一体化教学教案
教学过程
【组织教学】时间：5分钟
1、准备好教具、教学设备、工具等；
2、点名检查学生出勤情况，填写考勤薄；
3、检查学生工作衣服、鞋等。
4、安全教育：
【复习旧课、导入新课】
1. 提问：在常用汽车上用什么作为动力装置？
2. 展示汽油发动机、柴油发动机
3. 教学目的：掌握与汽车发动机的一般构造和常用术语，熟悉其工作
原理。
【讲授新课】
一、专业知识讲解
（一）发动机的工作原理及分类
1、汽车发动机概述及常用术语
（1）作用
发动机是汽车的动力装置。
汽车发动机的作用是：将某种形式的能量转换为机械能，并通过
底盘驱动汽车行驶。
将燃料燃烧的热能直接转变为机械能的发动机称为内燃机，如汽
油机和柴油机。内燃机具有热效率高、结构紧凑、体积小、维修方便、
起动性好等优点。
内燃机按活塞运动形式的不同，可分为：往复活塞式内燃机、 转子式内燃机。
往复活塞式内燃机技术先进、可靠性高，在汽车上广泛使用。
（2）常用术语
如图1—l —1所示，汽车发动机的常用术语有：
①上止点 活塞上行到达最高点处的位置，即
其顶面离曲轴回转中心最远时的位置。
②下止点 活塞下行到达最低点处的位置，即
其顶面离曲轴回转中心最近时的位置。
③活塞行程 活塞在上、下两个止点之间的运
动距离，用S （单位：mm ）表示。
④活塞冲程 活塞运行时由上（下）止点到下（上）止点的运动
过程。
⑤曲柄半径 曲轴上的主轴颈中心线到连杆轴颈中心线的垂直
距离，用R （单位：mm ）表示。
⑥气缸工作容积 活塞一个冲程内所扫过的容积，用Vh （单位：
L ）表示。
⑦发动机工作容积 多缸发动机各气缸工作容积的总和，也称发动机排量，用VL 。（单位：L ）表示。
⑧燃烧室容积 活塞在上止点时，活塞顶面、气缸盖、气缸壁所封闭的气缸容积，用Vc （单位：L ）表示。
⑨气缸总容积 活塞在下止点时，活塞顶面、气缸盖、气缸壁所封闭的气缸容积，用Va （单位：L ）表示。
Va ＝ Vh ＋ Vc
⑩压缩比 气缸总容积与燃烧室容积的比值，用ε表示（ε＝Va ／Vc ）。压缩比表示气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，燃烧后产生的压力就越大。
⑾工作循环 在发动机内进行的每次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程。
2、汽车发动机分类及国产内燃机型号编制规则
（1）汽车发动机分类见表l —1—1。
（2）国产内燃机型号编制规则
内燃机型号的排列顺序及符号见表l —l —2。
说明：（1）气缸排列形式符号：无符号 —— 直列及单缸立式；
V —— V形；
P —— 平卧式。
（2）结构特征符号：无符号——水冷；
F —— 风冷；
N —— 凝气冷却；
Z —— 增压。
（3）用途特征符号：无符号 —— 通用型；
T —— 拖拉机；
M —— 摩托车；
G —— 工程机械；
Q —— 车用；
D —— 发电机组。
内燃机产品名称均按照其所采用的燃料命名，如汽油机、柴油机等。内燃机型号能反映内燃机的主要结构特征及性能。
例：CA6102——表示由第一汽车制造厂生产、六缸、直列、四冲程、缸径102 mm、水冷、通用型发动机。
4100Q—4型汽油机——表示四缸、四冲程、缸径100 mm、汽车用发动机，第四种变型产品。
8E430Z型柴油机——表示八缸、二冲程、缸径430 mm 、增压柴油发动机。
CA488——（红旗牌轿车发动机）一汽生产、4缸、四冲程、缸径88（87.5）mm 发动机。
3、发动机的基本工作原理
现代汽车使用的是四冲程内燃机。发动机将燃料燃烧产生的热能转换为机械能，从而输出动力。其能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气→压缩→做功→排气”四个过程来实现的。
（1）四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作循环包括进气、压缩、做功和排气四个冲程。图l —1—2所示为单缸四冲程汽油机工作循环示意图。
图l —1—2所示为单缸四冲程汽油机工作循环示意图。
1）进气冲程
