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“内燃机代用燃料技术”课程教学大纲英文名称：AlternativeFuelTechnologiesforInternalCombustionEngines课程编号：0007436课程性质：通识教育选修课学分：2.0学时：32课程类别：口工程经济与项目管理口文化自信与艺术鉴赏口V科学探索与创新发展口道德修养与身心健康口沟通表达与全球视野口其它适用对象：全校本科生先修课程：无教材：蒋德明，黄佐华。内燃机替代燃料燃烧学.西安交通大学出版社，2007一、课程简介本课程是一门面向全校本科生开设的通识选修课，主要介绍内燃机的基本构造与工作原理、分析方法、燃料与燃烧过程、代用燃料及先进内燃机燃烧与燃料技术。课程以代用燃料内燃机性能作为主要研究目标，从理论上分析提高代用燃料内燃机性能指标的措施，丰富学生工程背景，综合运用多学科知识理解工程问题。二、课程地位与教学目标课程地位：本课程是面向全校本科生开设的通识教育选修课程，旨在通过本课程的学习使学生对国际能源格局，国家能源安全，动力系统能源结构演变与内燃机代用燃料技术的发展有所理解和掌握。本课程通过对内燃机及车用动力系统的讲解，结合国内外能源与环境要求的不断变化，使学生对复杂工程系统的发展方向有所理解，形成正确的能源利用观点。对于感兴趣的同学，可以有助于其对发动机原理、结构与设计方向的理解水平，掌握内燃机中替代燃料的选用原则与性能评价依据。通过上述内容的学习，使学生对工程技术与社会发展间的关系形成正确认识。教学目标：通过本课程的课堂教学和学生课堂参与，使学生1）掌握内燃机基本构造与工作原理；2）掌握内燃机换气与燃烧过程的影响因素，并具备分析不同技术对内燃机性能影响的能力：3)掌握燃料特性与燃烧过程的关系，具备独立分析代用燃料内燃机性能的能力：4）了解先进内燃机技术，拓宽工程视野，能够从多角度分析和评价新的内燃机技术。支撑的毕业能力项[6]、[7]，具体说明如下：[6]工程与社会：汽车与内燃机是交通出行中最常使用的工具，通过本课程学习，学生将会对汽车动力系统能源利用的演化过程深入了解，可以对不同代用燃料特性在内燃机中燃烧所形成的能源转化效率与燃烧产物特性有所理解。结合不同车辆与内燃机的实际应用场景，能够形成正确的能源与动力技术选用方法，具备面向不同需求选择不同动力装置与能源服务实际的能力。[7]环境和可持续发展：汽车动力系统能源变革与内燃机替代燃料的使用，其主要目标就在于确保能源与环境的可持续发展。本课程可以使学生通过对不同能源的了解判断用手内燃机与汽车的代用燃料技术可持续发展能力，掌握不同能源应用对环境的影响，及选6
6 “内燃机代用燃料技术”课程教学大纲 英文名称：Alternative Fuel Technologies for Internal Combustion Engines 课程编号：0007436 课程性质：通识教育选修课 学分：2.0 学时：32 课程类别：□工程经济与项目管理 □文化自信与艺术鉴赏 □√科学探索与创新发展 □道德修养与身心健康 □沟通表达与全球视野 □其它 适用对象：全校本科生 先修课程：无 教材：蒋德明，黄佐华. 内燃机替代燃料燃烧学.西安交通大学出版社，2007. 一、课程简介 本课程是一门面向全校本科生开设的通识选修课，主要介绍内燃机的基本构造与工作 原理、分析方法、燃料与燃烧过程、代用燃料及先进内燃机燃烧与燃料技术。课程以代用 燃料内燃机性能作为主要研究目标，从理论上分析提高代用燃料内燃机性能指标的措施， 丰富学生工程背景，综合运用多学科知识理解工程问题。 二、课程地位与教学目标 课程地位：本课程是面向全校本科生开设的通识教育选修课程，旨在通过本课程的学 习使学生对国际能源格局，国家能源安全，动力系统能源结构演变与内燃机代用燃料技术 的发展有所理解和掌握。本课程通过对内燃机及车用动力系统的讲解，结合国内外能源与 环境要求的不断变化，使学生对复杂工程系统的发展方向有所理解，形成正确的能源利用 观点。