汽车发动机教案.docx

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汽车发动机教案

长沙县职业中专

汽车发动机教案

任教者：

刘俊

2017年下学期

汽车发动机教案

关于教案的几点说明：

1、本教案主要着重于对教学过程的设计，对教学的具体内容则主要体现于课件中。

2、本教案中的教学方法设计内容用红色字体表示，以区别于一般课程内容。

3、由于本课程由多从头到教师讲授，在教学研究过程中对教学重点难点进行了较为细致的分析，并对难点的突破方法进行了初步探讨，体现于教案开头之“难点突破方法栏”中。

4、对教学重点的强调由于不同教师根据各自的授课特点采用的方法不尽相同，教案中未体现。

教案1

教学时数：

2

重点：

发动机的基本术语、单缸汽油机的工作原理

难点：

单缸发动机工作原理

难点突破方法：

利用学生已有的物理知识，着重强调活塞的运动方向、气门的开闭情况、气缸容积的变化与缸内压力温度的关系，使学生通过一个行程的讲授掌握知识的规律，进而很自然地接受其他各行程的工作原理。

第一章发动机的工作原理和总体构造

第一节发动机的分类

1）按照所用燃料分类：

汽油机、柴油机、煤气机……

2）按照行程分类：

二行程发动机、四行程发动机

3）按照冷却方式分类：

水冷式发动机、风冷式发动机

4）按照气缸数目分类：

单缸发动机、多缸发动机

（5）按照气缸排列方式分类：

直列式发动机、双列式（V型）发动机

（6）按照进气系统是否采用增压方式分类：

增压式发动机、非增压式

发动机

第二节四冲程发动机工作原理

4、单缸发动机的结构利用课件讲授，对照课件中的结构图，逐一讲授，使学生对四冲程发动机的构造有一个初步的了解，特别就弄清楚曲柄连杆机构和配气机构的基本工作情况。

为了加深学生的印象，应对发动机的重要零件加以特别强调，以加深学生的印象：

曲轴之“曲、”连杆之“连、”活塞之“活”与“、塞气”门之“门、”气缸之“缸（容器）”等，使这些发动机的重要机件在学生脑海中留下深刻的印象，提高教学效果。

二、发动机常用基本术语利用课件进行讲授，对照课件中的构造简图，对发动机的常用术语逐一说明，简单说明其含义。

特别注意强调术语中的关键字：

止点——止、气缸总容积——总、气缸工作容积——工作、燃烧室容积——小、压缩比——比、排量——排。

这些关键字的意义讲清了，不但可使学生掌握这此术语的含义，更能增强学生的学习兴趣。

三、四行程汽油机工作原理

1、进气行程

2、排气行程

3、作功行程

4、排气行程

讲授过程是：

先对照课件中不运动的示意图进行讲授，再利用动画加深理解。

讲授中特别强调的应该是：

气门的开闭情况、活塞开始时的位置及运动方向、气缸的气体压力和温度的变化规律，行程终了时气门的开闭情况等，具体参数只是帮助学生理解，不作为重点内容强调。

工作过程全部讲授完成后，利用动画对工作过程进行小结。

教案2

教学时数：

2

重点：

柴油机与汽油机工作原理上主要区别

难点：

二行程发动机的工作原理

难点突破方法：

利用学生已有的四行程发动机的知识，着重将活塞上方和下方的工作分别清晰的分开，使学生对曲轴箱换气的原理形成清晰的思路。

四、四冲程柴油机的工作原理

1、进气行程

2、压缩行程

3、作功行程

4、排气行程教学方法：

仍利用课件演示讲授，由于已讲授四行程汽油机的工作原理，柴油机工作原理重点放在其工作原理与汽油机的区别上。

四个过程讲授结束后，利用动画进行小结，留出10分钟左右的时间，让学生自己总结出其规律。

五、二冲程汽油机的工作原理

1、二行程汽油机与四行程汽油机结构上的主要区别

（1）没有专门的配气机构，而是在气缸壁上开有三对窗孔：

由上而下依次是：

排气孔、换气孔、进气孔。

活塞同时作为换气阀使用。

（2）曲轴箱是密封的。

2、二行程汽油机的工作原理（利用课件演示讲授）第一行程：

活塞由曲轴带动由下止点往上止点运动，当活塞上行到将换气口、排气口关闭时，以进入汽缸的混合气被压缩，直至上止点压缩行程结束。

同时，随着活塞上行，活塞下方曲轴箱容积增大，形成一定真空度，当活塞上行到进气口露出时，混合气被吸入曲轴箱内。

第二行程：

当活塞上行到接近上止点时，火花塞产生电火花，点燃汽缸内的混合气，在高温、高压的燃气压力作用下，活塞由上止点向下止点运动，带动曲轴旋转作功。

当活塞下移止将进气口堵住时，随着活塞的继续下移，曲轴箱内的混合气被预压。

当活塞下行至排气口露出时，燃烧后的废气在自身压力下经排气口排出气缸，紧接着换气口开启，曲轴箱内被预压的混合气经换气口进入气缸。

教学方法：

引导学生将活塞上方和下方分开考虑，待学生已基本理解内容后，再综合起来分析讲授。

3、小结：

可见二行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气、换气五个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了二个行程，相应地曲轴旋转了一圈。

利用动画进行小结，让学生自己观察得出结论，最后由老师对学生的结论进行讲评。

教案3

教学时数：

2

重点：

内燃机型号编制规则

六、二冲程柴油机的工作原理

教学方法：

利用课件演示其工作过程，由于学生已具有二行程汽油机的工作原理知识基础，可让学生观察课件中的动画，总结出工作原理，最后由老师对学生的总结进行讲评。

第三节发动机的总体构造

一、机体组

二、曲柄连杆机构、

三、配气机构

四、燃料供给系统

五、冷却系

六、润滑系

七、点火系（汽油机所特有）教学方法：

利用学生已有和感性知识进行引导讲授。

第四节内燃机产品名称和型号编制规则为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准（GB725－91）《内燃机产品名称和型号编制规则》中对内燃机的名称和型号作了统一规定。

1.内燃机的名称和型号内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。

内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。

内燃机型号由以下四部分组成：

首部

中部

尾部

区分符号

系列符号

缸数符号

徑的mm

程无符号

数表示）

3.型号编制举例

（1）汽油机

1E65F:

表示单缸，一行程，缸径65mm，风冷通用型

4100Q:

表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用

4100Q-4:

表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种

变型产品

CA6102:

表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA

表示系列符号

8V100:

表示八缸，四行程、缸径100mm,V型，水冷通用型

TJ376Q:

表示二缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示

系列符号

CA488:

表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA

表示系列符号

（2）柴油机

195:

表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型

165F:

表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型

495Q:

表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用

6135Q:

表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用

X4105:

