《汽车发动机构造与维修》教案

授课课题名称汽车整体结构与发动机总体构造授课形式理论课时4教学目标能力目标：1.了解汽车发动机类型；2.理解发动机总体构造、基本术语和主要技术参数。知识目标：1.掌握发动机的作用和基本结构；2.掌握发动机的种类及其特点。素质目标：1.具有良好的思想品德修养和科学的创新精神；2.能进行自我检讨，诚恳接受他人的批评；3.形成良好的团队协作精神；4.锻炼组织沟通能力，能够与团队成员协同解决问题。教学重点1.发动机的基本形状；2.发动机两大机构和五大系统教学难点1.发动机的重要机构；2.发动机各系统和机构的作用教学准备1.多媒体教学设备；2.教学课件、图片、视频；3.三维仿真教学系统；看视频讲授任务一汽车整体结构认知一、设置情景学生作为初学者，初次接触汽车不了解，以图片展示和教师讲述相结合的方式描述一下汽车的发展过程，把重点放在发动机上。二、相关知识（一）汽车的发展过程汽车的发展经过了一个漫长的过程，几个在汽车发展史上有里程碑意义的汽车如下：（1）第一辆蒸汽机汽车（2）第一辆内燃机三轮汽车（3）第一辆内燃机四轮汽车（4）新能源汽车（二）汽车的基本结构汽车主要包括四大组成部分：发动机、底盘、车身、电气设备。（1）发动机：发动机是汽车的动力装置。由两大机构五大系统组成，即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系。（2）汽车的底盘：底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。（3）汽车车身：车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。汽车车身结构主要包括：车身壳体、车门、车窗、车前钣制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等。（4）电气设备：电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机；用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。（三）汽车燃料的改进汽车燃料的发展随着能源时代而变迁，可以分为3个阶段，从燃油汽车→替代燃料汽车（燃气汽车、掺混燃料汽车、两用燃料汽车、双燃料汽车、电动汽车）→燃料电池汽车。（1）燃油汽车阶段。以汽油和柴油为发动机的驱动力，燃料能耗高，汽车尾气排放有氮氧化物、含硫化物和二氧化碳等，是造成城市雾霾的主要原因之一。（2）替代燃料汽车阶段。使用替代车用汽油和柴油的汽车。这种替代燃料汽车分为5种类型：①燃气汽车②掺混燃料汽车（flex-fuelvehicles）③两用燃料汽车（Bi-fuelVehicles）④双燃料汽车（Dualfuelvehicle）⑤电动汽车（ElectricVehicles）（3）燃料电池汽车阶段。将车载燃料电池所产生的电力用作动力的汽车。燃料电池汽车根据入池燃料不同而分为氢燃料电池汽车、车载重整燃料电池汽车和直接甲醇燃料电池汽车等类型。目前，汽车燃料发展已经进入替代燃料汽车阶段，这是一个比较长得发展时期，而且燃料种类多，车型也多，可再生能源如生物乙醇、生物柴油、生物丙醇、一次电力等开始进入汽车燃料领域。三、任务总结1.汽车的发展过程；2.汽车的基本结构。3.汽车燃料的改进。情景描述讲授四、布置作业1.简述汽车的发展过程及整体结构组成。2.简述汽车所使用的燃料是如何一步步改进的.任务二发动机整体构造与工作原理一、设置情景学生为购车人员，对发动机不了解；教师为该汽车销售人员，负责向客户介绍发动机性能。二、相关知识（一）发动机整体构造1.发动机分类发动机种类繁多，活塞式发动机可以按不同特征来加以分类，如下图所示：发动机分类按使用的燃料分按气缸数目分按气门布置位置分按冷却方式分按工作循环分按气缸排列方式分汽油机柴油机气体燃料发动机四冲程发动机二冲程发动机水冷式发动机风冷式发动机顶置气门式发动机侧置气门式发动机直列式发动机V型发动机和对置式发动机单缸发动机多缸发动机图1发动机分类图2.发动机结构发动机总体构造两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统润滑系统冷却系统进、排气系统点火系统（汽油机有，柴油机无）图2发动机总体构造图（二）发动机工作原理1.