汽车工程系汽车构造教案

汽车工程系汽车构造教案内容摘要：

出，排气门打开。 重点分析： 要求学生 理解掌握 四冲程 汽油机各个冲 程的工作特点 图 210： 四冲程 汽油机示功图 进气行程 二、汽油机的工作原理 1．进气行程 （如图 210 示功图 ra 段曲线 ） 由进气门开启到进气门关闭 进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启） 进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。 （利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。 ） 进气终了时刻：气缸压缩压力 p=~大气压；气缸温度T=370~400K。 图 211： 四冲程 汽油机示功图 压缩行程 2．压缩行程 （如图 211 示功图 ac 段曲线 ） 由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。 进排气门都关闭。 活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高： p=~；T=600~700K。 图 212： 四冲程 汽油机 3．作功行程（燃烧及膨胀行程） （如图 212 示功图 czb 段曲线 ） Page 17/290 示功图 作功行程 在压缩上止点前 10~15 186。 CA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。 高温高压燃气推动活塞下行，对外作功： p=3~5MPa； T=2200~2700K。 右图 213： 四冲程 汽油机示功图 排气行程 4．排气行程 （如图 213 示功图 br 段曲线 ） 从排气门开启到排气门关闭的时刻 排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。 排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。 在活塞到达下止点之前 30~80 186。 CA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。 （原因：气门有一定的开启时间，利用压差 ,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气） 气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时 开启时期所对应的曲轴转角 要求学生 理解绘制 四冲程 汽油机示功图 图 214： 四冲程 汽油机示功图 ra 段：进气行程 ac 段：压缩行程 czb 段：作功行程 br 段：排气行程 5．汽油机示功图 （如图 214） 重点分析： 要求学生 理解掌握 四冲程柴油 机各个冲程的工作特点 三、柴油机的工作原理 1．进气行程 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。 由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压Page 18/290 力较高，约为 ~。 2．压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达 3~5 Mpa，温度可高达 750~1000K。 3．作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。 因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。 细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。 由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。 燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。 在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。 在做功行程中，燃烧 气体的最大压力可达 6~9 Mpa，最高温度可达1800~2200K。 做功结束时压力约为 ~ Mpa，温度约为 1000~1200K。 4．排气行程 排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为~，温度为 700~900K。 要求学生 理解绘制 四冲程柴油 机示功图 图 215： 四冲程 汽油机示功图 ra 段：进气行程 ac 段：压缩行程 czb 段：作功行程 br 段：排气行程 5．柴油机示功图 （如图 215） 简要介绍： 要求学生 理解 二冲程发动 机的特点及工作 过程 图 216：二冲程发动机唤起机构 四、二冲程发动机工作原理 1．特点 二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。 经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。 2．换气机构（如图 216） 没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现 3．工作过程 以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例： 上行冲程： 活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混 合气进入曲轴箱。 下行冲程： 活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。 另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。 Page 19/290 要求学生 了解 二冲程发动机 示功图 图 217：二 冲程 汽油机示功图 a：排气孔关闭 ac：压缩过程 czb：作功过程 b：排气孔打开 bf：先期排气阶段 f：扫气孔开启 fdh：扫气过程 h：扫气孔关闭 ha：额外排气阶段 4．二冲程发动机示功图 （如 图 217） 要求学生 理解 二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别 归纳小结： 概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容 5．二冲程与四冲程发动机的比较 （ 1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。 当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。 