四行程柴油发动机及汽车理论教案Word文档下载推荐.docx
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2、教学课件
重点
(一)柴油机的基本特点和构造
(二)柴油发动机的常用术语
(三)柴油发动机的工作原理
难点
(二)柴油发动机的工作原理
基本
思路
课堂授课结合挂图,多媒体及实物进行,授课结束后组织实物模拟练习。
汽车驾驶员训练机构教案纸(正文)
授课内容
提示
课目:
目的:
通过学习使大家掌握
内容:
时间:
方法:
课堂学习
要求:
1、遵守课堂纪律
2、积极开动脑筋
3、理论联系实际
大家好,今天我们一起来学习四行程柴油发动机与汽车理论。
引言:
一提起汽车,我想大家肯定不陌生。
几个轮子,在公路上驰骋,能够载人拉货。
那我想问一下大家:
“汽车的载人拉货、高速驰骋的动力从哪里来?
”本课将围绕这个问题展开学习。
本次课内容分二大部分:
一是四行程柴油发动机相关理论;
二是学习汽车理论。
我们将重点学习四行程柴油发动机。
通过本课学习,使同志们了解:
1、了解柴油机的基本特点和构造;
2、熟悉柴油发动机的常用术语;
3、掌握柴油发动机的工作原理;
4、了解汽车理论相关常识。
实施方法,采取理论讲授。
时间45分钟。
要求认真听讲,严格遵守课堂纪律,用心体会,熟练掌握四行程柴油发动机的基本理论。
首先,我们学习四行程柴油发动机基本理论。
一、四行程柴油发动机基本理论
(一)汽车动力发展史
下面让我们简单回顾一下汽车发展的历史。
(1)古代----马车动力源:
原始生物能;
(2)18世纪末----瓦特的蒸汽机动力源:
水蒸汽
(3)19世纪末----卡尔奔驰的汽油机动力源:
汽油
(4)20世纪初----柴油机问世动力源:
柴油
(5)20世纪中期至今----新型能源问世电能、太阳能、油电混合动力发动机、天然气发动机。
(二)柴油机主要特点
下面,谁能列举几种我军装备的柴油车?
除了大家熟知的大队装配的康明斯EQ1108外,还有一些军队列装的常用车型,如东风2080,红岩2182,南京2045,以及北方奔驰等,都是以柴油发动机为动力。
并且,部队的载重车将逐步取代汽油车,改成柴油车,这是部队发展的趋势和需要。
因为与汽油车相比,柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃燃点,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
因此,柴油发动机无需点火系。
同时,柴油机的供油系统也相对简单,因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。
由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要,柴油机压缩比很高。
热效率和经济性都要好于汽油机,同时在相同功率的情况下,柴油机的扭矩大,最大功率时的转速低,适合于载货汽车的使用。
柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;
另外柴油机工作粗暴,振动噪声大;
柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难。
在环保方面,柴油机的二氧化碳排放平均比汽油机的低30%-35%。
总之,柴油机具有以下特点:
(1)压缩比高。
直接喷射式柴油机的压缩比一般为16~18;
分隔式燃烧室柴油机的压缩比为18~22;
增压柴油机的压缩比为14~16。
(2)转速低。
柴油机转速一般多在2000~2200转/分范围内,且有进一步降低的趋势,而汽油机转速较高,一般为5000~6000转/分。
(3)缸数多。
柴油机气缸数一般在6~16缸范围内,其中6缸和6缸以下柴油机多为直列式结构;
6缸以上柴油机多呈V型结构,如V8、V10、V12和V16等。
(4)运行故障少,燃料消耗少,汽车尾气排放污染少。
(5)自身质量大,噪音大,维修不便。
(三)四行程柴油发动机工作原理
【本课的重点与难点】
一、能量转换原理
刚才我们对四行程柴油发动机有了大概的了解,解决了四行程柴油发动机“是什么”的问题。
接下来,我们要学习四行程柴油发动机的工作原理,也就是解决个“为什么”的问题;
即:
为什么四行程柴油发动机能把“柴油”变成汽车行驶的动力。
(请大家不要翻书,因为书本内容太抽象,难理解,难记忆,容易产生厌学怕学的心理!
)
1、柴油的物理特性
燃料挥发性不易挥发
燃料燃点220-250℃着火点较高
点火方式高温压燃式
压缩比一般为16-22
热效率45%
经济性柴油机较高,比汽油节油15%-30%
2、特点 价格便宜,功率大、可靠性高,比较笨重,体积较大,成本较高,振动噪声大;
柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难
3、应用载客汽车、轿车大、中型载重货车(近年逐步应用于轿车)
(如果让你现在利用柴油的特性,发明一种机器产生动力,你会怎么做呢?
