教学标题
第一章 发动机总体构造
教学课时
教学目标
【素质目标】：1.培养学生团结协作能力；2.培养学生国家标准的意识；培养学生爱国情怀及民族自豪感；4培养专业职业素养。
【知识目标】：1.掌握发动机的功用，分类，构造及其工作原理；2.熟悉发动机总体构造；3.掌握发动机维修常用的工量具使用方法。
【能力目标】：1.能区分发动机的类型；2.能说出发动机的工作原理；3.能正确选用和使用工量具；4.能对发动机进行日常检查和维护作业。
教学重难点
【教学重点】：1.发动机的功用，分类，构造及其工作原理 ；2.发动机总体构造。
【教学难点】：1.发动机维修常用的工量具的使用；2.发动机的总体构造。
教学资源
【网络资源】：汽车发动机构造与维修精品课程，；
【硬件资源】：
【学习资源】：视频、动画、国家标准等。
教学内容
1.组织教学。使用学习通或者点名册进行点名，强调上课纪律。
2.明确教学目的，讲述章节的学习目标，重点难点。
3.播放相关视频或讲解相关案例，进而引入课堂教学内容。
【任务导入】
汽车是国民经济的支柱产业之一，是高度专业化、自动化的综合性工业。近几年，我国汽车的生产和销量迅速增大，全国汽车保有量大幅度上升，由于汽车技术的飞速发展，特别是电子控制技术的应用，汽车已成为各种先进技术的载体；同时也将汽车维修行业带入一个高科技领域。汽车检修行业的内涵发生了新的变化，以致汽车检修行业的技能型、应用型人才非常紧缺。为此，有必要学习汽车方面的知识，培养汽车技能型、应用型人才。发动机是汽车组成的重要部分，是汽车产生动力、驱动汽车行驶的核心部件。发动机的技术状况是直接影响汽车的动力性、经济性以及其他性能的重要因素。本项目学习发动机的作用和工作原理及其总统构造。
【理论知识】：
任务1.1 发动机的作用和工作原理
发动机是将热能转化为机械能的机器，其作用是使燃料通过燃烧产生热能，再把热能通过曲柄连杆机构转化为机械能并对外输出动力。
1.1.1发动机术语
如图所示：
1.上止点：上止点是指活塞顶离曲轴回转中心最远处，即活塞的最高位置。
2.下止点：下止点是指活塞顶离曲轴回转中心最近处，即活塞的最低位置。
3.活塞行程S：活塞行程是指活塞由一个止点移动到另一个止点的运动过程，也称冲程。行程的长度即为上、下止点间的距离。活塞行程用S表示，单位为mm。
4.曲柄半径R：曲柄半径是指与连杆大端相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离。曲柄半径用R表示，单位为mm。显然，曲轴每转一周，活塞移动两个行程，即S＝2R。
5.气缸工作容积Vh：气缸工作容积是指活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的空间容积。
其计算公式为Vh=πD2S/(4×106)
式中 Vh——气缸工作容积，L；
D——气缸直径，mm；
发动机压缩比S——活塞行程，mm。
6.发动机工作容积VL：发动机工作容积是指发动机所有气缸工作容积的总和，也称发动机的排量。若发动机的气缸数为i，则VL＝Vh·i。  VL的单位为L。
7.燃烧室容积VC：燃烧室容积是指活塞在上止点时，活塞顶上面空间的容积。燃烧室容积用VC表示，单位为L。
8.气缸总容积Va：气缸总容积是指活塞在下止点时， 活塞顶上面空间的容积。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即Va＝Vh +VC，用Va表示，单位为L。
9.压缩比ε：压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积的比值，即
压缩比是用来衡量空气或混合气被压缩的程度，影响发动机的热效率。一般汽油发动机的压缩比为8~11，柴油发动机的压缩比为16~22。
10.工作循环：发动机完成进气、压缩、做功和排气四个过程，称为一个工作循环。
1.1.2四冲程发动机的工作原理
四冲程发动机将热能转化为机械能的过程，是经过进气、压缩、做功和排气四个连续的过程来完成一个工作循环。曲轴旋转两周，活塞往复四个行程完成一个工作循环的发动机，称为四冲程发动机。
1.四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作循环是由进气、压缩、做功和排气四个冲程组成的。单缸四冲程汽油机的工作原理示意图如图1.2所示。
(1) 进气冲程
活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时，排气门关闭，进气门开启。活塞移动过程中，气缸内容积逐渐增大，形成一定真空度，于是经过滤清的空气与汽油混合形成的可燃混合气，通过进气门被吸入气缸。至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。
  于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，为0.075～0.09 MPa。又由于气缸、活塞等高温件及上一循环留下的残余废气的加热，气体温度升高到370～440 K。
(2) 压缩冲程
进气冲程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸内容积逐渐减小，由于进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩结束。
压缩冲程中，气体压力和温度同时升高，并使混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力为0.6～1.2 MPa，温度为600～800 K。
(3) 做功冲程
在压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转做功，至活塞到达下止点时做功结束。
在做功冲程中，开始阶段气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3～5 MPa，瞬时温度可达2 200～2 800 K。随着活塞的下行，气缸容积增大，气缸内压力、温度逐渐下降，做功终了时，压力为0.3～0.5 MPa，温度为1 300～1 600 K。
(4) 排气冲程
在做功冲程终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和在活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。
排气冲程终了时，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于大气压力。此时，压力为0.105～0.115 MPa，温度为900～1 200 K。
2.四冲程柴油机的工作原理
