柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
定 價(jià):380 元
- 作者:【美】辛千凡
- 出版時(shí)間:2015/1/1
- ISBN:9787543944664
- 出 版 社:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
- 中圖法分類:TK42
- 頁碼:943
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
《柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》側(cè)重于發(fā)動機(jī)性能與系統(tǒng)集成,建立了柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論,包括模擬和分析發(fā)動機(jī)工作的方法。本書將柴油機(jī)工程師們在發(fā)動機(jī)性能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面所需要了解的全部知識有機(jī)地聯(lián)系在一起,以便他們能夠迅速掌握所有重要的技能并在實(shí)際工作中予以應(yīng)用。
《柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》共包括四部分:第一部分闡述柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基本概念和通用技術(shù)。這部分論述分析式的設(shè)計(jì)過程,提出關(guān)于耐久性、可靠性和優(yōu)化的理論。第二部分介紹柴油發(fā)動機(jī)動態(tài)和靜態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)、發(fā)動機(jī)熱力循環(huán)工作過程、車輛和動力系的性能,并論述與燃燒、排放和后處理有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵邊界條件。第三部分探討動力學(xué)、摩擦、噪聲、振動和不平順性,包括對配氣機(jī)構(gòu)和活塞組的論述。第四部分闡述熱力學(xué)第一定律和第二定律在發(fā)動機(jī)上的分析應(yīng)用,以及有關(guān)冷卻系統(tǒng)散熱、發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)(包括排氣再循環(huán)和渦輪增壓)、發(fā)動機(jī)瞬態(tài)性能和電子控制、子系統(tǒng)相互作用和系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計(jì)等理論,還介紹了排放和燃料經(jīng)濟(jì)性法規(guī)及其對先進(jìn)發(fā)動機(jī)技術(shù)研究和技術(shù)路線選擇的影響。
《柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》適用于與內(nèi)燃機(jī)有關(guān)的專業(yè)工程技術(shù)人員,可為其提供完整的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)和理論。對于學(xué)術(shù)研究人員,本書能為其介紹工業(yè)界的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)知識。對于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員,本書能使他們把書中介紹的方法和實(shí)際工作知識直接應(yīng)用于其日常的設(shè)計(jì)和研究工作。
中文版前言
本書是基于我在2011年由英國的Woodhead Publishing出版的英文版Diesel Engine SystemDesign一書修改而成的中文版原創(chuàng)性專著。我曾作為20世紀(jì)90年代從中國赴美攻讀博士的留學(xué)人員,目前在美國工作。這本第一部反映發(fā)動機(jī)系統(tǒng)工程主流前沿技術(shù)和理論(即發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域)的書出版三年以來,陸續(xù)得到各方的重視和積極反饋。我用中文母語寫作此部經(jīng)修改并加強(qiáng)了的中文版的意圖,是為了推動這一領(lǐng)域的發(fā)展。
柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論是現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,是工業(yè)界實(shí)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)職能的基礎(chǔ)。柴油機(jī)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展,已經(jīng)成為性能優(yōu)良、在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的熱能動力機(jī)械。自20世紀(jì)90年代起在柴油機(jī)上大規(guī)模應(yīng)用的電子控制技術(shù)已經(jīng)使柴油發(fā)動機(jī)發(fā)展成為一個(gè)名副其實(shí)的具有特殊系統(tǒng)工程特征的、機(jī)電一體化的復(fù)雜高科技產(chǎn)品。柴油機(jī)內(nèi)部的眾多影響因素和部件之間的相互關(guān)系復(fù)雜,且具有很強(qiáng)的非線性和時(shí)變性特征。21世紀(jì)的節(jié)能減排要求、不斷提升的對強(qiáng)勁動力需求和發(fā)動機(jī)可靠性的需求,以及對輕巧靈便的裝置和低廉價(jià)格的要求都對柴油機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。部件的創(chuàng)新技術(shù)和多學(xué)科的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)越來越清晰地成為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)中兩大相輔相成的時(shí)代潮流。