对于感兴趣的同学，可以有助于其对发动机原理、结构与设计方向的理解水平，掌 握内燃机中替代燃料的选用原则与性能评价依据。通过上述内容的学习，使学生对工程技 术与社会发展间的关系形成正确认识。 教学目标：通过本课程的课堂教学和学生课堂参与，使学生 1）掌握内燃机基本构造 与工作原理；2）掌握内燃机换气与燃烧过程的影响因素，并具备分析不同技术对内燃机性 能影响的能力；3)掌握燃料特性与燃烧过程的关系，具备独立分析代用燃料内燃机性能的 能力；4）了解先进内燃机技术，拓宽工程视野，能够从多角度分析和评价新的内燃机技术。 支撑的毕业能力项[6]、[7]，具体说明如下： [6] 工程与社会：汽车与内燃机是交通出行中最常使用的工具，通过本课程学习，学生 将会对汽车动力系统能源利用的演化过程深入了解，可以对不同代用燃料特性在内燃机中 燃烧所形成的能源转化效率与燃烧产物特性有所理解。结合不同车辆与内燃机的实际应用 场景，能够形成正确的能源与动力技术选用方法，具备面向不同需求选择不同动力装置与 能源服务实际的能力。 [7] 环境和可持续发展：汽车动力系统能源变革与内燃机替代燃料的使用，其主要目 标就在于确保能源与环境的可持续发展。本课程可以使学生通过对不同能源的了解判断用 于内燃机与汽车的代用燃料技术可持续发展能力，掌握不同能源应用对环境的影响，及选
择正确技术来提高系统效率、降低有害污染的方法。三、课程教学内容及要求1、课程内容及要求本课程主要内容：内燃机的构造、原理与基础流动、燃烧过程本课程的重点：内燃机构造、内燃的性能指标、内燃机的燃料技术、内燃机的流动与燃烧过程本课程的难点：内燃机的工作原理、燃烧过程、燃料分析以下分章节详细叙述教学内容及要求（按“掌握”“理解”“了解”三个层次写，并分别用符号[1]：掌握；[2]：理解；[3]：了解；A：自学或粗讲；标记在相应内容的右上角处)。第1章绪论1.1汽车发展历史[4]：1.2汽车总体结构[2]1.3动力系统分类与构成[3]：1.4内燃机在动力系统中的地位与历史[4]：1.5内燃机代用燃料技术发展历程[3第2章内燃机总体构造与原理2.1内燃机燃烧室结构[1]：2.2曲柄连杆机构]：2.3配气气机构[]：2.4内燃机“五大系统[2]：2.5内燃机工作过程[]；2.6内燃机性能评价指标[3]第3章内燃机的放热与燃烧过程3.1点燃和压燃式内燃机基本热力学循环[；3.2点燃式内燃机的混合气形成和燃烧[1]；3.3点燃式内燃机的异常燃烧机理和爆震控制[3]；3.4压燃式内燃机的混合气形成和燃烧[2]；3.5压燃式内燃机的着火滞燃期和碳烟生成机理[3]第4章内燃机燃料技术4.1内燃机燃料特性[2]；4.2化石燃料的历史[3]：4.3化石燃料[3]；4.4气体燃料[3]；4.5代用燃料(]第5章内燃机代用燃料技术5.1氢气[!]；5.2天然气[!]：5.3二甲醚[3]；5.4液化石油气[3];5.5甲醇[2]5.6乙醇[2];5.7 丁醇[3]第6章先进内燃机技术[]6.1先进内燃机喷射技术：6.2先进内燃机循环控制技术：6.3多元燃料技术；6.4油电混合技术2、支撑毕业能力项的教学内容[6]工程与社会：汽车与内燃机是交通出行中最常使用的工具，通过本课程学习，学生将会对汽车动力系统能源利用的演化过程深入了解，可以对不同代用燃料特性在内燃机中燃烧所形成的能源转化效率与燃烧产物特性有所理解。结合不同车辆与内燃机的实际应用场景，能够形成正确的能源与动力技术选用方法，具备面向不同需求选择不同动力装置与能源服务实际的能力。[7]环境和可持续发展：汽车动力系统能源变革与内燃机替代燃料的使用，其主要目标就在于确保能源与环境的可持续发展。本课程可以使学生通过对不同能源的了解判断用于内燃机与汽车的代用燃料技术可持续发展能力，掌握不同能源应用对环境的影响，及选7