表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号

教学方法：

先由教师指导学分析其中的一些型号，绝大多数型号则让学生自己分析得出结论后，由教师通过讲评首先肯定学生的分析能力，再帮助他们纠正其中的错误或补充其不足。

教案4

教学时数：

2

重点：

机体组的构造分析、安装使用注意事项

难点：

机体组的构造

难点突破方法：

利用课件展示构造，并利用现场教学加深印象

第二章曲柄连杆机构

第一节概述

功用

1、把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩。

2、把飞轮的旋转运动转化为活塞的往复直线运动。

教学方法：

想一想，这二个功用分别通过哪些行程实现？

（启发）结论：

在作功行程中，曲柄连杆机构把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。

二、组成曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组：

机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

三、工作特点

1、工作条件差（教学方法：

通过工作原理分析得出结论：

“三高：

高温、高压、高速；而且受腐蚀性气体的作用。

”）

2、受力大。

（教学方法：

通过工作原简单分析说明）

3、润滑困难。

（同上）

四、受力分析主要承受气体作用力、往复惯性力、旋转离心力及机件摩擦力的作用。

这些力不断大小和方向不断发生变化，其作用效果可由曲——连机构对不同位置的受力进行分析得出。

教学方法：

分析其中一个位置的受力，其余引导学生自主分析

第二节机体组

气缸体

利用课件展示其基本构造，并对其不同部分的构造和作用进行分析

1.气缸体形式

（1）一般式：

亦称元裙式

（2）龙门式：

亦称有裙式

（3）隧道式：

亦称整体式

分别利用课件展示其基本构造，并对其特点进行分析，重点是将基本思路展示在课堂上，帮助学生在理解上基础上记忆。

2.气缸体冷却形式

（1）水冷式

（2）风冷式

教学方法：

通过课件展示，并分析其优缺点。

3.气缸的排列形式

（1）直列式

（2）双列式（V型）

（3）对置式

教学方法：

利用课件演示

4.气缸套

（1）干式气缸套：

外表面不与冷却水接触。

（课件展示）

（2）湿式气缸套：

外表面与冷却水直接接触。

（课件展示）

二、气缸盖

1、气缸盖的功用

（1）密封气缸

（2）安装其他机构的零件

（3）组成进气道

2、气缸盖的结构：

一般用灰铸铁或铝合金铸造而成。

重点：

进、排气管的安装座、气门安装座、冷却水腔体、进排气道、燃烧室的型式、紧固螺栓及紧固顺序。

教学方法：

利用课件展示，并分析说明

三、气缸垫

1、气缸垫的功用：

密封

2、气缸垫的结构

3、气缸垫的安装注意事项：

（原则是：

卷边朝向硬表面和易修复表面）

四、油底壳

1、油底壳的功用：

盛装机油，密封曲轴箱

2、油底壳的构造

教案5

授课时数：

2重点：

活塞的结构、气环的形状及安装注意事项、活塞销的连接方式难点：

矩形环的泵油作用、恒范钢片式活塞的结构

难点突破方法：

分析活塞的受热和其各部位温度的变化规律，进而引导学生分析：

为了让活塞正常工作时是下圆柱形，其常温下形状应该

如何？

第三节活塞连杆组

1、活塞

（1）活塞的功用：

承力、传力、密封

（2）活塞的工作条件：

高速、高压、高温、受力大**由工作过程分析讲授

2、对活塞的要求：

1）要有足够的刚度和强度，传力可靠；

2）导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；

3）质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力

3、活塞的构造

1）活塞顶部

2）活塞头部

3）活塞裙部

（1）预先做成椭圆形（见课件）

（2）开槽（膨胀槽和隔热槽）

（3）局部去除金属

（4）恒范钢片活塞综上所述，活塞的整体形状可描述为“上小下大，裙部不圆”。

4、活塞的偏心布置

向作

有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，功行程中受主侧压力的一方偏移了1〜2mm（图2-19）。

