高等内燃机学教学大纲-张卫正
内燃机学教学大纲
《内燃机学》课程教学大纲课程编号：适用专业：汽车服务工程专业学时数：32学分数：2.0执笔者：编写日期：2013年9月一、课程的性质和目的《汽车发动机原理》是四年制本科生汽车服务工程专业的一门学科基础课。
本课程的任务是使学生获得发动机的基本工作循环和性能、发动机的换气过程与增压技术、发动机混合气形成和燃烧、发动机性能的评价、发动机特性及发动机性能试验方法等知识。
通过本课程的学习，使学生掌握发动机性能提高和合理使用的基本原理，以及发动机实验的基本技能，为本专业学生日后的工作打下坚实的基础。
二、课程的教学内容和学时分配第一章概论（2学时）教学内容：发动机的分类，对汽车动力装置的要求，新型汽车能源。
教学要求：了解发动机的分类和现代发动机的发展，了解对汽车动力装置的要求及汽车常用的能源。
重点：发动机的分类。
难点：无。
第二章发动机的工作循环和性能（4学时）教学内容：发动机理论循环，发动机的实际循环，指示指标，有效指标，指标测量，机械损失及测量，热平衡。
教学要求：了解发动机的理论循环和实际循环过程，掌握发动机理论循环与实际循环的差异，熟记指示指标、有效指标和机械损失，掌握发动机两类指标和机械损失的测量方法，了解发动机的热平衡。
重点：发动机的实际工作循环，指示指标、有效指标及机械损失。
难点：实际循环的各项损失，熟记各项性能指标。
第三章发动机的换气过程与增压（4学时）教学内容：增压技术基础，发动机的换气过程，充气效率，影响因素，换气损失，提高充气效率和降低换气损失的措施，废气涡轮增压器的组成及工作原理，车用发动机的增压系统。
教学要求：了解增压的基本概念和增压方式，掌握发动机的换气过程、充气效率及其影响因素，掌握提高发动机充气效率和降低换气损失的措施，了解废气涡轮增压器的组成及工作原理，了解车用发动机的增压系统。
重点：发动机的换气过程，充气效率及其影响因素，提高充气效率和降低换气损失的措施。
难点：提高充气效率和降低换气损失的措施。
内燃机缸内流动
一）换气对内燃机工作的影响
内燃机的换气过程的主要作用:吐故纳新
1. 影响进气量过量空气系数a 2. 影响进气质量充量系数c、残余废气系数
3. 影响换气损失功率Pe；油耗率 4. 影响进气能量（涡流、速度、能谱）燃烧 5. 影响进排气压力波动利用压力波动、增压匹配 6. 影响进排气噪声
（3）适应不同转速工况。转速高气体的惯性大，可加大进 气相位角利用之；
（4）组织进气气流（两气门开与不开、开大开小。实验表 明，这样可以提高燃油效率3％，促进燃烧稳定性，减小排 放）；
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可变配气相位的可能优势
（5）减小低速时气门的升程（节能、提高流速、促进混合， 甚至上止点后缸内产生真空度后再开启）；
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2.可变配气机构
调节凸轮轴相对曲轴位置 1-凸轮轴(带齿条) 2、3、4-齿轮 5-斜(或螺旋)齿轮 6-链轮 7-斜(或螺旋)齿套
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2.可变配气机构
齿形带或链条传动时 气门定时调节方式
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气门定时改变 气门作用角与升程不变
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高低速凸轮可变配气机构
（6）取消节气门，减少节气损失；——通过控制气门的开 启时间实现对进气流量的调节。
（7）简化EGR系统。传统的EGR系统是通过附加额外的零 件来实现的。通过提前关闭排气门，使一部分废气留在气缸 中，实现EGR，也可以推迟排气门的关闭，利用进气行程吸 回一部分废气。