7 择正确技术来提高系统效率、降低有害污染的方法。 三、课程教学内容及要求 1、课程内容及要求 本课程主要内容：内燃机的构造、原理与基础流动、燃烧过程 本课程的重点：内燃机构造、内燃的性能指标、内燃机的燃料技术、内燃机的流动与 燃烧过程 本课程的难点：内燃机的工作原理、燃烧过程、燃料分析 以下分章节详细叙述教学内容及要求（按“掌握”“理解”“了解”三个层次写，并 分别用符号[1]：掌握；[2]：理解；[3]：了解；△：自学或粗讲；标记在相应内容的右上角 处）。 第 1 章 绪 论 1.1 汽车发展历史[△]；1.2 汽车总体结构[2]；1.3 动 力 系 统 分 类 与 构 成 [3] ； 1.4 内燃机在动力系统中的地位与历史[△]；1.5 内燃机代用燃料技术发展历程[3] 第 2 章 内燃机总体构造与原理 2.1 内燃机燃烧室结构 [1]；2.2 曲柄连杆机构[1]；2.3 配气气机构[1]；2.4 内燃机“五大 系统[2]；2.5 内燃机工作过程[1]；2.6 内燃机性能评价指标[3] 第 3 章 内燃机的放热与燃烧过程 3.1 点燃和压燃式内燃机基本热力学循环 [1]；3.2 点燃式内燃机的混合气形成和燃烧 [1]；3.3 点燃式内燃机的异常燃烧机理和爆震控制[3]；3.4 压燃式内燃机的混合气形成和燃 烧[2]；3.5 压燃式内燃机的着火滞燃期和碳烟生成机理[3] 第 4 章 内燃机燃料技术 4.1 内燃机燃料特性[2]；4.2 化石燃料的历史[3]；4.3 化石燃料[3]；4.4 气体燃料[3]；4.5 代用燃料[1] 第 5 章 内燃机代用燃料技术 5.1 氢气[1]；5.2 天然气[1]；5.3 二甲醚[3]；5.4 液化石油气[3]；5.5 甲醇[2]；5.6 乙醇[2]； 5.7 丁醇[3] 第 6 章 先进内燃机技术[△] 6.1 先进内燃机喷射技术；6.2 先进内燃机循环控制技术；6.3 多元燃料技术；6.4 油 电混合技术 2、支撑毕业能力项的教学内容 [6] 工程与社会：汽车与内燃机是交通出行中最常使用的工具，通过本课程学习，学生 将会对汽车动力系统能源利用的演化过程深入了解，可以对不同代用燃料特性在内燃机中 燃烧所形成的能源转化效率与燃烧产物特性有所理解。结合不同车辆与内燃机的实际应用 场景，能够形成正确的能源与动力技术选用方法，具备面向不同需求选择不同动力装置与 能源服务实际的能力。 [7] 环境和可持续发展：汽车动力系统能源变革与内燃机替代燃料的使用，其主要目 标就在于确保能源与环境的可持续发展。本课程可以使学生通过对不同能源的了解判断用 于内燃机与汽车的代用燃料技术可持续发展能力，掌握不同能源应用对环境的影响，及选
择正确技术来提高系统效率、降低有害污染的方法。四、教学环节安排及要求课堂讲授：采用讲解、多媒体、提问讨论，互动式教学。作业数量：第2至5章根据课堂学生情况适当布置相关作业，目的：启发学生课后探索性学习并对关键知识进行复习成绩评价：平时及作业占40%至60%，期未考察40%至60%。五、教授方法与学习方法教授方法：课堂讲授为主，主要在于讲授能源与动力系统基本原理与技术。小组合作为辅，以动力系统的实际应用技术分析为目标开展小组合作探究，目的在于通过小组合作探究不同动力技术与燃料技术的实际运用方法与产生的性能及社会影响。学习方法：培养对汽车动力系统、内燃机技术及能源与环境领域的学习兴趣是本课程的基本要求，也是先决条件。建议学生在听课过程中加强与教师的随堂互动探讨，课后利用互联网资源对课内讨论的相关技术进一步学习和理解，尽量参加于汽车动力系统相关的展会，培养对本课程讲授内容的感性理解与理性认识水平。六、学时分配表1各章节学时分配表学时分配合章节主要内容讲习实讨其计授论它题验1.1汽车发展历史[4]1.2汽车总体结构[2]第一章1.3动力系统分类与构成[3]1.4内燃机在动力系统中的地位与历史[A]1.5内燃机代用燃料技术发展历程[3]2.1内燃机燃烧室结构[1]：2.2曲柄连杆机构[1]：2.3配第二章气气机构[1]：2.4内燃机“五大系统[2]：2.5内燃机工作6过程[1]：2.6内燃机性能评价指标[3]3.1点燃和压燃式内燃机基本热力学循环[1]3.2点燃式内燃机的混合气形成和燃烧[1]第三章3.3点燃式内燃机的异常燃烧机理和爆震控制[3]3.4压燃式内燃机的混合气形成和燃烧[2]3.5压燃式内燃机的着火滞燃期和碳烟生成机理[3]4.1内燃机燃料特性[2]：4.2化石燃料的历史[3];第四章A4.3化石燃料[3]：4.4气体燃料[3]：4.5代用燃料[1];5.1氢气[1]：5.2天然气[1]：5.3二甲醚[3]：5.4液化2第五章8石油气[3];5.5甲醇[2]：5.6乙醇[2]：5.7丁醇[3]6.1先进内燃机喷射技术：6.2先进内燃机循环控制技2.第六章2术：6.3多元燃料技术：6.4油电混合技术：4合计2832
