湖北省高等教育自学考试课程考试大纲.doc
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1、湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称:车用内燃机 课程代号:08578I 课程的目的与任务一、课程的性质、特点与设置目的 车用内燃机是热能与动力工程专业本科规定必考的一门专业理论课,突出对发动 机性能认识的要求,从车辆对发动机使用要求出发,学习研究发动机的特性。 通过本课程的学习,使考生了解发动机的工作原理和发动机新技术,为学习后续课程 及从事汽车维修检测和汽车产品开发工作打下一定的基础。 本课程以理论教学为主,着重基础理论的学习。实验是本课程的重要环节。 二、本课程的基本要求 本课程的基本要求是培养学生: 1、掌握发动机工作的基本规律和性能。 2、掌握发动机的特性及匹配方法。 3、具备
2、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的能 力。 4、熟悉常规的发动机台架试验方法。 三、本课程与相关课程的关系 学习本课程前,考生应具有高等数学 、 大学物理 、 理论力学 、 机械原理 、 工程热力学和传热学方面的知识。 本课程为学习汽车理论 、 汽车电器与电子技术等课程打下基础,并将在毕业设 计中得到应用。 本课程的重点是:发动机的混合气的形成与燃烧过程、性能与特性、污染与控制等。II、课程内容与考核目标第 1 章 热力学第一定律 一、学习目的与要求 通过本章的学习,使考生知道热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的应用;掌 握工程热力学的基本概念、理想气体的热力
3、性质以及常见基本热力过程的分析与计算方法。 为后续章节学习打下基础。 二、课程内容 1.1 工程热力学基本概念 1.1.1 工质、热力系统 热机、工质、热力系统、边界、闭口系统、开口系统 1.1.2 状态及状态参数 状态、状态参数、平衡状态、压力、比容、温度、热力学能、焓、熵、热运动、总储 存能、强度量和广延量 1.1.3 状态参数的坐标图 1.1.4 热力过程和循环 热力过程、可逆过程、不可逆过程、循环 1.1.5 功和热量 功、膨胀功、压缩功、容积功、功量的符号规定、热量与熵、热量与功的区别1.2 热力学第一定律 1.2.1 热力学第一定律的表达式 1.2.2 闭口系统能量方程 1.2.3
4、 开口系统稳定流动能量方程 1.3 理想气体的热力性质 1.3.1 实际气体和理想气体 1.3.2 理想气体状态方程式 1.3.3 理想气体的比热容、热力学能和焓 比热容的定义,定容比热容,定压比热容,比热容与温度的关系,绝热指数 1.3.4 理想气体的熵 1.3.5 理想混合气体 1理想混合气体的成分 2各成分间的关系 3理想混合气体的平均分子量 4混合气体的平均气体常数 5道尔顿分压定律 6亚美格分体积定律 7混合气体的热力学能、焓、熵 1.4 理想气体的热力过程 1.4.1 多变过程与基本热力过程 1.4.2 多变过程 1)过程方程式 2)状态参数间的关系 3)热力学能、焓、熵变化 4)
5、功和热量的计算 1.4.3 四种基本热力过程 1)过程方程式 2)状态参数间的关系 3)热力学能、焓、熵的计算 4)功和热量的计算 1.4.4 多变过程的p-v图及T-s图 1.四种基本热力过程的p-v图及T-s图 2.多变过程在p-v图和T-s图的规律定性分析 三、考核知识点 (一)工程热力学基本概念 (二)热力学第一定律的表达式、闭口系统能量方程式、开口系统稳定流动能量方程 式 (三)理想气体的热力性质 1理想气体状态方程式 2定容比热容和定压比热容的定义及计算方法 3焓的定义及与温度的关系 4熵的定义及计算方法 5理想混合气体 (1)平均分子量(2)平均气体常数(3)道尔顿分压定律(4)