（8）排放控制（大部分碳氢污染物集中在最后一部分废 气）；
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进气门提前开启角
配气相位
上止点 排气门滞后关闭角
排气包角
内燃机设计 教学大纲
内燃机设计一、课程说明课程编号：100115Z10课程名称（中/英文）：内燃机设计/Internal Combustion Engine Design课程类别：专业选修课B组学时/学分：32/2先修课程：内燃机原理、汽车构造、机械设计、机械制图适用专业：能源与动力工程教材、教学参考书：[1]袁兆成.内燃机设计[M]．北京：机械工业出版社,2008.[2]高志文.内燃机课程设计[M]．北京：中国水利水电出版社，2010.[3]周龙保.内燃机学[M]．北京：机械工业出版社,2011.二、课程设置的目的意义本课程是能源与动力工程专业的专业选修课程，是学生在学习了内燃机基本结构和工作原理的基础上，进一步具体地了解内燃机中各机构和零部件的设计方法和设计要点。
通过课程学习和课程设计，使学生掌握车用内燃机设计的基本方法和设计原则，理解并掌握内燃机主要系统的运动学和动力学分析方法。
三、课程的基本要求知识：了解内燃机发展简史，掌握内燃机总体的设计原理和基本概念，掌握工作过程的计算方法，掌握内燃机中主要部件包括曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、增压系统及机体缸盖等的设计要点和设计方法，了解当前汽车工业的最新进展已经应用于内燃机上的最新技术。
能力：从实践的角度掌握内燃机整机选型设计以及主要系统中关键零部件的选择和设计方法，并将知识应用于内燃机整机及零部件设计方面实际问题，培养科学文献查阅、基本的工程设计计算、科技文章写作等多方面的能力，从而培养出较系统的工程设计能力。
素质：通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立从整体到局部的内燃机设计思路，提升理解内燃机制造工程的基本素质。
通过课程设计的模式，在具备独立思考、研究和完成部分设计内容的能力的基础上，在同组的协作交流中提高合作完成复杂工程设计问题的素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求无六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。
内燃机学(第4版)
出版工作
2017年7月28日，《内燃机学（第4版）》由机械工业出版社出版发行。
内容简介
内容简介
该书从内燃机工作性能指标之间的运算关系、理论与实际循环和缸内燃烧过程三个基础理论方向，系统讲述 内燃机工作的基本原理，并结合电控燃料供给系统、可变进气系统、增压小型化、高效排气后处理等技术，介绍 内燃机实现节能减排的技术路线和潜力等。全书共分11章，内容主要包括内燃机的工作性能指标、工作循环、燃 料、缸内气体流动与混合气的形成及燃烧、排放机理及控制等，更新了柴油机燃烧着火过程及阶段划分，简化了 燃料供给系统内容，突出介绍了现代内燃机节能减排的原理与技术方法，并包含有一定的内燃机使用和动力学与 设计等内容。
谢谢观看
内燃机学（第4版）
2017年机械工业出版社出版的图书
01 成书过程
03 教材目录 05 获得荣誉
目录
02 内容简介 04 教学资源 06 作者简介
基本信息
《内燃机学（第4版）》是由刘圣华、周龙保主编，机械工业出版社于2017年7月28日出版的教育部普通高等 教育精品教材、“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该书 为高等院校内燃机方向及相关专业本科生教材，也可供从事内燃机研究、设计制造及应用的人员参考。
作者简介
作者简介
