《发动机原理 第4版》教学大纲

《发动机原理》教学大纲《发动机原理》教学大纲课程编码：课程名称：发动机原理英文名称：FundamentalofAutomobileEngine开课学期：6学时/学分：64/4或36/2（其中实验学时：8或4）课程类型：专业课开课专业：热能与动力工程专业或车辆工程选用教材：《发动机原理》（第2版）林学东编著机械工业出版社2015.01执笔人：林学东课程性质、目的与任务本课程是汽车发动机及车辆工程专业本科生必修的一门主要专业理论课。本课程的目的是通过本课程的学习，使学生掌握发动机的能量转换的基本原理及其性能评价方法、影响发动机性能因素的分析方法；了解提高或改进发动机性能的主要途径和措施。为合理使用、正确调整以及汽车动力传动系统合理匹配奠定理论基础；同时初步掌握发动机的试验方法和实验技能。教学基本要求本课程主要讲述汽车发动机的工作原理及其特性，它以发动机性能指标为主要研究对象，介绍发动机的基本工作原理，分析影响内燃机各工作过程以及性能指标的各种因素。从节能减排角度合理组织发动机工作过程以及如何提高其性能是本课程的中心内容。通过本课程的学习，使学生牢固掌握发动机的性能指标、性能特性及其分析方法和主要影响因素；初步掌握发动机的试验方法及其数据处理和万有特性制取方法；为汽车动力系统合理匹配奠定理论基础。根据总学时的要求，内容可根据具体培养要求进行删减。各章节内容及学时分配绪论教学目的与要求本章节着重介绍汽车发动机在国民经济中的重要作用。通过本章的学习，使学生了解内燃机的发明与发展历程，以及不同阶段汽车发动机发明发展过程中存在的问题，正确对待发动机原理这门课程，正确对待以发动机为动力源的汽车发展对社会环境与文明的影响，明确本课程的学习目的和方法，培养对本课程的学习兴趣。1.1本课程的任务、要求和学习方法1.2内燃机与汽车及其发展史简介1.3汽车工业的发展阶段1.4汽车发展对社会环境的影响考核要求：了解内燃机在国民经济中的作用、内燃机的发展历史、现状及趋势。发动机的性能指标教学目的与要求本章的目的是使学生掌握发动机能量转换的特点、理论循环与实际循环的差别，在此基础上建立发动机性能指标的评价体系，并了解发动机热平衡及提高性能的主要途径。重点是发动机性能指标的概念、意义及计算公式以及机械损失的概念和测定方法。教学内容2.1概述2.2内燃机的理论循环2.3内燃机实际循环及其评价指标2.4内燃机有效性能指标2.5机械损失2.6热平衡考核要求了解：发动机能量转换过程中的热平衡以及理论循环与实际循环的特点理解：发动机能量转换特点及发动机性能评价体系掌握：发动机各项性能指标的概念、含义与计算公式，以及机械损失的概念及测定方法。第三章发动机换气过程教学目的与要求通过本章节的学习使学生了解四冲程内燃机的换气过程，掌握换气过程的评价方法、换气损失、泵气损失以及改善换气过程的有效途径；掌握充气效率、残余废气系数的定义及影响因素；了解配气相位对充气效率的影响及进排气管内动态效应对提高充气效率的作用和基本原理；了解内燃机增压的实质、废气再循环对换气过程的影响。教学内容3-1四冲程发动机换气过程3-2充气效率及其影响因素3-3提高充气效率的措施3-4内燃机增压3-5内燃机废气再循环(EGR)系统考核要求了解：进排气管内的动态效率及其对充气效率的影响。理解：进气配气相位对充气效率的影响以及增压和EGR的作用。掌握：充气效率、残余废气系数的定义以及影响充气效率的主要因素和提高充气效率的主要途径。第四章燃料与燃烧教学目的与要求通过本章节的学习使学生了解燃料的碳原子数和分子结构对燃料理化特性的影响及燃料的生产方法；掌握汽油的主要评价指标及其意义，柴油的主要评价指标及其意义；掌握理论空气量、过量空气系数（空燃比）、理论分子变更系数、实际分子变更系数的概念和计算公式；掌握燃料的热值及混合气热值的概念；掌握热力自燃和链锁反应的机理，以及火焰传播式燃烧、预混合燃烧和扩散燃烧的概念。