教案02--发动机工作原理和总体构造.doc

第一章 发动机的工作原理和总体构造教学内容 发动机工作原理和总体构造 计划学时 2教学目标1、掌握发动机分类、组成、基本名词术语及四行程发动机工作过程、编号规则2、熟悉二行程发动机的工作过程及其特点3、掌握发动机的主要性能指标与特性项目 内容 解决措施教学重点 四行程、二行程发动机工作过程 动画演示教学难点 掌握发动机的主要性能指标与特性 举日常生活实例分析知识点编号 媒体类型 媒体内容要点 教学目的 所用时间1 动画 发动机工作过程 演示工作过程特点 30m2 教具 发动机工作过程 演示工作过程特点 10m3 投影 主要性能指标 掌握主要性能指标 20m教学媒体的选择每节主题板书设计 一、发动机分类二、四行程发动机工作原理1、发动机基本名词术语2、四冲程汽油机的工作过程3、四冲程柴油机的工作过程三、二冲程汽油机的工作过程四、多缸发动机的工作过程五、发动机的总体构造六、发动机主要性能指标与特性（一）动力性能指标1、有效转矩2、有效功率（二）经济性能指标--燃料消耗率（三）运转性能指标1、排气品质2、噪声3、起动性 （四）发动机的速度特性（五）发动机工作状况七、多缸发动机的工作过程八、内燃机产品名称和型号编制规则教学过程结构设计 一、引入发动机的分类、组成及工作原理知识此过程分别采用教具、挂图及动画演示。

分类中应对有的分类方法（如：气门布置）作一个说明，因为侧置式气门现在已不存在二、启发性质疑二冲积发动机与四冲程发动机在动力性、经济性和排放性上的区别及原因特别是对于排量相等的情况，功率是否相等，原因是什么？三、讲解工程热力学基本知识为便于理解，可以举几个生活中的实例：如气筒打气等，进行形象思维打气过程中气筒下面变热的对比由热力学引出发动机主要性能指标与特性四、课程练习由全班同学参与，对发动机气缸的定量关系进行实例计算以巩固该部分知识五、互动性质疑1、对于内燃机可以从哪几个方面提高经济性？2、由学生针对知识进行自由提问七、结束根据讲课的思路，由老师引导对本次课的内容进行一次分析，特别应讲清本次课的重点和难点 知识性练习用二冲程发动机的摩托车与四冲程发动机的汽车在使用过程为例，由学生分析其主要性能的区别形成性评价对于发动机的组成，只作初步性了解，具体知识将贯穿整门课详细讲解，基本专业术语是发动机全部知识的基础，必须掌握在讲二冲程发动机工作过程时，每个环节应对照四冲程进行 必须使大家稳固掌握主要性能指标与特性有效指标是真正具有评价意义的指标，讲解进程应与指示指标比较，分析发动机燃烧能量分配可以创造节油的基本思路。

实训 ：发动机总体认识教学内容 实训 ：发动机总体认识 计划学时 2教学目标1、了解汽车发动机的各系统组成；2、初步认识汽车发动机主要部件的名称、外形及安装联接；3、初步了解汽车发动机的工作过程项目 内容 解决措施教学重点 发动机各系统的组成 实物演示教学难点 发动机主要部件的名称 实物示例知识点编号 方式 内容要点 教学目的所用时间1 整车模型演示 发动机主要部件的名称、外 形及安装联接 发动机总体构造基础 25m2 示教板演示 各系统组成 发动机总体构造基础 45m实训安排3 教具演示 发动机工作过程 发动机工作原理基础 15m实训教学过程设计实训教学过程设计一、实训准备1、装备齐全的汽油发动机和柴油发动机各一台；2、拆散但机件齐备的汽油发动机和柴油发动机各一台；3、能运转的发动机一台；4、能运转的发动机解剖教具一台；5、发动机及各系统的电动示教板一套二、分组实训分成三个组：1、一组由老师利用各系统电动示教板、透明教具、解剖教具进行讲解讲解各系统的工作过程，主要要涉及零部件的名称，使学生达到对发动机零件有一个初步的认识、对发动机的工作过程有一个比较初步的认识2、二组利用发动机整台实物进行讲解主要让学生了解发动机内部元件的连接情况及相对位置。

3、三组由老师利用发动机零部件进行讲解，让学生初步认识真实零件的连接，外形及相互关系 三、三组依次进行轮换1、每一组同学在每个部位的时间基本控制在一节课不到一点的时间2、每部位独立进行讲解，力求多重复，使学生能进行多次的认知四、由学生提问针对学生对发动机的初步认识，由学生自己提问题，老师作回答五、结束由学生在老师的指导下进行工具的整理和场地的清洁工作练习 让学生利用课余时间就车对发动机进行认识效果评价本次课从不同的方式，不同的角度让学生对汽车用发动机有一个具体的认识，并且利用电动教具，形象地演示民发动机的工作过程，使学生对发动机总体结构及工作原理有了一个比较系统的认识，对以后的构造讲解有很大的帮助附讲义：第一章 发动机的工作原理和总体构造第一节 发动机的分类汽车的动力源是发动机发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置称为热力发动机，简称热机内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料与空气混合后直接输人机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能另一种热机是外燃机，如蒸汽机，其特点是燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅护内的水加热而产生高温、高压的水蒸汽，输送至机器内部，使所含的热能转变为机械能。

