2023年《汽车发动机构造及工作原理》教学导案.pdf

汽车发动机构造及工作原理教案 2 作者：日期：3 高校教师岗培教学设计 课 程 名 称 汽 车 构 造 课 题 名 称 发动机构造及工作原理 班 级 姓 名 4 一、教材分析:1本节课教学内容的主要特点：汽车结构虽然类型繁多、复杂，但世界各国生产的商业化汽车，仍以活塞式内燃机为动力的传统结构为主。各个组成系统或部件的结构形式虽然不同，但功能要求相同，本节课主要采用图示和视频资源，把抽象的知识转为形象化，以便于学生更加直观的了解汽车发动机的内部结构及工作原理。2、本章节在本门课程中的地位和作用：要想走进汽车的世界首先就要了解汽车的历史，汽车的构造，以及各系统各结构的基本工作原理，而汽车的发动机堪称汽车的心脏，对发动动的结构及其工作原理的了解，是今后学习汽车科学知识的第一课，是一个大门，更是一个门槛，具有对今后汽车理论知识的学习具有指导性和开创性的作用。二、学情分析 1大一学生特点分析：大一学生刚进大学，对汽车的认识还只是停留在表面的感官认识上，比如，只知道某车很酷，某车是哪个国家出产的，某车是什么牌子等琐碎的信息上，对汽车的认识比较肤浅，没有专门的结构知识，理论知识做支撑，但随着汽车在全世界的快速发展，汽车对年轻一代的魅力与吸引力并不少，这也为学生对本课程的学习增加了不少动力。2与本课的结合点：本课主要讲授的是构造的知识，易于初步接受汽车知识人员的学习，汽车构造中最核心的当属汽车发动机的构造，最精彩，最具吸引力，本课很形象易于接受，所涉及的专业知识不是很深，应用到的汽车理论也不是很复杂，另外本课也充满一定的乐趣，不枯燥。章节名称 汽车发动机的构造及基本工作原理 计划学时 1 教学目标 1.知识与能力目标 知识目标：了解汽车发动机的基本构造，五大系统。能力目标：能够理解有关发动机的基本术语，及了解发动机的基本工作原理。2.过程与方法目标 过程目标：通过本章节的学习，要使学生对汽车的认识上升一个台阶，从感性认识转化到理性认识。同时通过构造的学习，为今后其他的知识系统学习打下基础。方法目标：通过讲授法、图示法，在讲授的过程中穿插构造的小视频，使 5 教学行为 教学过程 教师活动 学生 活动 备注 15分钟 说 课及 导入 新课【说课讲解】各位老师：大家好，今天，我说课的内容是汽车构造课程中的一节发动机构造及基本工作原理。下面我将从本课程的特点、教材的选择、教学目的、教学内容、教学难点以及我如何设计授课过程等几个方面作简要的说明。一、课程特点 汽车构造 是学生在经过前面的基础课程的学习后接触到的第一门专业课程，同时也是进一步学习汽车其它专业课程的基础，本门课程在整个汽车专业的课程中起着举足轻重的作用。对于我们汽车专业，不管学生是汽车维修专业的还是汽车营销和保险理赔专业的，本门课程都是一门专业必修基础课程。二、教材的选择 为了贯彻教育部的关于高等职业教育要“以服务为宗旨，以就业为导向，走产学研结合的发展道路”的办学理念，尤其突出强调学 生课 后自 己查 阅资料 讲授法 学生更加形象生动的了解汽车发动机，更加深刻的了解整个汽车。项 目 内 容 解 决 措 施 教学重点 发动机总体构造（包括两大机构、五大系统）在讲授本课的过程中，为了突出教学中的 7个重点，一方面，注重系统而科学的理论分析，避免仅用例子说明问题，另一方面通过图片对照实物的办法，让学生更易接受。教学难点 汽油发动机的工作原理（包括发动机基本术语的学习和四冲程发动机工作原理）尽量多画图，尽量把每一步骤放慢，尽量引入视频讲解。教学方法 教学手段 教学方法：讲授法、视频教学法 教学手段：板书、PPT课件 6 学生的动手实践能力，鉴于此，我选择了作为国家银领工程的高等职业教育技能型人才培养培训工程系列教材，张子波主编的 汽车发动机构造与维修 三、教学目的 发动机的工作原理是汽车构造中的基础内容，通过本节的学习，可以让学生明白街上的汽车来回运动的动力源泉是什么，发动机是由哪些部分构成的？它又是如何工作的？让学生缕清这些基本问题。四、教学内容：两大机构：曲柄连杆机构、配气机构，五大系统：启动系统（怎么启动的）、燃油供给系统（怎么喷油的）、点火系统（如何实现点火）、润滑系统、冷却系统。【导入新课讲解】好，现在让我们进入新课的学习，首先给大家放一段视频，这段视频中的车子比较特殊，叫 FSAE赛车，这种赛车由于我本人参与了其设计，加工制造的全过程，比较熟悉，所以我选来当教程，那么在观看的过程中，请大家思考一个简单的问题，汽车是由什么构成的？就感性的回答即可，待会儿抽同学回答。（播放 fsae 脑细胞视频）随机抽 3 位同学回答，总结答案，由整体到局部，从整车的构造引入到发动机的构造。25 30 分钟 新课 学习 1.1 发动机总体构造 1.1.1 发动机组成 1、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。其作用是将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。2、配气机构 配气机构由气门组及气门传动组组成。其作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时将废气从气缸中排出。3、燃料供给系统 汽油机燃料供给系统和柴油机燃料供给系统由于使用的燃料和燃烧过程不同，在结构上有很大差别，而汽油机燃料供给系统根据混合气的形成方式不同又可分为传统化油器式和电控直喷式两种。其作用是将一定浓度和数量的可燃混合气（或空气）供入气缸以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出。4、冷却系统 冷却系统有水冷却系统和风冷却系统两种，现代汽车一般都采用水冷却系统。