柴油机手册（原书第3版） 9787111573234

“这种机器注定会使发动机工程领域实现彻底的革命并取代现有的一切” （摘自鲁道夫·狄赛尔于１８９２年１０月２日给出版商朱利叶斯·斯普林格的一封信）。
当然，狄赛尔陈述的目标不太可能按字面实现。即便如此，柴油机的确使动力系统实现了革命性的变化。本手册评述了柴油机工程技术的目前状况。想想１００多年前，鲁道夫·狄赛尔将他对热机的合理构思变成现实这一重要事件，自然萌发了出版一本柴油机手册的强烈愿望。１８９２年，鲁道夫提出柴油机的专利申请，并于次年开始了他的发动机的开发工作。在等待了４个年头之后，于１８９７年６月，德国工程师学会在卡塞尔大会上为他提供了一个向公众展示他的发动机的平台。此后不久，该发动机就以它的天才发明者的名字命名了。
本手册不仅适用于柴油机专业人员，而且也适用于具有基本工程知识或至少对技术感兴趣的“柴油机外行”。此外，该手册还有助于希望直接、全面、可靠地了解柴油机工程技术及其开发现状的学生。
这些目标通过手册的五部分结构来体现。部分简单地介绍了柴油机历史，接着介绍基础知识，其中包括增压系统、柴油机燃烧、燃料及现代喷射系统；第二部分至第四部分涉及所选择的零件的负荷和设计、柴油机工作过程、柴油机污染物及降低污染物排放的重要措施；第五部分展示了从小型单缸柴油机到大型低速二冲程柴油机的整个系列的发动机。
近２０年来，用于道路和非道路用途的柴油机，作为经济、清洁、大功率和方便使用的动力装置的发展日新月异。由于石油储量的限制和对气候变化预测的研究，开发工作的焦点继续集中在降低燃油消耗和利用替代燃料，同时尽可能地使排气清洁，并进一步提高柴油机的功率密度和运行性能。开发工作的方向是满足基本的法定条件，满足客户需求以及提高与汽油机的竞争力（后这一点也很重要，因为汽油机在许多领域仍被认为是标准的车用发动机）。
本手册考虑到了对所涉及的主题的详略加以权衡。除了利用新型燃烧系统和新燃料来降低废气排放的发动机机内净化措施外， “排气后处理” 部分值得特别详细介绍。２０世纪９０年代在乘用车领域作为标准件使用的氧化催化转换器将很快不再能满足大气保护法的安装要求；颗粒过滤器和氮氧化物还原系统（如选择性催化还原和存储式催化还原）已经变成标准配置。
新型燃烧系统的预混、均质燃烧的比例通常比扩散燃烧更大。为了提高功率输出，增加了气缸压力以及随着制动平均有效压力的增长需要限制负荷的增加，需要对增压技术进行进一步的改进。本手册对新型燃烧系统与增压系统的改进给予了同样的关注。当２０世纪９０年代末，汽车领域从间接喷射转向直接喷射的时候，共轨喷油系统作为喷油系统迅速出现，并于新千年伊始逐渐（初仅仅为试用）用于大型柴油机。实际上，在各种排量的柴油机上，共轨系统现在都是标准配置。因此，为了反映当前正在进行的而并非已经结束的新发展，本手册详细介绍了不同的结构形式，如采用电磁式喷油器或采用压电式喷油器的共轨喷油系统。同样，对实现发动机控制过程的多种可选方案的电子控制也给出足够的篇幅进行介绍。
为了能够满足对本柴油机手册的期望和要求，我们不仅参考了应用型大学和综合性大学的教授们的研究成果，而且还得到了来自发动机行业的杰出工程师们的密切合作。狄赛尔的发明本身就是以当时的工程为基础的，而在狄赛尔时代之后，在发动机研究方面，在理论与实践之间，在学术界与工业界之间仍然保持着特别紧密的联系。
在一代又一代的工程师们、科学家们和研究人员以及教授们的辛勤工作下，柴油机继续保持着效率的内燃机的地位，并且已经发展成一种先进的高科技产品。
我们真诚地感谢所有的作者———他们或许是工作在需要有无私奉献精神的行业的专家，或许是工作在轻松创意的时代早已成为过去式的学术界的我们的同行。感谢他们给予的密切合作；感谢他们对我们的理念的理解与认同；感谢他们给出了许多富有成效的论述。我们还要真诚地感谢允许它们的员工参与我们的工作，协助完成文字和主要示图的编辑以及提供材料的公司。我们还应感谢公司和研究所的许多助手，没有他们的贡献，这样的一本内容宽泛的手册稿件绝不会完成。
特别感谢罗伯特· 博世（ＲｏｂｅｒｔＢｏｓｃｈＧｍｂＨ） 的狄赛尔系统分公司（ＤｉｅｓｅｌＳｙｓｔｅｍｓＤｉｖｉｓｉｏｎ），是它给予技术和资金上的支持，使从一开始就能广泛地开展工作成为可能。
尽管有时是忙碌的节奏和大量额外的工作，但编辑们极度享受他们与作者、出版商和所有的其他合作者之间的密切合作所带来的快乐。
ＫｌａｕｓＭｏｌｌｅｎｈａｕｅｒＨｅｌｍｕｔＴｓｃｈｋｅ２００９年９月我的发动机将继续取得巨大进展…… （摘自鲁道夫·狄赛尔１８９５年７月３日给他的妻子的信）

