本書重點介紹重型車輛的甲醇燃料應用，亦即重型甲醇內燃機方面。該類內燃機使用100%甲醇而非含甲醇的混合燃料。重型甲醇內燃機在使用成本、制造成本以及尾氣排放等方面的優勢，使得它有可能在節能減排和減碳等方面拓展出自己的一席之地。為了適應甲醇燃料的特性并發揮其最大效能，使甲醇內燃機在動力性、可靠性和耐久性等方面達到與傳統內燃機相同級別的指標，須對內燃機總成的燃料供給系統、進排氣系統、潤滑系統、冷卻系統、后處理系統等進行匹配設計，對缸蓋總成、缸套活塞、曲軸通風、排放診斷以及電子電控系統等進行匹配設計。本書對上述目標和內容都辟以專門章節進行敘述。
本書可供汽車行業從事內燃機研發、汽車低碳技術研究、商用車動力系統研發的相關技術人員學習參考，也可作為大專院校汽車相關專業師生的參考書。
1.《甲醇發動機設計與開發》專門針對重型車輛甲醇燃料應用展開論述，滿足重型汽車行業對于清潔能源動力系統探索的需求，為研發人員提供精準的技術參考。
2.《甲醇發動機設計與開發》涵蓋甲醇發動機從基礎理論到實際設計、開發的全過程，包括燃燒原理、結構設計、進排氣系統、燃油噴射系統等關鍵方面。
3.《甲醇發動機設計與開發》中不僅有嚴謹的理論推導和分析，還包含大量來自實際工程實踐的案例、數據和經驗總結，便于讀者將所學知識直接應用到實際項目中。
4.《甲醇發動機設計與開發》對于發動機設計工程師來說，是一本全面的技術手冊，有助于他們深入理解甲醇發動機設計的要點和難點；也適合高校相關專業的師生，作為教材或課外讀物，幫助他們了解甲醇發動機這一前沿領域的知識體系。
由于化石能源的有限性和減碳減排的社會性，使得動力所用能源在歸一化和多樣性兩個方向不斷前進。所謂歸一化，是指動力所用能源的終極狀態電力；所謂多樣性，是指動力所用能源的種類拓展。最近20年，在工業和交通等領域開始推廣的氫能是多樣性的一種，甲醇燃料也是多樣性的一種，而甲醇又是氫氣最有效的載體之一。
歐洲近年來推崇的碳中性燃料之電子燃料（e-Fuel），主要就是指我國長期堅持并不斷取得市場進展的甲醇燃料，其所謂碳中性是人類探索減碳減排路線過程中所步入的良性方向。顯然，在這一方向上的共識已經開始形成，甲醇燃料將越來越多地得到關注和推廣應用。
甲醇（CH3OH）燃燒產生二氧化碳（CO2）和水（H2O）。甲醇的工業化生產有多種途徑，有煤炭制取甲醇、天然氣制取甲醇等傳統技術，也有將收集捕獲的CO2通過創新工藝與H2O反應制成甲醇的嶄新技術。顯然，依據新技術制取的甲醇就具有了碳中和或碳循環的意義，這也是其被歐洲稱為電子燃料的原因之一。
甲醇作為燃料，不僅可以用于動力驅動，還可以用于熱力燃燒；不僅可以用于車輛，也可以用于船舶；不僅可以用于輕型車輛，也可以用于重型車輛，而本書的重點在于重型車輛的甲醇燃料應用，也就是重型甲醇內燃機方面。
甲醇作為內燃機的燃料，不僅可以單獨燃燒，也可以混合燃燒。所謂混合燃燒，是指甲醇與其他燃料（例如汽油或柴油）按比例混合后在內燃機內部燃燒，具體又可分為在缸蓋進氣道噴射或進氣總管噴射的預混合燃燒以及缸內直噴的混合燃燒兩種方式。而本書重點在于單獨燃燒而非混合燃燒，亦即使用100%甲醇燃料的重型內燃機。
車用內燃機分為點燃式（如汽油機）和壓燃式（如柴油機）兩種，甲醇內燃機可以分別采用這兩種方式，由于甲醇的燃燒特性更接近于汽油，因此本書側重在點燃式甲醇內燃機方面。而重型甲醇內燃機在使用成本、制造成本以及尾氣排放等方面的優勢，使得它有可能在能源多樣化方面拓展出自己的一席之地。
出于加快甲醇內燃機開發進度的要求，在工程上通常會采用市場成熟度相對較高的點燃式或壓燃式內燃機作為基礎機，作為整個開發工作的起點。而為了適應甲醇燃料的特性并發揮其最大效能，使甲醇內燃機在動力性、可靠性和耐久性等方面達到與傳統內燃機相同級別的指標，就必須對內燃機總成的燃料供給系統、進排氣系統、潤滑系統、冷卻系統、后處理系統等，以及缸蓋總成、缸套活塞、曲軸通風、排放診斷以及電子電控系統等進行重新匹配設計。顯然，這完全是新品內燃機的開發，依照這樣的內容和目標開發出來的已經是完全嶄新的內燃機，本書對上述目標和內容都辟以專門章節進行了敘述。
