四行程柴油发动机与汽车理论教案.docx

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四行程柴油发动机与汽车理论教案

汽车驾驶员训练机构

教案

课目名称四行程柴油发动机与汽车理论

适用对象汽车驾驶员

授课教员张晓铭

职务教　员

所在单位42集团军司卫大队

使用时间二〇〇九年四月

汽车驾驶员训练机构教案纸（首页）

课目

名称

四行程柴油发动机与汽车理论

课时

180分钟

授课

目的

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

授课

条件

1、多功能教室

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

（一）柴油机的基本特点和构造

（二）柴油发动机的工作原理

授课

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：

四行程柴油发动机与汽车理论

目的：

通过学习使大家掌握

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

内容：

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

时间：

180分钟

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：

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；【插图】

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。

【插图】

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。

【插图】

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。

【插图】

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。

【插图】

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。

【插图】

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。

3、柴油发动机的基本结构

发动机结构好记忆，两大机构四个系。

曲柄连杆和配气，燃料润滑莫忘记，还有冷却起动系。

4、四行程柴油发动机的工作原理

进气行程、压缩行程、排气行程、作功行程。

思考题：

1、发动机的常用术语有哪些？

2、四行程柴油发动机的工作原理是怎样的？

学习汽车的构造及相关理伦知识

汽车的发展史

柴油车与汽油车的对比（点火方式不同、压缩比不同、所用然料不同、混合气形式不同）

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