《模块一--发动机概述》教学设计方案要点

1 模块一模块一 发动机概述发动机概述 教学设计方案教学设计方案 项目名称项目名称发动机类型的识别及工作原理的掌握发动机类型的识别及工作原理的掌握 课题发动机工作原理的掌握 教学课时2地 点汽修实习室 内容简析 发动机是汽车的动力源 是把其他形式的能量转化为机械能的转换机构 是由多种机构和系统组成的复杂机器 现代汽车发动机的结构形式很多 本模块要求会识别各种汽车发动机类型及型号 掌握汽车发动机的工作 原理和主要性能指标 了解汽车发动机的总体构造 学情简析 今天是学生第一次学习专业课 职高生本生就缺乏学习主动性 这次课 主要目的除了讲解之外很重要的是要提高他们的学习兴趣 这也是个难 点 以后应该在教学中逐步攻克这个难关 教学目标 认知目标 1 能识别汽车发动机的类型 2 掌握汽车发动机的工作原理 能力目标 1 识别发动机类型 2 掌握发动机的基本术语 3 掌握发动机的工作原理 情感目标 通过学习让学生对这门课逐渐产生兴趣 热爱本专业 有利 于今后本专业的学习 教学任务 任务 1 发动机类型的识别 任务 2 发动机基本术语的掌握 任务 3 发动机工作原理的掌握 教学情景 创设 在理实一体化的教学情景中进行教学 以任务驱动为载体 创设真实的 职业场景 按企业班组化模式展开小组合作 组间竞争 努力营造积极 进取的学习氛围 重点发动机的工作原理 难点发动机的总成拆装 教学方法 与策略 任务教学法 以多媒体为载体 视频教学 让学生更加直观的认识掌握发动机的构造 与原理 激起浓厚的学习兴趣 2 教学资源 准备 信息资源 学习任务单 人员资源 专业教师 1 人 学生 设备资源 多媒体 各种发动机车型各一辆 材料资源 工具车 翼子板护垫三件套 抹布 环境资源 汽修实习室 教学任务安排学生活动设计教师活动设计 任务引出 一 为什么要学好 发动机 二 如何学好发动 机 学生小组讨论 提出见解教师提出问题 任务实施 任务 1 发动机类型 的识别 学生小结各部分内容 判断 各发动机的类型 讨论发动 机的特点 1 视频演示 讲解 2 教师巡视 解答疑问 3 对学生结论进行点评 任务实施 任务 2 发动机基本 术语的掌握 学生正确说出各参数视频演示 图示法讲解 任务实施 任务 3 发动机工作 原理的掌握 学生分组讨论 1 要求学生 理解柴油机与汽油机的区别 2 要求学生理解四冲程与 二冲程的区别 演示四冲程发动机的一个工作循环 动画 讲解发动机的工作原理 任务评价 小组自评 小组互评 完成 评价表 概括基本内容 归纳重点内容 布 置下一讲的主要教学内容 巩固拓展完成书中 学后测评 布置课后作业 3 发动机类型的识别及工作原理的掌握发动机类型的识别及工作原理的掌握 学习任务单学习任务单 任务一任务一 发动机类型的识别发动机类型的识别 学习任务学习任务 发动机的类型 学习目标 学习目标 能识别汽车发动机的类型 学习时间 学习时间 2 课时 任务实施 任务实施 导入 导入 一 为什么要学好发动机 二 如何学好发动机 讲授新课 讲授新课 1 按照所用燃料分类 使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机 使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机 汽油机 与柴油机比较各有特点 汽油机转速高 质量小 噪音小 起动容易 制造成本低 柴油 机压缩比大 热效率高 经济性能和排放性能都比汽油机好 2 按照行程分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机 把 曲轴转两圈 720 活塞在气缸内上下往复运动四个行程 完成一个工作循环的内燃机称 为四行程内燃机 而把曲轴转一圈 360 活塞在气缸内上下往复运动两个行程 完成一 个工作循环的内燃机称为二行程内燃机 汽车发动机广泛使用四行程内燃机 3 按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机 水冷发动机是利用在气 4 缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的 而风冷发动机是利 用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的 水冷发动机 冷却均匀 工作可靠 冷却效果好 被广泛地应用于现代车用发动机 4 按照气缸数目分类 内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机 仅有一个气缸的发动机 称为单缸发动机 有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机 如双缸 三缸 四缸 五缸 六缸 八缸 十二缸等都是多缸发动机 现代车用发动机多采用四缸 六缸 八缸发动机 5 