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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作中等职业学校骨干专业教师国家级培训专 业 课 教 案 课 题 发动机工作原理与总体构造 姓 名 关廷广 工作单位 安徽省蒙城县庄周高级职业中学 培训基地 山东巴伐利亚职教师资培训中心 时 间 2009.09 授课人关廷广授课班级授课课题发动机工作原理与总体构造授课时间教学目标知识点：发动机的分类发动机的基本术语发动机的总体构造发动机工作原理能力点：熟练掌握发动机基本术语和总体构造理解发动机分类掌握发动机工作原理主要内容发动机分类发动机基本术语发动机总体构造发动机工作原理教学重点发动机的基本术语发动机总体构造发动机工作原理教学难点发动机的基本
2、术语发动机总体构造发动机工作原理教学方法重点分析讲解归纳小结多媒体演示课时分配共4课时，其中教学过程及内容第1课时 内燃机的分类与发动机的基本术语简要介绍：要求学生理解柴油机与汽油机的区别要求学生理解四冲程与二冲程的区别图2-1：汽油机和柴油机的比较一、内燃机的分类根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类1根据所用燃料的不同（如图2-1）柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞
3、产生电火花引起燃烧煤气机：汽油机进行适当的改进2按冲程数二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用3按气缸数单缸：只有一个气缸多缸：由多个气缸组成4按气缸排列方式直列立式直列卧式V型5按冷却方式风冷：以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统 如：坦克水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统6按进气方式增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用7按着火方式点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用压燃：靠燃油的自燃
4、来产生燃烧，柴油机所采用8按用途固定式：工程机械采用移动式重点介绍：要求学生理解掌握发动机基本术语图2-2：发动机基本术语二、发动机的基本术语（如图2-2）1上止点 （Top Dead Center）活塞离曲轴旋转中心最远的位置2下止点（Bottom Dead Center）活塞离曲轴旋转中心最近的位置3活塞行程 S上下止点之间的距离4曲柄半径R曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离5气缸工作容积VS（单位 L)活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积VS =(/4)D2S10-36燃烧室容积（余隙容积）VC 活塞位于上止点时， 活塞顶部上方的容积7气缸最大容积Va 活塞位于下止点时,活塞顶部上
5、方的容积Va= VS + VC8内燃机排量 VL所有气缸的工作容积之和VL =iVS9压缩比 气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比 =1+ VS / VC 越大，循环热效率越高汽油机 =79柴油机 =1822第2课时 发动机的总体构造重点分析：要求学生理解掌握发动机的总体构造图2-3：发动机曲柄连杆机构三、发动机的总体构造1机体与气缸盖机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件2曲柄连杆机构（如图2-3）组成：活塞、连杆、曲轴三部分作用：将活塞的往复直线运动曲轴的旋转运动对外输出动力图2-4：电控汽油喷射系统的供给系统3供给系统组成：燃油供给
6、系统和进、排气系统组成作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等示例：电控汽油喷射系统的供给系统（如图2-4）图2-5：发动机配气机构4配气机构（如图2-5）功用：定时开启和关闭进排气门主要部件：气门组、传动组图2-6：汽油机点火系统5点火系统（如图2-6）汽油机和煤气机所采用，点燃混合气主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器图2-7：发动机冷却系统6冷却系（如图2-7）功用：防止发动机过热，及时散发热量分类：风冷、水冷主要部件：水泵、风扇、水箱、节温器图2-8：发动机润滑系统7润滑系（如
7、图2-8）功用：润滑、冷却、清洁、密封、防腐润滑方式：飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾主要部件：集滤器、机油泵、滤清器、各种阀体等图2-9：发动机起动系统8起动系（如图2-9）功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等归纳小结概括基本内容，归纳重点内容布置下一讲的主要教学内容第3课时 四冲程发动机工作原理重点介绍：要求学生理解掌握四冲程发动机工作循环四、四冲程发动机工作原理1四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过
8、程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。2四冲程内燃机工作循环第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0转到180（活塞位于上止点为0CA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。第二冲程：下止点上止点，180360，气体被压缩，进排气门均关闭第三冲程：上止点下止点，360540，气体膨胀，进排气门均关闭；第四冲程：下止点上止点，540720，废气被排出，排气门打开。重点分析：要求学生理解掌握四冲程汽油机各个冲程的工作特点图2-10：四冲程汽油机示功图进气行程（一）汽油机的工作原理1进气行程（如图2-10示功图ra段曲线）由进气门开启到进气门关闭进气
9、提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。）进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.070.09MPa大气压；气缸温度T=370400K。图2-11：四冲程汽油机示功图压缩行程2压缩行程（如图2-11示功图ac段曲线）由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。进排气门都关闭。活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：p=0.811.4MPa；T=600700K。图2-12：四冲程汽油机示功图作功行程3作功行
10、程（燃烧及膨胀行程）（如图2-12示功图czb段曲线）在压缩上止点前1015 CA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：p=35MPa；T=22002700K。右图2-13：四冲程汽油机示功图排气行程4排气行程（如图2-13示功图br段曲线）从排气门开启到排气门关闭的时刻排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。在活塞到达下止点之前3080 CA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气
11、）气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角要求学生理解绘制四冲程汽油机示功图图2-14：四冲程汽油机示功图ra段：进气行程ac段：压缩行程czb段：作功行程br段：排气行程5汽油机示功图（如图2-14）重点分析：要求学生理解掌握四冲程柴油机各个冲程的工作特点（二）柴油机的工作原理1进气行程在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.0850.095Mpa。2压缩行程因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达35 Mpa，温度可高达7501000
12、K。3作功行程在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达69 Mpa，最高温度可达18002200K。做功结束时压力约为0.20.5 Mpa，温度约为10001200K。4排气行程排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0
13、.1050.12Mpa，温度为700900K。要求学生理解绘制四冲程柴油机示功图图2-15：四冲程汽油机示功图ra段：进气行程ac段：压缩行程czb段：作功行程br段：排气行程5柴油机示功图（如图2-15）第4课时 二冲程发动机工作原理简要介绍：要求学生理解二冲程发动机的特点及工作过程图2-16：二冲程发动机唤起机构五、二冲程发动机工作原理1特点二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。2换气机构（如图2-16）没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现3工作过程
14、以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例：上行冲程：活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。下行冲程：活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。要求学生了解二冲程发动机示功图图2-17：二冲程汽油机示功图a：排气孔关闭ac：压缩过程czb：作功过程b：排气孔打开bf：先期排气阶段f：扫气孔开启fdh：扫气过程h：扫气孔关闭ha：额外排气阶段4二冲程发动机示功图（如图2-17）要求学生理解
15、二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别5二冲程与四冲程发动机的比较（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的1/3左右。另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：优点：功率大、运转平稳、配气机构简单缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差10 1山东巴伐利亚职教师资培训中心 Berufspdagogisches Fortbildungszretrum Qingzhou