这种结构可

使活塞在从压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。

在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。

（见

课件）

二、活塞环

1、气环

1）气环的功用：

密封、传热

2）气环的工作条件：

高温、高速、润滑困难、受冲击力作用

3）气环的材料：

灰铸铁

4）气环的密封原理（见课件）

5）气环的断面形状

（1）矩形环及其泵油作用

（2）微锥形环

（3）扭曲环：

内切扭曲环、外切扭曲环

（4）梯形环

（5）桶面环

（借助课件分别说明各种环的优缺点、安装使用注意事项。

）

教案6

授课时数：

2

重点：

油环的结构、活塞销的连接方式、曲轴的结构及支承方式难点：

活塞销的连接方式、曲轴的平衡难点突破方法：

（启发）四缸以上发动机的曲轴自身受力是否平衡？

铸铁和锻钢曲轴在结构上为什么不同？

引导学生自主分析，老师要通过不断启发（形状？

材料？

膨胀？

）使学生的思路逐步接近正确答案，并对学生的思路进行讲评。

3、油环

1）普通油环（利用课件辅助，讲授其作用及优缺点）

2）组合式油环（讲授方法同上）

三、活塞销

1、活塞销的功用：

连接、传力（根据工作过程加以简单引导，可由学生自主分析得出结论，教师进行点评）

2、工作条件：

受冲击、润滑困难（讲授方法同上）

3、活塞销的结构及尺寸分组（其形状是中空圆柱，几种具体结构见课件）

4、活塞销的连接方式

（1）全浮式：

工作过程中，活塞销与活塞销座及连杆间均为间隙配合。

（2）半浮式：

工作过程中，上述二个位置只有一个位置为间隙配合，另一处为过盈配合。

四、连杆

1、功用：

连接活塞与曲轴

2、工作条件：

受力大且复杂（针对其工作特点引导之）

3、连杆的构造

（1）连杆小端

（2）杆身

（3）大端及连杆盖（以上内容分别对照课件讲授）

（3）连杆的润滑方式（小端可采用压力润滑或飞溅润滑，大端均采用压力润滑）

五、连杆轴承

1、功用：

减摩（磨）

2、结构（由于连杆轴承的结构较为简单，对照课件进行简单讲授即可）

第四节曲轴飞轮组

一、曲轴飞轮的组成（对照课件简单描述，后面将详细介绍其结构和功用）

二、曲轴飞轮组的主要机件

1、曲轴

（1）功用：

运动转换、功率输出

（2）工作条件：

受力大且冲击性强、速度高、

（3）曲轴的构造：

前端、后端、主轴颈、连杆轴颈、曲拐（分别利用课件对各组成部分的结构进行详细讲授）

（4）曲轴的支承方式

1全支承式曲轴：

结构特征：

主轴颈数量=连杆轴颈数+1，即每道

连杆轴颈两边均有主轴颈支承。

2非全支承式曲轴：

结构特征：

主轴颈数量W连杆轴颈数。

（5）曲轴的平衡（利用课件展示其效果）

教案7

教学时数：

2

重点：

多缸机的工作顺序、主轴承盖的安装注意事项

难点：

六缸机、八缸机的作功情况表

难点突破方法：

详细分析不同缸数发动机的作功间隔角，将之与一个行程的角度（180°）比较，得出结论。

具体列表方法：

只按工作顺序列出其作功行程在表中的位置，其余问题则迎刃而解。

（6）曲轴的轴向定位：

止推片式、马鞍形主轴承式

（7）多缸发动机的工作顺序

（分析多缸机各缸工作顺序，并画出作功情况表，利用课件展示作功情况表的画法：

先分析分段角度并画出相应空白表格，然后在表中按工作顺序填入各缸的作功行程，其余行程则可很容易地填入，这样，将较难理解的内容变成为通过学生的自主学习由学生完成——变难

