甲醇发动机设计与开发

　　本书重点介绍重型车辆的甲醇燃料应用，亦即重型甲醇内燃机方面。该类内燃机使用100%甲醇而非含甲醇的混合燃料。重型甲醇内燃机在使用成本、制造成本以及尾气排放等方面的优势，使得它有可能在节能减排和减碳等方面拓展出自己的一席之地。为了适应甲醇燃料的特性并发挥其最大效能，使甲醇内燃机在动力性、可靠性和耐久性等方面达到与传统内燃机相同级别的指标，须对内燃机总成的燃料供给系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统、后处理系统等进行匹配设计，对缸盖总成、缸套活塞、曲轴通风、排放诊断以及电子电控系统等进行匹配设计。本书对上述目标和内容都辟以专门章节进行叙述。本书可供汽车行业从事内燃机研发、汽车低碳技术研究、商用车动力系统研发的相关技术人员学习参考，也可作为大专院校汽车相关专业师生的参考书。

　　菜根儿，长期从事汽车设计生产等相关工作

前　言
第1章　概述 / 1
1.1　甲醇的特性 / 1
1.1.1　甲醇的理化特性 / 1
1.1.2　甲醇的燃烧特性 / 3
1.1.3　甲醇的不良因素 / 5
1.2　甲醇原料和燃料 / 8
1.2.1　甲醇生产 / 8
1.2.2　甲醇原料 / 10
1.2.3　甲醇燃料 / 12
1.2.4　甲醇汽车标准体系 / 13
1.3　甲醇发动机主要特征 / 16
1.3.1　甲醇发动机主要特征 / 17
1.3.2　甲醇发动机分类与重型甲醇发动机 / 20
1.4　甲醇汽车历史 / 23
1.4.1　国外甲醇汽车发展情况 / 23
1.4.2　国内甲醇汽车发展情况 / 24
参考文献 / 27
第2章　甲醇发动机的防腐与耐磨 / 28
2.1　腐蚀与磨损 / 28
2.1.1　腐蚀 / 29
2.1.2　磨损 / 32
2.2　发动机腐蚀与摩擦 / 34
2.2.1　静置和冲刷腐蚀 / 34
2.2.2　摩擦腐蚀 / 35
2.2.3　甲醇发动机损伤和腐蚀类型 / 36
2.3　涉醇摩擦副设计 / 38
2.3.1　摩擦机理概述 / 38
2.3.2　甲醇对摩擦表面润滑油膜的影响 / 40
2.3.3　燃烧产物对摩擦表面润滑油膜的
影响 / 42
2.3.4　涉醇摩擦副分类与设计原则 / 45
2.4　涉醇零部件开发与验证 / 47
2.4.1　防腐耐磨开发方法 / 47
2.4.2　零部件试验验证 / 50
参考文献 / 52
第3章　甲醇发动机本体 / 54
3.1　发动机燃烧系统开发 / 54
3.1.1　燃烧系统概述 / 55
3.1.2　甲醇燃料发动机气道设计 / 60
3.1.3　某中重型甲醇发动机活塞燃烧室
形状优化 / 70
3.1.4　火花塞的布置及选型匹配 / 72
3.2　甲醇发动机性能开发 / 76
3.2.1　压缩比选择 / 78
3.2.2　凸轮升程及配气相位优化 / 79
3.2.3　增压器匹配 / 85
3.3　发动机本体涉醇零部件开发 / 86
3.3.1　缸套 / 86
3.3.2　活塞环 / 88
3.3.3　气门和气门座圈 / 92
3.3.4　轴瓦 / 93
3.3.5　油封 / 98
3.4　重型甲醇发动机可靠性开发 / 103
3.4.1　可靠性指标及其试验内容 / 103
3.4.2　可靠性评价方法 / 108
3.4.3　可靠性开发案例1—6L甲醇发动机可靠性开发 / 109
3.4.4　可靠性开发案例2—13L甲醇发动机可靠性开发 / 113
参考文献 / 118
第4章　甲醇燃料供给系统 / 119
4.1　燃料供给系统概述 / 119
4.1.1　燃料供给系统功能与分类 / 119
4.1.2　甲醇供给系统相关法规 / 121
4.1.3　甲醇燃料供给系统设计要点 / 123
4.2　甲醇燃料泵 / 125
4.2.1　甲醇燃料泵电动机和泵体 / 125
4.2.2　甲醇燃料泵性能参数 / 127
4.2.3　甲醇燃料泵选型和匹配 / 129
4.2.4　甲醇燃料泵可靠性设计 / 129
4.3　甲醇喷油器 / 131
4.3.1　喷油器设计原理 / 131
4.3.2　甲醇喷油器性能参数 / 133
4.3.3　甲醇喷油器运行卡滞 / 135
4.3.4　甲醇喷油器腐蚀磨损 / 136
4.4　涉醇零部件试验验证 / 137
4.4.1　甲醇溶液浸渍试验 / 138
4.4.2　甲醇喷油器与甲醇轨 / 138
4.4.3　甲醇燃料泵 / 140
4.4.4　甲醇调压阀 / 141
4.4.5　甲醇箱总成 / 141
4.4.6　甲醇滤清器 / 142
4.4.7　其他涉醇件 / 143
4.5　核心部件其他方案 / 144
4.5.1　甲醇机械泵供给系统 / 145
4.5.2　甲醇高压缸内直喷供给系统 / 145
4.5.3　气液两相混合喷射系统 / 146
4.5.4　超声波液位传感器 / 147
参考文献 / 147
第5章　进排气系统 / 148
5.1　进排气系统总述 / 148
5.1.1　进排气系统结构 / 148
5.1.2　进排气系统性能 / 149
5.1.3　进排气系统的耦合特征 / 150
5.2　进气系统 / 151
5.2.1　发动机进气系统简述 / 151
5.2.2　甲醇发动机进气系统设计 / 156
5.2.3　甲醇发动机进气系统仿真 / 160
5.2.4　甲醇发动机进气系统试验验证 / 167
5.3　排气系统 / 169
5.3.1　甲醇发动机排气系统设计 / 169
5.3.2　甲醇发动机排气系统仿真分析 / 176
5.3.3　甲醇发动机排气系统试验验证 / 186
参考文献 / 190
第6章　润滑系统 / 191
6.1　润滑系统概述 / 191
6.2　润滑系统的主要零部件 / 192
6.2.1　机油泵 / 192
6.2.2　机油滤清器 / 195
6.2.3　机油冷却器 / 196
6.2.4　油底壳 / 197
6.3　润滑系统的匹配设计与机械开发 / 197
6.3.1　润滑系统的匹配计算 / 197
6.3.2　润滑系统的开发与试验 / 197
6.4　甲醇发动机专用油 / 200
6.4.1　润滑油的概述 / 200
6.4.2　甲醇发动机润滑油的开发方案 / 205
6.5　甲醇发动机专用油的试验验证 / 207
6.5.1　机油DV试验 / 207
6.5.2　台架耐久试验 / 209
6.5.3　整车道路试验 / 214
参考文献 / 217
第7章　冷却系统 / 219
7.1　冷却系统概述 / 219
7.1.1　冷却系统的功能 / 219
7.1.2　冷却系统的工作原理及其结构 / 220
7.1.3　发动机的放热特点 / 222
7.2　冷却系统主要零部件 / 225
7.2.1　水泵 / 225
7.2.2　节温器 / 227
7.2.3　散热器 / 228
7.2.4　风扇 / 231
7.3　冷却系统的设计开发流程及匹配 / 233
7.3.1　冷却系统设计开