《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理（第5版）》 教案 第四章 汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒

《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理》教案章節(jié)第四章汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒理論授課時(shí)間5學(xué)時(shí)本單元的教學(xué)目標(biāo)掌握利用示功圖研究發(fā)動(dòng)機(jī)正常燃燒；掌握爆燃和表面點(diǎn)火兩類(lèi)不正常燃燒概念及其產(chǎn)生原因；掌握各種使用因素各自對(duì)燃燒產(chǎn)生什么樣的影響及影響原因；掌握汽油機(jī)混合氣的形成機(jī)理及最佳空燃比；掌握化油器及電噴控制原理；掌握電噴控制與傳統(tǒng)化油器相比較的優(yōu)勢(shì)；掌握燃燒室的要求；掌握幾種常見(jiàn)的燃燒室類(lèi)型；掌握稀薄燃燒及缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)的概念及應(yīng)用本單元教學(xué)內(nèi)容汽油機(jī)的燃燒過(guò)程正常燃燒過(guò)程2）不正常燃燒3）使用因素對(duì)燃燒的影響汽油機(jī)混合氣的形成1）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣體的要求2）汽油噴射供給系統(tǒng)的類(lèi)型3）化油器供油系統(tǒng)與汽油噴射供油系統(tǒng)的比較4）幾種電子控制燃油噴射系統(tǒng)的基本原理5）電控燃油噴射系統(tǒng)的燃油控制3、汽油機(jī)的燃燒室1）傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的幾種燃燒室2）稀薄燃燒及缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)本單元的教學(xué)方式（手段）采用多媒體課件教學(xué)，在多媒體教室講授。板書(shū)汽油機(jī)示功圖，及重要公式。本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)講授為主，配合重點(diǎn)內(nèi)容提問(wèn)本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)第一節(jié)汽油機(jī)的燃燒過(guò)程1）引出正常燃燒的概念強(qiáng)調(diào)：是發(fā)動(dòng)機(jī)的一般工況研究正常燃燒意義：明確提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的途徑及改進(jìn)潛力。2）三個(gè)燃燒階段a）著火落后期b）明顯燃燒期c）后燃期板書(shū)汽油機(jī)示功圖在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常燃燒階段分析時(shí)：明顯燃燒期平均壓力升高率[MPa/(°)]可用下式表示:p2、p3——分別是第二階段起點(diǎn)和終點(diǎn)的壓力(MPa)；2、3————分別是第二階段起點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角(°)。3）燃燒速度a）層流火焰燃燒速率b）紊流火焰燃燒速率m——混合氣質(zhì)量；——火焰燃燒速速率；——火焰前鋒表面積；——未燃混合氣密度；——層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?；——紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣取?)不正常燃燒不正常燃燒包括爆燃和表面點(diǎn)火兩個(gè)方面板書(shū)早燃示功圖以及幾種燃燒示功圖的對(duì)比5）使用因素對(duì)燃燒的影響點(diǎn)火提前角、混合氣濃度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速四個(gè)方面的因素對(duì)燃燒會(huì)產(chǎn)生影響第二節(jié)汽油機(jī)混合氣的形成引出燃油配制的概念給出化油器式和燃油噴射式兩種配油方式2）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣體的要求a）空燃比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響b）發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況對(duì)混合氣的要求（穩(wěn)定工況和過(guò)度工況）板書(shū)不同空燃比下發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性3）汽油噴射供給系統(tǒng)的類(lèi)型汽油噴射可以根據(jù)噴射位置、噴射控制裝置、噴射方式、空氣流量測(cè)量方法、信息流動(dòng)的方式等可分為缸內(nèi)噴射、進(jìn)氣管?chē)娚?、機(jī)械式、電控式等的汽油噴射系統(tǒng)4）化油器供油系統(tǒng)與汽油噴射供油系統(tǒng)的比較與淘汰的化油器供油相比，汽油噴射有很多優(yōu)點(diǎn)，汽油噴射在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放方面都在化油器的基礎(chǔ)上有所突破5）幾種電子控制燃油噴射系統(tǒng)的基本原理a）D型電控汽油噴射系統(tǒng)b）L型電控汽油噴射系統(tǒng)c）Mono系統(tǒng)6）電控燃油噴射系統(tǒng)的燃油控制a）噴油時(shí)刻的控制b）噴油量的控制其中啟動(dòng)時(shí)和啟動(dòng)后噴油量的控制需要修正第三節(jié)汽油機(jī)的燃燒室1）引出燃燒室重要作用進(jìn)而列出其要求a）結(jié)構(gòu)緊湊b）具有良好的充氣性能c）火花塞位置安排得當(dāng)d）要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍怏w流動(dòng)e）適當(dāng)冷卻末端混合氣2）傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的幾種燃燒室a）楔形燃燒室b）浴盆形燃燒室c）半球形燃燒室楔形燃燒室有較好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性。浴盆形燃燒室燃燒時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性不好半球形燃燒室有較好的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能，由于面容比小，HC排放量低，工作粗暴。NOx排放較多3）稀薄燃燒及缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)a）均質(zhì)稀混合氣的燃燒室b）分層燃燒c）缸內(nèi)直噴式稀薄燃燒方式板書(shū)設(shè)計(jì)：汽油機(jī)示功圖早燃示功圖幾種燃燒過(guò)程的示功圖空燃比與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系本單元的重點(diǎn)和難點(diǎn)正常燃燒的三個(gè)階段及燃燒速率；不正常燃燒與正常燃燒示功圖的對(duì)比；使用因素對(duì)燃燒的影響；汽油機(jī)混合氣形成機(jī)理；化油器與電噴控制的工作原理；電噴控制的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)；燃燒室要求及常見(jiàn)類(lèi)型；稀薄燃燒與傳統(tǒng)燃燒的差異及優(yōu)勢(shì)；缸內(nèi)直噴實(shí)現(xiàn)方法及優(yōu)勢(shì)本單元的補(bǔ)充內(nèi)容熱力學(xué)第一定律：△U=Q+W。表示系統(tǒng)在過(guò)程中能量的變化關(guān)系。表述形式：熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量的總值保持不變。（是能量守恒定律和能量轉(zhuǎn)換定律的熱力學(xué)表述）。熱力學(xué)第二定律：不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化（克勞修斯）；或者說(shuō)：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓ㄩ_(kāi)爾文）。狀態(tài)方程：PV=NRT。爆震燃燒：爆震是一種由燃燒所釋放的能量維持的激波，而燃燒過(guò)程本身又是由激波壓縮產(chǎn)生的高溫引起的，因而爆震綜合了流體力學(xué)特性，激波和熱化學(xué)過(guò)程（燃燒）等的交互作用。本單元需查詢(xún)的文獻(xiàn)1.《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》(第三版)，主編：周龍保出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版或修訂時(shí)間：2012年2.《工程熱力學(xué)》，主編：朱明善，出版社：清華大學(xué)出版社，出版或修訂時(shí)間：2011年3.《燃燒學(xué)導(dǎo)論：概念與應(yīng)用》（第二版），主編：StephenR.Turns，姚強(qiáng)，李水清，王宇譯，出版社：清華大學(xué)出版社，出版或修訂時(shí)間2009年本單元的作業(yè)布置爆燃燃燒產(chǎn)生的原因是什么?它會(huì)帶來(lái)什么不良后果?電控汽油噴射系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)和噴