进气门打开，排气门关闭，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动（图l —l —2a ）。活塞运动过程中气缸内容积逐渐增大，形成一定的真空度，可燃混合气通过进气门被吸入气缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。
2）压缩冲程
进、排气门均关闭，活塞在曲轴带动下，由下止点向上止点运动（图1—1—2b ），气缸内容积逐渐减小，可燃混合气被压缩，活塞到达上止点时，压缩冲程结束。
在压缩冲程中，气体压力和温度升高。压缩终了时，气缸内的压力较高，温度远高于汽油的点燃温度（约263 K）。
注：K （读“开”）为绝对温度 1K＝1C °＋273 、1C °＝1K －273
3）做功冲程
进、排气门均关闭。在压缩冲程终了时，火花塞产生电火花点燃可燃
混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆驱动曲轴对外做功。活塞到达下止点时做功冲程结束（图l —1—2c ）。
4）排气冲程
排气冲程如图1—1—3d 所示，与汽油机排气冲程基本相同。
（3）四冲程汽油机与柴油机的比较
汽油机与柴油机工作循环不完全相同，见表1—1—3。
汽油机在结构上需有一个专门的点火系，而柴油机则不需要。
二、发动机总体构造与主要功能
汽车发动机的基本工作原理相似，总体构造大体一致。下面分别介绍常用四冲程水冷式汽油机和柴油机的总体构造。
1、汽油机的总体构造
汽油机通常由两大机构和五大系统组成。图l —1—4所示为上海桑塔纳JV 型发动机结构图。
（1）曲柄连杆机构
发动机实现热能转换为机械能的核心机构。主要由：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。
（2）配气机构
使发动机工作循环连续进行，定时开闭进、排气门，向气缸内充入混合气、排出废气。其主要由：气门组和气门传动组组成。
（3）燃料供给系
传统化油器式燃料供给系一般由：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气歧管、排气歧管、排气消声器等组成。
作用是：把汽油和空气混合成比例合适的可燃混合气送入气缸，并排出燃烧后生成的废气。
电控燃油喷射装置主要由：燃油供给系统、空气供给系统和电子控制系统组成。
（4）点火系
汽油机靠点火系产生的高压电火花，适时点燃气缸内的可燃混合气。
传统点火系主要由：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞和点火开关等组成，利用断电触点的开闭控制一次侧电流的通断。
电子点火系：利用晶体三极管的导通和截止来控制一次侧电流的通断。
（5）冷却系
水冷却系一般由：水泵、节温器、散热器、风扇、循环水套、分水管等组成。
其作用是：把机件多余的热量散发出去，以保持发动机正常的工作温度。
（6）润滑系
润滑系的主要作用是：将润滑油送到相对运动零件的摩擦表面，减轻机件磨损，另外还有冷却、清洗零件表面及密封、减振、防锈的功能。
一般由：机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油粗滤器、机油细滤器、机油冷却器等组成。
（7）起动系
起动系的作用是：起动发动机，包括：起动机及其附属装置。
2、柴油机的总体构造
柴油机通常由：两大机构和四大系统组成。图1—1—5所示为一般柴油机结构图。
其中曲柄连杆机构、配气机构、润滑系、冷却系和起动系与汽油机相似，不同的是：柴油机的燃料供给系与汽油机差别较大，且柴油机没有点火系。
柴油机燃料供给系主要由：柴油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器、喷油器、空气滤清器、进气歧管、排气歧管、排气消声器等组成。增压柴油机进气系统还装有废气涡轮增压器。
三、新型汽车发动机
1、三角活塞旋转式发动机
三角活塞旋转式发动机简称转子发动机，又称汪克尔发动机。与往复活塞式发动机相比，转子发动机的优点是：
功率大、质量小、振动轻微、结构简单、零件数量少、拆装方便、维修简易且制造也不困难。