刘圣华，博士，西安交通大学能源与动力工程学院汽车机工作过程、内燃机燃烧与有害排放控制、石油清洁替代燃料。
周龙保，男，1934年出生，上海人，汽车工程系教授、博士生导师。1957年交通大学本科毕业，1986年12 月任交通大学内燃机专业教授。研究领域为内燃机的工作过程、排污控制和代用燃料。
韩永强，男，1975年5月出生，工学博士，吉林大学汽车工程学院内燃机工程系教授。在内燃机机内抑制有 害物生成、机外促进有害物转换协同优化降低整机技术经济成本领域积累了经验，在车用发动机尾气余能综合利 用方面提出了有机朗肯循环耦合自由活塞、气动式单一空气工质机械能利用技术体系。
燃烧学--高等内燃机
教材: 内燃机燃烧科学与技术，自编教材，2004年4月。
教材中的第1、3、4、5、6、7、11、12、15章参考文献：(1) 蒋德明著。
内燃机燃烧与排放学。
西安交通大学出版社，2001.7(2) 傅维镳等。
燃烧学。
高等教育出版社，1989.4(3) 张平编著。
燃烧诊断学。
兵器工业出版社，1988.12(4) 徐旭常等编。
燃烧理论与燃烧设备。
清华大学热能工程系，1988.10(5) 何学良等编著。
内燃机燃烧学。
机械工业出版社，1990.5。
TK407.9/2(6) 龚允怡编。
内燃机燃烧基础。
机械工业出版社，1989。
TK401/16(7) 陈家骅等编。
内燃机燃烧。
哈尔滨船舶工程学院出版社，1986。
TK413.2/2(8) 陈义良等编译。
燃烧原理。
航空工业出版社，1992。
TK16/17(9) 常弘哲等编。
燃料与燃烧。
上海交通大学出版社，1993。
(10) 魏道远主编。
内燃机燃烧与排放控制。
中国铁道出版社，1992。
TK401/19(11) 魏象仪编。
内燃机燃烧学。
大连理工大学出版社，1992。
TK401/20(12) 解茂昭著。
内燃机计算燃烧学，大连理工大学出版社，1995.12(13) 岑可法著。
高等燃烧学，浙江大学出版社，2002.12北京理工大学图书馆馆藏参考文献：(1) 许晋源等。
燃烧学。
机械工业出版社，1990.5。
TK16/4=2(2) (美)威廉斯著。
燃烧理论－化学反应流动系统的基础理论。
科学出版社，1990.6。
0643.2/2=2(3) 何学良等编著。
内燃机燃烧学。
机械工业出版社，1990.5。
TK407.9/2(4) 张斌全编著。
燃烧基础理论。
北京航空航天大学出版社，1990.8。
0643.2/16(5) 周力行著。
湍流两相流动与燃烧的数值模拟。
清华大学出版社，1991。
TK121/5(6) 芩可法等编。
燃烧流体力学。
水利电力出版社，1991。
TK16/14(7) (美)肯尼斯著。
车辆工程专业《内燃机原理》课程教学大纲[汇编]
![车辆工程专业《内燃机原理》课程教学大纲[汇编]](https://img.taocdn.com/s3/m/9404e65068eae009581b6bd97f1922791688be71.png)
《内燃机原理》教学大纲学时：32 学分：2 开课学期：第6学期一、课程目的与任务1．本课程为车辆工程专业必修课程。
2. 本课程与培养目标的关系是：掌握自然科学与工程技术的基础知识和前沿知识、专业知识，培养发现分析和解决问题的能力、批判和独立思考能力，本课程可以实现培养要求中的比较系统地掌握本专业所必需的自然科学基础和技术科学基础的理论知识，具有一定的专业知识、相关的工程技术知识，对本专业学科范围内的科学技术新发展及其动向有一般的了解。
3．课程主要讲述的内容为：以汽车用活塞式内燃机为主，对内燃机工作原理及其主要工作过程做较系统的介绍，分别阐述工程热力学基础知识、内燃机的循环与性能指标、换气过程、燃料与燃烧化学、内燃机的混合气形成和燃烧，内燃机特性、内燃机增压以及内燃机有害排放物的控制等。
二、课程目标与要求1、知识目标掌握内燃机工作原理及其主要工作过程，着重掌握内燃机的循环与性能指标、四行程内燃机的换气过程，燃烧与燃烧化学、混合气的形成和燃烧，内燃机特性、内燃机增压以及有害排放物的控制等。