本书由五个部分构成，第壹部分首先对柴油机的发展历史作了简要介绍，然后介绍了柴油机基本原理，包括增压系统、柴油机燃烧、燃油和喷油系统。第二部分到第四部分介绍了柴油机一些部件的负荷和设计、柴油机运转，柴油机造成的污染以及为了减少污染而采取措施的重要性。第五部分介绍了柴油机全系列产品，从小型单缸柴油机一直到大型低速两冲程柴油机。附录列出了柴油机重要的标准和法规。

译者的话
前言
部分　柴油机工作循环
第１章　柴油机的发展史和
基本原理３ 
　１.１　柴油机的发展史３ 　
１.２　发动机工程基础１１ 
　　１.２.１　简述１１ 
　　１.２.２　基本工程数据１１ 
　　１.２.３　发动机燃烧１３ 　
　１.２.４　热力学原理１５ 　
　１.２.５　柴油机的工作过程１８ 
　１.３　燃烧循环模拟２４ 　
　１.３.１　简述２４ 　
　１.３.２　发动机工作过程模拟的
热力学基础２５ 
　　１.３.３　发动机工作过程模拟应用的
典型实例３２ 
　　１.３.４　发动机工作过程模拟领域未来的
研究和发展３６ 
　参考文献３７ 
第２章　换气和增压３９ 
　２.１　换气３９ 
　　２.１.１　简述３９ 
　　２.１.２　四冲程循环４０ 
　　２.１.３　二冲程循环４６ 
　２.２　柴油机增压４８ 　
　２.２.１　简述４８ 
　　２.２.２　发动机和增压器的
相互影响５０ 
　　２.２.３　废气涡轮增压５３ 
　　２.２.４　废气涡轮增压的
特殊形式６７ 
　　２.２.５　压力波增压（气波
增压） ７２ 
　　２.２.６　机械增压７３ 
　２.３　程控换气模拟７３ 
　参考文献７６ 
第３章　柴油机燃烧７７ 
　３.１　混合气的形成和燃烧７７ 
　　３.１.１　混合气的形成和
燃烧特点７７ 
　　３.１.２　混合气的形成７９ 
　　３.１.３　着火和着火延迟期８４ 
　　３.１.４　燃烧和放热率８６ 
　　３.１.５　污染物８７ 
　３.２　设计特点８９ 
　　３.２.１　燃烧室设计８９ 
　　３.２.２　喷嘴结构９０ 
　　３.２.３　废气再循环与降低
燃烧温度９１ 
　　３.２.４　增压的影响９２ 
　３.３　替代燃烧过程９３ 
　３.４　喷油特性和放热率的
过程模拟９５ 
　参考文献９６ 
第４章　燃料９７ 
　４.１　汽车用柴油９７ 
　　４.１.１　简述９７ 
　　４.１.２　可获得性９８ 
　　４.１.３　生产９８ 
　　４.１.４　成分１０２ 
　　４.１.５　柴油添加剂１０４ 
　　４.１.６　质量要求１０７ 
　　４.１.７　燃料标准１０８ 
　　４.１.８　基本参数和试验方法１１０ 
　　４.１.９　未来的发展趋势１１８ 
　４.２　替代燃料１１９ 
　　４.２.１　简述１１９ 
　　４.２.２　液体燃料１２２ 
　　４.２.３　气体燃料１２４ 
　　４.２.４　合成燃料１２５ 
　　４.２.５　生命周期评价１３０ 
　　４.２.６　新的燃烧系统１３０ 
　　４.２.７　结论１３１ 
　４.３　使用重油的船用和固定发动