正是由于實現上述內容和目標的艱巨性，數百人的工程師團隊解決關鍵技術問題并最終實現大批量地推向市場用時竟達八年之久。讀者所閱讀的這本專業著作是這一過程中所形成的工作經驗和成果的文字體現，總結了整個團隊的研發成果。團隊經歷了從內燃機的涉醇關鍵零部件到各子系統以及總成的開發，經歷了從動力系統集成到整車搭載的開發，以及從供應商組織到市場投放的整個過程，不是只開發了一款而是數款甲醇發動機，不僅主要應用在商用車方面，還包括乘用車和船舶的部分應用經驗。因此，工程實踐性強是本書的一大特點。
著者認為，學術的功用是發現新的現象或規律；技術的功用是利用這些發現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，也可以是邏輯的，也可以將工具稱為產品；工程的功用是使這一工具（產品）在滿足一定可靠性和耐久性的條件下批量生產出來，其工作主要集中于可靠性和耐久性；商品的功用是使這一工程化的產品可以創造一個嶄新的市場或在已有的市場中更具競爭力，其工作主要集中于質量和成本。上述四個方面都是基于科學意義進行闡述的，因此這四個方面的評價和驗收標準具有共同點可重復性，也即學術的發現必須是可重復的，技術的功能和性能必須是可重復的，工程的可靠性和耐久性必須是可重復的，商品的質量和成本必須是可重復的。
因此，可重復性之目的的試驗和驗證就成為產品開發過程中極為重要的環節且不可或缺，如上認識和觀點貫穿于全書。
本書幾乎每一章中都設有試驗驗證一節，記述設計開發的試驗內容、驗證過程、評價體系以及相關工具設備，以期反映設計開發與試驗驗證之間密不可分的關系，反映學術、技術和工程之間密不可分的關系，這也說明了工程技術和科學技術側重點的不同。顯然，工程技術實踐中核心問題的攻關解決又常常必須求教于科學技術理論，需要得到掌握前沿科學技術的企業和研究機構的鼎力支持，二者相輔相成。
因此，本書既具有工程技術的現實性，可用于指導甲醇內燃機產品的開發；又具有科學技術的前瞻性，可用于先進技術方向上的學術挖掘；在專業領域，也可以用于學校教學的輔導材料。
本書集中于甲醇內燃機在車輛方面的應用，然而所提出或解決的與甲醇相關問題或方案，也可以供甲醇燃料電池、甲醇熱力燃燒等相關領域，以及船舶、工程機械、農業裝備等相關行業借鑒或參考。
毫無疑問，行業里所有人的努力，包括工程界和學
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 甲醇的燃燒特性 / 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 甲醇生產 / 8
1.2.2 甲醇原料 / 10
1.2.3 甲醇燃料 / 12
1.2.4 甲醇汽車標準體系 / 13
1.3 甲醇發動機主要特征 / 16
1.3.1 甲醇發動機主要特征 / 17
1.3.2 甲醇發動機分類與重型甲醇發動機 / 20
1.4 甲醇汽車歷史 / 23
1.4.1 國外甲醇汽車發展情況 / 23
1.4.2 國內甲醇汽車發展情況 / 24
參考文獻 / 27
第2章 甲醇發動機的防腐與耐磨 / 28
2.1 腐蝕與磨損 / 28
2.1.1 腐蝕 / 29
2.1.2 磨損 / 32
2.2 發動機腐蝕與摩擦 / 34
2.2.1 靜置和沖刷腐蝕 / 34
2.2.2 摩擦腐蝕 / 35
2.2.3 甲醇發動機損傷和腐蝕類型 / 36
2.3 涉醇摩擦副設計 / 38
2.3.1 摩擦機理概述 / 38
2.3.2 甲醇對摩擦表面潤滑油膜的影響 / 40
2.3.3 燃燒產物對摩擦表面潤滑油膜的
影響 / 42
2.3.4 涉醇摩擦副分類與設計原則 / 45
2.4 涉醇零部件開發與驗證 / 47
2.4.1 防腐耐磨開發方法 / 47
2.4.2 零部件試驗驗證 / 50
參考文獻 / 52
第3章 甲醇發動機本體 / 54
3.1 發動機燃燒系統開發 / 54
3.1.1 燃燒系統概述 / 55
3.1.2 甲醇燃料發動機氣道設計 / 60
3.1.3 某中重型甲醇發動機活塞燃燒室
形狀優化 / 70
3.1.4 火花塞的布置及選型匹配 / 72
3.2 甲醇發動機性能開發 / 76
3.2.1 壓縮比選擇 / 78
3.2.2 凸輪升程及配氣相位優化 / 79