2、能力目标基本掌握影响内燃机性能的因素分析、提高内燃机性能的措施、车用内燃机的选型等。
3、素质目标培养严谨的科学态度和刻苦务实、求实创新意识。
三、与其它课程的联系和分工本课程是进一步学习和研究车辆工程其它专业课程的前提和基础，内燃机是汽车的“心脏”，进行汽车的设计、制造和研究，离不开对内燃机原理知识的掌握。
学习本课程之前，须学习汽车发动机构造以及机械原理和机械设计等基础和专业基础课程，在此基础上，才能使学生更好地学习和掌握本课程。
四、课程主要内容与学时分配单元（章节）主要教学内容总学时数讲授时数实验（上机）时数课外时数第一章工程热力学基础知识 6 6附：实验教学内容及具体要求实验学时 4 课程性质必修本课程实验教学目的和基本要求让学生掌握和巩固所学的基本原理和基础理论，熟悉内燃机试验台架及各种测试设备、仪器、仪表的使用技能，掌握内燃机性能试验的方法。
吉林大学内燃机课件第3章上课讲义
它向周围混合气的散热量时，它才能靠热传导和活性粒子的扩
散向外扩展，形成稳定的火源，到此才算着火完成。
▪
以后的燃烧是由火焰核心向邻近的均匀混合气进行火焰传播。
即火焰由已燃部分向未燃部分逐渐推进，使燃烧过程持续和扩
展。
第五节 燃烧理论概述
2.柴油机的低温多阶段自燃
▪
在t1阶段，反应不明显，气缸压力无明显变化。
醚或醇类燃料等。
第三节 柴油的使用性能
一、低温流动性：用凝点评价
▪
凝点：温度再下降，失去流动性，凝固。我国的柴油用凝点
编号。
二、雾化性：用粘度评价
▪
粘度：燃料流动性的尺度，表示燃料内部摩擦力的物理特性，
影响柴油的喷雾质量。
▪
粘度大，不易雾化
▪
粘度小，易雾化
三、蒸发性
▪
50%馏出温度：平均蒸发性，低→蒸发性好，喷入后能迅速
（2）燃烧后摩尔数（kmol)
M 2 M C 2 O M H 2 O M O 2 M N 2
1 g C 2g 2 H 0 .2(1 a 1 )L 0 0 .7a 9 L 0
1 gC2g2HaL00.2L 10
1 gC 2g 2 HaL 0(1 gC 2g 4 Hg 3O)2
gH 4
g3O2aL0
▪
90%馏出温度—表明难挥发的重成分的数量。
▪
90%馏出温度越高，重馏分多，易冒烟、积碳、沿缸壁流入
曲轴箱稀释机油，故不能太高。
第二节 汽油的使用性能
二、抗爆性—用辛烷值评价
▪
辛烷值在CFR单缸机上测定，被测燃料—改变压缩比—产生
爆震。
▪
异辛烷（辛烷值为100）+正庚烷（辛烷值为0）。标准燃
《内燃机学》课程试验教学大纲
车辆与交通运输实验中心实验教学大纲《内燃机学》课程试验教学大纲一、制定实验教学的依据本大纲根据《内燃机学》教学大纲对学生实验能力培养要求而制定。
二、本课程实验教学的地位和作用《内燃机学》课程是高等学校本科热能与动力工程专业的一门重要的专业技术基础课程。
实验课是本门课程的重要教学环节，其目的是培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生掌握发动机台架结构及其检测原理，掌握发动机负荷特性及速度特性的测试方法，以及内燃机的万有特性的绘制。
使学生掌握内燃机学的基本实验技术，具备分析和整理实验数据的能力，为学好后续课程，从事专业技术工作和科学研究打下必要的基础。
三、本课程实验教学基本理论与技术内容本课程主要讲授内燃机的工作原理。
通过讲授内燃机的基本实验装置的使用方法与基本的测试技术，使学生对内燃机的基本实验达到能独立调试测量等能力。
要求学生课前预习实验指导书，指导教师应概述实验的原理、方法及仪器使用等，并作针对性指导，具体实验步骤和结果分析、处理由学生独立完成。
实验内容要求如下：1）掌握发动机台架测试系统的硬件结构及原理。
2）掌握发动机负荷特性的测试方法及数据处理方法。
3）掌握发动机速度特性的测试方法及数据处理方法。
4）发动机万有特性的绘制。