为易）

如：

四缸工作顺序为1-3-4-2的发动机的作功情况表

1

2

3

4

作功

二

作功

三

作功

四

作功

表中的空格学生可很容易地填入，这们便使难以理解的作功情况表，

变成以学生自己画出的表格，理解也自然变得容易起来。

）

1四缸发动机曲拐布置及工作情况表（1-2-4-3）

2二缸发动机的工作情况表（1-2-0-0）

3直列六缸发动机的曲拐布置及工作情况表（1-5-3-6-2-4）

4V型八缸发动机的曲拐布置及工作情况表（1-8-4-3-6-5-7-2）

（各种发动机的曲拐布置用课件展示讲授）

二、飞轮

1、功用

（1）贮存能量，保证发动机运转平衡

（2）作为其它机构和系统检查调整的定位基准

（3）启动元件

（4）动力输出

2、结构（用课件展示讲授，飞轮的结构较为简单，但要强调其安装

紧固的具体要求及重要性。

）

三、曲轴扭转减震器

1、功用

2、结构（对照课件讲授）

教案8

教学时数：

2

重点：

气门间隙及其变化

难点：

配气相位及其作用

难点突破方法：

合理分析气流运动规律，利用学生已有物理知识引导分析，“气门在止点开启和关闭”与“气门早开晚关”哪个更合理？

学生一旦得出了正确结论，便容易从感情上接受后面要讲的理论性较强的知识了。

第三章配气机构

第一节概述

配气机构的功用：

按照发动机的工作顺序和工作要求，在规定的时刻（定时）开启和关闭进排气门，保证进气充足，排气彻底，并保证关闭时密封严密。

充气效率：

（不作为重点，简单描述即可）

三、配气机构的型式

1、按气门的安装位置：

气门顶置式、气门侧置式

2、按配气凸轮轴的布置位置：

凸轮轴下置式、中置式、下置式

3、按曲轴与配气凸轮轴的传动方式：

齿轮传动、链条传动、同步齿形带传动。

4、按每个气缸的气门数：

二气门式、四气门式，五气门式、八气门式等。

四、配气机构的组成和工作（对照课件加以讲授）

五、气门间隙：

凸轮以基园部分工作时，气门尾端与气门控制元件间的间隙。

（对照课件，着重说明留气门间隙的目的，及进排气门气门间隙的差异）

第二节配气相位

一、配气相位的概念：

用曲轴转角表示的，进排气门的开闭时刻及开启的延续时间。

气门的开启及无效角的概念

1、进气门早开：

为了消除无效角的影响，使进气开始时有较大的气门开度。

2、进气门晚关：

消除无效角的影响，并利用进气终了时气流的惯性进气。

3、排气门早开：

利用废气自身的压力排气、消除无效角的影响。

4、排气门晚关：

消除无效角的影响，利用排气流的惯性排气。

二、气门重叠

由于进气门早开，排气门晚关，使排气行程上止点前后，两个气门同时保持打开状态，即进排气门重叠开启，这一现象称为气门重叠,其对应的曲轴转角称为气门重叠角。

（根据工作原理及气流流动特点，解释虽然两气门处于同时打开状态，但进气气流与排气气流不会相互窜通课件）

三、进排气站的实际开闭时刻和持续时间

进排气门实际的开闭时刻和持续时间用图形来表示，称为配气相位图，如下图所示。

（讲授过程中，用动画展示进排气门的开闭情况，演示配气相位的

变化及其含义，以加深学生理解）

教案9

教学时数：

2

重点：

气门组零件的结构

难点：

气门组零件锁定于气缸盖上的原理

难点突破方法：

将气门组零件形状及位置的相对关系描述清晰，在

此基础上，利用课件展示，使学生对这部分内容加深认识

第三节配气机构的主要零部件

一、气门组

包括：

气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧

（课件展示上述图形，首先使学生对气门组的零件有初步印象）

1、气门

1）功用：

控制进、排气管的开闭。

2）工作条件：

承受高温、高压、冲击、润滑困难。

3）要求：

足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。

4）材料：

进气门采用合金钢（铬钢或镍铬等），排气门采用耐

热合金钢（硅铬钢等）。

5）构造：

气门由头部、杆身和尾部组成。

（1）气门头部

气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45。

，也

有30°，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。