2、压缩天然气汽车及液化石油气汽车用发动机
以压缩天然气和液化石油气为燃料的汽车，分别称为压缩天然气汽车（CNGV ）和液化石油气汽车（LPGV ）。
目前，燃用CNG 或LPG 的汽车发动机，多是在原汽油机或柴油机的基础上改装而成的。
（1）单燃料发动机
（2）两用燃料发动机
（3）双燃料发动机
我国天然气资源十分丰富，天然气和液化石油气作为汽油和柴油的代用燃料，大力发展天然气和液化石油气汽车，既可以充分利用自然资源，又可以减少对石油的需求并减轻汽车尾气对城市环境的污染。
燃用CNG 或LPG 的发动机的主要优点有：
（1）天然气和液化石油气在常温下为气态，容易与空气混合形成均匀的可燃混合气，燃烧完全，可以大幅度减少一氧化碳（CO ）、碳氢化合物（HC ）和微粒的排放。另外，天然气和液化石油气的火焰温度低，氮氧化物（NOx ）的排放量也相应减少。
（2）天然气和液化石油气的辛烷值很高，因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。
（3）冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无须加浓混合气。
（4）燃烧界限宽，稀燃特性优越。燃烧稀混合气，可以减少氮氧化物的生成和改善燃料经济性。
（5）不稀释润滑油，可以延长润滑油更换周期和发动机使用寿命。
二、实操示范
学生现场分组认知发动机构造，两大机构及各个系统，并要求每位同学掌握各个机构的作用及各大系统的功用。
三、学生实习、教师巡回指导
检查学生是否已经认知发动机两大机构及各个系统的零部件名称和功用。
【课堂小结】
1. 发动机的功用;
2. 两大机构的功用;
3. 各系统的功用;
4. 汽油机与柴油机的主要区别.
【布置作业】
1. 汽车发动机的作用是什么？
2. 什么叫压缩比？
3. 什么叫气缸的工作容积？
4. 什么叫上止点？
5. 简述四冲程汽油机的四个工作循环？
【整理清洁】
1. 设备恢复和整理
2. 教学场地的清洁
3. 人走五关
一体化教学教案
教学过程
【组织教学】时间：5分钟
1、准备好教具、教学设备、工具等；
2、点名检查学生出勤情况，填写考勤薄；
3、检查学生工作衣服、鞋等。
4、安全教育：
【复习旧课、导入新课】
1. 提问：在常用汽车上用什么作为动力装置？
2. 展示汽油发动机、柴油发动机
3. 教学目的：掌握与汽车发动机的一般构造和常用术语，熟悉其工作
原理。
【讲授新课】
一、专业知识讲解
（一）发动机的工作原理及分类
1、汽车发动机概述及常用术语
（1）作用
发动机是汽车的动力装置。
汽车发动机的作用是：将某种形式的能量转换为机械能，并通过
底盘驱动汽车行驶。
将燃料燃烧的热能直接转变为机械能的发动机称为内燃机，如汽
油机和柴油机。内燃机具有热效率高、结构紧凑、体积小、维修方便、
起动性好等优点。
内燃机按活塞运动形式的不同，可分为：往复活塞式内燃机、 转子式内燃机。
往复活塞式内燃机技术先进、可靠性高，在汽车上广泛使用。
（2）常用术语
如图1—l —1所示，汽车发动机的常用术语有：
①上止点 活塞上行到达最高点处的位置，即
其顶面离曲轴回转中心最远时的位置。
②下止点 活塞下行到达最低点处的位置，即
其顶面离曲轴回转中心最近时的位置。
③活塞行程 活塞在上、下两个止点之间的运
动距离，用S （单位：mm ）表示。
④活塞冲程 活塞运行时由上（下）止点到下（上）止点的运动
过程。
⑤曲柄半径 曲轴上的主轴颈中心线到连杆轴颈中心线的垂直
距离，用R （单位：mm ）表示。
⑥气缸工作容积 活塞一个冲程内所扫过的容积，用Vh （单位：
L ）表示。
⑦发动机工作容积 多缸发动机各气缸工作容积的总和，也称发动机排量，用VL 。（单位：L ）表示。
⑧燃烧室容积 活塞在上止点时，活塞顶面、气缸盖、气缸壁所封闭的气缸容积，用Vc （单位：L ）表示。
⑨气缸总容积 活塞在下止点时，活塞顶面、气缸盖、气缸壁所封闭的气缸容积，用Va （单位：L ）表示。
Va ＝ Vh ＋ Vc
