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。
1.《甲醇发动机设计与开发》专门针对重型车辆甲醇燃料应用展开论述，满足重型汽车行业对于清洁能源动力系统探索的需求，为研发人员提供精准的技术参考。
2.《甲醇发动机设计与开发》涵盖甲醇发动机从基础理论到实际设计、开发的全过程，包括燃烧原理、结构设计、进排气系统、燃油喷射系统等关键方面。
3.《甲醇发动机设计与开发》中不仅有严谨的理论推导和分析，还包含大量来自实际工程实践的案例、数据和经验总结，便于读者将所学知识直接应用到实际项目中。
4.《甲醇发动机设计与开发》对于发动机设计工程师来说，是一本全面的技术手册，有助于他们深入理解甲醇发动机设计的要点和难点；也适合高校相关专业的师生，作为教材或课外读物，帮助他们了解甲醇发动机这一前沿领域的知识体系。
由于化石能源的有限性和减碳减排的社会性，使得动力所用能源在归一化和多样性两个方向不断前进。所谓归一化，是指动力所用能源的终极状态电力；所谓多样性，是指动力所用能源的种类拓展。最近20年，在工业和交通等领域开始推广的氢能是多样性的一种，甲醇燃料也是多样性的一种，而甲醇又是氢气最有效的载体之一。
欧洲近年来推崇的碳中性燃料之电子燃料（e-Fuel），主要就是指我国长期坚持并不断取得市场进展的甲醇燃料，其所谓碳中性是人类探索减碳减排路线过程中所步入的良性方向。显然，在这一方向上的共识已经开始形成，甲醇燃料将越来越多地得到关注和推广应用。
甲醇（CH3OH）燃烧产生二氧化碳（CO2）和水（H2O）。甲醇的工业化生产有多种途径，有煤炭制取甲醇、天然气制取甲醇等传统技术，也有将收集捕获的CO2通过创新工艺与H2O反应制成甲醇的崭新技术。显然，依据新技术制取的甲醇就具有了碳中和或碳循环的意义，这也是其被欧洲称为电子燃料的原因之一。
甲醇作为燃料，不仅可以用于动力驱动，还可以用于热力燃烧；不仅可以用于车辆，也可以用于船舶；不仅可以用于轻型车辆，也可以用于重型车辆，而本书的重点在于重型车辆的甲醇燃料应用，也就是重型甲醇内燃机方面。
甲醇作为内燃机的燃料，不仅可以单独燃烧，也可以混合燃烧。所谓混合燃烧，是指甲醇与其他燃料（例如汽油或柴油）按比例混合后在内燃机内部燃烧，具体又可分为在缸盖进气道喷射或进气总管喷射的预混合燃烧以及缸内直喷的混合燃烧两种方式。而本书重点在于单独燃烧而非混合燃烧，亦即使用100%甲醇燃料的重型内燃机。
车用内燃机分为点燃式（如汽油机）和压燃式（如柴油机）两种，甲醇内燃机可以分别采用这两种方式，由于甲醇的燃烧特性更接近于汽油，因此本书侧重在点燃式甲醇内燃机方面。而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，使得它有可能在能源多样化方面拓展出自己的一席之地。
出于加快甲醇内燃机开发进度的要求，在工程上通常会采用市场成熟度相对较高的点燃式或压燃式内燃机作为基础机，作为整个开发工作的起点。而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，就必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，以及缸盖总成、缸套活塞、曲轴通风、排放诊断以及电子电控系统等进行重新匹配设计。显然，这完全是新品内燃机的开发，依照这样的内容和目标开发出来的已经是完全崭新的内燃机，本书对上述目标和内容都辟以专门章节进行了叙述。
正是由于实现上述内容和目标的艰巨性，数百人的工程师团队解决关键技术问题并最终实现大批量地推向市场用时竟达八年之久。读者所阅读的这本专业著作是这一过程中所形成的工作经验和成果的文字体现，总结了整个团队的研发成果。团队经历了从内燃机的涉醇关键零部件到各子系统以及总成的开发，经历了从动力系统集成到整车搭载的开发，以及从供应商组织到市场投放的整个过程，不是只开发了一款而是数款甲醇发动机，不仅主要应用在商用车方面，还包括乘用车和船舶的部分应用经验。因此，工程实践性强是本书的一大特点。
著者认为，学术的功用是发现新的现象或规律；技术的功用是利用这些发现提升已有工具的性能或增加已有工具的功能或制造出新的工具，其工作主要集中于功能和性能。工具不一定是物理的，也可以是逻辑的，也可以将工具称为产品；工程的功用是使这一工具（产品）在满足一定可靠性和耐久性的条件下批量生产出来，其工作主要集中于可靠性和耐久性；商品的功用是使这一工程化的产品可以创造一个崭新的市场或在已有的市场中更具竞争力，其工作主要集中于质量和成本。上述四个方面都是基于科学意义进行阐述的，因此这四个方面的评价和验收标准具有共同点可重复性，也即学术的发现必须是可重复的，技术的功能和性能必须是可重复的，工程的可靠性和耐久性必须是可重复的，商品的质量和成本必须是可重复的。
因此，可重复性之目的的试验和验证就成为产品开发过程中极为重要的环节且不可或缺，如上认识和观点贯穿于全书。
本书几乎每一章中都设有试验验证一节，记述设计开发的试验内容、验证过程、评价体系以及相关工具设备，以期反映设计开发与试验验证之间密不可分的关系，反映学术、技术和工程之间密不可分的关系，这也说明了工程技术和科学技术侧重点的不同。显然，工程技术实践中核心问题的攻关解决又常常必须求教于科学技术理论，需要得到掌握前沿科学技术的企业和研究机构的鼎力支持，二者相辅相成。
因此，本书既具有工程技术的现实性，可用于指导甲醇内燃机产品的开发；又具有科学技术的前瞻性，可用于先进技术方向上的学术挖掘；在专业领域，也可以用于学校教学的辅导材料。
本书集中于甲醇内燃机在车辆方面的应用，然而所提出或解决的与甲醇相关问题或方案，也可以供甲醇燃料电池、甲醇热力燃烧等相关领域，以及船舶、工程机械、农业装备等相关行业借鉴或参考。
毫无疑问，行业里所有人的努力，包括工程界和学
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16L甲醇发动机可靠性开发 / 109
3.4.4 可靠性开发案例213L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
书单推荐