正如2010年出版的、由中國國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部編寫的《機(jī)械工程g-科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告(2011--2020)》里關(guān)于對機(jī)械工程學(xué)科戰(zhàn)g-地位、總體發(fā)展趨勢和學(xué)科發(fā)展布局的指導(dǎo)思想中所闡述的,復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的集成科學(xué)是十一個(gè)機(jī)械工程學(xué)科領(lǐng)域中的一個(gè)重要領(lǐng)域(注:其他十個(gè)領(lǐng)域分別為機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械振動學(xué)、機(jī)械的驅(qū)動與傳動科學(xué)、零件與結(jié)構(gòu)的失效與安全服役科學(xué)、機(jī)械表面界面科學(xué)與摩擦學(xué)、生物制造與仿生制造科學(xué)、高性能精確成形制造科學(xué)、高能束與特種能場制造科學(xué)、高精度數(shù)字化制造科學(xué)、機(jī)械的制造與運(yùn)行參數(shù)測量科學(xué)、微/納制造科學(xué)與技術(shù))。而內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)集成科學(xué)又與其他幾個(gè)領(lǐng)域有著密切的交叉關(guān)系(如結(jié)構(gòu)的失效與可靠性、摩擦學(xué)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)檢測與表征)。集成科學(xué)的核心是系統(tǒng)工程,而系統(tǒng)工程在具體的“產(chǎn)學(xué)研”實(shí)踐中的核心是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從系統(tǒng)工程的高度大力發(fā)展內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和技術(shù)是符合國家重大戰(zhàn)略需求并密切結(jié)合國際科技前沿發(fā)展的重要舉措,也是動力機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的基本任務(wù)。事實(shí)上,中國航天工程的成功發(fā)展就是依靠了強(qiáng)有力的系統(tǒng)工程技術(shù)和總體設(shè)計(jì)技術(shù)。我們今天在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域開始談系統(tǒng)的原因,是因?yàn)楝F(xiàn)在巳到了定義系統(tǒng)工程在柴油機(jī)領(lǐng)域怎么搞法的時(shí)候了。由于精密化、電控化和部門集成化的工業(yè)實(shí)踐需要,柴油機(jī)的研發(fā)需要一個(gè)清晰而完整的,具有戰(zhàn)略性、前瞻性和引領(lǐng)性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論。而系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作正是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天我們占領(lǐng)柴油發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域同時(shí)也是聯(lián)系內(nèi)燃機(jī)教學(xué)、科研和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的一個(gè)很好的重要橋梁。它也是催生新思想和跨學(xué)科的源泉。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員執(zhí)行和部件設(shè)計(jì)人員配合。柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要注意以下四個(gè)原則:第一,不脫離實(shí)際,即做基于部件基礎(chǔ)并與部件設(shè)計(jì)相輔相成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作;第二,不脫離驗(yàn)證。即搞基于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的、與實(shí)驗(yàn)技術(shù)相輔相成的計(jì)算分析技術(shù)。
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中文版前言
英文版前言
符號表
縮寫詞和首字母縮略語表(英漢對照)
第一部分 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基本概念——分析式設(shè)計(jì)過程、耐久性、可靠性、優(yōu)化
1分析式設(shè)計(jì)過程和柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1車用柴油發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的特征和挑戰(zhàn)
1.1.1 柴油發(fā)動機(jī)分類
1.1.2 柴油機(jī)和汽油機(jī)之間的比較
1.1.3柴油發(fā)動機(jī)的歷史、特征和面臨的挑戰(zhàn)
1.2柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)工程的概念
1.2.1 系統(tǒng)工程原理
1.2.2 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)工程方面所面臨的挑戰(zhàn)
1.2.3 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)工程——屬性驅(qū)動的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
1.2.4 系統(tǒng)工程的工具和方法
1.3柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可靠性工程和抗擾性工程的概念
1.3.1 可靠性工程和抗擾性工程中的關(guān)鍵元素
1.3.2 多變性的概念
1.3.3 性能的概念
1.3.4耐久性的概念
1.3.5 質(zhì)量、抗擾性和質(zhì)量損失函數(shù)的概念
1.3.6可靠性的概念