按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式 单列式发动机的各个气缸排 成一列 一般是垂直布置的 但为了降低高度 有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的 双列式发动机把气缸排成两列 两列之间的夹角 180 一般为 90 称为 V 型发动机 若两 列之间的夹角 180 称为对置式发动机 5 6 按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气 非增压 式发动机和强制进 气 增压式 发动机 汽油机常采用自然吸气式 柴油机为了提高功率有采用增压式的 任务二 发动机基本术语的掌握任务二 发动机基本术语的掌握 一 发动机的基本术语 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 6 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 D2 S 10 3 6 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 活塞顶部上方的容积 Va VS VC 8 内燃机排量 VL 所有气缸的工作容积之和 VL i VS 9 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 7 9 柴油机 18 22 二 四冲程汽油机的工作原理 1 进气行程 如图 1 6 a 进气门打开 排气门关闭 活塞在曲轴的带动下由 上止点移至下止点 在活塞移动过程中 气缸内容积逐渐增大 形成一定的真空度 空气 和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸 并在气缸内进一步混合形成可燃混合气 活塞到 达下止点时 进气门关闭 进气行程结束 进气终了气缸内的温度 370 400 K 压力 0 07 0 09MPa 2 压缩行程 如图 1 6 b 进 排气门均关闭 曲轴继续带动活塞由下止点 向上止点运动 气缸容积不断减小 气缸内的混合气被压缩 其压力和温度同时升高 活 塞到上止点时 压缩行程结束 压缩混和气的结果是可燃混和气进一步混合均匀 温度提 高 燃烧迅速 以获得较大的动力 压缩终了时 气缸内的温度可达 600 700K 远高于汽 油的点燃温度 约 263K 压力 0 6 1 5 MPa 3 做功行程 如图 1 6 c 进 排气门仍关闭 压缩行程结束时 火花塞产 生电火花 点燃可燃混合气 迅速燃烧 压力和温度迅速升高而急剧膨胀 推动活塞由上 止点向下止点运动 并通过连杆驱动曲轴旋转作功 活塞到达下止点时 做功行程结束 做功行程中气缸的最大压力称为燃烧压力 3 5MPa 燃烧时气缸的最高温度可达 2200 2800K 4 排气行程 如图 1 6 d 进气门关闭 排气门打开 活塞由下止点向上止点 运动 废气在其自身剩余压力和活塞的推动下 经排气门排出气缸 当活塞到达上止点时 进气门打开 排气门关闭 排气行程结束 进入下一个工作循环 排气行程终了时 由于 燃烧室容积的存在 气缸内还存有少量废气 气体压力也因排气系统存在排气阻力而略高 7 于大气压力 此时气缸内温度 900 1200K 压力 0 105 0 115 MPa a 进气行程 b 压缩行程 c 做功行程 d 排气行程 图1 6 单缸四冲程汽油机的工作循环示意图 三 四冲程柴油机的工作原理 四冲程柴油机的工作循环同样包括进气 压缩 做功和排气等四个过程 在各个活塞行程 中 进排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同 只是由于柴油和汽油的使 用性能不同 使柴油机和汽油机在混合气形成及着火方式上有着根本的差别 1 进气行程 如图 1 7 所示 在柴油机进气行程中 被吸入气缸的只是纯空气 由 于进气阻力比汽油机小 上一行程残留的废气温度也比汽油机低 进气行程终了的压力约 为 0 075MPa 0 095MPa 温度约为 320K 350K 2 压缩行程 不同汽油机的是 柴油机压缩的是纯空气 且柴油机的压缩比大 所 以压缩终了时的温度和压力都比汽油机高 压缩终了时气缸内温度 750 1000K 压力 3 5 MPa 3 做功行程 压缩行程接近终了时 喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内 的高温空气中 迅速汽化与空气混合形成可燃混合气 由于气缸内的温度远高于柴油的自 燃温度 约 500K 柴油立即自行着火燃烧 燃烧气体的压力 温度迅速升高 体积急剧 膨胀 推动活塞下行并带动曲轴旋转做功 瞬时最高温度 2000 2500K 最大压力 6 9 MPa 排气行程 如图 1 7 所示 与汽油机基本相同 排气终了时气缸内温度 800 1000K 