⑩压缩比 气缸总容积与燃烧室容积的比值，用ε表示（ε＝Va ／Vc ）。压缩比表示气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，燃烧后产生的压力就越大。
⑾工作循环 在发动机内进行的每次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程。
2、汽车发动机分类及国产内燃机型号编制规则
（1）汽车发动机分类见表l —1—1。
（2）国产内燃机型号编制规则
内燃机型号的排列顺序及符号见表l —l —2。
说明：（1）气缸排列形式符号：无符号 —— 直列及单缸立式；
V —— V形；
P —— 平卧式。
（2）结构特征符号：无符号——水冷；
F —— 风冷；
N —— 凝气冷却；
Z —— 增压。
（3）用途特征符号：无符号 —— 通用型；
T —— 拖拉机；
M —— 摩托车；
G —— 工程机械；
Q —— 车用；
D —— 发电机组。
内燃机产品名称均按照其所采用的燃料命名，如汽油机、柴油机等。内燃机型号能反映内燃机的主要结构特征及性能。
例：CA6102——表示由第一汽车制造厂生产、六缸、直列、四冲程、缸径102 mm、水冷、通用型发动机。
4100Q—4型汽油机——表示四缸、四冲程、缸径100 mm、汽车用发动机，第四种变型产品。
8E430Z型柴油机——表示八缸、二冲程、缸径430 mm 、增压柴油发动机。
CA488——（红旗牌轿车发动机）一汽生产、4缸、四冲程、缸径88（87.5）mm 发动机。
3、发动机的基本工作原理
现代汽车使用的是四冲程内燃机。发动机将燃料燃烧产生的热能转换为机械能，从而输出动力。其能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气→压缩→做功→排气”四个过程来实现的。
（1）四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作循环包括进气、压缩、做功和排气四个冲程。图l —1—2所示为单缸四冲程汽油机工作循环示意图。
图l —1—2所示为单缸四冲程汽油机工作循环示意图。
1）进气冲程
进气门打开，排气门关闭，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动（图l —l —2a ）。活塞运动过程中气缸内容积逐渐增大，形成一定的真空度，可燃混合气通过进气门被吸入气缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。
2）压缩冲程
进、排气门均关闭，活塞在曲轴带动下，由下止点向上止点运动（图1—1—2b ），气缸内容积逐渐减小，可燃混合气被压缩，活塞到达上止点时，压缩冲程结束。
在压缩冲程中，气体压力和温度升高。压缩终了时，气缸内的压力较高，温度远高于汽油的点燃温度（约263 K）。
注：K （读“开”）为绝对温度 1K＝1C °＋273 、1C °＝1K －273
3）做功冲程
进、排气门均关闭。在压缩冲程终了时，火花塞产生电火花点燃可燃
混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆驱动曲轴对外做功。活塞到达下止点时做功冲程结束（图l —1—2c ）。
4）排气冲程
排气冲程如图1—1—3d 所示，与汽油机排气冲程基本相同。
（3）四冲程汽油机与柴油机的比较
汽油机与柴油机工作循环不完全相同，见表1—1—3。
汽油机在结构上需有一个专门的点火系，而柴油机则不需要。
二、发动机总体构造与主要功能
汽车发动机的基本工作原理相似，总体构造大体一致。下面分别介绍常用四冲程水冷式汽油机和柴油机的总体构造。
1、汽油机的总体构造
汽油机通常由两大机构和五大系统组成。图l —1—4所示为上海桑塔纳JV 型发动机结构图。
（1）曲柄连杆机构
发动机实现热能转换为机械能的核心机构。主要由：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。
（2）配气机构
使发动机工作循环连续进行，定时开闭进、排气门，向气缸内充入混合气、排出废气。其主要由：气门组和气门传动组组成。
（3）燃料供给系
