内燃机增压技术多元化教学模式改革
郭鹏江，吕金升，刘瑞祥，毛明明，郑斌，刘永启
（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东 淄博）
摘 要： 《内燃机增压技术》是能源与动力工程专业的一门专业课程,为加快内燃机行业的发展，适应人才培养提出的更高要求，内燃机增压课程需要多元化的教学模式。主要通过课堂讲授；将发动机性能仿真软件GT-SUITE引入到教学中，完成发动机与增压器的匹配；应用网络教学平台，完成课程资源和课程活动；强化实验教学环节等多元化教学模式来实现。
关键词： 内燃机；增压；教学模式；网络教学平台
近年来，发达国家排放法规进一步收紧，随着缸内直喷和电控技术高速发展，新材料不断出现，内燃机增压技术得到飞速发展[1]，柴油机两级增压、相继增压、可变喷嘴增压和电涡轮相继涌现出来，汽油机也实现了涡轮增压。世界能源危机也促进了我国内燃机增压技术的进一步发展，内燃机高效增压系统的开发是“十三五”期间内燃机行业的重要工作之一，加快内燃机行业的发展，对高等院校的人才培养提出了更高的要求，许多设有内燃机学科的高等学校都开设内燃机增压课程，为此内燃机增压课程需要多元化的教学模式。
一 《内燃机增压技术》课程的主要内容
《内燃机增压技术》是能源与动力工程专业的一门选修课程，主要讲述内燃机增压技术的发展现状，增压的基本概念；压气机和涡轮的结构、工作原理及其特性；排气能量的利用，从排气能量利用的角度出发讨论不同增压方式及其影响因素；增压系统基本热力参数的确定方法；柴油机与涡轮增压器匹配，深入讨论降低热负荷、机械负荷的措施及联合运行线的调节；高增压系统和改善低工况性能的增压系统；增压柴油机热力过程模拟等。增压技术改善发动机的动力性能、经济性能和排放性能，能提高发动机的升功率[2]。
二 内燃机增压技术课程多元化教学模式的改革思路
（一）以教师讲授为主，采取多媒体和板书相结合的方式。通过学习，学生根据给定的柴油机基本性能参数，实现涡轮增压器和柴油机的优化匹配，通过涡轮增压器及联合运行线的调节，实现柴油机动力性能、经济性能和排放性能的最佳[3,4]。
在教学内容上主要体现在以下几个方面：
（1）重视基础知识的学习
熟练掌握基础知识，理解好每一个概念，比如增压比、滞止压力、增压度、速比、等熵效率等概念[5]；以及涡轮相似流量、膨胀比和增压比的确定方法。
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（二）利用GT-SUITE软件与发动机增压技术的有机结合，解决内燃机增压中的各种科学问题，将发动机性能仿真软件GT-SUITE引入到教学中，完成发动机与增压器的匹配。利用该软件能快速地实现涡轮增压器、中冷器和发动机的最佳匹配，并且适用于可变喷嘴增压、两级增压、相继增压等[6-8]。以两级增压为例，在GT-suite中建立发动机零件脉谱，包括进排气系统、燃烧系统、曲柄连杆机构、配气机构等，根据发动机设计知识和实验数据，输入所有相关参数，然后匹配上高、低压级增压系统，并实现增压后中冷，图1是建立的两级增压柴油机的GT-suite模型，图2和图3是高、低压级压气机与发动机联合运行线的模拟结果。从图中可以看出，发动机运行线与压气机特性线有很好的匹配，发动机运行线分布在压气机的高效率区，还可以通过调整GT-suite模型中压气机和涡轮机的流量（相似流量）、等熵效率、增压比（膨胀比）和转速（相似转速）等参数，获得发动机运行线与压气机特性线的最佳匹配。
确定压气机和涡流的流量（相似转速）、增压比、转速（相似转速）膨胀比和等熵效率，使柴油机的运行线在压气机的高效率区，并实现运行线与压气机特性线的调节。
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（3）改善发动机的低速性能
无锡市梅村实验小学是一所江南百年老校，长期致力于校本特色课程开发，语文教研融治学严谨的优良传统与改革创新的精神于一体，追求润物无声、教育无痕的教育境界。
（2）能实现课程间的资源共享。
（4）内燃机增压最新技术的发展
在农村“以今钱换古钱”姥爷坚持了很多年，1995年又是他收藏经历的一个转折点。那时他出差，坐火车去西安，办完事后他在闲逛时见到一个小铺，小铺上有一本讲收藏的书和一些制钱。姥爷细细一翻书才知道，原来随着改革开放不断深入，收藏钱币已经成为一些人用来赚钱的途径。这样的见识对他的触动很深，姥爷打算一闲下来，就把他的兴趣爱好变为一项真正的事业来做。
随着科技的不断进步，出现了可变增压技术和两级增压技术，可变增压技术在整个工况内实现发动机与涡轮增压器的最佳匹配，同时能改善发动机的瞬态性能；两级增压能大幅度提高柴油机的升功率，实现高增压。
（2）发动机运行线与压气机特性线的匹配
（3）能发布课程通知。
图1 两级增压柴油机的GT-suite模型
图2 高压级压气机
图3 低压级压气机
（三）应用网络教学平台，完成课程资源和课程活动。与学生进行课后讨论、在线测试和课后作业等环节的教学活动。充分利用业余时间，加强学生的课后学习环节。图4是内燃机增压技术网络教学平台界面。
图4 内燃机增压技术网络教学平台界面
网络平台可以实现如下功能：