6、亚美格分体积定律 (5)混合气体的热力学能、焓、熵 (四)理想气体的热力过程 (1)四种基本热力过程及多变过程过程方程式(2)热力学能、焓、熵、功和热量的 计算(3)四种基本热力过程及多变过程的 p-v 图及 T-s 图 四、考核要求 (一)识记 1工程热力学基本概念 2湿空气的基本概念 3理想混合气体的概念 4定容比热容和定压比热容的定义及计算方法 (二)领会 1热力学第一定律的表达式、闭口系统能量方程式、开口系统稳定流动能量方程式 2四种基本热力过程及多变过程过程方程式 3绝对湿度、相对湿度、含湿量的相互关系 (三)简单应用 1四种基本热力过程及多变过程的 p-v 图及 T-s 图 2混合
7、气体的热力学能、焓、熵的计算 (四)综合应用 1四种基本热力过程及多变过程的热力学能、焓、熵、功和热量的计算 五、重点内容 1本章的重点是要求学生熟练掌握工程热力学基本概念和热力学第一定律,掌握理 想气体的基本性质,计算基本热力过程的各项参数。 2本章的难点是计算基本热力过程的各项参数。第 2 章 热力学第二定律 一、学习目的与要求 通过本章的学习,使考生知道热力学第二定律解决热力过程进行的方向、条件和限度 等问题的规律。了解热机循环、热力学第二定律、卡诺定律,发动机理论循环的基础,掌 握三种基本的发动机理论循环的热效率的计算方法。 二、课程内容 2.1 热机循环 2.1.1 热力过程的条件和
8、限度问题 2.1.2 热机循环 2.1.3 热力学第二定律 热力学第二定律的克劳修斯说法, 热力学第二定律的开尔文表述 2.1.4 卡诺循环及热效率 2.2 四行程发动机理论循环 2.2.1 发动机实际工作过程的简化 2.2.2 理论循环热效率和平均指示压力的计算 2.2.3 理论循环热效率和平均指示压力的影响因素 1)绝热指数k的影响 2)压缩比的影响 3)压力升高比的影响 4)预胀比的影响 5)初态压力p1的影响 2.2.4 各理论循环热效率比较 1)初始态p1、T1及压缩比相同 2)初始态p1,T1及燃烧最高压力p3(或p4)相同 三、考核知识点 (一)热机循环 热力学第二定律的克劳修斯
9、说法, 热力学第二定律的开尔文表述(二)四行程发动机理论循环 发动机实际工作过程的简化,理论循环热效率和平均指示压力的影响因素,各理论循 环热效率比较。 四、考核要求 (一)识记 1热机循环,循环功,有用热 2热力学第二定律的克劳修斯说法, 热力学第二定律的开尔文表述 3卡诺循环 (二)领会 1理论循环热效率和平均指示压力的影响因素 2发动机实际工作过程的简化方法 (三)简单应用 1各理论循环热效率比较 (四)综合应用 1卡诺循环热效率的计算方法 五、重点内容 1本章的重点是热力学第二定律基本概念和表述方法、卡诺循环热效率的计算方法 2本章的难点是发动机理论循环的热效率的计算方法和比较。第 3
10、 章 燃烧学基础 一、学习目的与要求 通过本章的学习,使考生知道发动机的燃料的理化特性,了解燃料在燃烧过程中化学 反应的规律,掌握热力学第一定律应用于化学反应的计算。了解发动机代用燃料的特性和 燃料电池的基础知识。 二、课程内容 3.1 发动机的燃料 柴油,汽油,代用燃料,辛烷值 3.2 燃烧热化学 3.2.1 1kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量 3.2.2 化学反应速度,质量作用定律 3.2.3 化学平衡常数及其计算,反应速率的碰撞原理,链锁反应 3.3 化学反应的热效应 3.3.1 热力学第一定律应用于化学反应 3.3.2 热效应,生成焓 3.3.3 热效应与绝热理论燃烧温度的计算,绝热
