内燃机学 教学大纲.docx

“内燃机学”课程教学大纲英文名称：InternalCombustionEngineFundamentals学时：76+10（理论教学：76学时；实验：10学时）学分：5适用对象：内燃机专业大三本科生先修课程：工程热力学、流体力学、传热学、内燃机构造、工程材料等使用教材及参考书：1刘圣华.内燃机学第5版，北京：机械工业出版社，2024o2J.B.Heywood.InternalCombustionEngineFundamentals.McGraw-Hi11,1988.一、课程性质和目的性质：内燃机学是一门系统介绍往复式内燃机基本概念、工作原理和节能减排技术的理论性较强的专业课程，是汽车及内燃机工程专业的核心课程。目的：通过本门课程的学习，要使学生掌握内燃机工作过程各项性能指标的概念和内涵，熟悉内燃机理论和实际工作循环的特点，学习内燃机的充量更换、燃料供给与调节、混合气的形成与燃烧以及污染物的生成与排放控制等方面的工作原理及影响因素，能运用所学知识，分析提高内燃机各种工作性能指标、降低排放的技术措施和适用条件，培养成为熟悉内燃机原理的研究或设计人才。二、课程内容简介本课程简单介绍了内燃机发展简史、中国内燃机工业发展史、国产车用内燃机的典型结构；系统讲述了内燃机的工作指标、工作循环及其与发动机性能之间的关系，并通过充量更换（含增压）、混合气形成与燃烧、污染物形成与控制及实现节能减排的技术等内容，理论联系实际阐述内燃机的工作过程及影响因素；此外，本身还涉及内燃机的燃料及替代、燃料供给与调节、内燃机的特性与匹配、内燃机动力学和内燃机的概念设计等。其中内燃机动力学和内燃机的概念设计可根据学时作为选学内容。三、教学基本要求1 .配合现代化教学手段，完成教材内燃机学的理论讲授。2 .使学生掌握内燃机工作过程各项性能指标的概念和内涵，熟悉内燃机理论和实际工作循环的特点。3 .学习内燃机的充量更换、混合气的形成与燃烧以及污染物的生成与排放控制等方面的工作原理及影响因素，使学生能运用所学知识，分析提高内燃机各种工作性能指标、降低排放的技术措施和适用条件。四、教学内容及要求第一章概论1 .教学内容内燃机的发展简史；中国内燃机工业的发展史；内燃机的典型结构、技术及发展趋势。可增加介绍近几年世界前10先进内燃机的结构参数及其性能指标等，以介绍世界内燃机技术发展动态。2 .教学要求4学时内完成；根据发展史，讲述出内燃机发展成功的因素及存在的问题；通过典型构造与技术的讲解，指出发展路径，提高学习兴趣。第二章内燃机的工作指标1 .教学内容主要讲解表征内燃机动力性和经济性的指示性能和有效性能指标的物理意义，讲解各种参数间的相互关系，并由发动机的进气量导出各指示性能及有效性能参数的表达式，进而分析提高内燃机动力性经济性的途径。讲解内燃机机械损失的构成及减低摩擦的意义等。2 .教学要求5学时内完成；要求掌握示功图的意义，为后续循环过程的换气损失做铺垫；能够推导各指示性能及有效性能参数的表达式及相互间的关系式，学会分析提高内燃机动力性经济性的途径及原理，具有一定的理论分析水平。第三章内燃机的工作循环1 .教学内容内燃机的理论循环和实际循环；内燃机的换气过程及内燃机的增压。2 .教学要求8学时内完成；本章是内燃机学的知识点之一，要使同学掌握： 内燃机理论循环的效率和平均压力及压缩比对之的影响等； 内燃机实际循环损失的原因及控制因素； 内燃机的换气过程，掌握换气过程各损失的定义和内涵。 内燃机增压的基本原理。第四章内燃机的燃料1 .教学内容石油基汽柴油的标准、性能指标及意义；内燃机替代燃料的种类及应用；内燃机燃料燃烧化学；各种燃料的生命周期评价基本方法（可选讲）。2 .教学要求5学时内完成；要求讲解内燃机燃料的供求状况；汽柴油各性能指标及参数设置对内燃机燃烧与排放的意义；学习常见气体、液体替代燃料的燃料特性，掌握内燃机替代燃料的基本要求机对内燃机性能的影响；掌握燃料燃烧的空燃比、热值等概念；结合GREET模型，了解内燃机燃料生命周期评价的方法和意义。第五章内燃机的燃烧1.