二、能量转换的方法
依据柴油物理特性,经过多年的专家和科学家的研究和实践,发明了四行程柴油发动机。
简单的说,就是把一定的柴油放在一定容积的容器内,通过高温、高压等外部环境的影响,使柴油自身储存的化学能瞬间激发、爆燃,产生强大的动能,即:
强大的气体压力。
利用这个强大气压动能推动发动机的曲轴旋转,通过一系列的复杂的动力传递过程,进而最终推动汽车的车轮的旋转,驱动汽车行驶。
(发散思维:
除了汽柴油等不可再生的能源外,一定还存在其他的能源,比汽柴油的能量转化率更高、更环保、更能有效利用------太阳能、风能、电能、核能、甚至磁场能,这将是未来发展方向)
三、能量转换途径
刚才简单讲了柴油通过高温压燃产生动能的原理,即:
能量的转换原理;
解决了四行程柴油发动机为什么能产生动力的问题。
下面,我们讲一讲四行程柴油发动机怎么样来产生动力的,通过几步来实现;
即能量的转换途径。
下面,我们先来看一段视频。
【四行程柴油发动机工作原理的视频】
与汽油机一样,四行程柴油发动机每完成一次能量转换均要经过进气、压缩、做功、排气四个行程,这四个行程周而复始,促使发动机连续工作。
1、进气行程
进气门开启,排气门关闭,活塞从上止点向下止点移动,气缸容积增大,压力降低,经过滤清的空气被吸入气缸,活塞移动到下止点后,进气门关闭,进气行程结束。
2、压缩行程
此时进排气门均关闭,活塞上行,活塞上方容积缩小,空气被压缩,压力和温度迅速升高。
当活塞到达上止点时,压缩行程结束。
因柴油机压缩比高,压缩终了时气缸内空气压力可达3.5~4.5兆帕,温度高达750~1000K,大大超过了柴油的自燃温度。
3、作功行程
当压缩行程接近终了时,喷油器将柴油以极细雾粒喷入被压缩的空气中燃烧,使缸内压力和温度急骤升高,此时气缸内的最高压力可达10兆帕以上,最高温度可达2000~2500K。
在高压气体的推动下,活塞向下运动,并通过连杆使曲轴旋转对外作功。
4、排气行程
排气门开,活塞从下止点移到上止点,气缸容积减小,燃烧后的废气被挤出气缸。
(四)四行程柴油发动机基本结构
一、柴油机常用术语
刚才我们观看了发动机工作的视频,学习了四行程工作原理,其中涉及了一些发动机的专业术语。
1.上止点:
活塞顶所能到的最高位置
2.下止点:
活塞顶所能到的最低位
3.活塞行程:
上、下止点之间的距离叫“活塞行程”。
活塞每移动一个活塞行程,曲轴必须旋转半周(180度)
4.燃烧室容积:
活塞位于上止点时,活塞顶上方的容积叫“燃烧室容积”
5.气缸工作容积:
活塞从上止点到下止点所让出的容积,叫“气缸工作容积”
6.气缸总容积:
燃烧室容积和气缸工作容积之和叫“气缸总容积”
7.压缩比:
气缸总容积与燃烧室容积之比叫“压缩比”。
柴油机的一般为15~22。
前面我们已经学习了四行程柴油发动机的特点、工作原理和专用术语,下面我们来学习四行程柴油发动机的基本结构。
一个发动机总共有8000-10000个零部件组成。
结构复杂,组织精密,是个完整的系统。
让人一时摸不着头脑。
我们还是回到前面,从发动机的基本原理入手。
二、结构设计要求
把一定的柴油放在一定容积的容器内,通过高温、高压等外部环境的影响,使柴油自身储存的化学能瞬间激发、爆燃,产生强大的动能,即:
利用这个强大气压动能推动发动机的曲轴旋转,通过一系列的复杂的动力传递过程,进而推动汽车的车轮的旋转,驱动汽车行驶。
【视频】
因此,要制造一个发动机,就要具备以下几个基本条件:
1、要能提供燃料:
柴油。
【燃料】
2、要能提供空气。
【配气】
3、高温:
最高温度可达2000~2500K。
要能及时给发动机冷却降温。
【冷却】
4、高压:
气缸内的最高压力可达10兆帕以上,柴油机的压缩比高达15~22。
受挤压的零部件一旦运动一定会产生剧烈的摩擦。
【润滑】
5、初始动力:
柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃燃点,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
【启动】
(开动脑筋,除了以上的需要解决的问题外,还需要解决什么问题?
6、容积、传递装置:
提供反应容器和动力传输。
【曲柄连杆机构】
三、柴油发动机基本构造
由曲柄连杆机构、配气机构、燃料系、润滑系、冷却系、起动系等组成。
【插图】
1、曲柄连杆机构的作用是实现能量转换的机构,它包括发动机机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成;
2、配气机构作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的需要,定时开启和关闭进、排气门,确保可燃混合气(或新鲜空气)准时进入气缸和废气及时从气缸排出。
它由气门组和气门传动组组成。
3、燃料系它包括燃油供给装置和空气供给装置。
燃油供给装置由喷油泵、调速器、喷油器、高压油管、低压油管、回油管及其辅助装置如:
油箱、输油泵、燃油粗细滤清器等组成。
空气供给装置由空气滤清器、进排气支管和排气消声器等组成。
4、润滑系的作用主要是起润滑、冷却、清洗、密封和防锈。
它由机油滤清器、限压法、旁通阀、机油散热器、机油压力表、机油温度表、机油尺和润滑油道等组成。
5、冷却系作用是使发动机的冷却液保持在80~90℃的正常范围内工作。
它由散热器、水泵、节温器、风扇、传感器、水套、水温表等即将组成。
6、起动系主要有起动机、冷起动预热装置组成。
我们在电器部分将重点介绍。
在柴油机的基本结构中可看出,柴油机与汽油机在结构上是基本相同的。
所不同的是柴油发动机没有点火系;
在燃料系中取消了化油器和汽油泵。
增设了喷油泵、喷油器、输油泵和调速器。
有的柴油车上还增设有空气起动装置或冷起动装置。
学习了发动机的基本结构,为进一步了解发动机的内部结构。
请大家看一段视频。
二、汽车理论常识
【一般性了解】
1、汽车的动力性
2、汽车的燃油经济性
3、汽车的制动性
4、汽车的操纵稳定性
5、汽车的平顺性
6、汽车的通过性
小结:
1、柴油发动机的特点
一高一低,一多一少,一不便。
(压缩比高、转速低、缸数多、故障少、噪音大、维修不便)
2、发动机的常用术语
常用术语要记牢,上下止点要知晓。
行程即为两者间,工作容积知多少。
活塞到顶是燃烧,燃烧排量总容积。
唯有两者比一比,方可知晓压缩比。
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