压力 0 105 0 125MPa 8 a 进气行程 b 压缩行程 c 做功行程 d 排气行程 图 1 7 单缸四冲程柴油机的工作循环示意图 四 汽油机与柴油机的比较 1 汽油机的特点 汽油与空气在缸外混合 进入气缸的是可燃混和气 用电火花点燃 结构 上需要点火系统 对混合气的要求高 燃烧后废气的成分除二氧化碳和水外 还含有一氧 化碳 碳氢 氮氧气体等有害气体 具有转速高 目前最高转速 6000r min 货车 4000r min 噪声小 质量小 起动 容易 制造维修费用低等优点 故广泛应用在轿车 中小型货车及越野车上 压缩比低于柴油机 油耗高 燃油经济性差 2 柴油机的特点 进入气缸的是纯空气 燃油以高压形式喷入气缸 在缸内形成高温高压混和气后自 行着火燃烧 结构上需要提高油压的燃油泵 压缩比高于汽油机 油耗低且柴油价格便宜 燃油经济性好 重型货车多 采用柴油机 转速低于汽油机 一般 2500 3000r min 质量大 制造维修费用高 自测自测 完成书中 学后测评 9 项目名称项目名称发动机结构的认识发动机结构的认识 课题发动机主要零部件 教学课时1地 点汽修实习室 内容简析 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器 无论是汽油机还是柴油 机 要完成能量转换 实现工作循环 保证连续正常工作 都必须具备机 构和系统 学情简析 学生在学习了四冲程发动机的工作原理后 再来学习发动机实现工作循环 必须具备哪些机构和系统时更容易接受 教学目标 认知目标 1 发动机主要零部件 能力目标 1 掌握发动机的两大机构 五大系统 情感目标 通过对这节课的学习 让学生对发动机有了进一步的了解 教学任务任务 发动机主要零部件的认识 教学情景 创设 在理实一体化的教学情景中进行教学 以任务驱动为载体 创设真实的职 业场景 按企业班组化模式展开小组合作 组间竞争 努力营造积极进取 的学习氛围 重点发动机主要零部件 难点发动机主要零部件的掌握 教学方法 与策略 任务教学法 以多媒体为载体 视频教学 让学生更加直观的认识掌握发动机的两大机 构五大系统 激起浓厚的学习兴趣 教学资源 准备 信息资源 学习任务单 人员资源 专业教师 1 人 学生 设备资源 多媒体 各种发动机车型各一辆 环境资源 汽修实习室 10 教学任务安排学生活动设计教师活动设计 任务引出 视频动画 观看视频 引导学生看视频动画 任务实施 任务 发动机主要零 部件 参照视频与课本内容 分组 讨论 试找出发动机各主要 零部件 教师逐一讲解各零部件 任务评价 小组自评 小组互评 完成 评价表 概括基本内容 归纳重点内容 布 置下一讲的主要教学内容 巩固拓展 完成书中 学后测评 布置课后作业 11 发动机主要零部件的认识发动机主要零部件的认识 学习任务单学习任务单 学习任务学习任务 认识发动机主要零部件 学习目标 学习目标 认识发动机主要零部件 学习时间 学习时间 1 课时 任务实施 任务实施 导入 导入 1 四冲程发动机如何工作 视频 讲授新课 讲授新课 一 发动机的总体构造 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂 机器 无论是汽油机 还是柴油机 要完成能量 转换 实现工作循环 保证长时间连续正常工作 都必须具备一些机构和系统 汽油机通常由两大 机构和五大系统组成 柴油机则由两大机构和四 大系统组成 机体组机体组 机体组是构成发动机的骨架 是发 动机各机构和各系统的安装基础 机体组主要由 气缸体 曲轴箱 气缸盖和气缸垫等零件组成 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 如图 1 9 所示 曲柄连杆机 构是发动机实现热能转换为机械能的核心机构 由活塞连杆组和曲轴飞轮组组成 在做功 行程中 活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动 通过连杆转换成曲轴的旋转运动 并从 曲轴对外输出动力 而在进气 压缩和排气行程中 飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转 化成活塞的直线运动 配气机构配气机构 如图 1 10 所示 一般由气门组 气门传动组组成 其功用是根据发动 机的工作顺序和工作过程 定时开闭进 排气 门 使可燃混合气进入气缸 并及时排出废气 图 1 10 顶置式配气机构简图 图图 1 91 9 机体组及曲柄连杆机构机体组及曲柄连杆机构 12 燃油供给系燃油供给系 汽油机燃油供给系功用是根据发动机的要求 配制出一定数量和浓度 的混合气 供入气缸 并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去 分为化油器式和燃油 喷射式汽油机供给系统 化油器式燃油供给系因耗油多 污染大 功率低而被淘汰 