第一单元 发动机工作原理

第一单元发动机工作原理TOC\o"1-3"\h\z第一讲发动机总体构造及基本原理、工程热力学基础 1第二讲工程热力学基础、发动机热力循环及性能指标 4第三讲发动机热力循环及性能指标（一） 7第四讲发动机热力循环及性能指标（二） 10第五讲发动机换气过程 13第六讲汽油机燃烧过程 16第七讲柴油机燃烧过程 19实训：发动机总体认识 22第一讲发动机总体构造及基本原理、工程热力学基础教学内容发动机总体构造及基本原理、工程热力学基础计划

学时2教学目标1、掌握发动机编号规则、分类、组成、基本名词术语及四行程发动机工作过程

2、掌握工质的基本状态参数及其变化规律

3、熟悉二行程发动机的工作过程及其特点项目内容解决措施教学重点四行程发动机工作过程动画演示教学难点工质的基本状态参数的变化规律举日常生活实例分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1动画发动机工作过程演示工作过程特点30m2教具发动机工作过程演示工作过程特点10m3投影工质状态参数变化掌握参数变化特点20m板

书

设

计每节主题§1.1发动机总体构造及基本原理

一、发动机分类

二、四行程发动机工作原理

1、发动机基本名词术语

2、四冲程汽油机的工作过程

3、四冲程柴油机的工作过程

4、二冲程汽油机的工作过程

5、四冲程柴油机的工作过程

内燃机产品名称和型号编制规则§1.2工程热力学基础

一、工质的热力状态

1、工质的基本状态参数

2、理想气体状态方程

3、热力过程功量

4、工质的比热

5、工质的内能教

学

过

程

结

构

设

计一、引言

说明本课程的重要性、在本专业中的地位及发动机最新的发展。

二、引入发动机的分类、组成及工作原理知识

此过程分别采用教具、挂图及动画演示。分类中应对有的分类方法（如：气门布置）作一个说明，因为侧置式气门现在已不存在。

三、启发性质疑

二冲积发动机与四冲程发动机在动力性、经济性和排放性上的区别及原因。特别是对于排量相等的情况，功率是否相等，原因是什么？

四、讲解工程热力学知识

为便于理解，可以举几个生活中的实例：如气筒打气等，进行形象思维。打气过程中气筒下面变热的对比。

五、课程练习

由全班同学参与，对气体状态方程的定量关系进行实例计算。以巩固该部分知识。

六、结束

根据讲课的思路，由老师引导对本次课的内容进行一次分析，特别应讲清本次课的重点和难点。知识性练习

用二冲程发动机的摩托车与四冲程发动机的汽车在使用过程为例，由学生分析其主要性能的区别。形成性评价

对于发动机的组成，只作初步性了解，具体知识将贯穿整门课详细讲解，基本专业术语是发动机全部知识的基础，必须掌握。在讲二冲程发动机工作过程时，每个环节应对照四冲积进行。

工质热力学部分，本次课是起点，必须使大家稳固掌握。

第二讲工程热力学基础、发动机热力循环及性能指标教学内容工程热力学基础、发动机热力循环及性能指标计划

学时2教学目标1、掌握热力学第一、第二定律及气体的基本热力过程

2、掌握卡诺循环和卡诺定理

3、掌握汽油机、柴油机理论循环的特点项目内容解决措施教学重点发动机理论循环的特点逐步图画演示教学难点气体基本热力过程中参数的变化特点逐步推导分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1动画汽、柴油机循环过程演示工作过程特点30m板