11、理论燃烧温度 3.4 燃料电池 燃料电池结构和工作原理 三、考核知识点 (一)发动机的燃料 柴油,汽油,代用燃料,辛烷值 (二)燃烧基础知识 1化学反应速度,质量作用定律 2化学平衡常数及其计算,反应速率的碰撞原理,链锁反应 (三)化学反应的热效应 1总功,定温-定容反应,定温-定压下的反应 2化学反应的热效应,燃料的燃烧热,定容热效应,定压热效应,生成焓,分解焓 3绝热理论燃烧温度(四)燃料电池 1燃料电池结构和工作原理 四、考核要求 (一)识记 1柴油,汽油,代用燃料,辛烷值 2化学反应速度,质量作用定律 3燃料电池结构和工作原理 4总功,定温-定容反应,定温-定压下的反应 (二)领会 1
12、化学反应速度,质量作用定律 2反应速率的碰撞原理,链锁反应 3化学反应的热效应,燃料的燃烧热,定容热效应,定压热效应,生成焓,分解焓 (三)简单应用 11kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量 (四)综合应用 1化学平衡常数及其计算,绝热理论燃烧温度计算 五、重点内容 1本章的重点发动机的燃料的理化特性,燃烧过程中化学反应的规律。 2本章的难点是化学平衡常数及其计算,绝热理论燃烧温度计算第 4 章 传热过程 一、学习目的与要求 通过本章的学习,使考生知道热传递基本方式的基本理论,掌握三种热传递方式的机 理及分析计算方法,了解内燃机中三种热传递形式的具体表现形式和应用。 二、课程内容 4.1 导热过
13、程分析 导热现象分析,导热机理,一维稳态导热问题, 1.大平壁导热,(1)单层大平壁(2)多层大平壁 2.圆筒壁导热(1) 单层圆筒壁导热(2)多层圆筒壁 4.2 对流换热 对流换热现象,对流换热的计算,影响对流换热的因素 4.3 辐射换热 辐射换热,黑体辐射,实际物体辐射,两物体间的辐射换热量的计算,气体辐射,火 焰辐射 4.4 发动机综合换热分析 燃气与壁面之间的辐射换热,燃气与壁面之间瞬时综合换热系数 三、考核知识点 (一)导热过程 热传递,热传递的三种基本方式,导热,导热机理 (二)对流换热 1对流换热现象 2对流换热的计算 3影响对流换热的因素 流动的类别 流动的结构 流体的物性参数
14、 壁面的几何状态 (三)辐射换热1辐射,黑体,透明体,镜体 2普朗克定律 3斯蒂芬波尔茨曼定律 4兰贝特定律 5基尔荷夫定律 (四)发动机综合换热分析 1燃气与壁面之间的辐射换热, 2燃气与壁面之间瞬时综合换热系数 四、考核要求 (一)识记 1热传递,热传递的三种基本方式,导热, 2对流换热现象 3辐射,黑体,透明体,镜体 (二)领会 1导热机理 2影响对流换热的因素 3燃气与壁面之间瞬时综合换热系数 4兰贝特定律,斯蒂芬波尔茨曼定律, 5基尔荷夫定律 (三)简单应用 1导热的计算,对流换热的计算,普朗克定律 (四)综合应用 五、重点内容 1本章的重点导热机理、影响对流换热的因素及辐射三大定律
15、 2本章的难点是导热的计算,对流换热的计算第 5 章 发动机实际循环与评价指标 一、学习目的与要求 本章要求学生能结合四行程发动机示功图,分析发动机实际循环和理论循环的区别, 影响发动机工作效率的因素,要求学生掌握发动机的指示指标和有效指标,了解机械效率 的概念和影响机械效率的因素,了解发动机热平衡分析的内容及意义。 二、课程内容 5.1 四行程发动机的实际循环 5.1.1 实际循环 5.1.2 发动机实际循环与理论循环的比较 5.1.3 影响发动机动力性、经济性指标的环节和因素 5.2 发动机的指示指标 5.2.1 示功图 5.2.2 发动机的指示性能指标 5.2.3 发动机的能量分配与合理
16、利用 5.3 发动机的有效指标 5.3.1 动力性指标 5.3.2 经济性指标 5.3.3 强化指标 5.4 机械损失与机械效率 5.4.1 机械效率 5.4.2 机械损失的测定5.4.3 影响机械效率的主要因素 5.4.4 发动机的热平衡 三、考核知识点 (一)发动机实际循环 1进气过程,压缩过程,燃烧过程,膨胀过程,排气过程, 2实际循环与理论循环的差别的主要影响因素 (二)发动机指示指标 1指示功,平均指示压力,指示功率,指示燃油消耗率,指示热效率。 (三)发动机有效指标 1有效功,平均有效压力,有效功率,有效转矩,转速,活塞平均速度。 2有效燃油消耗率,有效热效率, 3升功率,比质量,
