课 汽车发动机 构造与维修 程 授 课 时 数 授 课 方 法 教 学 目 的 第 一 章 汽车发动机总论 第 一 节 汽车发动机的工作原理 1 授课班级 教 具 讲解法、发现法、设问法、 多媒体课件 1．通过学习使学生掌握发动机的组成和基本术语 2．通过学习使学生熟练掌握四行程汽油发动机的工作原理 教 学 重 点 和 难 点 提 要 重点： 四行程汽油发动机的工作原理 难点： 四行程汽油发动机的做功行程 教 学 内 容、方 法 和 过 程 复 习 （3min） 上一节课我跟大家讲了什么是发动机以及发动机的类型，今天我们首先来复习一下： 一、汽车发动机的类型 发动机是将其它形式的能量转变为机械能的机器 1. 按使用燃料分：汽油机、柴油机等。 2. 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。 3. 按气门位置分：顶置气门式发动机、侧置气门式发动机。 4. 按气缸排列分：直列式发动机、v型发动机。 5. 按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。 设 问 不管是怎样的发动机，其基本原理是一样的吗？ 请同学回答 二、四行程汽油发动机的工作原理 讲授新课 1. 汽油发动机的组成 （35min） 汽油发动机主要由两大机构和五大系组成。 2. 汽油发动机的基本术语 1）.上止点：活塞离曲轴回转中心最远处； 多媒体播放 2）.下止点：活塞离曲轴回转中心处； 3）.活塞行程（S）：上、下两止点间的距离（mm） ，S=2R； 4）.冲程：活塞油一个止点到另一个止点运动一次的过程； 5）.气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积（L）； 6）.发动机工作容积（Vl）：动机所有气缸工作容积之和，也叫发动机的排量。 7）.燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容积。 8）. 气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容积。 9）.压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。 VaVhVcVh1VcVcVc 3. 四冲程汽油机工作原理 《四行程发动机的工作过程》 让学生观察 发动机的一个工作循环有几个冲程？ 进气、压缩、做功、排气 然后提问 要学生回答 四冲程发动机：活塞往复四个冲程完成一个工作循环的发动机 。 板 书 四冲程：进气、压缩、做功、排气。 多媒体播放 （1） 进气行程 （图1） 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，气缸内讲 述 学生讨论 归纳 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。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，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。 工作特征：进气门开、排气门关、活塞下行。 板书 多媒体播放 （2） 压缩行程（图2） 曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和讲 述 排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压 力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。 但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为ε＝6～10。 学生讨论 归纳 工作特征：进、排气门均关闭，活塞上行，缸内压力、温度升高。 板书 （3） 作功行程（图3） 多媒体播放 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门 讲 述 和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点 火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混 合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3～5MPa，最高温度可达2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K。 学生讨论 归纳 工作特征：进、排气门关闭→混合气燃烧、膨胀→活塞下行。 板书 （4） 排气行程（图4） 多媒体播放 可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出 去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，讲 述 进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止 点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa，温度约为900～1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 学生讨论 工作特征：进气门关、排气门开、活塞上行。 归纳 综上所述：四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个行程，完成一个工作循环。一个接一个的工作循环，维持了发动机的连续运转。汽车发动机的曲轴从前端看，都是按顺时针方向旋转的。活塞在上、下止点间每移动一个行程，曲轴转过180°角。四冲程发动机每完成一个工作循环，活塞移动四个行程，曲轴转过两周（720°）。其中进气和做功行程活塞都是由上止点移动到下止点；压缩和排气行程活塞都是由下止点移动到上止点。 板书 小结： 1. 发动机的基本组成 2. 发动机的基本术语 小结： （5min） 3. 四冲程发动机的工作过程 4. 四行程发动机的工作特点 布置作业 （2min） 思考与练习： 1、发动机由哪些零部件组成？ 2、什么是压缩比？ 3、什么是发动机的排量？ 4、四行程发动机有何特点?