教学内容详细讲述内燃机气缸内气体的涡流、滚流、挤流等各种流动特征及形成，减少湍流的基本概念及发展；气道喷射与缸内直喷混合气形成特点，汽油机进气量与空燃比的控制；汽油机火花点燃基本概念、缸内燃烧过程分析方法与特点及影响因素，正常燃烧与不正常爆震燃烧；柴油机燃料喷雾、着火过程；柴油机缸内燃烧过程分析与放热规律，各阶段之特点及其对发动机性能，特别是排放的影响。2.教学要求 2学时内完成;本章内燃机学的核心部分，要求学生掌握： 内燃机缸内燃烧过程压力数据处理基本方法，并与第2章中的指示性能指标形成关联； 汽油机混合气形成与缸内燃烧过程的特点； 柴油机喷雾自燃着火、混合气形成与缸内燃烧过程的特点； 汽油机的正常燃烧与不正常燃烧； 柴油机燃烧过程的设计与控制方法； 汽油机的早燃爆震、后燃爆震与柴油机的工作粗暴燃烧的异同等。为内燃机不同的燃烧组织对排放影响及排气后处理方案留出引子。第六章内燃机污染物的生成和控制1.教学内容学习内燃机污染物（C0、HC、NoX和PM）的生成机理、排放特性和主要影响因素；内燃机有害排放物的机前、机内和机的外控制措施；内燃机的排气后处理和催化反应器；内燃机排放测量的原理与排放法规等相关知识；内燃机OBD的发展及意义等。2.教学要求10学时内完成；掌握内燃机的有害排放物的危害、形成机理和控制措施，能够从污染物的生成机理上分析控制内燃机各种排放控制措施的理论依据及效能，并了解排放法规方面的一些知识。建立环保观念，形成自觉的环保意识。第七章内燃机的燃料供给与调节1 .教学内容内燃机燃料供给系统的发展简介。柴油机燃料供给系统：机械式燃料供给、喷射和喷油规律；供油量的调节及调速器；电控系统及电控喷油器； 柴油机电控系统及控制策略简介；汽油机燃料供给系统： 汽油机电控系统及控制策略简介； PFI和GDl控制系统气体燃料发动机燃料供给系统简介。2.教学要求要求6学时内完成掌握发动机燃料供给系统的技术进步、系统特点及电子控制原理。无论的汽油机还是柴油机，要掌握提高燃油系统喷射压力对发动机性能的影响。第八章内燃机的节能减排1 .教学内容内燃机的热平衡。汽油机的节能减排技术。柴油机的节能减排技术。提高内燃机效率的循环及燃烧理论2 .教学要求要求8学时内完成。以教材所提供的节能减排技术为主，系统介绍为适应C02排放法规或油耗法规的内燃机节能减排技术。掌握循环理论和低温燃烧模式的发展趋势及对提高内燃机工作循环效率的影响。第九章内燃机的特性与匹配1 .教学内容不同用途内燃机运行工况。内燃机的速度特性、负荷特性及一些调整特性。内燃机万有特性的绘制方法及意义。结合第一节，介绍内燃机与工作机械的匹配。2 .教学要求要求4学时内完成。要明了内燃机的工作特性：速度特性、负荷特性和万有特性及意义，能够分析各特性曲线的变化规律。了解内燃机与工作机械（汽车、工程机械、船泊、发电机等）的匹配原则等。掌握一定的发动机实验操作技能和数据处理方法。第十章内燃机动力学1 .教学内容内燃机曲柄连杆机构运动学、动力学及动静平衡。内燃机轴系扭震及减震器。2 .教学要求要求6学时内完成。要掌握内燃机活塞往复运动的位移、速度和加速度的公式推导及其随转角的变化特性。能够建立坐标体系完成活塞、连杆、曲轴各部的受力分析，包括气体力和惯性力；能够分析单缸转矩及多缸总转矩合成与周期分析。理解内燃机曲轴动静平衡的意义、过程及方法。认识内燃机曲轴轴系扭振的原因，分析扭振的频率个振型。了解内燃机扭振减振器的工作原理和匹配方法。第十一章内燃机的概念设计1 .教学内容依据内燃机不同用途，确定其型号的选择，理解其设计的基本要求和参数选择的范围等。掌握内燃机一般的开发流程与方法。掌握内燃机主要零部件和系统的设计要点。2 .教学要求要求8学时内完成。分析说明内燃机的不同用途、型号及运行特点。各类内燃机的设计要求和参数选择的范围。介绍内燃机一般的开发流程与方法及主要零部件和系统的设计要点，可以邀请企业有经验开发工程师参与教学过程。五、教学实验环节1 .柴油机进气流量和进气涡流测量，2学时2 .柴油机的速度特性和负荷特性，2学时3 .汽油机速度特性与负荷特性，2学时4 .汽油机VVT的调整特性实验，2学时5 .柴油机共轨压力调整特性实验，2学时