书

设

计每节主题§1.2工程热力学基础

二、热力学基本定律

1、热力学第一定律

2、能量平衡方程

3、热力学第二定律

三、气体基本热力过程

1、等容过程

2、等压过程

3、等温过程

4、绝热过程

5、多变过程

四、卡诺循环和卡诺定理

1、卡诺循环

2、卡诺定理§1.3发动机热力循环和性能指标

一、发动机的理论循环

1、理论循环

2、理论循环分析教

学

过

程

结

构

设

计一、用引导的方式复习上次课的内容

主要针对两部分知识：发动机工作过程和气体基本状态参数。

二、讲解气体的基本状态过程

抓住气体状态基本方程，分别固定不同的参数来讲解并推导过程关系式。在讲解过程中可以举一些生活实例以助于学生理解和掌握。

三、分析卡诺循环及其规律

此过程应抓住每个过程的特点，并明确其效率与实际效率之间的关系。卡诺循环是一个极限，实际循环是达不到的。

四、分析四冲程发动机的工作过程

分别从汽油机和柴油机着手，每过程要充分各影响因素，由于因素复杂，不应一概而论，应分清影响程度的大小。

每过程应配合动画，逐步展开。

五、启发性提问

（1）柴油机等压和等容过程的延续时间第短会对发动机性能产生怎样的影响？

（2）导致汽油机与柴油机理论循环不同的原因主要是什么？

六、总结并布置课后作业

1、试述卡诺循环的过程及其效率

2、用示功图说明发动机的工作过程

七、结束

由老师引导思路对本次课内容作一个系统回顾。知识性练习

从等容过程开始，采用与学生一起推导的方法分析其它一些气体的基本热力过程。形成性评价

抓住气体基本状态方程，从不同的热力过程推导各状态参数的变化；汽油机、柴油机的理论循环要遵循发动机工作过程的特点分析比较容易讲解。

分清卡诺循环的理论性和极限性，从而使学生明白效率的极限值。发动机理论循环中各因素的各自影响部分，学生理解较为困难。

第三讲发动机热力循环及性能指标（一）教学内容发动机热力循环及性能指标（一）计划

学时2教学目标1、掌握发动机实际循环的状态参数变化及示功图绘制

2、掌握发动机指示指标的含义及定量计算项目内容解决措施教学重点发动机指示指标含义及计算逐步推导教学难点针对发动机实际循环的示功图绘制综合各影响因素分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1动画发动机示功图绘制过程演示工作过程特点30m板

书

设

计每节主题§1.3发动机热力循环和性能指标

二、发动机实际循环

（一）实际循环

1、实际循环的进行情况

1）进气过程

2）压缩过程

3）燃烧过程

4）膨胀过程

5）排气过程

2、循环的指示功

（二）实际循环与理想循环的比较

1、实际循环向理想循环的简化2、实际循环与理想循环的比较

1）实际工质影响

2）换气损失

3）燃烧损失

4）传热损失

三、发动机指示指标

（一）循环的指示功和平均指示压力

（二）指示功率

（三）指示燃油消耗率

（四）指示热效率教

学

过

程

结

构

设

计一、复习

由老师引导，对上次课的内容作一个重点性的回顾，特别是对发动机工作过程的示功图应作重点复习。

二、分析发动机的理论循环

每个实际过程，从影响因素着手，在示功图上进行分析，示功图的形成采用动画的方式，逐步分析，逐步绘制。

三、分析实际循环与理论循环的区别

侧重能量损失，用能量损失的分析来修正示功图。

四、对以上知识进行质疑

用提问的方式加深对该部分知识的理解，吸引学生的上课注意力，达到互动的效果。讲授完重点部分的知识点时，老师应都能提出几个问题让学生进行思考。

五、分析发动机各项指示指标

由于该部分知识一时较难掌握，应采用与学生一起推导的方式得出知识的定量结果

六、由学生自由提问并给以启发性的思维方式

学生所问问题，可以不由老师直接回答，而是由其它学生进行思考，最后由老师进行综合给出正确答案。

七、总结本次课的知识

由老师引导思路对本次课内容作一个系统回顾，要讲清本次课的重点。

八、结束知识性练习

针对示功图中各处的形状特点让学生思考原因所在。形成性评价

影响发动机工作过程示功图的因素非常复杂，学生在课堂上掌握较难；发动机批示指标是对发动机性能的量化评价，用与学生一起推导的方法有利于学生掌握。

第四讲发动机热力循环及性能指标（二）教学内容发动机热力循环及性能指标（二）计划

学时2教学目标1、掌握发动机有效指标的含义及定量计算

2、熟悉发动机燃烧能量的分配情况

3、掌握发动机机械损失的定量计算及影响因素项目内容解决措施教学重点发动机有效指标含义及计算、机械损失对比推导、想象分析教学难点发动机有效指标含义及计算对比推导教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1投影燃烧能量的分配指明内燃机热效率15m2投影机械损失指明能量损失的去向10m板

