汽车发动机工作原理教案

课程汽车发动机构造与维修第一章汽车发动机总论第一节汽车发动机的工作原理授课时数1授课班级教具多媒体课件授课方法讲解法、发现法、设问法、教学目的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提要教学内容、方法和过程复习（3min）设问请同学回答讲授新课（35min）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。不管是怎样的发动机，其基本原理是一样的吗？二、四行程汽油发动机的工作原理1.汽油发动机的组成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；多媒体播放然后提问要学生回答板书多媒体播放讲述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。VcVhVcVcVhVcVa1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。四冲程：进气、压缩、做功、排气。（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，气缸内学生讨论归纳板书多媒体播放讲述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。（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。学生讨论归纳板书多媒体播放讲述但压缩比太高，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。工作特征：进、排气门均关闭，活塞上行，缸内压力、温度升高。（3）作功行程（图3）作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门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。学生讨论归纳板书多媒体播放讲述工作特征：进、排气门关闭→混合气燃烧、膨胀→活塞下行。（4）排气行程（图4）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，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。学生讨论归纳板书小结：（5min）布置作业（2min）工作特征：进气门关、排气门开、活塞上行。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。小结：1.发动机的基本组成2.发动机的基本术语3.四冲程发动机的工作过程4.四行程发动机的工作特点思考与练习：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?