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第1章 汽车发展历史1

1.1 早期汽车史1

1.2 汽车技术的先驱者3

1.3 罗伯特·博世（Robert Bosch）的毕生事业7

第2章 汽油机的基本原理9

2.1 工作原理9

2.1.1 四冲程循环9

2.1.2 工作过程：换气和燃烧10

2.1.3 过量空气系数和废气排放11

2.1.4 混合气形成13

2.1.5 点火和点燃14

2.2 气缸充气14

2.2.1 组成部分14

2.2.2 充量更换15

2.2.3 充气控制16

2.2.4 充量数据采集和混合气调节19

2.2.5 燃油20

2.3 燃烧22

2.3.1 紊流预混合燃烧22

2.3.2 紊流预混合部分扩散燃烧23

2.3.3 均质自行着火（均质压燃）24

2.3.4 不规则燃烧24

2.4 转矩、功率和燃油耗26

2.4.1 动力总成的转矩26

2.4.2 特性参数的定义26

2.4.3 特性曲线29

2.4.4 比燃油耗30

2.5 热力学基本原理：分析和模拟计算31

2.5.1 系统考察和定义31

2.5.2 能量平衡31

2.5.3 压力曲线分析32

2.5.4 工作循环计算35

2.5.5 一维（1D）模拟计算35

2.5.6 三维（3D）模拟计算36

2.6 效率38

2.6.1 理想循环和损失分配39

2.6.2 效率优化技术42

2.7 内燃机测量技术46

2.7.1 测量技术46

2.7.2 压力指示46

2.8 实际使用燃油耗46

2.8.1 有利于降低燃油耗的因素47

2.8.2 不利于降低燃油耗的因素47

第3章 燃油供应49

3.1 引言和概述49

3.1.1 进气道喷射的燃油输送49

3.1.2 汽油机缸内直接喷射的燃油输送53

3.2 燃油输送部件54

3.2.1 电动燃油泵54

3.2.2 输油模块57

3.2.3 汽油滤清器57

3.2.4 燃油压力调节器60

3.2.5 燃油压力阻尼器60

3.3 燃油蒸气回收系统和燃油箱通风61

3.3.1 燃油蒸气的产生61

3.3.2 结构和工作原理61

3.3.3 进一步的要求62

3.4 汽油机燃料63

3.4.1 概述63

3.4.2 常规燃油65

3.4.3 物理-化学特性68

3.4.4 气体燃料71

第4章 进气控制73

4.1 发动机功率的电子控制73

4.1.1 任务和工作原理73

4.1.2 电子加速踏板系统的电动节气门总成74

4.1.3 加速踏板模块75

4.1.4 电子控制发动机功率的监测方案76

4.2 动力学增压77

4.2.1 振荡进气管增压77

4.2.2 谐振增压78

4.2.3 可变进气管参数78

4.2.4 振荡进气管系统79

4.2.5 谐振进气管系统79

4.2.6 谐振与振荡进气管组合系统79

4.3 可变气门控制80

4.3.1 考察气门的可变性80

4.3.2 可转换杯形挺柱81

4.3.3 可转换支承挺柱82

4.3.4 可转换摇臂82

4.3.5 滑动凸轮系统83

4.3.6 凸轮轴相位调节器84

4.3.7 全可变气门机构84

4.4 增压85

4.4.1 机械增压86

4.4.2 压力波增压86

4.4.3 废气涡轮增压88

4.4.4 增压发动机的优化94

4.4.5 增压压力的调节96

4.5 充量运动96

4.5.1 优化充量运动的进气道设计96

4.5.2 充量运动控制阀板97

4.6 废气再循环98

4.6.1 外部废气再循环的控制98

4.6.2 降低燃油耗99

4.6.3 降低NOx排放99

第5章 燃油喷射100

5.1 进气道喷射101

5.1.1 概述101

5.1.2 喷射模式106

5.1.3 混合气形成107

5.1.4 电磁式喷油器111

5.1.5 燃油分配管114

5.2 汽油机缸内直接喷射116

5.2.1 优点116

5.2.2 概述116

5.2.3 燃烧过程和运行模式119

5.2.4 混合气形成、点火和燃烧125

5.2.5 高压喷油器128

5.2.6 燃油分配管133

5.2.7 汽油机缸内直接喷射的高压燃油泵133

第6章 点火137

6.1 磁电机点火137

6.2 蓄电池点火137

6.2.1 晶体管点火138

6.2.2 电子点火138

6.2.3 全电子点火138

6.3 感应点火装置138

6.3.1 结构139

6.3.2 任务和工作原理140

6.3.3 能量储存140

6.3.4 高电压的产生141

6.4 点火线圈144

6.4.1 结构145

6.4.2 要求145

6.4.3 结构和工作原理146

6.4.4 结构形式150

6.4.5 点火线圈电子学153

6.5 火花塞155

6.5.1 任务155

6.5.2 应用156

6.5.3 要求157

6.5.4 结构157

6.5.5 火花塞方案160

6.5.6 电极间距161

6.5.7 火花位置161

6.5.8 火花塞的热值162

6.5.9 火花塞的标定163

6.5.10 火花塞的运行性能165

6.5.11 结构形式166

6.5.12 火花塞型号168