（5）授课教师能将与本课程相关的教学资源上传到网络平台上，设置权限，供学生下载使用；也可以进行教学资源的后续补充与修改、删除等。
将柴油机的低速性能匹配较好，高速工况采用废气旁通的方法降低压气机的转速，避免压气机超载。为了改善高工况的经济性，提出了可变截面涡轮增压系统，能在保证高速经济性的同时增大低速扭矩。
（4）研发复杂预制构件混凝土数字化智能精确布料技术。研究混凝土布料关键工艺、智能化布料设备，使得能够智能控制布料机阀门开关，运行和布料速度，自动化精确浇筑混凝土；可适应不同塌落度混凝土，下料量可控，落料均匀，噪音小，振动多维高效；可便捷高效自动清理料斗内剩余物料，防止在料仓内凝结[6]。
上网查了字典。原来，“怹”确实与“您”相对，“他”加前鼻音读tān，北京土语，方言，是老北京人对第三人称的敬称，用在对长辈、上司或尊敬的人的称呼上。
（4）学生查本课程的课程介绍、教学大纲等。
（6）网络平台上有讨论区，教师可以提出一些讨论性的问题，学生们踊跃回答，老师可以随时查阅学生的回答情况。
（1）能实现学生权限管理、学生分组管理。
1) 乙醇浓度。取果皮洗净，准确称取5 g的火龙果果皮用打浆机打碎，按1∶100的比例加入浓度分别为20%、30%、40%、50%、60%和70%的乙醇在室温下自然pH浸提60 min。将浸提液进行抽滤，并用相应的提取试剂冲洗至无色，然后用旋转蒸发仪于40℃下进行浓缩，将浓缩后的提取液取出定容至100 mL。采用摩尔消光系数法对提取液进行过滤后离心，取上清液在538 nm波长下对其甜菜苷类色素含量进行测定(下同)，计算甜菜苷类色素含量[9]并计算提取率。
（7）老师可以在网络平台上发布问卷调查。
（8）老师可以上传教学笔记和教案。
（9）老师可以在网络平台上发布作业，学生在网络平台上完成后，老师公布答案，并及时批阅，统计成绩。
（10）老师在网络平台上可以组建试题库和习题库。
（11）可以实现组题，完成在线测试。
网络教学平台大大简化了课后教学过程，节约时间，许多教学环节都可以在网络平台上实现。
（四）强化内燃机增压试验——压气机流量特性实验的实验教学环节。培养学生综合运内燃机原理、内燃机构造、内燃机实验技术和内燃机增压技术等方面的知识，进行增压实验，对压气机效率特性进行综合评价与分析，培养学生的实际动手能力、数据分析和处理能力，提高学生的科研素质。要求学生掌握压气机特性测定的实验方法和数据处理方法。运用内燃机增压实验台研究压气机特性，测取压气机特性曲线，便于进行发动机增压匹配。
三 结束语
在这一快速发展时期，增压技术在不断满足内燃机可靠性、经济性、排放性等方面得到长足的发展，增压匹配由常态化向低工况及高工况发展，增压器装机由柴油机向汽油机及气体机方面扩展。但我们要清醒地看到，我国增压技术与国外先进水平相比还有很大差距，为此需要科研院所、企业在流体力学与增压器结构方面做大量深入的研究，高等院校也要做好本科教学与科研的使命，培养出内燃机方面的青年后备人才，抓住课堂教学环节，通过内燃机增压技术课程混合式教学模式的应用，使学生能全方位的学好这门课程，使发动机与废气涡轮增压器有良好的匹配，从节能减排的角度改善发动机的性能指标，提高发动机的升功率，充分利用废气能量。为后续的研究生学习和企业工作打下坚实的基础。
参考文献
[1] 陆家祥.柴油机涡轮增压技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社,2018：43-44.
[2] 王建昕，帅石金.汽车发动机原理[M].北京：清华大学出版社，2011：109-110.
[3] 张邦阳.科研是更新《内燃机增压》课程内容之本[J].邵阳高专学报,1997(02):171-174.
[4] 任成龙，王俭朴.《内燃机原理》课程教学的改革与优化[J].教育教学论坛,2016(21):77-78.
[5] 唐维新,李昌义,罗会兰,袁文华,周国斌.在教学全过程中强化创新精神和实践能力的培养[J].邵阳高等专科学校学报,2001(01):49-51.
[6] 倪计民, 刘思, 陈泓, 等.VNT可变涡轮增压器与柴油机的匹配研究[J].小型内燃机与摩托车,2014,43(3):14-19.
[7] 楚坤, 赵永胜, 黄海燕, 等.车用柴油机与相继增压系统的匹配仿真研究[J].内燃机,2013,(1):12-15.
[8] 陈贵升,陈春林,狄磊,王春萍,沈颖刚.可变二级增压柴油机变海拔工作特性数值模拟[J].内燃机学报,2018,36(04):305-313.
[9] 罗海鹏,刘敬平,唐琦军,付建勤,夏言,林承伯.汽油机两级增压系统的匹配与性能研究[J].内燃机工程,2016,37(01):123-129.
本文引用格式： 郭鹏江 等 .内燃机增压技术多元化教学模式改革[J]. 教育现代化，2019，6（72）：95-97.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.72.034
作者简介： 郭鹏江，男，汉族，黑龙江同江人，讲师，博士。研究方向：内燃机增压技术，内燃机燃烧与排放控制。
标签：内燃机论文; 增压论文; 教学模式论文; 网络教学平台论文; 山东理工大学交通与车辆工程学院论文;