发动机基本术语图3发动机基本术语示意图（1）工作循环（2）上止点（3）下止点（4）活塞行程（5）曲柄半径（6）气缸工作容积（7）燃烧室容积（8）发动机排量（9）压缩比2.发动机的简单工作原理以四冲程汽油机为例，四冲程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程的顺序不断循环反复的，各缸做功行程错开，使发动机输出功率连续平稳。表1四冲程发动机工作原理工作循环进气门排气门活塞运动曲轴转角进气行程开关上止点到下止点0~180°压缩行程关关下止点到上止点0~180°做工行程关关上止点到下止点0~180°排气行程关开下止点到上止点0~180°（三）发动机性能评价指标1.发动机的动力性指标（1）有效功率eP：发动机曲轴上输出的功率。（2）有效转矩eM：由发动机曲轴输出的转矩。（3）有效平均压力eP：发动机单位气缸工作容积输出的有效功。2.发动机的经济性指标（1）有效热效率e：循环的有效功与所消耗的热量之比。（2）有效燃料消耗率eg：单位有效功所消耗的燃油量。3.发动机的其他性能评价指标（1）排气品质（2）噪声（3）启动性三、任务总结1.发动机的结构和分类；2.发动机基本术语及工作原理；3.发动机性能评价指标；四、布置作业1.发动机的总体构造是怎样的？2.简述发动机的基本工作原理？3.说明发动机各常用术语的含义？4.排量为250mL的六缸发动机，其燃烧室容积为60mL，求其压缩比。授课课题名称曲柄连杆机构的构造与检修授课形式理论+实训课时8+4教学目标能力目标：1.了解汽车发动机的工作循环，掌握曲柄连杆机构的功用、组成、主要零部件的构造和相互装配关系；2.掌握曲柄连杆机构主要零部件的检测和维修方法，掌握曲柄连杆机构装配与调整方法；3.能进行曲柄连杆机构主要零部件的检测和维修，会对曲柄连杆机构进行装配与调整；4.能对曲柄连杆机构异响进行故障诊断与排除。知识目标：1.曲柄连杆机构认知；2.曲柄连杆机构组件与零件结构；3.曲柄连杆机构的检修。素质目标：1.具有良好的思想品德修养和科学的创新精神；2.能进行自我检讨，诚恳接受他人的批评；3.形成良好的团队协作精神；4.锻炼组织沟通能力，能够与团队成员协同解决问题。教学重点1.曲轴主轴承、连杆轴承的作用；2.活塞的结构及其作用教学难点1.活塞连杆机构的工作原理；2.活塞偏置销座与其运动方式教学准备1.多媒体教学设备；2.教学课件、图片、视频；3.活塞实物。看视频任务一曲柄连杆机构认知一、设置情景通过汽车启动的动漫视频演示，引出教学内容。二、相关知识（一）曲柄连杆机构曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构，其作用是讲授将燃料作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对外输出动力。曲柄连杆机构的组成如图4所示：曲柄连杆机构机体组：汽缸体、气缸盖、气缸衬套、油底壳活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减震器图2-1曲柄连杆机构组成（二）活塞的四冲程运动表2-1活塞的四冲程运动过程工作循环活塞运动进气行程从上止点运动到下止点压缩行程从下止点运动到上止点做工行程从上止点运动到下止点排气行程从下止点运动到上止点（三）活塞与曲轴之间的动力传递连杆连接活塞和曲轴，汽车启动时，连杆将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复直线运动传递动力，发动机启动后正常运转时，连杆将活塞在气缸内的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，并通过飞轮向外输出动力。三、任务总结1.曲柄连杆机构的组成及作用；2.活塞四冲程运动过程；3.活塞与曲轴之间的动力传递过程。四、布置作业1.描述曲柄连杆机构的组成及其装配关系。2.描述曲柄连杆机构在发动机的动力传递过程中的工作原理。看视频讲授任务二曲柄连杆机构组件与零件结构一、设置情景动漫演示活塞的工作，教师继而提问学生活塞的特点，引出活塞的结构以及偏置销座。二、相关知识（一）活塞的四冲程工作原理在进气行程中，活塞在曲轴的带动下由上止点向下止点运动，进气门打开，汽油和空气的混合气被吸入气缸，至活塞到达下止点，进气冲程结束，在这个过程中曲轴转过180°。