教学内容4-1内燃机的燃料4-2燃料的使用性能4-3燃烧热化学4-4燃烧的基本知识考核要求了解：现代汽车发动机用燃料的类型、特点及其发展趋势，以及碳原子数和分子结构对燃料理化特性的影响。理解：热力着火理论和链锁反应机理以及火焰传播、预混合燃烧及扩散燃烧的概念。掌握：发动机传统燃料的使用性能，理论空气量、过量空气系数、燃料的热值和混合气的热值概念和计算公式。第五章汽油机混合气形成和燃烧教学目的与要求通过本章节的学习，使学生掌握汽油机混合气形成方式及能量转换特点，掌握汽油机正常燃烧过程的分析方法和各阶段的特点及其影响因素以及火焰传播速度、质量燃烧速度、平均压力升高率的概念和影响因素；掌握汽油机循环变动产生的原因、危害及其改进措施、多缸不均匀性的概念、产生原因及改善各缸均匀性的主要措施；掌握汽油机不正常燃烧（爆震燃烧、表面点火）现象产生的原因、危害、影响因素和控制原理；掌握电控汽油喷射系统及其对喷油量的控制方法；掌握汽油机点火调整特性和燃料调整特性的定义、制取方法和曲线历程分析，最佳点火提前角的概念及其随转速和负荷的变化关系；掌握汽油机燃烧室设计的基本要求、设计要点及典型燃烧室的特点；掌握汽油机有害排放物及其产生条件和主要控制措施；了解新型燃烧技术的应用与发展情况以及缸内直喷式混合气形成特点及组织稀薄燃烧的基本原理。教学内容5-1汽油机混合气形成及热功转换特点5-2汽油机燃烧过程5-3汽油机燃料喷射量的控制5-4汽油机燃烧组织方式及燃烧室5-5汽油机的有害排放物及其控制考核要求了解：现代汽油机电控系统的类型、组成、特点及工作原理。理解：电控喷射系统的控制方法和策略以及缸内直喷稀薄燃烧控制等新技术掌握：汽油机燃烧过程的分析方法、基本概念以及影响燃烧过程的主要因素；不正常燃烧现象产生的原因、危害、影响因素及消除原则和措施；汽油机有害排放物的生成机理及主要控制措施。第六章柴油机混合气形成和燃烧教学目的与要求通过本章节的学习首先使学生从柴油机混合气形成和燃烧特点，了解混合气形成过程对其燃烧过程的重要意义。在此基础上通过教学使学生掌握柴油机燃烧过程的分析方法（四个阶段的划分及各阶段的主要影响因素）、柴油机工作粗暴的原因及其影响因素和控制途径；掌握放热规律的概念和低排放燃烧过程控制的基本要求；了解柴油机燃料喷射系统的类型、特点及控制原理；掌握燃料雾化特性的评价方法以及典型的高压共轨喷射系统及其工作原理、喷射压力、喷射时刻以及喷射方式对柴油机混合气形成及燃烧过程的影响；掌握直喷式燃烧室的结构特点及其对缸内气流特性和混合气形成的影响；了解传统的涡流室式燃烧室和直喷式燃烧室的主要缺点；掌握柴油机主要有害尾气排放物的产生机理、条件、危害和控制措施。教学内容6-1柴油机热功转换的特点6-2柴油机的燃烧过程6-3燃油喷射和雾化6-4混合气的形成和燃烧室6-5燃烧过程的影响因素6-6柴油机的排放控制技术考核要求了解：现代柴油机电控系统的组成、特点、控制原理及发展趋势理解：柴油机节能与减排的控制技术及其特点掌握：柴油机混合气形成及燃烧过程的主要影响因素及其分析方法，放热规律的概念和低排放燃烧过程控制的基本要求，有害排放物的生成机理及控制原理。第七章发动机的特性教学目的与要求本章节是发动机原理课程内容的总结，是前述各章节知识的综合应用部分。难点是发动机特性曲线历程的分析方法。通过本章节的学习，使学生了解固定式发动机、船用主机、车用发动机的工况特点、发动机试验台架以及典型的测功器、油耗仪的测量原理和排放物的测量方法。