECU的硬件架构、软件逻辑以及传感器（如曲轴位置传感器、氧传感器、爆震传感器）和执行器（如喷油嘴、点火线圈）如何协同工作。电子节气门控制（ETC）、可变气门正时（VVT）和可变气门升程（VVL）等技术在发动机性能优化中的作用将得到详细阐述。本章还将探讨排放控制相关的电子控制策略，包括怠速控制、巡航控制以及与排放控制系统（如EGR、三元催化转化器）的集成。最后，我们将展望发动机控制系统在智能化、互联化以及未来自动驾驶技术发展中的演进方向。 第七章：排放控制技术 本章将详细介绍汽车排放控制的原理、技术和法规要求。我们将深入分析汽油和柴油发动机的主要排放物，如氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和颗粒物（PM），以及它们对环境和人体健康的影响。本章将详细讲解三元催化转化器（TWC）的工作机理、材料构成以及催化剂的失活与再生。针对柴油机，我们将重点阐述选择性催化还原（SCR）系统的工作原理、尿素溶液（AdBlue）的喷射策略以及相关控制。此外，本章还将介绍其他排放控制技术，如发动机内部的燃烧优化、废气再循环（EGR）以及颗粒捕捉器（GPF/DPF）的结构和功能。法规的变化对排放控制技术发展的影响也将被深入探讨。 第八章：燃油经济性与性能优化 本章将探讨提升汽车燃油经济性和优化动力系统性能的多种策略。我们将从发动机设计、材料选择、摩擦降低、空气动力学优化以及车辆轻量化等方面入手，分析各因素对燃油效率的影响。对于发动机，我们将重点关注高效燃烧模式、低排放技术与燃油经济性的平衡，以及涡轮增压、缸内直喷等技术在提升性能的同时改善燃油经济性的作用。动力传动系统的优化，包括高效变速器（如CVT、双离合变速器）、低滚阻轮胎以及车辆整体能耗的评估方法也将被深入讨论。本章还将介绍车辆驾驶行为对燃油经济性的影响，以及如何通过先进的驾驶辅助系统（ADAS）来引导更经济的驾驶方式。 第九章：发动机可靠性与耐久性设计 本章将深入探讨保障汽车动力系统长期稳定运行的关键——可靠性与耐久性设计。我们将从材料科学、疲劳分析、失效模式研究等方面，详细讲解发动机关键部件（如曲轴、连杆、气门）的应力分布、疲劳寿命预测以及热应力分析。润滑系统和冷却系统在维持发动机正常工作温度、减少磨损和防止过热方面的作用将得到重点阐述。本章还将介绍发动机总成和关键部件的耐久性测试方法，包括台架试验和实车路试，以及如何通过数据分析来改进设计。此外，还将讨论燃油质量、维护保养对发动机可靠性的影响。 第十章：未来汽车动力系统发展趋势 本章将放眼未来，展望汽车动力系统的发展方向。我们将探讨内燃机在可持续燃料（如合成燃料、生物燃料）应用下的潜力和改进方向。同时，纯电动和氢燃料电池技术在动力汽车领域的进一步发展及其面临的挑战将是本章的重点。我们将分析智能化、电气化和互联化技术如何重塑未来的动力系统，包括集成化电驱动系统、先进的电池技术（如固态电池）、高效的能量管理系统以及V2G（Vehicle-to-Grid）等新兴应用。本章还将讨论新材料、先进制造工艺（如3D打印）在未来动力系统开发中的应用前景，以及法规和市场需求对技术演进的驱动作用。
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