内燃机具有热效率高、体积小、质量小、便于移动以及起动性能好等优点，因而广泛应用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上但是，内燃机一般要求使用石油燃料，同时排出的废气中所含有害气体成分较高为解决能源与大气污染的问题，目前国内、外正致力于排气净化以及其它新能源发动机的研究工作根据其将热能转化为机械能的主要构件往复活塞式活塞式内燃机燃气轮机旋转活塞式往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛，是本课程的主要讨论对象汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类1)按所用的燃料分类 可分为液体燃料发动机（汽油机、柴油机等）和气体燃料发动机（如天然气发动机、液化石油气发动机等） 2）按发火方式分类 可分为压燃式发动机与点燃式发动机柴油的特性是在同样的条件下其自燃点比汽油的自燃点低，因此采用压燃式（自燃式）发火一般可通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷人发动机的气缸内，在气缸内与压缩空气均匀混合后，在高温下得以自燃，这种发动机称为压燃式发动机汽油的特性是其自燃的温度（425℃）比柴油（320~338℃）的要高，因此常采用点燃式发火利用火花塞发出的电火花强制点燃汽油，使其发火燃烧，这种发动机称为点燃式发动机。

汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好3）按工作循环的冲程数分类 在发动机内，每一次将热能转变为机械能都必须经过吸人空气、压缩和输人燃料，使之发火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排除这样一系列连续过程，称为一个工作循环对于往复活塞式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类凡曲轴转两圈(720°)，活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机，把曲轴转一圈(360°) ，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机汽车发动机广泛使用四行程内燃机4）按气缸数及其排列方式分类 仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机单缸有立式与卧式，多缸有 V 形与对置式现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机5)按冷却方式分类 根据冷却方式不同，发动机可以分为水冷式和风冷式两种水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。

水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机6)按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°( 一般为 90°)称为V 型发动机，若两列之间的夹角 =180°称为对置式发动机7)按照进气系统是否采用增压方式分类 发动机还可按进气方式分类当发动机不装增压器，空气是靠活塞的抽吸作用进人气缸内的发动机，称为非增压式发动机（或自然吸人式发动机） ，发动机上装有增压器，空气通过增压器可以提高进气压力的发动机，称为增压式发动机汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的8)按每气缸中的气门数来分类 当每气缸中设有一个进气门和一个排气门的发动机，称为二气门发动机；每缸中设有 2 个进气门和 2 个排气门的，称为四气门发动机；或者每个气缸中设有 3 个进气门和 2 个排气门的，称为 5气门发动机汽车动力从哪里来？汽车的心脏是发动机，那么发动机的心脏是什么？汽缸！汽缸是产生汽车驱动力的“源头” ，不 论你的汽车能达到多高的速度，能爬多大的坡，能拉多重的货物，一切动力都来自汽缸内部，都是由于燃料在汽缸内部燃烧后推动活塞直线运动（转子发动机除外），然后再通过连杆、曲轴、变速器、传动轴 ，最后将动力传递到车轮，从而推动汽车飞速前进。

在汽缸中，最受罪的就是其中的活塞，它头顶上不断地有燃料燃烧“ 爆炸”，而脚底下又必须不停地蹬动曲轴正是由于汽缸中活塞的辛勤劳作，你才会坐在车上到处乱跑汽缸原理源于大炮？汽缸源于大炮，这并不足耸人听闻你车上的汽缸战士确实与大炮有关1680 年，荷兰科学家霍因斯受到大炮原理的启发，心想如将炮弹的强大力量用来推动其它机械不是挺好吗？他一开始仍用火药作燃烧爆炸物，将炮弹改成“活塞 ”，把炮筒作 “汽缸”，并开一个单 向阀他在汽缸内注入火药，当点燃火药后，火 药猛烈地爆炸燃烧，推动活寒向上运动，并产生动力同时，爆炸气巨大的压力还推开单向阀，排出废气而后，气缸内残余废气逐渐变冷，气压变低，汽缸外部的大气压又推动活塞向下运动，以准备进行下一次爆炸当然，由于行程过长，效率太低，他最 终没有取得成功但是，正是霍因斯首先提出了“ 内燃机 ”的设想，后人在此基础上才发明了汽车用的发动机第二节 四冲程发动机工作原理一 四行程汽油机的工作原理气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动为了吸入新鲜气体和排除废气，设有进、排气系统等上止点：活塞顶部离曲轴中心最远处，即活塞最远位置。

下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最近位置活塞行程：上、下止点间的距离 S曲柄半径：曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离R活塞每走一个行程相应于曲轴转角 180o对于气缸中心线与曲轴中心线相交的发动机，活塞行程S 等于曲柄半径 R 的两倍活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量，可用符号 Vs 表示多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量，用符号 VL(L）表示，即 i S104DV62L四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的通常利用发动机循环的示功图来分析工作循环中气体压力 P 和相应于活塞不同位置的气缸工作容积 Vs 之间的变化关系示功图表示了活塞在不同位置时气缸内压力的变化情况其中，曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所作的功1）进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。

大气压力线在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压。