1.2 发动机的基本工作原理（教案）《汽车发动机构造与维护》同步精品课堂（人交版·第4版）

《汽车发动机构造与维修》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.2发动机的基本工作原理 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生对四冲程循环（进气、压缩、功、排气）理解良好，但对压缩比、热效率等概念掌握不够深入。多数学生能识别不同点火方式和进气系统，但对润滑和冷却系统的作用理解不足。教学应强化理论联系实际，增加实操环节，以提升学生对发动机工作原理的整体理解。 背景分析 汽车发动机构造与维修教材强调产教融合，以汽车维修企业实际工作过程和岗位职责为依据，结合职业院校专业课教材的现状，体现了职业教育的特点，强调理论与实际相结合，易学易懂，并整合了移动多媒体技术，方便读者理解相关知识。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 提高学生的实践能力和专业技能。 掌握四冲程汽油机和四冲程柴油机的工作原理 掌握工作循环的特点和多缸四冲程发动机的工作原理 学习任务 描述 掌握四冲程汽油机和四冲程柴油机的工作原理 掌握工作循环的特点和多缸四冲程发动机的工作原理 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握四冲程汽油机和四冲程柴油机的工作原理 教学难点 掌握工作循环的特点和多缸四冲程发动机的工作原理 教学难点突破方法 课程中应强化实践操作与理论教学的结合，通过案例教学等方法，帮助学生更好地理解和掌握汽车发动机构造与维修的关键技术。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《汽车发动机构造与维修》，主编：张嫣、苏畅，2022年1月第4版；人民交通出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：总结四冲程汽油机的工作原理。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 四冲程汽油机的工作原理 四冲程汽油机每一个工作循环包括4个活塞行程，即进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） (1)进气行程。在进气行程中，活塞在曲轴和连杆的带动下由上止点向下止点运行，这时进气门开启，排气门关闭。在活塞由上止点向下止点运动过程中，由于活塞上方汽缸容积逐渐增大，形成一定的真空度。这样，可燃混合气通过进气歧管、进气门被吸入汽缸。当活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。由于进气系统有阻力，进气终了时汽缸内的气体压力略低于大气压力，为0.074~0.093MPa。由于汽缸壁、活塞等高温机件及上一循环残留的高温残余废气的加热，气体的温度上升到80~130℃。 (2)压缩行程。活塞在曲轴和连杆的带动下由下止点向上止点运动，此时进、排气门处于关闭状态。由于活塞上方汽缸容积逐渐减小，进入汽缸内的可燃混合气被压缩，温度和压力不断升高，直到活塞到达上止点为止，此时，可燃混合气被压缩到活塞上方的很小空间，即燃烧室中。压缩终了时，可燃混合气的压力为0.6~1.5MPa,可燃混合气的温度为330~430℃。 压缩终了时，可燃混合气的压力和温度取决于压缩比。压缩比越大，燃烧速度越快，因此发动机发出的功率越大，经济性越好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。 爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点火中心较远及具有高温处(如排气门头部、火花塞电极和积炭处等)可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以极高的速率向外传播，由于温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向外推进。这种压力波撞击燃烧室壁时便发出尖锐的敲击声。爆燃还会引起发动机过热、功率下降、工作不稳定、燃油消耗率增加等一系列不良后果，严重时会造成气门烧毁、轴承破裂、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。 表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头部、火花塞绝缘体、零件表面炽热的沉积物等)点燃混合气的现象。表面点火发生时，会伴有沉闷的金属敲击声音，所产生的高压会使发动机机件负荷增加，活塞和连杆损坏及气门、火花塞、活塞等零件过热而导致发动机寿命降低。 (3)做功行程。当活塞运动到接近压缩行程上止点附近时，火花塞跳火点燃汽缸内的可燃混合气。这时由于进气门和排气门均处于关闭状态，使缸内气体温度和压力同时升高，高温高压的气体膨胀，推动活塞由上止点向下止点运动，并通过连杆带动曲轴旋转输出机械能，直到活塞到达下止点时，做功行程结束。做功行程中，瞬时最高压力可达3~5MPa,瞬时最高温度可达1930~2530℃。做功行程终了时，由于活塞下移，汽缸内容积增加，气体压力和温度都在降低，压力降低到0.3~0.5MPa,温度则降到1030~1330℃。 (4)排气行程。在做功行程结束后，汽缸内的可燃混合气通过燃烧转变为废气。