新型二冲程微型摆式内燃机，通过一摆式构件在腔内的摆式运动，将燃料化学能转变为机械能，结构简单、新颖。如果以微型二冲程摆式内燃机组成微型便携式电力装置为移动电子设备提供电能，将能有效地解决移动供电设备供电时间短、续能不便的问题。因此，微型内燃机发电系统的研究已成为世界广泛关注的研究热点。研究其设计理论和方法，推动未来MEMS化发展，将会在航空航天、军事科技、便携式移动电子设备、自动化医疗器械等多个领域
发挥重要作用。本书作者结合多年研究积累，从新型二冲程微型摆式内燃机原理样机设计、微型摆式内燃机工作过程数学模型建立、微型摆式内燃机发电系统负载特性，到换气过程、动力学、热力学、流场特性，点火系统设计等都给出了较详尽地设计描述。本书供从事微型化内燃机研究的科技人员、研究生以及大学学生参考，期望在推动具有高能量密度的微型内燃机动力装置研究和发展能起到抛砖引玉的作用。
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第1章 概述 81.1 引言 8
1.2 微型内燃机的发展动态 91.2.1 微型内燃机发电系统简介 10
1.2.2 综合分析 12
1.3 新设计方案的提出 13
第2章 新型二冲程微型摆式内燃机研制过程 152.1 二冲程微型摆式内燃机的研制过程和技术路线 15
2.2 二冲程微型摆式内燃机燃料选择与燃料供给系统设计 212.2.1 燃料选择 21
2.2.2 燃料供给装置的选择 21
2.3 进气系统的设计 22
2.4 点火系统的设计与实现 232.4.1 自由活塞状态点火系统的设计与实现 23
2.4.2 固定压缩比点火系统的设计与实现 26
2.5 二冲程微型摆式内燃机与设计相关的其他问题 26
2.6 直流发电机的研制与二冲程微型摆式内燃机的测试 262.6.1 永磁直流发电机的研制 26
2.6.2 研制微型永磁发电机性能评估 28
第3章 新型二冲程微型摆式内燃机的工作过程 293.1 二冲程微型摆式内燃机的基本结构 29
3.2 二冲程微型摆式内燃机稳态工作循环模型的建立 303.2.1 二冲程微型摆式内燃机系统力学模型 30
3.2.2 二冲程微型摆式内燃机的热力学模型 32
3.2.3 质量燃烧率 34
3.2.4 混合气性质 35
3.3 二冲程微型摆式内燃机工作循环阶段划分 363.3.1 二冲程微型摆式内燃机工作过程和配气相位 36
3.3.2 二冲程微型摆式内燃机吸气过程的数学模型 38
3.3.3 二冲程微型摆式内燃机压缩过程的数学模型 38
3.3.4 二冲程微型摆式内燃机燃烧做功过程的数学模型 39
3.3.5 二冲程微型摆式内燃机换气过程的数学模型 39
3.4 二冲程微型摆式内燃机的工作过程分析 403.4.1 二冲程微型摆式内燃机稳态工作循环模拟 41
3.4.2 二冲程微型摆式内燃机电载荷系数为0.004工作循环模拟 45
3.4.3 二冲程微型摆式内燃机电载荷系数为0.006工作循环模拟 48
3.5 二冲程微型摆式内燃机负荷特性分析 52
3.6 外部载荷对二冲程微型摆式内燃机性能的影响 57
3.7 虚拟匀速圆周运动投影假设的验证 59
第4章 二冲程微型摆式内燃机气口参数的设计理论 614.1 二冲程微型摆式内燃机的配气正时 61
4.2 二冲程微型摆式内燃机气口参数设计的数学模型 624.2.1 二冲程微型摆式内燃机气口比时面值的数学模型 62
4.2.2 二冲程内燃机的平均有效压力与气口比时面值的统计规律 64
4.3 二冲程内燃机气口参数设计算例 64
4.4 二冲程微型摆式内燃机压缩比对气口比时面值的影响 66
第5章 二冲程微型摆式内燃机的动力学分析 685.1 系统动力学分析 685.1.1 二冲程微型摆式内燃机系统动力学方程的建立 68
5.1.2 ADAMS中动力学方程的求解算法 69
5.1.3 二冲程微型摆式内燃机动力学仿真分析 69
5.2 微型摆式内燃机惯性力系分析 735.2.1 内燃机角速度和角加速度的确定 73
5.2.2 绕固定轴转动刚体惯性力系 73
5.2.3 微型摆式内燃机惯性力系的简化 74
5.2.4 微型摆式内燃机惯性力系的仿真分析 75
5.3 二冲程微型摆式内燃机的振动分析 765.3.1 二冲程微型摆式内燃机的自由振动 76
5.3.2 二冲程微型摆式内燃机的强迫振动 80
第6章 二冲程微型摆式内燃机热负荷及工质流动特性 846.1 二冲程微型摆式内燃机热负荷 846.1.1 热传导数学模型 84
6.1.2 缸体热力学分析 85
6.1.3 中心摆热力学分析 93
6.2 二冲程微型摆式内燃机的应变干涉分析 976.2.1 二冲程微型摆式内燃机密封要求 97
6.2.2 第1载荷步应变场 97
6.2.3 第8载荷步应变场 100
6.2.4 二冲程微型摆式内燃机的结构改进 103
6.3 二冲程微型摆式内燃机流场分析 1046.3.1 燃烧室工作过程相位图 104
6.3.2 几何参数（图6-45、图6-46、表6-4） 106
6.3.3 CFD和FLUENT简介 106
6.3.4 基本控制方程、计算模型以及数值离散方法 108
6.3.5 计算模型 109
6.3.6 基于有限体积法的控制方程离散 114
6.3.7 二冲程微型摆式内燃机预压缩过程的流场分析 114
6.3.8 预压缩室结构改变后的流场数值模拟计算 120
6.3.9 扫排气过程的流场分析 121
6.3.10 扫排气过程改进结构的流场分析 138
第7章 点火系统的设计 1467.1 点火系统的理论分析与仿真 1467.1.1 二冲程微型摆式内燃机对点火系统的要求 146
7.1.2 点火系统工作过程的理论分析 146
7.1.3 点火系统的数学模型 150
7.1.4 点火过程的仿真 151
7.2 二冲程微型摆式内燃机点火系统的实现 1537.2.1 点火系统的总体设计 153
7.2.2 点火系统的硬件设计 157
7.2.3 软件设计 165
7.2.4 抗干扰设计 171
参考文献 174
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