传统化油器式燃料供给系一般由：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气歧管、排气歧管、排气消声器等组成。
作用是：把汽油和空气混合成比例合适的可燃混合气送入气缸，并排出燃烧后生成的废气。
电控燃油喷射装置主要由：燃油供给系统、空气供给系统和电子控制系统组成。
（4）点火系
汽油机靠点火系产生的高压电火花，适时点燃气缸内的可燃混合气。
传统点火系主要由：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞和点火开关等组成，利用断电触点的开闭控制一次侧电流的通断。
电子点火系：利用晶体三极管的导通和截止来控制一次侧电流的通断。
（5）冷却系
水冷却系一般由：水泵、节温器、散热器、风扇、循环水套、分水管等组成。
其作用是：把机件多余的热量散发出去，以保持发动机正常的工作温度。
（6）润滑系
润滑系的主要作用是：将润滑油送到相对运动零件的摩擦表面，减轻机件磨损，另外还有冷却、清洗零件表面及密封、减振、防锈的功能。
一般由：机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油粗滤器、机油细滤器、机油冷却器等组成。
（7）起动系
起动系的作用是：起动发动机，包括：起动机及其附属装置。
2、柴油机的总体构造
柴油机通常由：两大机构和四大系统组成。图1—1—5所示为一般柴油机结构图。
其中曲柄连杆机构、配气机构、润滑系、冷却系和起动系与汽油机相似，不同的是：柴油机的燃料供给系与汽油机差别较大，且柴油机没有点火系。
柴油机燃料供给系主要由：柴油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器、喷油器、空气滤清器、进气歧管、排气歧管、排气消声器等组成。增压柴油机进气系统还装有废气涡轮增压器。
三、新型汽车发动机
1、三角活塞旋转式发动机
三角活塞旋转式发动机简称转子发动机，又称汪克尔发动机。与往复活塞式发动机相比，转子发动机的优点是：
功率大、质量小、振动轻微、结构简单、零件数量少、拆装方便、维修简易且制造也不困难。
2、压缩天然气汽车及液化石油气汽车用发动机
以压缩天然气和液化石油气为燃料的汽车，分别称为压缩天然气汽车（CNGV ）和液化石油气汽车（LPGV ）。
目前，燃用CNG 或LPG 的汽车发动机，多是在原汽油机或柴油机的基础上改装而成的。
（1）单燃料发动机
（2）两用燃料发动机
（3）双燃料发动机
我国天然气资源十分丰富，天然气和液化石油气作为汽油和柴油的代用燃料，大力发展天然气和液化石油气汽车，既可以充分利用自然资源，又可以减少对石油的需求并减轻汽车尾气对城市环境的污染。
燃用CNG 或LPG 的发动机的主要优点有：
（1）天然气和液化石油气在常温下为气态，容易与空气混合形成均匀的可燃混合气，燃烧完全，可以大幅度减少一氧化碳（CO ）、碳氢化合物（HC ）和微粒的排放。另外，天然气和液化石油气的火焰温度低，氮氧化物（NOx ）的排放量也相应减少。
（2）天然气和液化石油气的辛烷值很高，因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。
（3）冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无须加浓混合气。
（4）燃烧界限宽，稀燃特性优越。燃烧稀混合气，可以减少氮氧化物的生成和改善燃料经济性。
（5）不稀释润滑油，可以延长润滑油更换周期和发动机使用寿命。
二、实操示范
学生现场分组认知发动机构造，两大机构及各个系统，并要求每位同学掌握各个机构的作用及各大系统的功用。
三、学生实习、教师巡回指导
检查学生是否已经认知发动机两大机构及各个系统的零部件名称和功用。
【课堂小结】
1. 发动机的功用;
2. 两大机构的功用;
3. 各系统的功用;
4. 汽油机与柴油机的主要区别.
【布置作业】
1. 汽车发动机的作用是什么？
2. 什么叫压缩比？
3. 什么叫气缸的工作容积？
4. 什么叫上止点？
5. 简述四冲程汽油机的四个工作循环？
【整理清洁】
1. 设备恢复和整理
2. 教学场地的清洁
3. 人走五关