气门密封锥面与气门座配对研磨。

（用课件展示其头部形状）

（2）气门杆部

杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。

气门杆表面经过热处理并且磨光，一般是实心的，有的是空心的，空心杆质量轻，运动惯性力小。

（3）气门尾部

气门尾部开有特殊形状的凹槽，用以与气门组的其他零件配合，

将气门可靠锁定在气缸盖上。

（用课件展示其形状）

2、气门导管

1）功用：

为气门运动导向。

2）结构

气门导管的基本形状为一中空圆柱，其内孔也气门导杆为精密间隙配合，其外表面与缸盖上的气门导管安装孔为过盈配合。

有些发动机为了使各缸导管嵌入高度一致，在导管上开定位环槽用以安装定位卡簧。

（讲授过程中，用课件展示气门导管的不同形状）

3、气门弹簧

1）功用：

保证气门回位；防止运动时传动件发生脱离。

2）结构

（1）圆柱螺旋弹簧

（2）变距螺旋弹簧

（3）同心布置的两根螺旋弹簧（旋向相反）

4、气门弹簧座

1）功用：

与气门锁片、气门弹簧配合，将气门组零件可靠锁止于气缸盖上。

2）结构

其所表面为二个高度较小的圆柱形组合体，内孔为上大下小的锥

形孔。

（具体结构见课件所示）

5、气门锁片

1）功用：

将气门弹簧座与气门尾端可靠锁定在一起，防止运动中松脱。

2）结构：

为二片状结构，其组合后的外表面与气门弹簧座的内

孔形状完全一致，面其组合后的内表面与气门尾端的形状完全吻合

6、气门座

1）功用：

气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。

2）结构型式

（1）整体式：

直接在气缸盖上镗出气门座。

（2）气门座圈式：

用高强度合金钢单独加工成环状，过盈配合压装于气缸盖上。

（用课件展示气门组零件安装于气缸盖上后的效果，以加深各零件位置和作用的认识，并对各零件的作用加以总结）

教案10

教学时数：

2

重点：

气门传动组各主要零件的结构。

二、气门传动组

1、气门传动组的功用：

传递凸轮轴T气门之间的运动

2、气门传动组的组成：

气门传动组包括：

配气正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂组件等。

3、配气机构的主要零件

1）凸轮轴

1）功用：

控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。

（2）工作条件：

（3）承受气门间歇性开启的冲击载荷。

耐磨，抗冲击韧性，刚度。

材料：

优质钢、合金铸铁、球墨铸铁

（4）结构：

凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达。

（5）凸轮轴的轴向定位：

止推片式、止推轴承式、止推螺钉式。

2）凸轮轴的驱动

（1）齿轮传动：

应用在下置凸轮轴发动机。

采用斜齿齿轮（用课件辅助）。

（2）同步齿形带传动（用课件展示）。

挺柱

（1）作用：

将凸轮的推力传给推杆或气门。

（2）挺柱的分类

按挺柱的结构可分为：

菌形、筒形、滚轮式（分别用课件展示其结构，并用实物辅助之）

按其工作过程高度是否可自动调整：

普通挺柱、液力挺柱。

3）推杆

（1）作用：

将挺柱传来的推力传给摇臂。

（2）工作情况：

是气门机构中最容易弯曲的零件。

强度要求高，

尽量短。

（3）材料：

硬铝或钢

4）摇臂组件

（1）功用：

将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端

以推开气门。

（2）结构（利用课件及实物讲授结构）

（需要着重强调的是：

摇臂是不等臂杠杆、其上设气门间隙调整

螺钉。

）

教案11

教学时数：

2

重点：

气门间隙调整的方法步骤

难点：

气门间隙调整的基本原则及通用方法难点突破方法：

不针对具体机型讲授气门间隙的调整方法，让学

生掌握气门间隙调整的基本原则和通用方法，使学生不是仅能对

实验中接触的机型进行气门间隙的调整操作，而是能对将来遇到

的所有留气门间隙的机型都能按通用的原则和方法，通过自主分析找到气门间隙调整的方法。

（那么，学生将来对全世界所有