8 择正确技术来提高系统效率、降低有害污染的方法。 四、教学环节安排及要求 课堂讲授：采用讲解、多媒体、提问讨论，互动式教学。 作业数量：第 2 至 5 章根据课堂学生情况适当布置相关作业，目的：启发学生课后探 索性学习并对关键知识进行复习 成绩评价：平时及作业占 40%至 60%，期末考察 40%至 60%。 五、教授方法与学习方法 教授方法：课堂讲授为主，主要在于讲授能源与动力系统基本原理与技术。小组合作 为辅，以动力系统的实际应用技术分析为目标开展小组合作探究，目的在于通过小组合作 探究不同动力技术与燃料技术的实际运用方法与产生的性能及社会影响。 学习方法：培养对汽车动力系统、内燃机技术及能源与环境领域的学习兴趣是本课程 的基本要求，也是先决条件。建议学生在听课过程中加强与教师的随堂互动探讨，课后利 用互联网资源对课内讨论的相关技术进一步学习和理解，尽量参加于汽车动力系统相关的 展会，培养对本课程讲授内容的感性理解与理性认识水平。 六、学时分配 表 1 各章节学时分配表 章节 主要内容 学 时 分 配 合 计 讲 授 习 题 实 验 讨 论 其 它 第一章 1.1 汽车发展历史[△] 1.2 汽车总体结构[2] 1.3 动力系统分类与构成[3] 1.4 内燃机在动力系统中的地位与历史[△] 1.5 内燃机代用燃料技术发展历程[3] 4 4 第二章 2.1 内燃机燃烧室结构 [1]；2.2 曲柄连杆机构[1]；2.3 配 气气机构[1]；2.4 内燃机“五大系统[2]；2.5 内燃机工作 过程[1]；2.6 内燃机性能评价指标[3]； 6 6 第三章 3.1 点燃和压燃式内燃机基本热力学循环 [1] 3.2 点燃式内燃机的混合气形成和燃烧 [1] 3.3 点燃式内燃机的异常燃烧机理和爆震控制[3] 3.4 压燃式内燃机的混合气形成和燃烧[2] 3.5 压燃式内燃机的着火滞燃期和碳烟生成机理[3] 6 6 第四章 4.1 内燃机燃料特性[2]；4.2 化石燃料的历史[3]； 4.3 化石燃料[3]；4.4 气体燃料[3]；4.5 代用燃料[1]； 4 4 第五章 5.1 氢气[1]；5.2 天然气[1]；5.3 二甲醚[3]；5.4 液化 石油气[3]；5.5 甲醇[2]；5.6 乙醇[2]；5.7 丁醇[3]； 6 2 8 第六章 6.1 先进内燃机喷射技术；6.2 先进内燃机循环控制技 术；6.3 多元燃料技术；6.4 油电混合技术； 2 2 4 合计 28 4 32
七、考核与成绩评定表2考核方式及成绩评定分布表考核方式比例（%）主要考核内容根据教师上课讲授的基本原理，结合资料查阅拓展对技术的理解及基于作业20理论对现有技术应用的分析。20随堂练习主要考察学生上课对重点基本理论与关键知识点的掌握情况。主要考察学生综合运用课程所学内容系统分析内燃机代用燃料或汽车动期末60力系统能源技术应用的案例，包括原理、效果、社会效益与发展方向等。制定者：汪硕峰批准者：梁文俊2021年6月9
9 七、考核与成绩评定 表 2 考核方式及成绩评定分布表 考核方式 比例（%） 主要考核内容 作业 20 根据教师上课讲授的基本原理，结合资料查阅拓展对技术的理解及基于 理论对现有技术应用的分析。 随堂练习 20 主要考察学生上课对重点基本理论与关键知识点的掌握情况。 期末 60 主要考察学生综合运用课程所学内容系统分析内燃机代用燃料或汽车动 力系统能源技术应用的案例，包括原理、效果、社会效益与发展方向 等。 制定者：汪硕峰 批准者：梁文俊 2021 年 6 月