曲轴继续转动，带动活塞由下止点向上止点运动，进气门和排气门均关闭，混合气被压缩，压力和温度升高，至活塞到达上止点，压缩冲程结束，在这个过程中曲轴转过180°。压缩冲程即将结束，活塞到达上止点前的某一刻，点火系统提供的高压电作用于火花塞，火花塞跳火，点燃气缸的混合气，因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点，同时混合气迅速燃烧膨胀作功，推动活塞下行，带动曲轴输出动力，到达下止点，作功冲程结束，这个过程中曲轴再转过180°。曲轴继续转动，带动活塞由下止点向上止点运动，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出。排气结束，活塞处于上止点，这个过程中曲轴再转过180°。所以，活塞往复四个行程，曲轴转两圈完成一个工作循环。（二）活塞各部分的作用活塞与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室，并承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞活塞顶部：活塞头部：活塞群部：燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。将活塞顶部吸收的大部分热量传给汽缸壁，由冷却液带走。导向、承受侧压力和传递气压力给连杆的作用。图2-2活塞组成及各部分作用（三）活塞环1.气环气环是密封活塞和气缸间的间隙，防止气缸内的气体窜入油底壳的密封环，同时将活塞头部接受的大部分热量传给气缸壁，并起到辅助刮油、布油的作用。气环的分类如图6所示：汽环矩形环微锥面环梯形环桶面环扭曲环图2-3气环的分类2.油环油环的主要作用是在气缸壁上涂布一层均匀的油膜，将多余的机油刮下集中起来，并通过油环槽底部的回油孔流回油底壳，防止机油向上窜入燃烧室，同时起到密封的辅助作用。油环的分类如图7所示：油环整体式（又叫普通油环）组合式图2-4油环的分类（四）活塞销1.活塞销的作用连接活塞和连杆小头，并将活塞承受的气体作用力传给连杆。2.活塞销的连接方式（1）全浮式在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。（2）半浮式销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动（一般固定连杆小头）。（五）偏置销座偏置销座是指活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移1～2mm。1.偏置销座的作用偏置销座可以减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。2.偏置销座原理因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。（六）活塞连杆的组装及V型发动机活塞排列方式1.活塞连杆的组装活塞连杆由活塞、连杆、活塞环、活塞销等组成，其组装步骤如下：2.V型发动机活塞排列方式在V型发动机中，气缸分为左右两组，交替安装在同一曲轴上，但两组成一定角度（多为90度或70度）。优点是体积紧凑，震动小。（七）活塞的主要参数检测1.活塞环弹力活塞环弹力是指活塞环端隙达到规定值时作用在活塞环上的径向力。2.活塞环漏光度的检测活塞环漏光度是指活塞环的外圆与缸壁贴合的良好程度。3.活塞环端隙、侧隙和背隙的检测端隙是指活塞环开口处的平面端口的间隙。侧隙是指活塞环与活塞环槽接触平面。背隙是指活塞环在与钢筒的间隙。三、任务总结1.活塞的四冲程工作原理；2.活塞各部分的作用；3.活塞环的作用；4.活塞销的作用及连接方式；5.偏置销座的作用及原理；6.活塞连杆的组装及V型发动机活塞排列方式；7.活塞的主要参数检测。四、布置作业1.分别简述气环和油环的作用。2.简述偏置销座的原理及作用。3.活塞的检测参数主要有哪些，它们的作用分别是什么？授课课题名称配气机构的构造与检修授课形式理论+模拟仿真+实训课时6+2+4教学目标能力目标：1.理解发动机的换气过程，掌握配气机构的功用、组成、主要零部件的构造和相互装配关系。2.能进行配气机构主要零部件的检测和维修；3.会进行配气相位的测量和调整；4.会调整气门间