书

设

计每节主题§1.3发动机热力循环和性能指标

四、发动机的有效指标

（一）发动机动力性指标

1、有效功率

2、有效转矩

3、平均有效压力

4、转速和活塞平均速度

（二）发动机经济性指标

1、有效热效率

2、有效燃料消耗率

（三）发动机强化程度

1、升功率

2、比重量

3、强化系数

（四）发动机其它性能评定指标

1、排气品质

2、噪声

3、起动性五、发动机热平衡

（一）转化为有效功的热量

（二）传给冷却介质的热量

（三）废气带走的热量

（四）其它热损失

六、发动机的机械损失

（一）机械效率

（二）影响机械效率的主要因素

1、转速

2、负荷

3、机油的品质

4、冷却水温度教

学

过

程

结

构

设

计一、复习

采用老师引导思路的方式综合复习上次课的重点内容

二、导入

由于指示指标的不实用性，引入有效指标的意义

三、分析指示指标的定量计算

应充分运用与指示指标进行对比的方式进行推导分析，其中的后几个指标可以由学生论述，老师书写的方式讲解。

四、提出问题

1、指示指标与有效指标分别针对的基础是什么？

2、更具实际意义的指标为谁？

3、如何减小指示指标与有效指标量值之间的差值？

五、用启发性的方式讲解发动机能量分配的去向

此时，由学生分析，教师综合，可以不按照书本的顺序，也可以多出书本中的范围。

六、利用第四点中提出的问题分析机械效率的计算

此部分不应只出现机械效率的定量计算，还应从机械效率反过来说明指示指标与有效指标之间的关系。

七、互动性质疑

1、对于内燃机可以从哪几个方面提高经济性？

2、由学生针对知识进行自由提问。

八、对本次课进行归纳性总结

由老师引导思路对本次课内容作一系统回顾，必须讲清本次课的重点内容。

九、结束知识性练习

指示指标与有效指标的出发点及与实际的距离比较。形成性评价

有效指标是真正具有评价意义的指标，讲解进程应与指示指标比较，分析发动机燃烧能量分配可以创造节油的基本思路；发动机机械效率的分析应抓住主要因素，并相应启发性指示提高效率的思路。

第五讲发动机换气过程教学内容发动机换气过程计划

学时2教学目标1、掌握发动机换气过程的特点及充气效率的计算

2、掌握影响充气准备效率的因素及提高充气效率的措施

3、熟悉发动机增压技术项目内容解决措施教学重点充气效率计算及影响因素分析推导教学难点换气过程绘图分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1投影换气过程充气效率的基础20m2投影机械损失内燃机效率的基础5m板

书

设

计每节主题§1.4发动机的换气过程

一、四行程发动机的换气过程

（一）换气过程

1、自由排气阶段

2、强制排气阶段

3、进气过程

（二）换气损失和泵气损失

1、换气损失

2、泵气损失

二、四冲程发动机的充气效率

1、循环充量

2、充气效率

3、单位时间充量

三、影响充气效率的主要因素

1、转速和配气相位

2、空气滤清器

3、化油器喉管4、压缩比

5、进气管

6、进气加热

7、负荷

四、提高发动机充气效率的措施

五、发动机增压技术简介教

学

过

程

结

构

设

计一、复习

由老师引导思路对上次内容作一个重点性的回顾

二、引入今天的内容

由于机械损失的存在，导入讨论换气过程的必要性

三、分析换气过程

抓住动态的因素，绘图示意缸内压力的变化，要逐步进行，而不是画好图再讲解。

四、讲解充气效率

应用逐步推导的方式得出充气效率的定量计算式。用此法可以加深学生的理解和掌握。

五、分析影响率气效率的因素

不能按照书本逐条书写，而是让学生自己分析，最后教师综合，顺序可以与书本不一致，内容也可以超出书本范畴。这样可以扩大学生的思维广度。

六、互动性提问

1、现代发动机哪些设置不利于提高发动机充气效率。

2、充气效率与发动机经济性、动力性之间存在着哪样的关系。

3、让学生自由提问

七、归纳性总结

由老师引导对本次课内容作一个回顾，应讲清本次课的内容。

八、布置课后作业

1、提高发动机充气效率的措施有哪些？

九、结束知识性练习

分别举一增压和非增压的发动机进行充气效率的计算。形成性评价

对于换气过程，学生只需要定性的理会，而充气效率是重点，为使加深印象，用推导的方法讲解，学生一时掌握有难度，可以用实例计算来巩固该部分知识，分析影响因素要针对发动机的动力性和经济性，否则失去知识重要性的意义。

第六讲汽油机燃烧过程教学内容汽油机燃烧过程计划

学时2教学目标1、掌握汽油的组成及主要性能指标

2、掌握汽油机的燃烧过程特点

3、熟悉汽油机混合气的形成及燃烧室的类型项目内容解决措施教学重点汽油机的燃烧过程特点结合工作过程分析教学难点汽油机不正常燃烧对比分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1投影燃烧过程工作特点的基础15m板