在此基础上掌握发动机动力性和经济性指标的分析式；掌握发动机负荷特性的定义、用途及制取方法，汽油机、柴油机负荷特性历程分析和比较；掌握发动机速度特性及外特性的定义、制取方法和曲线历程分析；掌握外特性的意义、发动机适应系数（扭矩储备系数、转速储备系数）功率储备的概念；掌握万有特性的制取方法和应用技术；掌握增压比和增压度的概念以及废气涡轮增压器和发动机的匹配原理。教学内容7-1概述7-2发动机的负荷特性7-3发动机的速度特性7-4发动机的万有特性7.5涡轮增压器与发动机的匹配7.6EGR对发动机性能的影响考核要求了解：固定式发动机、船用主机和车用发动机工况的特点以及发动机试验台架理解：发动机试验台架常规测试设备及其测量原理掌握：发动机负荷特性定义、用途及制取方法、汽油机、柴油机负荷特性历程的分析方法；发动机速度特性（部分特性和外特性）的定义、制取方法和曲线历程分析；外特性的扭矩储备系数、功率储备的概念；万有特性的制取方法和分析方法；发动机增压的目的及废气涡轮增压器与发动机的匹配方法。第八章发动机与整车性能匹配*教学目的与要求通过本章节的学习使学生了解汽车的基本结构、类型以及不同车型的使用条件；理解汽车动力传动系统的组成、各组成部分的结构特点及其工作原理；掌握汽车的行驶原理、牵引力的确定方法与发动机输出转矩之间的关系；掌握整车性能评价方法及发动机性能与汽车动力传动系统的匹配方法；理解改善整车性能的主要途径。教学内容8-1汽车动力传动装置及主要参数的确定8-2汽车行驶基本原理及特性8-3发动机与传动装置性能匹配8-4整车性能的改进途径考核要求了解：各种汽车的类型及其结构特点和使用条件理解：汽车动力传动系统的组成、结构特点及工作原理以及动力传动原理；改善整车性能的有效途径掌握：制取汽车万有特性及其分析方法；汽车动力传动系统主要性能参数的确定方法；汽车行驶原理及牵引力的概念；整车性能评价方法及发动机性能与汽车动力传动系统的匹配方法，以及改进整车性能的有效途径。

发动机原理实验课程教学大纲课程编码：课程名称：发动机原理英文名称：FundamentalofAutomobileEngine学时/学分：64/4，或36/2适用对象：热能与动力工程或车辆工程实验目的与任务：通过实验课，让学生深入了解内燃机能量转换的基本原理和车用发动机性能随工况变化的规律以及影响性能的主要因素，提高学生的实验能力和分析、提高内燃机性能的能力。同时使学生了解内燃机实验所需的实验设备、仪器及其使用方法。实验教学基本要求：了解和掌握内燃机性能试验方法、试验台架以及所用仪器设备；了解和掌握试验数据的测量、处理以及分析方法；掌握试验报告的撰写方法。对于设计性试验，要求学生在参加试验前必须写好试验大纲，并交实验室相关负责人，经审查合格方允许参加试验。在实验中让学生亲自动手操作仪器，自己处理数据，并编写合乎要求的实验报告。要求实验教学人员在每次实验课之前准备好所有的设备和仪器。实验教材或指导书：1.林学东，发动机原理（第2版），机械工业出版社，2015.01实验项目一览表：序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要仪器设备1汽油机总功率实验汽油机总功率特性的制取；试验条件及主要仪器设备及其使用方法；通过绘制汽油机总功率特性曲线评价分析汽油机的动力性和经济性。综合型2汽油机、测功机、进排气压力传感器、温度传感器、空气流量计、油耗仪等2柴油机负荷特性实验柴油机负荷特性的制取；试验方法及主要仪器设备及其使用方法；通过绘制柴油机负荷特性分析评价柴油机在某一转速下的经济性。设计型实验2柴油机、测功机、进排气压力传感器、温度传感器、空气流量计、油耗仪等3汽油机调整特性汽油机点火定时和空燃比MAP图的标定；点火提前角调整特性、燃料调整特性的制取方法；通过制取调整特性分析