机的运行１３２ 
　　４.３.１　重油１３２ 
　　４.３.２　重油的处理１３４ 
　　４.３.３　重油发动机的特点１３６ 
　　４.３.４　重油发动机的运行性能１４０ 
　　４.３.５　重油发动机的润滑油１４３ 
　４.４　气体燃料和气体
燃料发动机１４４ 
　　４.４.１　历史回顾１４４ 
　　４.４.２　气体燃料及其参数１４４ 
　　４.４.３　燃气发动机的
定义和描述１４８ 
　　４.４.４　混合气的形成和点燃１５２ 
　　４.４.５　燃气发动机的排放１５５ 
　参考文献１５８ 
第５章　燃油喷射系统１６０ 
　５.１　喷射流体力学１６０ 
　　５.１.１　燃料状态方程１６０ 
　　５.１.２　建模、模拟与设计１６１ 
　５.２　喷嘴和喷油器体１６５ 
　　５.２.１　喷嘴１６６ 
　　５.２.２　喷油器体和喷嘴喷
油器体总成１７１ 
　５.３　喷射系统１７２ 
　　５.３.１　基本功能１７２ 
　　５.３.２　直列泵１７８ 
　　５.３.３　分配泵１８０ 
　　５.３.４　单柱塞泵系统１８２ 
　　５.３.５　共轨系统１８４ 
　　５.３.６　大型柴油机的喷射系统２０６ 
　５.４　喷射系统计量２１３ 
　　５.４.１　测量原理及其应用２１３ 
　　５.４.２　计量要求２１５ 
　　５.４.３　喷油器测试２１６ 
　参考文献２１７ 
第６章　燃油喷射控制系统２２０ 
　６.１　机械控制２２０ 
　　６.１.１　机械调速器的功能２２０ 
　　６.１.２　机械调速器的
设计２２０ 
　６.２　电子控制２２２ 
　　６.２.１　控制单元系统概述２２２ 
　　６.２.２　组装和连接技术２２５ 
　　６.２.３　数字中央处理单元２２５ 
　　６.２.４　输入和输出电路２２６ 
　　６.２.５　功能和软件２２６ 
　６.３　传感器２３２ 
　６.４　诊断２３５ 
　　６.４.１　在行驶过程中的诊断２３６ 
　　６.４.２　车载诊断系统（ＯＢＤ） ２３６ 

　　６.４.３　维修诊断
（修理厂诊断） ２３７ 
　６.５　应用工程２３８ 
　　６.５.１　应用工程的意义２３８ 
　　６.５.２　应用工程系统２３９ 
　　６.５.３　应用工程过程和方法２４０ 
　参考文献２４１ 
第二部分　柴油机过程
第７章　发动机零件载荷分析２４５ 
　７.１　零件的机械载荷和
热载荷２４５ 
　　７.１.１　零件的机械载荷２４５ 
　　７.１.２　零件的应力２４７ 
　　７.１.３　零件应力分析２５２ 
　　７.１.４　柴油机零件的典型破坏２５３ 
　７.２　发

本书由五个部分构成，第壹部分首先对柴油机的发展历史作了简要介绍，然后介绍了柴油机基本原理，包括增压系统、柴油机燃烧、燃油和喷油系统。第二部分到第四部分介绍了柴油机一些部件的负荷和设计、柴油机运转，柴油机造成的污染以及为了减少污染而采取措施的重要性。第五部分介绍了柴油机全系列产品，从小型单缸柴油机一直到大型低速两冲程柴油机。附录列出了柴油机重要的标准和法规。