四冲程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也是由进气、压缩、做功和排气四个冲程组成。但由于所使用燃料的性质不同，可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。下面主要叙述柴油机与汽油机工作循环的不同之处。
(1) 进气冲程
进气冲程不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。由于进气阻力比汽油机小，上一冲程残留的废气温度也比汽油机的低，进气冲程终了的压力为0.075～0.095 MPa，温度为320～350 K。
(2) 压缩冲程
压缩冲程不同于汽油机的是压缩纯空气，由于柴油的压缩比大，为15～22，压缩终了时的温度和压力都比汽油机高，压力可达3～5 MPa，温度可达800～1 000 K。
(3) 做功冲程
此冲程与汽油机有很大差异，压缩冲程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气，此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度（500 K左右），柴油混合气便自行着火燃烧，且此后短暂时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行做功。
做功冲程中，瞬时压力可达5～10 MPa，瞬时温度可达1 800～2 200 K，做功冲程终了时压力为0.2～0.4 MPa，温度为1 200～1 500 K。
(4) 排气冲程
此冲程与汽油机基本相同。排气冲程终了时的气缸压力为0.105～0.125 MPa，温度为800～1 000 K。
由上述四冲程汽油机和柴油机的工作循环可知：两种发动机工作循环的基本内容相似。每个工作循环曲轴转2周（720°），每一冲程曲轴转半周（180°）。四个冲程中，只有做功冲程产生做功，其他三个冲程是为做功冲程做准备工作的辅助冲程，都要消耗一部分能量。发动机启动时的第一个循环，必须有外力将曲轴转动，以完成进气和压缩冲程；当做功冲程开始后，做功能量便通过曲轴储存在飞轮内，以维持以后的冲程并使循环得以继续进行。
四冲程汽油机和柴油机的工作循环也有不同之处。汽油机的混合气形成在气缸的外部，进气冲程中吸入气缸的是可燃混合气；柴油机的混合气形成在气缸的内部，进气冲程中吸入气缸的是纯空气。汽油机是点燃的；柴油机是压燃的。
任务1.2  发动机的总体构造
发动机是汽车产生动力的核心部件，是汽车的“心脏”，学习发动机的分类、组成和各组成机构、系统的作用。
1.2.1发动机的分类
①按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式。
②按每循环活塞行程数分为四冲程和二冲程。
③按使用燃料分类分为汽油机、柴油机和多种燃料发动机。
④按混合气着火方式分为点燃式和压燃式。
⑤按发动机冷却方式分为水冷式和风冷式。
⑥按发动机气缸数分为单缸和多缸。
⑦按气缸布置形式（图1.3）分为直列式、卧式、V型及W型。
汽车上常用的是四冲程、水冷式、往复活塞式、多缸发动机。
1.2.2发动机的总体构造
现代汽车发动机是一部由许多构造和系统组成的复杂机器，其构造形式多种多样。例如，现今最广泛使用的是采用汽油和柴油作为燃料的往复活塞式发动机，其具体构造千差万别，但由于基本工作原理相同，所以其基本构造大同小异。汽油机通常由曲柄连杆机构、配气机构两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、启动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。发动机的总体构造如图1.4所示。
1.曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是由机体组（图1.5）、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成，如图1.6（a）所示，其作用是将燃料燃烧所产生的热能，经机构由活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。机体还是发动机各个机构、各个系统和一些其他部件的安装基础，并且机体许多部分还是配气机构、燃料供给系、冷却系和润滑系的组成部分。
2.配气机构
配气机构由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸，如图1.6（b）所示。
3.燃料供给系
汽油直接喷射式汽油机的燃料供给系统包括汽油箱，汽油泵，汽油滤清器，汽油压力调节器，喷油器，空气滤清器，空气流量计，水温、进气温度、曲轴位置、节气门开度、车速、爆震等传感器，电控单元(ECU)，各种执行器，进排气歧管，排气消声器等部件。柴油机燃料供给系统则由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、空气滤清器、进排气歧管、排气消声器等组成，如图1.7所示。
4.冷却系
冷却系有水冷式和风冷式两种，现代汽车一般都采用水冷式，如图1.8所示。
水冷式冷却系由水泵、散热器、风扇、分水管、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水冷却高温零件，并通过散热器将热量散发到大气中去，从而保证发动机在正常温度状态工作。
5.润滑系
润滑系由机油泵、限压阀、集滤器、机油滤清器、限压阀、油底壳等组成，如图1.9所示。其作用是将润滑油分送至各个摩擦零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面，从而延长发动机使用寿命。
6.点火系
汽油机点火系采用电子控制点火系。其作用是按一定时刻向气缸内提供电火花以点燃缸内可燃混合气。
电子控制点火系在传统的点火系的基础上增加了电子控制单元、各种传感器和执行器等，对点火时刻能精确控制，有效地提高了汽车的动力性和经济性，减少了汽车的尾气排放。
【技能点】：
1.能区分发动机的类型；2.能说出发动机的工作原理；3.能正确选用和使用工量具；4.能对发动机进行日常检查和维护作业。
教学设计
课前（准备）：主要指教学准备，包括学习任务安排等
课件、教材、相关视频资源制作与收集
课中（实施）：包括旧课复习，新课导入，课堂教学，课堂小结等环节
1.组织教学。使用学习通或者点名册进行点名，强调上课纪律。
2.明确教学目的，讲述章节的学习目标，重点、难点。
3.播放相关视频，进行总体介绍，引入课堂教学。
4.结合多媒体对个内容进行讲解，并进行知识拓展。
5.条件允许情况下对可实训部分安排对应实训。
课后（拓展）：包括作业布置等
1.各类型发动机优缺点对比？
2.发动机工作原理阐述？
教学反思
成效、不足及改进：