由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。 （ 2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的 1/3左右。 另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。 （ 3）曲轴箱换气方式二冲程发动机 因为没有进排气门，结构大大简化。 （ 4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下： 优点：功率大、运转平稳、配气机构简单 缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差 Page 20/290 汽车工程系教案 200 /200 学年 第 学期 课程名称：汽车构造（一） 授课教师： 班级： 第 04 讲 题目： 第二章 发动机工作原理与总体构造 第 04 讲 发动机性能指标 第 周 星期 本讲教学目标： 知识点 ： 动力性指标和 经济性指标 速度特性和负荷 内燃机产品名称 能力点 ： 熟练掌握发动机各性能指标 了解发动机速度特性和负荷 了解内燃机产品名称和型号编制规定 本讲主要内容： 发动机速度特性和负荷 发动机动力性指标和经济性指标 内燃机产品名称和型号编制规定 本讲教学要求及适合专业： 汽车检测与维修专业（ 2 课时） 汽车维修与营销专业（ 2 课时） 汽车电子技术专业 （ 2 课时） 汽车制造与维修专业（ 2 课时） 重点讲解 动力性指标和 经济性指标 、 速度特性和负荷 简介 内燃机产品名称 教学重点： 主要性能指标 速度特性和负荷 教学难 点： 速度特性和负荷 教学方法及手段： 重点介绍、简要介绍、归纳小结、多媒体 作业或课外阅读资料： 同步学习《汽车构造课程建设》中的《汽车发动机网络教程》 具体书面作业从《汽车发动机网络教程》获取，由教师根据不同专业要求布置 Page 21/290 本讲教学内容： 重点介绍： 一、主要性能指标 发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准 要求学生 理解掌握 发动机动力性指标的概念 1．动力性指标 概念：指内燃机对外作功能力的指标 （ 1）有效转矩 Te 曲轴传给汽车传动系的转动力矩。 单位： N m （ 2）有效功率 Pe 发动机曲轴的输出功率 Pe = Te（ 2πn / 60） 103 （ KW） 式中： Te — 有效扭矩，单位为 N m n — 曲轴转速，单位为 r/min 标定功率： 并不是该内燃机所能发出的最大功率，而是内燃机出厂时根据使用目的而调整的。 由于使用目的的不同，同一种内燃机的标定功率可以不同： 十五分钟功率：内燃机允许连续运转 15 分钟的最大有效功率 一小时功率：内燃机允许连续运转 1 小时的最大有效功率 十二小时功率：内燃机允许连续运转 12 小时的最大有效功率 持续功率：内燃机允许长期连续工作 的最大有效功率 （ 3）曲轴转速 指曲轴每分钟的转数，通常用 n 表示，单位为 r/min。 在标定功率时的转速为标定转速 要求学生 理解掌握 发动机经济性指标的概念 2． 经济性指标 概念：是指内燃机的生产成本、运转中的消耗以及修理费用等各项指标。 通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能 （ 1）有效燃油消耗率 be 发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量 be =（ B / Pe） 103 （ g/KW h） 式中： B — 每小时的燃油消耗量， kg/h Pe— 有效功率， kW 要求学生 了解 发动机环保 性指标 要求学生 了解 发动机强化指标 3．环保性能指标 （ 1）有害排放物 对汽油机，主要是废气中的 CO 和 HC 的量 对柴油机，主要是废气中的 NOx和颗粒的排放量 （ 2）发动机的噪声 是汽车噪声的主要来源，约占城市噪声的 75% 4．强化指标 （ 1）平均有效压力 是作用在活塞顶上的一个假想的、不变的压力，在这个压力推动下，活塞由上止点移动到下止点所做的功。 （ 2）活塞平均速度 在标定转速下，曲轴每转一转的两个形成活塞速度的平均值 （ 3）升功率 Page 22/290 每升发动机工作容积所发出的有效功率 重点介绍： 二、发 动机的特性 发动机特性的概念：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系称为内燃机特性。 若这种关系以曲线的形式表示，称为内燃机特性曲线。 要求学生 理解掌握 发动机速度特性 图 218：奥迪 100 轿车发动机外特性 1．速度特性 概念：指发动机的主要性能指标有效转矩 Te 、有效功率 Pe、燃油消耗率 be 随其转速变化而变化的关系。 包括发动机外特性和发动机部分特性 （ 1）发动机外特性 （如图 218） 指节气门全开时的速度特性。 发动机的外特性表示了发动机所具有最高动力性能 （ 2）发动机部分特性 指在节气门不全开的任意位置所得到的速度特性 要求学生 理解掌握 发动机负荷 图 219：发动机负荷 工况 a：负荷为 0 工况 b：负荷（ 20/45） 100% 工况 c：负荷（ 32/45） 100% 工况 d：负荷（ 45/45） 100%（发动机全负荷） Ⅰ — 外特性 Ⅱ — 部分特性 Ⅲ — 部分特性 2．发动机负荷 （如图 219） 概念：发动机在某一转速发出的有效功率与相同转速下所发出的最大有效功率的比值，以百分数表示 负荷与功率是两个不同的概念（负荷：发动机在某一转速下实际发出的功率与可能的最 大功率之比 简要介绍： 要求学生 了解 内燃机三、 内燃机产品名称和型号编制规定 1．国标规定内容 Page 23/290 产品名称和型号编制国标规定有关内容 要求学生 理解掌握 内燃机常用型号含义 归纳小结： 概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容 GB72591 对内燃机的名称和型号编制方法颁布了国家标准： 内燃机名称按其所采用的主要燃料命名，例如：柴油机、汽油机、煤气机 内燃机型号应反映内燃机的主要结构特征及性能，包括以下内容： 首部： 产品特征代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需经行业标准 化归口单位核准、备案。 中部： 由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。 后部： 结构特征和用途特征符号，分别按上表规定。 尾部： 区分符号。 同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。 2．示例 （ 1）柴油机 12V135ZG： 12缸、 V型、四冲程、缸 135 径 mm、水冷增压、工程机械用 6E430SDzZCz： 6 缸、二冲程、缸径 430mm、水冷、可倒转、船用主机、右机基本型 （。