电控汽油喷射系统主要包括汽油箱 汽油泵 油压调节器 喷油器 汽油滤清器 空 气滤清器 进排气歧管 排气消声器等 如图 1 11 a 化油器式燃油供给系 b 汽油喷射式燃油供给系 图 1 11 汽油机燃油供给系简图 柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸 在燃烧室内形成混合气并燃 烧 最后将燃烧后的废气排出气缸 主要包括燃油箱 喷油泵 喷油器 燃油滤清器 空 气滤清器 进排气歧管 排气消声器等 如图 1 12 13 图 1 12 柴油机燃油系统简图 润滑系润滑系 其功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油 以实现液体摩 擦 减轻机件磨损 并部分地冷却摩擦零件 清洗摩擦表面 润滑系通常由油底壳 润滑 油道 机油泵 机油滤清器和一些阀门等组成 如图 1 13 图 1 13 发动机润滑系示意图 冷却系冷却系 如图 1 14 所示 水冷却系通常由冷却水套 水泵 风扇 水箱 节温器 等组成 功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去 保证发动机在最适宜的温度状 态下工作 14 图 1 14 发动机水冷却系 点火系点火系 如图 1 15 所示 汽油机需要点火系产生的高压电火花 在压缩行程接近 终了时点燃气缸内的可燃混合气 通常由蓄电池 分电器 点火线圈和火花塞等组成 图 1 15 汽油机传统点火系简图 起动系起动系 主要由起动机及其附属装置组成 其功用是使静止的发动机起动并转入自行 运转 图 1 16 所示为富康 TU5JP4 汽油发动机外形图 TU5JP4 为直列 四缸四冲程 16 气 门 双顶置凸轮轴发动机 其结构特点是凸轮轴安装在气缸盖上采用同步齿形带传动 简 化了配气机构 适于高速发动机 图 1 17 所示为依维柯 IVECD 柴油发动机外形图 采用顶置凸轮轴及同步齿形皮带 传动 依维柯柴油机是一种轻型的高速高性能的 4 缸直喷自然吸气式水冷发动机 15 图 1 16 起动系的组成简图 自测自测 完成书中 学后测评 16 项目名称项目名称发动机主要性能指标的掌握及编号的识读发动机主要性能指标的掌握及编号的识读 课题掌握发动机的主要性能指标 识别发动机的编号 教学课时2地 点汽修实习室 内容简析 发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准 发动机的主要性标 主要有动力性能指标 经济性能指标和排放性能指标 为了便于发动机的 生产管理和使用 发动机的名称和型号国家有统一规定 学情简析 通过前面对发动机的学习 学生对汽油发动机的工作原理和各零部件有了 一定的了解 再通过本节对发动机性能指标的掌握和编号识读的学习 使 学生对发动机有了一个整体的认识 教学目标 认知目标 1 掌握发动机主要性能指标 2 识别发动机编号 能力目标 1 掌握发动机主要性能指标 2 识别发动机编号 情感目标 通过学习让学生对这门课逐渐产生兴趣 热爱本专业 为后面 的学习打好基础 教学任务 任务 1 发动机主要性能指标的掌握 任务 2 发动机编号的识别 教学情景 创设 在理实一体化的教学情景中进行教学 以任务驱动为载体 创设真实的职 业场景 按企业班组化模式展开小组合作 组间竞争 努力营造积极进取 的学习氛围 重点发动机主要性能指标的掌握 难点发动机主要性能指标的掌握及编号 教学方法 与策略 任务教学法 以多媒体为载体 视频教学 让学生更加直观的认识掌握发动机的构造与 原理 激起浓厚的学习兴趣 教学资源 准备 信息资源 学习任务单 人员资源 专业教师 1 人 学生 设备资源 多媒体 各种发动机车型各一辆 环境资源 汽修实习室 17 发动机主要性能指标的掌握及编号的识读发动机主要性能指标的掌握及编号的识读 学习任务单学习任务单 学习任务学习任务 发动机主要性能指标的掌握 学习目标 学习目标 1 掌握发动机主要性能指标 2 识别发动机编号 学习时间 学习时间 2 课时 任务实施 任务实施 任务一任务一 发动机主要性能指标发动机主要性能指标 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点 并作为评价各类发动机性能优劣的依 据 同时 发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新 1 动力性指标 动力性指标表示发动机做功能力的大小 用以评价发动机动力性好坏 有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩 记作 Te 单位为 N m 它与外界施 加于曲轴上的阻力矩相平衡 有效功率 发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率 记作 Pe 单位 KW 它等于 有效转矩与曲轴角速