热工基础与发动机原理教学大纲

《热工基础与发动机原理》教学大纲

课程编号：040350

课程性质：专业基础课先修课程：工程流体力学

总学时数：63学分：3.5讲课：55实验8

适合层次：本科适合专业：车辆工程、交通运输工程

一、课程的目的及任务

本课程工程热力学、传热学和发动机原理的综合学科，主要任务是研究热力学的基本理论、探讨能量有效利用的途径和方法并使学生获得有关热能传递的基本理论知识、相应的分析计算能力。同时突出对车用发动机原理与性能的认识，从车辆对发动机使用要求出发，来学习研究发动机的特性，该课程不仅为学习其他专业知识提供必要的理论基础，也是培养提高学生分析和解决工程实际问题能力的重要环节之一。

通过该课程的学习，主要培养学生以下方面的能力：

1、掌握热力学的基本定律，并会应用于对一些工程问题的分析与计算。

2、掌握热力过程的理论与规律，并将之应用于实际，学会对工程问题进行抽象简化，并进一步作分析研究的方法。

3、学会对传热过程进行解剖处理和分析计算的基本方法。

4、掌握导热的基本定律，能对无热源的简单几何形状物体在常物性条件下的导热进行熟练的分析计算，并对导热问题的数值求解途径有所了解。

5、理解对流换热的实质，并会准则方程式计算。

6、掌握热幅射的基本定律，熟悉由透明介质所隔开的两物体间辐射换热的基本计算方法。

7、掌握发动机中热功转换的基本规律和性能。

8、掌握车用发动机的特性及匹配方法。

9、具备分析影响发动机性能指标的各种因素，提出提高性能指标的措施和方法之能力。

10、熟悉常规的发动机台架试验方法。

二、理论教学内容

1、绪论

能源及能源的利用方式；几种热机循环的组织；工程热力学及传热学的研究对象及主要内容；发动机原理的主要学习内容。

2、工程热力学基本概念

热力学；热力状态参数；温度、压力及比重；平衡状态；状态方程式；参数坐标图；准静态过程；可逆过程；热量和功；熵；热力循环。

3、热力学第一定律

热力学第一定律的实质；内能，热力学第一定律基本表达式；稳定流动能量方程；焓；稳定流动能量方程的应用。

4、理想气体的性质

理想气体与实际气体；理想气体状态方程；理想气体的比容；理想气体的内能、焓、熵的计算式；理想混合气体；道尔顿分压定律；混合气体成分表示方法与换算；混合气体的比热容、内能、焓和熵。

5、气体的主要热力过程

分析热力过程的目的与一般方法；四种典型热力过程的分析；多变过程；热力过程的图示

综合分析。

6、热力学第二定律

自然过程的不可逆性；热力学第二定律的实质与表述；卡诺循环，卡诺定律；

7、气体的流动

概说；稳定流动的基本方程；喷管内流动的基本特性；喷管的计算。

8、分析动力循环的一般方法

概说；比较任意可逆性循环效率的方法；分析不可逆循环效率的方法。活塞式内燃机工作

原理及循环；活塞式内燃机理论循环分析；

9、导热基本定律和导热微分方程

温度梯度；付里叶定律；导热系数；导热微分方程；初始条件和边界条件。

10、稳态导热

通过单层、多层平壁的导热；热阻；通过单层、多层圆筒壁的导热；

11、对流换热原理

对流换热概述；牛顿公式与换热系数；影响换热系数的因素；速度边界层与温度边界层的

概念。对流换热微分方程组及边界条件。相似理论在对流换热中的应用。单相流体对流换热及

其实验关系式、圆管及非圆形通道内强制对流换热的特征及其实验关系式。大空间自然对流换

热的特征及其实验关系式。

12、辐射换热

热辐射的本质与特征；吸收率、反射率和穿透率；黑体、灰体、黑度；辐射力与单色辐射力；热辐射的基本定律；普朗克定律、维恩位移定律、斯蒂芬一—玻尔兹曼定律、基尔霍夫定

律和兰贝特定律；平行壁面间的辐射换热；遮热板；空腔与内包物体间的辐射换热；任意位置

的两黑体间的辐射换热。

13、发动机的性能

四行程发动机的实际循环过程，实际循环与理论循环的比较，实际循环的评定——指示指标、发动机经济性动力性的评定——有效指标，机械损失，热平衡

14、发动机的换气过程

四行程发动机的换气过程，四行程发动机的充气效率，减少进气系统的阻力，合理选择配气定时，进、排气管的动态效应，可变技术

15燃料与燃烧

发动机的燃料，燃料的使用特性，燃烧热化学，燃烧理论概述

16、汽油机混合气的形成和燃烧

汽油机混合气的形成及特点，汽油机的燃烧过程和影响因素，汽油机不正常燃烧现象、危害，

17、柴油机混合气的形成和燃烧

柴油机混合气形成及特点，燃烧过程及影响因素，燃油喷射和雾化，混合气的形成和燃烧室，柴油机的不正常燃烧现象

18、发动机的特性

发动机工况，发动机台架试验，发动机负荷特性，发动机的速度特性，烟度特性，调速特性，

万有特性

19、发动机排气污染与控制

汽油机有害排放物的种类、产生原因，主要影响因素和控制方法，柴油机有害排放物

的种类、产生原因、主要影响因素和控制方法，排放法规与试验方法

三、实践教学要求

要求每个学生在台架上作4个实验，每个实验2学时，共8学时。

1、认识实验，2学时，验证型，本实验的目的是：对发动机实验台架的功能和检测原理及

操作方法全面了解，为后续实验顺利进行做准备。本实验可不写试验报告。

2、外特性实验（汽油机），2学时，验证型，本实验的目的是：测定汽油机在油门全开时的

动力性经济性。要求：单独操作，写出符合要求的试验报告。

3、负荷特性实验（汽油机）：2学时，验证型，本实验的目的是：测定汽油机在规定转速

下，不同的节气门开度下的经济性指标，要求同实验1。

4、怠速排放实验（汽油机）；2学时，验证型。本实验的目的是：评定汽油机怠速稳定性及

怠速排放物中有害气体是否超标，要求同实验1。（注：本实验可不写实验报告。

）

四、学时分配