6.6 火花塞的模拟开发168

6.6.1 温度场168

6.6.2 电场169

6.6.3 结构力学169

6.7 火花塞的实际应用169

6.7.1 火花塞的安装169

6.7.2 错误选择火花塞的后果170

6.7.3 火花塞外貌的评判170

第7章 废气后处理171

7.1 废气排放和有害物171

7.1.1 可燃混合气的燃烧172

7.1.2 废气的主要成分172

7.1.3 有害物173

7.2 对原始排放的影响174

7.2.1 影响因素174

7.2.2 HC原始排放176

7.2.3 CO原始排放177

7.2.4 NOx原始排放178

7.2.5 炭烟排放178

7.3 废气催化净化装置179

7.3.1 概述180

7.3.2 开发目标180

7.3.3 催化转化器方案181

7.3.4 催化转化器的配置181

7.3.5 多路配置182

7.3.6 催化转化器的加热方案183

7.3.7 空燃比调节回路185

7.3.8 吸附式NOx催化转化器的调节188

7.3.9 三元催化转化器190

7.3.10 吸附式NOx催化转化器的结构195

7.4 可选用的废气后处理系统199

7.4.1 电加热催化转化器199

7.4.2 HC吸附器200

7.4.3 HC吸附器与电加热催化转化器的组合201

第8章 传感器202

8.1 在汽车上的应用202

8.2 温度传感器203

8.2.1 应用203

8.2.2 结构和工作原理204

8.3 发动机转速传感器204

8.3.1 应用204

8.3.2 电感式转速传感器205

8.3.3 主动式转速传感器206

8.3.4 霍尔相位传感器208

8.4 热膜空气质量流量计209

8.4.1 应用209

8.4.2 结构和工作原理210

8.4.3 热膜空气质量流量计模块212

8.5 压电爆燃传感器212

8.5.1 应用212

8.5.2 结构和工作原理213

8.5.3 安装213

8.6 微机械式压力传感器214

8.6.1 应用214

8.6.2 压力传感器的工作原理214

8.6.3 压力传感器的结构215

8.7 高压传感器217

8.7.1 应用217

8.7.2 结构和工作原理217

8.8 氧传感器218

8.8.1 基本原理218

8.8.2 伦斯特（Nernst）电池218

8.8.3 泵电池218

8.9 两点式氧传感器219

8.9.1 应用219

8.9.2 工作原理219

8.9.3 可靠性221

8.9.4 电路布置221

8.9.5 结构形式222

8.10 宽带氧传感器222

8.10.1 应用222

8.10.2 结构和功能223

8.10.3 单电池传感器223

8.10.4 双电池传感器224

8.11 NOx传感器226

8.11.1 应用226

8.11.2 结构和工作原理226

第9章 电子控制和调节229

9.1 概述229

9.1.1 传感器和设定值传感器的运行数据采集229

9.1.2 电控单元中的信号处理231

9.2 运行数据的处理231

9.2.1 转矩结构232

9.2.2 监测方案233

9.2.3 诊断233

9.2.4 在汽车上的应用233

9.3 系统实例234

9.3.1 采用机械式节气门的发动机控制234

9.3.2 采用电子节气门的发动机控制235

9.3.3 用于缸内汽油直接喷射的发动机控制236

9.3.4 用于天然气系统的发动机控制237

9.4 系统结构238

9.4.1 概述238

9.4.2 子系统及其主要功能242

9.5 软件结构249

9.5.1 对发动机电控系统软件的要求249

9.5.2 软件组织架构250

9.5.3 AUTOSAR256

9.6 电控单元的标定259

9.6.1 标定流程259

9.6.2 确定参数任务的分类259

9.6.3 标定工具261

9.6.4 软件标定的流程263

9.6.5 发动机电控单元标定中的统计学试验规划264

9.6.6 基于模型的标定265

9.6.7 标定实例265

9.6.8 其它方面的匹配266

9.6.9 极端气候条件下的标定268

第10章 电控单元269

10.1 概述269

10.2 电控单元构造270

10.2.1 组织构架270

10.2.2 结构271

10.3 计算机核心272

10.3.1 要求272

10.3.2 微控制器272

10.3.3 输出信号和控制信号275

10.3.4 电控单元内部通信275

10.3.5 装配流水线终端（EOL）的编程275

10.4 传感器276

10.4.1 传感器模拟接口276

10.4.2 传感器数字接口276

10.4.3 传感器信号处理277

10.5 执行器控制278

10.6 电控单元在汽车设计中的标定279

10.7 与硬件密切相关的软件280

10.8 机械结构282

第11章 过去的发动机控制系统285

11.1 概述285

11.1.1 汽油喷射系统的发展285

11.1.2 点火系统的发展286

11.2 早期的混合气形成288

11.3 汽油喷射系统的变迁295

11.3.1 汽油机的充气采集296

11.3.2 D-Jetronic喷油系统298

