《工程热力学及内燃机原理》教学大纲

《工程热力学及内燃机原理》教学大纲

开课单位：汽车工程系

课程代号：

学分：4 总学时：64 H

课程类别：限选考核方式：考试

基本面向：车辆工程专业

一、本课程的目的、性质及任务

本课程为车辆工程专业的一门专业课。通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。

二、本课程的基本要求

掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。

三、本课程与其他课程的关系

学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。

四、本课程的教学内容

第一部分工程热力学部分

绪论

（一）热能及其利用

（二）热力学发展简史

（三）工程热力学的主要内容及研究方法

第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统

（三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程

（六）过程功和热量

（七）热力循环

第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质

（二）热力学能和总能

（三）能量的传递和转化

（四）焓

（五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式

（七）能量方程式的应用

第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念

（二）理想气体状态方程式

（三）理想气体比热容

（四）理想气体的热力学能、焓和熵

（五）理想气体混合物

第四章理想气体的热力过程（一）研究热力过程的目的及一般方法

（二）定容过程

（三）定压过程

（四）定温过程

（五）绝热过程

（六）多变过程

第五章热力学第二定律

（一）热力学第二定律

（二）可逆循环分析及其热效率

（三）卡诺定理

（四）熵参数、热过程方向的判据

（五）熵增原理

（六）熵方程

第六章气体的流动

（一）稳定流动基本方程

（二）促进速度变化的条件

（三）喷管的计算

（四）定熵滞止参数

第七章压气机的热力过程（一）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（二）余隙容积的影响

（三）多级压缩和级间冷却

（四）叶轮式压气机的工作原理

第八章气体动力循环

（一）活塞式内燃机动力循环

（二）活塞式内燃机各种理想循环的比较

（三）斯特林循环

（四）燃气轮机装置循环

（五）燃气轮机装置的定压加热实际循环

（六）提高燃气轮机装置循环热效率的措施

第二部分内燃机原理部分

第一章绪论

（一）20世纪的内燃机

（二）内燃机面临能源与环境的严峻挑战

（三）内燃机当前的发展水平

（四）面向21世纪的内燃机

第二章内燃机的工作循环（一）内燃机理想循环

（二）涡轮增压内燃机理想循环

（三）内燃机理想循环热效率

（四）内燃机实际循环

（五）内燃机工作循环举例

第三章内燃机的工作指标与性能分析（一）内燃机的工作指标

（二）内燃机的指示参数

（三）内燃机的机械损失及机械效率

（四）内燃机的有效参数

（五）内燃机的强化指标与强化分析

（六）内燃机的热平衡

（七）内燃机的热计算

第四章内燃机的燃烧（一）内燃机燃烧热化学

（二）内燃机缸内的空气运动

（三）点燃式内燃机的燃烧

（四）点燃式内燃机的燃烧室

（五）压燃式内燃机的燃烧

（六）压燃式内燃机的燃烧室

第五章内燃机的燃料与燃料供给（一）内燃机燃料

（二）柴油机的燃油喷射系统

（三）柴油机电控喷油系统

（四）汽油机的燃油供给系统

（五）电控汽油喷射系统

（六）气体燃料内燃机的燃料供给

第六章内燃机的换气过程（一）四冲程内燃机的换气过程

（二）提高充气系数的措施

（三）二冲程内燃机的换气过程及其品质评定（四）内燃机的换气可用能与缸盖气道稳流试验

第七章内燃机增压

（一）增压技术和增压方式

（二）涡轮增压系统

（三）高压比、超高压比涡轮增压系统

（四）涡轮增压器与内燃机的配合

（五）车用发动机增压

（六）特殊工况下发动机的涡轮增压

第八章内燃机的排放与控制（一）内燃机排放与环境污染

（二）内燃机中的有害气相排放物

（三）内燃机的颗粒物排放

（四）光化学反应

（五）内燃机的排气净化

第九章内燃机工作过程数值计算（一）内燃机的工质及热力系统的划分

（二）内燃机气缸内的热力过程

（三）内燃机进排气系统内的热力过程

（四）内燃机缸内过程计算的边界条件

（五）内燃机与涡轮增压器的匹配计算

第十章内燃机的运行特性（一）内燃机的运行工况和调节

（二）内燃机的基本运行特性

（三）内燃机的实用运行特性

（四）内燃机功率及燃油消耗率的修正

五、本课程重点、难点

1、工程热力学部分：

重点：热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、理想气体的热力过程、气体动力循环、气体的流动

难点：热力学第二定律、气体的流动。

2、内燃机原理部分

重点：内燃机的工作循环、内燃机的工作指标与性能分析、内燃机的燃料与燃料供给、内燃机的运行特性、内燃机的排放与控制、内燃机工作过程数值计算。

难点：内燃机的燃烧、内燃机的排放与控制、内燃机工作过程数值计算。

六、学时分配

七、教学建议

适当增加学生在此课程方面的参观实习机会。

八、参考资料

1、朱明善，《工程热力学》，清华大学出版社，1995年

2、曾丹苓，《工程热力学》，高等教育出版社，1986年

3、沈维道，《工程热力学》，高等教育出版社，1983年

4、严家禄，《工程热力学》，高等教育出版社，1989年

5、西安交通大学内燃机教研室，《内燃机原理》，中国农机出版社

6、秦有方，《车辆发动机原理》，国防工业出版社，1984年

7、程宏，《汽车拖拉机发动机原理》，中国工业出版社，1961年