其作用是将受热机件的热量散到大气中去，从而保证发动机正常工作 5、润滑系统 润滑系统的作用是将润滑油送至各个摩擦表面，以减轻机件的磨损，并清洗、冷却摩擦表面，延长发动机的使用寿命。通 过图 片开 展教学 几何图像解析法 7 6、起动系统 起动系统的作用是将静止的发动机起动并转入自行运转。7、点火系统 点火系统是汽油发动机独有的，按控制方式不同又分为传统点火系和电子控制点火系两种。其作用是按规定时刻向气缸内提供电火花以点燃气缸中的可燃混合气。柴油发动机由于其混合气是自行着火燃烧，故没有点火系。1.2 发动机工作原理 1.2.1 发动机基本术语 1、上止点 TDC 上止点是指活塞顶位于其运动的顶部时的位置，即活塞的最高位置。2、下止点 BDC 下止点是指活塞顶位于其运动的底部时的位置，即活塞的最低位置。3、活塞行程 S 活塞行程是指上、下止点间的距离，用 S 表示，单位：mm（毫米）。活塞由一个止点运动到另一个止点一次的过程，称为一个冲程。4、曲柄半径 R 曲柄半径是指与连杆大头相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离，用 R 表示，单位：mm（毫米）。显然，曲轴每转一周，活塞移动两个冲程。5、气缸工作容积 Vh 气缸工作容积是指活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的容积，用 Vh 表示，单位：L（升）。显然有：式中：Vh气缸工作容积，L；D气缸直径，mm；S活塞行程，mm。6、燃烧室容积 Vc 燃烧室容积是指活塞位于上止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用 Vc 表示，单位：L（升）。7、气缸总容积 Va 气缸总容积是指活塞位于下止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用 Va 表示，单位：L（升）。8、发动机排量 VL 发动机排量是指发动机所有气缸工作容积之和，用 VL 表示，单位：L（升）。对于多缸发动机，显然有：式中：i发动机气缸数。发动机排量是一个非常重要的特征参数，轿车就是以发动机排量大小来进行分级。微型：VL1.0；普通级：VL1.01.6；中级：VL1.62.5；中高级：VL2.54.0；高级：VL4.0。9、压缩比 压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比，用 表示。重 点 8 压缩比用来衡量空气或混合气被压缩的程度，影响发动机的热效率。一般汽油发动机压缩比为 610，柴油发动机压缩比较高，为 1622。10、工作循环 发动机完成进气、压缩、作功、排气四个过程，称为一个工作循环。1.2.2四冲程发动机工作原理 1、四冲程汽油机工作原理 四冲程汽油机的工作循环由进气、压缩、作功、排气四个过程所。（l）进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时，进气门开启向下 移动的过程中，气缸内容积逐渐增大，形成一定真空度，于是空气和燃油的可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为 0.075MPa0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，气体温度升高到370K 400K。（2）压缩行程 为使可燃混合气迅速燃烧，达到改善发动机动力性和经济性的目的，必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩，以提高可燃混合气的温度和压力。因此，在进气行程结束时立即进入压缩行程，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，由于进、排气门均关闭，气缸内容积逐渐减小，可燃混合气压力、温度逐渐升高。压缩终了时，气缸内的压力约为 0.6MPa1.2MPa，温度约为 600K。（3）作功行程 在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。在作功行程中，开始阶段气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达 3MPa 5MPa，瞬时温度可达 2200K2800K。随着活塞下行，气缸容积增大，气缸内压力、温度逐渐下降，作功终了时，压力约为 0.3 0.5MPa，温度约为 1300K1600K。（4）排气行程 为使循环能够连续进行，须将燃烧产生的废气排出。在作功行程终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。排气行程终了时，由于燃烧室容积的存在，气缸内还存有少量废气，气体压力也因排气系统存在排气阻力而略高于大气压力。此时，压力约为 0105MPa 0115MPa，温度约为 900K1200K。让 学生 理解 四冲 程工 作过程 要 求学 生上 讲台 填写 不同 冲程 曲轴 所转 角 9 度 510 分钟 巩固 练习 1.发动机由那些机构和系统组成？2.叙述四冲程发动机工作原理。25分钟 小结 本节课主要讲解了两部分内容，一个是发动机构造，包括两大机构，五大系统，另一个是发动机基本工作原理，四冲程，进压做排。12分钟 课 后作业 1.说明发动机各常用术语的含义。2.什么是发动机的工作循环？板书 设计 第二章 发动机构造及工作原理 一、发动机总体构造:1、曲柄连杆机构 2、配气机构 3、启动系统 4、燃油喷射系统 5、点火系统 6、润滑系统 7、冷却系统 二、发动机工作原理 1、进气冲程 2、压缩冲程 3、做功冲程 4、排气冲程 三、小结及作业 教学评价