3.2.3 增壓器匹配 / 85
3.3 發動機本體涉醇零部件開發 / 86
3.3.1 缸套 / 86
3.3.2 活塞環 / 88
3.3.3 氣門和氣門座圈 / 92
3.3.4 軸瓦 / 93
3.3.5 油封 / 98
3.4 重型甲醇發動機可靠性開發 / 103
3.4.1 可靠性指標及其試驗內容 / 103
3.4.2 可靠性評價方法 / 108
3.4.3 可靠性開發案例16L甲醇發動機可靠性開發 / 109
3.4.4 可靠性開發案例213L甲醇發動機可靠性開發 / 113
參考文獻 / 118
第4章 甲醇燃料供給系統 / 119
4.1 燃料供給系統概述 / 119
4.1.1 燃料供給系統功能與分類 / 119
4.1.2 甲醇供給系統相關法規 / 121
4.1.3 甲醇燃料供給系統設計要點 / 123
4.2 甲醇燃料泵 / 125
4.2.1 甲醇燃料泵電動機和泵體 / 125
4.2.2 甲醇燃料泵性能參數 / 127
4.2.3 甲醇燃料泵選型和匹配 / 129
4.2.4 甲醇燃料泵可靠性設計 / 129
4.3 甲醇噴油器 / 131
4.3.1 噴油器設計原理 / 131
4.3.2 甲醇噴油器性能參數 / 133
4.3.3 甲醇噴油器運行卡滯 / 135
4.3.4 甲醇噴油器腐蝕磨損 / 136
4.4 涉醇零部件試驗驗證 / 137
4.4.1 甲醇溶液浸漬試驗 / 138
4.4.2 甲醇噴油器與甲醇軌 / 138
4.4.3 甲醇燃料泵 / 140
4.4.4 甲醇調壓閥 / 141
4.4.5 甲醇箱總成 / 141
4.4.6 甲醇濾清器 / 142
4.4.7 其他涉醇件 / 143
4.5 核心部件其他方案 / 144
4.5.1 甲醇機械泵供給系統 / 145
4.5.2 甲醇高壓缸內直噴供給系統 / 145
4.5.3 氣液兩相混合噴射系統 / 146
4.5.4 超聲波液位傳感器 / 147
參考文獻 / 147
第5章 進排氣系統 / 148
5.1 進排氣系統總述 / 148
5.1.1 進排氣系統結構 / 148
5.1.2 進排氣系統性能 / 149
5.1.3 進排氣系統的耦合特征 / 150
5.2 進氣系統 / 151
5.2.1 發動機進氣系統簡述 / 151
5.2.2 甲醇發動機進氣系統設計 / 156
5.2.3 甲醇發動機進氣系統仿真 / 160
5.2.4 甲醇發動機進氣系統試驗驗證 / 167
5.3 排氣系統 / 169
5.3.1 甲醇發動機排氣系統設計 / 169
5.3.2 甲醇發動機排氣系統仿真分析 / 176
5.3.3 甲醇發動機排氣系統試驗驗證 / 186
參考文獻 / 190
第6章 潤滑系統 / 191
6.1 潤滑系統概述 / 191
6.2 潤滑系統的主要零部件 / 192
6.2.1 機油泵 / 192
6.2.2 機油濾清器 / 195
6.2.3 機油冷卻器 / 196
6.2.4 油底殼 / 197
6.3 潤滑系統的匹配設計與機械開發 / 197
6.3.1 潤滑系統的匹配計算 / 197
6.3.2 潤滑系統的開發與試驗 / 197
6.4 甲醇發動機專用油 / 200
6.4.1 潤滑油的概述 / 200
6.4.2 甲醇發動機潤滑油的開發方案 / 205
6.5 甲醇發動機專用油的試驗驗證 / 207
6.5.1 機油DV試驗 / 207
6.5.2 臺架耐久試驗 / 209
6.5.3 整車道路試驗 / 214
參考文獻 / 217
第7章 冷卻系統 / 219
7.1 冷卻系統概述 / 219
7.1.1 冷卻系統的功能 / 219
7.1.2 冷卻系統的工作原理及其結構 / 220
7.1.3 發動機的放熱特點 / 222
7.2 冷卻系統主要零部件 / 225
7.2.1 水泵 / 225
7.2.2 節溫器 / 227
7.2.3 散熱器 / 228
7.2.4 風扇 / 231
7.3 冷卻系統的設計開發流程及匹配 / 233
7.3.1 冷卻系統設計開
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