四、学时安排、教学文件及教学形式学时：本课程总学时为32学时，其中实验4学时，占总学时12.5％。
教学文件：校编《内燃机学实验指导书》。
教学形式：本课程实验为综合性实验。
要求学生课前预习实验指导书，指导教师应概述实验的原理、方法及仪器使用等，并作针对性指导，具体实验步骤和结果分析、处理由学生独立完成。
五、实验成绩评定根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，车辆与能源学院给出A、B、C。
实验成绩占本课程总成绩20％，对缺实验成绩者，本课程不予通过。
六、实验项目、适用专业及学时分配适用专业及要求序号实验项目学时类型类别车辆工程交通运输1 汽油机速度特性试验2 综合专业必修必修2 汽油机负荷特性试验 2 综合专业必修必修七、本课程实验用到的仪器设备及仪表发动机、测功机、油耗仪、控制柜、发动机试验台架。
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课程名称：高等内燃机学
一、课程编码：20-080700-008-09
课内学时： 54 学分： 3
二、适用专业：动力机械及工程热物理
三、先修课程：内燃机学，工程热力学，传热学，流体力学
四、教学目的：
通过本课程的学习，使研究生：
1、明确内燃机发展的历史与问题；
2、掌握内燃机燃料设计，缸内湍流形成、燃油雾化、燃烧组织、缸内传热和排放物生成的机理和理论；
3、掌握内燃机新型燃烧组织方式的原理与应用问题；
4、明确缸内三维湍流模型、破碎模型、燃烧模型、传热模型、排放模型的基本原理和特征。
5、明确当前新技术的原理与应用问题
五、教学方式：课堂讲授
六、教学主要内容
1 内燃机循环与设计基础问题
1.1 内燃机效率与理论循环
1.2 追求效率的机型
1.3 内燃机设计基础问题
1.4 不同年代的重要技术标志
2 内燃机燃料与燃料设计
2.1 能源状况概述
2.2 内燃机常规燃料重整
2.3 内燃机替代燃料与应用特性
2.4 燃料设计与混合燃料
2.5 其它可替代燃料与制取方法
3 内燃机缸内流动
3.1 内燃机缸内流动的形式
3.2 内燃机湍流与生成特征
3.3 湍流参数的计算
3.4 缸内湍流流动的分析模型
4 燃油喷雾
4.1 自由紊动射流
4.2 油束特性参数经验模型
4.3 油束分裂与雾化模型
4.4 油滴蒸发过程
4.5 油束碰撞
5 燃烧的化学和物理基础
5.1 燃烧反应
5.2 化学平衡
5.3 化学反应速率
5.4 反应速率的理论与计算方法
5.5 燃烧的物理基础
6 内燃机燃烧
6.1 点燃式内燃机燃烧
（1）点燃式内燃机燃烧组织
（2）新型燃烧方式
（3）燃烧率的热力学分析
6.2 柴油机燃烧
（1）混合气的形成方式与燃烧匹配
（2）新型燃烧方式
（3）燃烧放热规律
（4）直喷式柴油机的新概念燃烧模型
6.3 内燃机燃烧模型
（1）汽油机燃烧的零维和准维模型
（2）柴油机燃烧的零维和准维模型
（3）湍流燃烧模型
7 内燃机排放
7.1 CO的生成机理
7.2 HC的生成机理
7.3 NO x的生成机理与分析模型
7.4 碳烟的生成机理与分析模型
8 内燃机缸内传热
8.1 内燃机传热
8.2 经验与半经验传热模型
8.3 柴油机缸内辐射换热理论分析
8.4 壁面对流换热理论分析
9 内燃机新技术原理与应用
9.1 工作循环新原理与应用
9.2 换气过程新技术与应用
9.3 供油系统新技术与应用
9.4 排放治理新原理与应用
七、考核方法：闭卷考试成绩占80%，平时成绩占20%
八、参考书
1、蒋德明.内燃机燃烧与排放学.西安：西安交通大学出版社，2001.7
2、魏春源，张卫正，葛蕴珊．高等内燃机学．北京：北京理工大学出版社，2001.9
3、蒋德明，陈长佑，杨嘉林，杨中极.高等车用内燃机原理.西安：西安交通大学出版
社，2006.4
九、大纲撰写人：张卫正
十、任课教师：张卫正、李向荣。