内燃机（1）

王安良

2015-4-14S

   本来这个教学体会早就应该写出来，一直有很多干扰，没有完成。自己的惰性还是主要因素。

   我所知道的科技界共识是中国的飞机、汽车、船舶、计算机等等领域均有“心脏病”，或者说“核心”技术多数还是落后于世界上“顶尖技术的”。具体到动力技术来说，中国的内燃机技术总体上还是落后于发达国家的。

   工程热力学是内燃机的专业基础理论课程，那么我们要想使“中国心”赶超“世界心”，修炼内功是必须的。这好像又成了一个科学技术问题，文化问题，或是哲学问题。

   其实，我觉得作为工科教师不必把一门课程“拔得过高”，担子压得过重，拔苗助长，只会适得其反。我就告诉学生们，学好《工程热力学》跟治疗中国的“心脏病”关系不太大，硬要扯上关系，也可以。

   甚至，我认为某个人学好《工程热力学》跟能设计好一个优质的内燃机也没有必然联系，因为大部分学生一辈子连内燃机“长”什么样子也不知道，他们中的多数就想着“混口饭吃”或“多挣钱”或“当大官”等，有“纯粹”事业心的毕竟是少数的，而有事业心恰好还从事内燃机相关的工作，又是少数中的少数；进一步能在设计或制造内燃机方面将来能起决定作用的，更是凤毛麟角（还要过滤一些自吹自擂的）；我认为当代的内燃机行业是通过“团队化”和“公司化”不断在改进或推陈出新产品，Diesel、奥托等英雄故事已经很难在内燃机领域出现了，如果真出现了，对《工程热力学》也是有直接影响的。

   内燃机的种类有很多，其分类方法也有很多种。多数内燃机所遵循的气体动力循环是指以气体为工质的热力循环，至少包括多数汽油机，柴油机，燃气轮机，以及活塞式、涡轮式及冲压式飞机发动机等。可以说，每种商品化的发动机均有各自的热力循环特点，即使基本循环过程有细微的差别也可能对整体性能有巨大的影响。

   大多数工程热力学教材中讲授的第一个内燃机热力循环是Diesel活塞式柴油机热力循环。关于Diesel柴油机的发展历史，网上可以搜到许多专著，它的基本热力循环可以简化为理想的定压加热循环，简化假设至少包括：

   1 工质为理想气体；

   2 忽略实际的进、排气的过程能量交换；

   3 加热和放热过程为可逆过程；

   4 压缩与膨胀过程也是可逆过程。

   上述有些假设在现实中是根本不存在的，自相矛盾的，但为了是课程能顺利讲下去，也只能暂时先这样（这跟历史学领域的“假设”有本质的不同，当然有些人对此理解混淆，也很正常。古代多数人就认为太阳是绕着地球转的，如今人们所认识的“自然规律”发生了根本性的变化）。理想的定压加热循环按一定顺序包括了以下四个过程：

   a 定熵压缩过程；

   b 定压加热过程；

   c 定熵膨胀过程；

   d 定容放热过程。

   这些在实际上连续的过程可以在p-v图和T-s图上绘制出来（画成实线代表可逆过程）。据此，我们可以简单分析其循环过程的热-功转换效率，以及研究影响内燃机性能的基本参数。

   柴油机热力循环不断在改进，比如说理想的混合加热循环，或称萨巴德循环。经过100多年的发展，柴油机已经称为内燃机的主流动力之一，功率覆盖面广，实际循环特征多种多样，效率和性能在不断提升。各个国家、工科高校均有相关的专业和专门机构，从业人员也可用“多如牛毛”来形容。

   对于本科生，理解和简单应用柴油机热力循环是基本要求。

   我们教师，要对课程不断地改进，丰富授课内容，补充一些最新的发动机实物模型和主流发动机关键技术，对提高学生探索兴趣和从业愿望是有帮助的。

   我计划下学期收集一些网上的公开视频，播放给学生看。

（待续）

被隐身的“大牛”热评了一下后，让我感觉写“教学体会”更加索然无味。后来想想，就当它是“牛粉”罢了，该干什么继续干什么。

2015-5-5补及修