11.3.3 K-Jetronic喷油系统300

11.3.4 KE-Jetronic喷油系统304

11.3.5 L-Jetronic喷油系统304

11.3.6 L3-Jetronic喷油系统307

11.3.7 LH-Jetronic喷油系统307

11.3.8 Mono-Jetronic喷油系统307

11.4 点火系统的变迁312

11.4.1 内燃机点火的发展史312

11.4.2 高压蜂鸣器点火313

11.4.3 炽热管点火314

11.4.4 磁电机低压摆动摇臂点火315

11.4.5 磁电机点火315

11.4.6 蓄电池点火318

11.5 蓄电池点火系统的变迁319

11.5.1 传统线圈点火系统320

11.5.2 触点控制式晶体管点火系统322

11.5.3 霍尔传感器晶体管点火系统322

11.5.4 感应传感器晶体管点火系统324

第12章 废气排放法规325

12.1 概述325

12.1.1 分类326

12.1.2 有害物排放法规的目标326

12.1.3 试验方法327

12.1.4 型式认证试验327

12.1.5 批量生产检验327

12.1.6 现场监测328

12.1.7 废气试验328

12.2 欧盟和联合国／欧洲经济委员会法规328

12.2.1 EU／ECE法规的演变329

12.2.2 全球统一试验程序和试验循环334

12.3 美国335

12.3.1 CARB法规335

12.3.2 EPA法规344

12.4 日本351

12.4.1 废气排放限值351

12.4.2 蒸气排放352

12.4.3 燃油耗352

12.5 其它国家352

12.5.1 巴西352

12.5.2 俄罗斯联邦353

12.5.3 印度353

12.5.4 中国354

12.5.5 韩国354

12.5.6 其它国家展望355

12.6 试验循环355

12.6.1 欧盟试验循环355

12.6.2 美国试验循环356

12.6.3 日本试验循环358

12.7 全球统一试验循环359

12.8 废气测量技术360

12.8.1 转鼓试验台废气检测360

12.8.2 废气测量装置363

第13章 诊断367

13.1 汽车行驶中的监测——车载诊断367

13.1.1 概况367

13.1.2 输入信号的监测367

13.1.3 输出信号的监测368

13.1.4 电控单元内部功能的监测368

13.1.5 电控单元通信的监测369

13.1.6 故障处理369

13.2 乘用车和轻型载货车的OBD系统369

13.2.1 法规370

13.2.2 对OBD系统的要求372

13.3 OBD功能374

13.3.1 催化转化器诊断375

13.3.2 燃烧断火识别377

13.3.3 燃油箱泄漏诊断378

13.3.4 二次空气系统诊断379

13.3.5 燃油系统诊断381

13.3.6 氧传感器诊断381

13.3.7 废气再循环系统诊断382

13.3.8 曲轴箱通风系统诊断383

13.3.9 发动机冷却系统诊断383

13.3.10 加热措施监测诊断383

13.3.11 可变气门机构诊断384

13.3.12 综合性器件：传感器诊断384

13.3.13 综合性器件：执行器诊断386

13.4 维修车间中的诊断386

13.4.1 故障检测指南387

13.4.2 故障存储器记录的读出和清除387

13.4.3 维修车间诊断模式388

13.4.4 汽油缸内直接喷射系统的检测388

13.4.5 压缩压力检测389

13.4.6 点火故障与喷油量故障的区分389

13.4.7 混合气故障与氧传感器故障的区分389

13.4.8 执行机构诊断390

13.4.9 外部检测装置和传感装置390

第14章 代用燃料391

14.1 天然气391

14.1.1 天然气作为代用燃料391

14.1.2 系统描述395

14.1.3 用于天然气运行的部件396

14.2 液化石油气405

14.2.1 液化石油气作为代用燃料405

14.2.2 系统描述408

14.3 柔性燃料系统411

14.3.1 乙醇作为代用燃料411

14.3.2 系统描述412

第15章 混合动力417

15.1 特点417

15.2 功能418

15.2.1 起动-停车功能418

15.2.2 再生制动418

15.2.3 混合动力行驶418

15.2.4 纯电动行驶419

15.2.5 插座补充充电419

15.3 功能和等级分类419

15.3.1 起动-停车系统419

15.3.2 中度混合动力420

15.3.3 全混合动力420

15.3.4 插电式混合动力420

15.4 驱动装置结构420

15.4.1 并联式混合动力装置420

15.4.2 串联式混合动力装置423

15.4.3 功率分流式混合动力装置424

15.5 混合动力车的控制426

15.5.1 混合动力车的运行策略426

15.5.2 降低NOx的运行策略426

15.5.3 降低CO2的运行策略428

15.6 再生制动系统428

15.6.1 牵引力矩平衡调整429

15.6.2 再生制动系统429

15.6.3 协同再生制动系统429