1.3.7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)——從“為定目標(biāo)而設(shè)計(jì)”到“為多變性而設(shè)計(jì)”再到“為可靠性而設(shè)計(jì)”
1.4柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中成本工程的概念
1.4.1 為利潤而設(shè)計(jì)和為價(jià)值而設(shè)計(jì)
1.4.2 發(fā)動機(jī)系統(tǒng)成本分析的需求
1.4.3確定設(shè)計(jì)目標(biāo)成本的過程
1.4.4發(fā)動機(jī)系統(tǒng)成本分析的目的
1.4.5 成本分析中費(fèi)用和影響因素的分類
1.4.6發(fā)動機(jī)系統(tǒng)成本分析的方法
1.4.7關(guān)于目前發(fā)動機(jī)成本分析方法的評述
1.5競爭性基準(zhǔn)分析
1.5.1 競爭性基準(zhǔn)分析的需求
1.5.2競爭性基準(zhǔn)分析的方法
1.5.3發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)
1.5.4發(fā)動機(jī)性能的競爭性基準(zhǔn)分析
1.5.5機(jī)械設(shè)計(jì)中的競爭性基準(zhǔn)分析
1.6子系統(tǒng)的相互作用和分析式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
1.6.1 發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)的相互作用
1.6.2經(jīng)驗(yàn)式發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)過程
1.6.3 先進(jìn)的分析式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
1.7發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)
1.7.1發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)概述
1.7.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)
1.7.3 系統(tǒng)的耐久性
1.7.4 系統(tǒng)的封裝性
1.7.5 系統(tǒng)的成本
1.8柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程和組織
1.8.1 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特征和原理
1.8.2柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和工具
1.8.3 發(fā)動機(jī)性能與系統(tǒng)集成的技術(shù)領(lǐng)域
1.8.4柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程
1.9系統(tǒng)工程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組織理論
1.9.1 發(fā)動機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)中組織理論與系統(tǒng)工程的關(guān)系
1.9.2 建立以發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論為依據(jù)的需求體制——一個(gè)有長遠(yuǎn)意義的戰(zhàn)略制高點(diǎn)
1.9.3為發(fā)動機(jī)產(chǎn)品開發(fā)開展組織理論研究的重要性
1.9.4組織理論綜述
1.9.5產(chǎn)品開發(fā)中組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理性思考
1.9.6 常見的組織結(jié)構(gòu)種類介紹
1.9.7 發(fā)動機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)中關(guān)于部門化和集成化的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論
1.9.8 專業(yè)化和為發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的N-A-P-D-Q-P工程師生產(chǎn)力管理系統(tǒng)
1.10柴油發(fā)動機(jī)不同用途的運(yùn)行特性和設(shè)計(jì)特點(diǎn)的總結(jié)
1.10.1共性和差異
1.10.2 系列化設(shè)計(jì)和多用途設(shè)計(jì)
1.10.3不同柴油機(jī)用途的特征
1.11參考文獻(xiàn)和書目
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第二部分 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的發(fā)動機(jī)熱力淡定循環(huán)、車輛動力系性能和排放
第三部分 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的動力學(xué)、摩擦、噪聲、振動和不平順性
第四部分 柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的散熱量、空氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制和系統(tǒng)集成
附錄
1.2.2柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)工程方面所面臨的挑戰(zhàn)
1.2.2.1發(fā)動機(jī)系統(tǒng)工程師的學(xué)術(shù)背景