此时排气门开启，进气门处于关闭状态，活塞在曲轴和连杆的带动下由下止点向上止点运动，废气在自身残余压力和活塞的推力作用下从汽缸内经排气门排出，直到活塞到达上止点时，排气行程结束。由于排气系统存在排气阻力，所以在排气终了时，汽缸内压力稍高于大气压力，废气温度为630~930℃ 因燃烧室占有一定容积，故排气终了时，不可能将废气全部排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。 排气行程结束后，进气门再次开启，又开始下一个工作循环。如此周而复始，发动机就连续运转了。发动机工作时，需要连续不断地进行循环，在每个循环中都是依次完成进气、压缩、做功、排气4个活塞行程。 主要讲解四冲程汽油机的工作原理。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 四冲程柴油机的工作原理 四冲程柴油机工作原理如图1-6所示。与四冲程汽油机一样，四冲程柴油机每个工作循环也是由进气、压缩、做功和排气4个活塞行程组成。但由于柴油和汽油使用性能的不同，柴油机在可燃混合气的形成方式、着火方式等方面与汽油机有着较大的区别。这里主要介绍四冲程柴油机与四冲程汽油机工作原理的不同之处。 (1)进气行程。柴油机在进气行程中进入汽缸的是纯空气，而不是可燃混合气。 (2)压缩行程。柴油机在压缩行程中压缩的是进气行程进入汽缸内的纯空气。由于柴油机压缩比高，压缩终了时缸内气体的温度和压力均高于汽油机，汽缸内空气压力为3.5~4.5MPa,温度为480~730℃。 (3)做功行程。柴油机做功行程与汽油机做功行程有很大区别。在压缩行程接近上止点时，喷油泵泵出的高压柴油(10MPa以上)经喷油器呈雾状喷入汽缸内的高温空气中，柴油迅速吸热、蒸发、扩散与空气混合形成可燃混合气。由于此时汽缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约220℃),形成的可燃混合气自行着火燃烧，随后的一段时间内边喷油、边混合、边燃烧，汽缸内气压急剧上升到6~9MPa,温度也升至1730~2230℃。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功。 (4)排气行程。柴油机与汽油机的排气行程基本相同。 与汽油机相比，柴油机压缩比高，燃油消耗率低，故燃油经济性较好，环保性也较好，且柴油机没有电气和点火系统的故障。但柴油机转速低、质量大、制造和维修费用高。柴油机的这些缺点已逐渐得到克服，其应用也越来越广。 教师根据四冲程柴油机的工作原理讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 工作循环的特点 由上述单缸四冲程汽油机和单缸四冲程柴油机的工作原理可知，四冲程发动机工作循环具有以下特点。 (1)每完成一个工作循环曲轴旋转2圈(720°),活塞每完成一个行程曲轴旋转半圈(180°)。进气行程中进气门开启，排气门关闭；排气行程中排气门开启，进气门关闭；其余两个行程进、排气门均关闭。 (2)在4个活塞行程中，只有做功行程产生动力，其余3个活塞行程则是为做功行程做准备的辅助行程，都要消耗动力。虽然做功行程是主要的，但其他3个行程也是必不可少的。 (3)发动机起动时(第一个工作循环),必须借助外力带动曲轴旋转以完成进气、压缩行程，在混合气着火做功行程开始后，依靠曲轴和飞轮储存的能量，使发动机转入正常运转状态。 多缸四冲程发动机的工作原理 单缸四冲程发动机每个工作循环所经历的4个活塞行程中，只有做功行程为有效行程，其他3个行程为消耗机械功的辅助行程。这样，发动机曲轴在做功行程中的转速快，在其他行程中转速慢，所以，一个工作循环中曲轴的转速是不均匀的。为了保证发动机运转平稳，现代汽车发动机都采用多缸四冲程发动机，应用最多的是四缸、六缸和八缸发动机。 多缸四冲程发动机每个汽缸所经历的工作循环与单缸四冲程发动机相同，但各缸的做功行程并非同时进行，而是按一定顺序进行。因此，对多缸四冲程发动机来说，曲轴每转两周，各缸分别做功一次，且各缸做功间隔角(曲轴转角)保持一致。对于缸数为i的四冲程直列式发动机而言，做功间隔角为720°/i。汽缸数越多，发动机工作越平稳，但结构也越复杂 教师讲解工作循环的特点和多缸四冲程发动机的工作原理，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结四冲程柴油机的工作原理。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 发动机课程深入讲解了四冲程循环（进气、压缩、功、排气）和二冲程循环，强调了压缩比、热效率对性能的影响，探讨了点火系统、燃油喷射技术，以及润滑和冷却系统的重要性。课程旨在使学生全面理解发动机工作原理，为后续的专业学习和实践打下坚实基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述四冲程柴油机的工作原理。 2.描述工作循环的特点。 3.简述多缸四冲程发动机的工作原理。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 教学中应更注重理论与实践结合，通过模型和动画增强学生对四冲程循环的理解。需改进压缩比和热效率等抽象概念的讲解方法，使之更直观易懂。增加互动和讨论环节，鼓励学生提问，以提高课堂参与度和深入理解。未来教学中，计划引入更多实际案例，以培养学生解决实际问题的能力。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$