17、强化系数 (四)机械损失与机械效率 1机械效率的定义 2示功图法,倒拖法,灭缸法,油耗线法 3影响机械效率的主要因素 4发动机热平衡的组成 四、考核要求 (一)识记 1进气过程,压缩过程,燃烧过程,膨胀过程,排气过程 2有效功,平均有效压力,有效功率,有效转矩,转速,活塞平均速度。 3指示功,平均指示压力,指示功率,指示燃油消耗率,指示热效率 4有效燃油消耗率,有效热效率, (二)领会 1实际循环与理论循环的差别的主要影响因素 2示功图法,倒拖法,灭缸法,油耗线法 3升功率,比质量,强化系数 (三)简单应用 1发动机热平衡的组成 (四)综合应用 五、重点内容 1本章的重点是发动机有效指标。 2
18、本章的难点是影响机械效率的主要因素。第 6 章 换气过程与循环充量 一、学习目的与要求 本章要求学生掌握四行程发动机的换气过程,了解进排气损失的相关内容,掌握充量 系数的概念和影响充量系数的因素,以及提高发动机充量系数的措施。 二、课程内容 6.1 四行程发动机换气过程 6.1.1 换气过程 6.1.2 换气损失 6.2 四行程发动机的充量系数 6.2.1 充量系数 6.2.2 影响充量系数的因素 6.2.3 提高充量系数措施 三、考核知识点(一)发动机换气过程 1换气过程,自由排气阶段,强制排气阶段,进气阶段,气门叠开,正常进气和惯 性进气 2换气损失,排气损失和进气损失 (二)四行程发动机
19、的充量系数 1充量系数, 2充量系数与发动机功率、转矩的关系 3影响充量系数的因素 4提高发动机充量系数措施 四、考核要求 (一)识记 1换气过程, 2换气损失 3充量系数 (二)领会 1自由排气阶段,强制排气阶段,进气阶段,准备进气,正常进气和惯性进气 2充量系数与发动机功率、转矩的关系 (三)简单应用 1影响充量系数的因素 (四)综合应用 1提高发动机充量系数措施 五、重点内容 1本章的重点是影响充量系数的因素,充量系数与发动机功率、转矩的关系。 2本章的难点是提高发动机充量系数措施。第 7 章 发动机废气涡轮增压 一、学习目的与要求 本章要求学生了解发动机增压的概念,衡量指标和发动机增压
20、的种类,了解废气涡轮 增压器的结构。熟悉并掌握其工作原理,了解废气涡轮增压的类型,掌握废气能量的利用, 熟悉并掌握废气涡轮增压对发动机性能的影响。了解汽油机增压的基本内容。 二、课程内容 7.1 发动机增压的基本方法与原理 7.1.1 增压的基本概念 7.1.2 增压的结构形式及分类 7.2 废气涡轮增压 7.2.1 废气能量的利用 7.2.2 废气涡轮增压器的基本结构和工作原理 7.2.3 废气涡轮增压的类型 7.3 车用增压发动机的性能 7.3.1 车用增压发动机在结构上的变动 7.3.2 车用增压发动机的性能特点 7.3.3 改善车用增压发动机转矩特性的途径 7.4 汽油机增压 7.4.
21、1 汽油机增压的难点 7.4.2 汽油机涡轮增压的主要技术措施 7.5 废气涡轮增压对发动机性能的影响 7.5.1 废气涡轮增压对发动机动力性和经济性的影响7.5.2 废气涡轮增压对发动机其它性能的影响 7.5.3 改善废气涡轮增压发动机转矩特性的途径 三、考核知识点 (一)发动机增压 1增压,提高发动机的单机功率的途径,增压度,增压比,机械增压系统、废气涡 轮增压系统、复合式发动机、组合式涡轮增压系统、气波增压系统 2废气能量的利用 (二)废气涡轮增压 1径流式涡轮的工作原理,涡轮机特性曲线 2离心式压气机的工作原理与特性,压气机特性曲线 (三)废气涡轮增压的类型 1定压涡轮增压系统,脉冲涡
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