系統(tǒng)工程的傳統(tǒng)理論(Kossiakoff和Sweet,2003)認(rèn)為,系統(tǒng)工程以指導(dǎo)和協(xié)調(diào)每個(gè)單獨(dú)元素的設(shè)計(jì)來聯(lián)接各個(gè)傳統(tǒng)的工程學(xué)科,并確保系統(tǒng)元素之間的相互作用和各個(gè)界面都互相兼容和彼此支持。這一理論承認(rèn)由于缺乏一個(gè)量化的知識體系或者具體的技術(shù)專長,像這樣的作為一個(gè)專業(yè)來定義的所謂系統(tǒng)工程領(lǐng)域并未被廣泛地在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界作為一個(gè)獨(dú)特的或獨(dú)立的學(xué)科昕認(rèn)可或承認(rèn),因?yàn)榘凑者@樣定義的傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程與工程技術(shù)學(xué)科(比如機(jī)械工程和電子工程)并沒有對應(yīng)關(guān)系。事實(shí)上,大多數(shù)技術(shù)人員往往抵制成為這樣定義的所謂“通才”,因?yàn)樗麄儞?dān)心會失去從他們的專業(yè)領(lǐng)域所獲得的承認(rèn)。
由于傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程理論認(rèn)為一個(gè)只做“集成”而無須介入設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的工作職能對于系統(tǒng)工程師來講大概就足夠了,使得這樣的理論相信沒有經(jīng)過專業(yè)工程訓(xùn)練的數(shù)學(xué)或物理專業(yè)的畢業(yè)生都可以來做系統(tǒng)工程師的工作。遺憾的是,對于柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說,這種理論是根本行不通的。一個(gè)不產(chǎn)生系統(tǒng)層面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的、只做所謂“協(xié)調(diào)’’事宜的工作職能已被充分證明在發(fā)動機(jī)公司是無效的,而且是違反發(fā)動機(jī)研發(fā)的科學(xué)規(guī)律的組織做法。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)工程師必須具備傳統(tǒng)的工程學(xué)科的專業(yè)技能,以便做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的工作并指導(dǎo)子系統(tǒng)和部件的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)工作。過去的大量經(jīng)驗(yàn)表明,在柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,最成功的系統(tǒng)工程師是出身于以下的工程專業(yè)之一:熱流科學(xué)、燃燒、動力學(xué)、電子控制。
1.2.2.2技術(shù)廣度與深度
傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程觀點(diǎn)要求系統(tǒng)人員具備以下的三維專長:極大的技術(shù)廣度(寬度)、中等的技術(shù)深度、適中的管理技能。然而,廣度這個(gè)詞一直沒有被明確地界定或賦予內(nèi)涵。在柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,廣度其實(shí)是指產(chǎn)品實(shí)體(子系統(tǒng)或部件,例如配氣機(jī)構(gòu)和渦輪增壓器)、產(chǎn)品屬性性能、耐久性、封裝性(packaging)或稱形狀與裝配性、成本、工作職能的技能(即分析、設(shè)計(jì)、測試)、產(chǎn)品的用途等。深度是指對于以上任何一個(gè)特定主題細(xì)節(jié)的理解認(rèn)識水平和詳細(xì)程度,比如對理論和實(shí)驗(yàn)知識的理解、對有關(guān)影響因素的理解以及對不同主題之問的相互作用的理解。這里所說的主題可以指一個(gè)子系統(tǒng),也可以指一個(gè)屬性、工作職能或產(chǎn)品用途。
1.2.2.3工作責(zé)任
傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程觀點(diǎn)(Armstrong,2002)認(rèn)為在一個(gè)組織機(jī)構(gòu)內(nèi)的系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)或部門需要由一個(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)人員組成,他們工作于系統(tǒng)層面,并代表著所有相關(guān)職能的領(lǐng)域。從本質(zhì)上講,這樣的理論認(rèn)為系統(tǒng)工程師其實(shí)就是項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)理,他們與設(shè)計(jì)和開發(fā)部門密切合作。在柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)工程師并不等同于項(xiàng)目經(jīng)理的角色。系統(tǒng)工程師最好能夠具備關(guān)于子系統(tǒng)和部件的深入知識,這主要是由于他們需要與部件工程師密切合作,來對那些對系統(tǒng)層面性能產(chǎn)生重大影響的部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程理論自從誕生以來就一直受到一些負(fù)面聲音的質(zhì)疑和挑戰(zhàn),比如“在專家們的頭上再加上一個(gè)系統(tǒng)工程師,到底有什么價(jià)值?”這樣的聲音之所以存在,是因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性還沒有被清晰地理解。如果運(yùn)用一個(gè)由產(chǎn)品屬性驅(qū)動的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和按照元素劃分的產(chǎn)品開發(fā)組織構(gòu)造(詳見下文提出的理論),那么設(shè)置具備深入部件設(shè)計(jì)知識的系統(tǒng)工程師的好處就顯而易見了。另一方面,這種方法也的確對工程技術(shù)人員提出了兩個(gè)挑戰(zhàn),那就是,對于系統(tǒng)工程師來說,希望他們能夠精通所有子系統(tǒng)的某個(gè)給定的產(chǎn)品屬性;對于子系統(tǒng)專家而言,則是建議他們能夠掌握對于一個(gè)給定的子系統(tǒng)來講對不同的屬性予以協(xié)調(diào)的能力。
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