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内燃机控制与排放课程简介

授课专业:能源与动力工程  

学时数:27     学分:1.5  

(1)课程性质和目的  

本课程是能源与动力工程专业本科生专业基础课。通过本课程的学习,使学生掌握发动机排放污染及控制技术的基本理论与方法。掌握内燃机排放测试技术领域各种技术相互的渗透和综合,具备综合利用测试技术基础知识和技能来分析和解决工程实际问题的能力。能开展发动机排放污染及控制技术方面的研发工作,为后续专业课程学习、研究奠定基础。   

 

(2)课程教学内容  

本课程使学生掌握发动机有害排放物的生成机理及其影响因素,掌握发动机有害排放物控制的基本理论与方法、净化技术和发展趋势,掌握发动机的主要排放污染物测试技术,了解发动机排放法规对发动机排放控制的要求、并能用来指导发动机低排放系统的设计,为从事发动机及相关排放设备有害排放物的控制技术研究和开发打下基础。

 

本课程重点:发动机排放污染物的生成机理、机内净化与后处理净化技术、排放测试技术。   

本课程难点:燃料品质的改善与排放的关系、发动机排放污染净化方案分析、控制NOx以及微粒等排放的一些先进技术。   

针对课程教学的重点和难点,教学内容以发动机污染物的生成机理与控制技术为核心,在课程教学中以循序渐进的方式帮助学生掌握相关知识,注重教学过程中发挥学生的主体作用,让学生在师生互动中优化思维,激发学生的学习兴趣。各章节的主要内容包括:   

 

1 内燃机排放污染物2学时)   

  了解:大气污染与环境保护、大气污染的分类、大气污染源、空气质量标准。  

  理解:内燃机排放污染物及危害  

  掌握:内燃机排放的评价指标  

 

2 内燃机排放污染物的生成机理和影响因素3学时)

       理解:汽油机排放污染物生成机理及其影响因素、柴油机排放污染物生成机理及其影响因素。   

掌握:通过对内燃机工作过程尤其是燃烧过程的分析,引入内燃机产生污染的原因以及污染物种类,着重对内燃机排放的氮氧化物、一氧化碳、未燃碳氢、微粒及硫氧化物的来源、生成机理、排放浓度的预测及影响因素进行详细的探讨。

 

3 汽油机排放污染物及其控制3学时)   

理解:汽油机的排放特性、低排放电子控制系统、低排放燃烧系统、低排放进排气系统、曲轴箱排放控制系统、蒸发排放控制系统。   

掌握:对汽油机和柴油机详细工作过程的探讨,分别阐述汽油机和柴油机的排放特性,并通过分析两者不同的燃烧过程和燃烧参数,对比排放污染物在种类和数量上的差异。 

 

4 柴油机排放污染物及其控制3学时)   

理解:柴油机的排放特性、低排放燃烧系统、低排放进排气系统。   

掌握:通过改善燃烧实现柴油机低排放的关键技术,重点为低排放燃烧室设计、低排放燃油喷射系统、气流组织和多气阀技术、增压与增压中冷技术、排气再循环技术。   

 

5 汽油机排放后处理3学时)   

  理解:空气喷射系统、热反应器、氧化催化反应器、三效催化转化器。  

  掌握:三效催化转化器基本结构、工作原理、性能指标、三效催化转化器与发动机的匹配和使用、三效催化转化器失效检测。

 

6 柴油机排放后处理3学时)   

  理解:降低微粒排放的净化技术、降低NOx排放的机外净化技术、同时降低微粒和NOx排放的柴油机后处理净化技术。  

  掌握:柴油机排气微粒捕集器,主要内容有颗粒捕集器的过滤材料、颗粒捕集器的再生、颗粒捕集器的失活。  

 

7 替代燃料与排放1学时)   

  了解:含氧燃料及其排放特性、液体替代燃料及其排放特性、气体燃料及其排放特性。  

  理解:传统石油燃料、替代燃料。

  掌握:从燃料角度掌握降低内燃机排放的技术,包括石油燃料性质对排放的影响、代用燃料的排放特性。为及时反映减排技术的发展趋势。

 

8 新一代燃烧技术对内燃机排放的影响2学时)   

  了解:均质压燃燃烧特征及其面临的挑战  

  理解:柴油机均质压燃燃烧及控制技术、汽油机均质压燃燃烧及控制技术、低温燃烧对排放的影响。  

 

9章 发动机排放模拟(1学时)   

  了解:内燃机模型对排放的预测、内燃机排放模拟的研究现状。  

  理解:内燃机缸内工作过程基本控制方程、NOx排放模拟、碳烟排放模拟。  

 

10章 内燃机排放污染物测量(3学时)   

  理解:内燃机排放污染物测试系统、内燃机排放污染物取样系统

  掌握:掌握内燃机主要排放污染物的测量方法和测量仪器,主要内容包括内燃机气态排放物取样系统、气体成分的测量方法(不分光红外分析仪NDIR、化学发光分析仪CLD、氢火焰离子分析仪FID)、颗粒及烟度测量方法和燃油蒸发污染物的测量方法。

 

11章 汽车的排放标准(2学时)   

  了解:国内外相关排放法规  

  理解:国外汽油机和柴油机排放法规及测试规程  

  掌握:我国控制汽车排放的标准和技术政策。

 

(3)课程教学的基本要求  

    本课程教学采用课堂讲授、实验、作业、课外自学、考试等多种方法组成。其中:

课堂讲授采用多媒体教学;包括老师课堂讲授、学生小组讨论等部分;

实验包括基本实验和综合性实验。其考核不在本课程教学范围内;

 
 

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