书

设

计每节主题§1.5汽油机的燃烧过程

一、汽油的组成及主要性能指标

（一）燃油简介

（二）汽油的主要性能指标

1、汽油的蒸发性

2、汽油的抗爆性

3、国产汽油规格

二、汽油机混合气的形成

1、化油器式

2、直接喷射式

三、汽油机的燃烧过程

（一）燃烧简介

（二）汽油机的着火

（三）正常燃烧过程

1、着火延迟期

2、急燃期3、补燃期

（四）不正常燃烧

1、爆震燃烧

2、表面点火

（五）使用因素对燃烧过程的影响

四、汽油机燃烧室教

学

过

程

结

构

设

计一、复习

由老师引导思路对上次内容作一个重点性的回顾，并提出一至二个问题

二、引入今天的内容

由于车用发动机主要是汽油机和柴油机，故有必要讨论其燃烧过程

三、分析汽油的特点及成份

该内容决定了汽油机的结构，对于汽油的评价指标中，汽油的牌号含义应指明。

四、讲解汽油机燃烧过程

根据发动机实际工作过程，分析燃烧过程，此讲解抓住一个压力的变化。两种不正常燃烧从起因、影响、危害几个角度对比分析。对于影响因素由学生与老师一起分析得出结果。

五、提问

1、如何避免和减少不正常燃烧。

2、在驾驶操作上如何减少不正常燃烧的产生。

六、互动性提问

由学生自由提问，可以由老师回答，也可以由学生思考一起找出答案。

七、归纳性总结

由老师引导，对本次课的内容作一个系统性的回顾，并讲清本次课的重点。

八、结束知识性练习

汽油机正常燃烧过程压力的变化规律怎样。形成性评价

本部分内容是为了以后提出提高发动机经济性、动力性的方法而作准备，汽油的指标是为燃烧过程分析作准备，分析燃烧过程为是为寻找提高发动机性能措施作准备，两种不正常燃烧是学生较难分清的知识，应进行对比分析讲解。

第七讲柴油机燃烧过程教学内容柴油机燃烧过程计划

学时2教学目标1、掌握柴油的组成及主要性能指标

2、掌握柴油机的燃烧过程特点

3、熟悉柴油机混合气的形成及燃烧室的类型项目内容解决措施教学重点柴油机的燃烧过程特点结合工作过程分析教学难点柴油机不正常燃烧对比分析教学媒体的选择知识点编号媒体类型媒体内容要点教学目的所用时间1投影燃烧过程工作特点的基础15m板

书

设

计每节主题§1.6柴油机的燃烧过程

一、柴油的主要性能指标

1、着火性

2、蒸发性

3、粘度

4、凝点

二、柴油机混合气的形成

（一）形成混合气的两种方式

1、空间雾化混合

2、油膜蒸发混合

（二）影响混合气形成的主要因素

1、燃料喷雾

2、空气运动

三、柴油机的燃烧过程

1、着火延迟期

2、急燃期

2、缓燃期4、补燃期

四、影响柴油机燃烧过程的主要因素

五、柴油机燃烧室教

学

过

程

结

构

设

计一、复习

由老师引导思路对上次内容作一个重点性的回顾，并提出一至二个问题

二、引入今天的内容

由于车用柴油机的经济性好，有必要讨论柴油机燃烧过程及柴油特性，也可以从汽油机中存在的缺点进行引入。

三、分析汽油的特点及成份

该内容决定了柴油机的结构，注意与汽油特性区别，讲解过程与汽油的指标对比。

四、讲解汽油机燃烧过程

根据发动机实际工作过程，分析燃烧过程，此讲解抓住一个压力的变化。在分析中注意与汽油机的区别，特别是不同之处。对于影响因素由学生与老师一起分析得出结果，柴油机也存在一个工作粗暴的问题，分析过程不但要分析机理，更应与汽油机的不正常燃烧过程进行比较。

五、提问

1、为什么柴油机有一个缓燃期？

2、柴油机的不正常燃烧指什么？危害如何？

六、互动性提问

由学生自由提问，老师一般不直接回答，而由大家一起思考分析，老师最后作一个总结性解答。

七、启发性提问

汽油机能与柴油机一样把油喷入气缸吗？

七、归纳性总结

由老师引导对本次课内容作一个系统回顾，要讲清本次课的内容。也可以让某一个学生引导大家一起回顾。

八、结束知识性练习

柴油机正常燃烧过程压力的变化规律怎样。形成性评价

本部分内容是为了以后提出提高发动机经济性、动力性的方法而作准备，柴油的指标是为燃烧过程分析作准备，分析燃烧过程为是为寻找提高发动机性能措施作准备，注意区分汽油机与柴油机的区别有利于学生掌握知识。

实训：发动机总体认识教学内容实训