多缸發(fā)動機工作順序的教學(xué)實踐探索

鄭霞俊

摘 要：本文通過分析教學(xué)過程中的具體實例，探索有利于促進學(xué)生理解并掌握多缸發(fā)動機工作順序的教學(xué)方法，以期為學(xué)生后續(xù)汽車構(gòu)造課程學(xué)習(xí)打下扎實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：多缸發(fā)動機工作順序? ? 發(fā)動機工作原理? ? 教學(xué)實踐

現(xiàn)代汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，動力也越來越強勁，氣缸的排列形式由直列式發(fā)展為V型式、水平對置式及W型式。而技校學(xué)生文化基礎(chǔ)相對薄弱，如何把枯燥難懂的多缸發(fā)動機工作順序向?qū)W生講解清楚，是汽修專業(yè)教師面臨的一大難題。

經(jīng)過多年的教學(xué)實踐與思考，筆者認為在教學(xué)過程中必須向?qū)W生講清楚以下三個問題：第一，發(fā)動機的基本工作原理。第二，多缸發(fā)動機的出現(xiàn)是歷史必然。第三，安排多缸發(fā)動機工作順序時應(yīng)遵循的原則。講解清楚這三個問題后，通過分析典型多缸發(fā)動機工作順序?qū)嵗寣W(xué)生更好地理解多缸發(fā)動機工作順序，培養(yǎng)汽修專業(yè)學(xué)生核心素養(yǎng)。

一、發(fā)動機的基本工作原理

發(fā)動機是汽車的動力裝置，現(xiàn)代汽車廣泛應(yīng)用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機（四沖程發(fā)動機），所用燃料主要是汽油、柴油等。由于所用燃料性能不同，可燃混合氣形成和著火的方式也不同。汽油的著火點較高，與空氣混合后需點火燃燒，因此，汽油機可燃混合氣的主要形成方式是缸外混合，在進氣行程中可燃混合氣從進氣門進入燃燒室，在壓縮末期由火花塞點火燃燒。而柴油的著火點較低，在密封空間與空氣混合后壓縮自行燃燒，所以柴油機可燃混合氣的形成是缸內(nèi)混合，在進氣行程中從進氣門進入的是新鮮空氣，在壓縮末期由噴油器噴入柴油，邊噴邊自行燃燒。綜上所述，汽油機和柴油機在工作原理上存在差異。

（一）四沖程汽油機的工作原理

四沖程汽油機的一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、做功、排氣四個行程，每個行程持續(xù)180o，即曲軸轉(zhuǎn)半周。要完成一個工作循環(huán)，曲軸需要轉(zhuǎn)兩周，進、排氣門各打開一次，新鮮可燃混合氣從進氣門進入，火花塞點火燃燒，燃燒后的廢氣從排氣門排出，同時將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，如此周而復(fù)始。

（二）四沖程柴油機的工作原理

四沖程柴油機的工作循環(huán)也包括進氣、壓縮、做功、排氣四個行程，每個行程持續(xù)180 o，即曲軸轉(zhuǎn)半周。要完成一個工作循環(huán)，曲軸需要轉(zhuǎn)兩周，進、排氣門各打開一次，新鮮空氣在進氣行程從進氣門進入，霧狀柴油在壓縮末期由噴油器噴入燃燒室，邊噴邊燃燒，燃燒后的廢氣從排氣門排出，同時將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。柴油機的工作過程即該工作的循環(huán)往復(fù)。

二、廣泛采用多缸發(fā)動機是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然

由汽油機的工作原理可知，一個工作循環(huán)中只有做功行程是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，另外三個行程都是消耗機械能的，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈做功，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差。而功率越大，平穩(wěn)性越差。隨著汽車的應(yīng)用越來越廣泛，需要的扭矩更大，功率也就越大，單純靠單缸發(fā)動機通過增大缸徑已經(jīng)不能適應(yīng)需求，多缸發(fā)動機的出現(xiàn)是歷史發(fā)展的必然。多缸發(fā)動機的做功行程為各缸按順序交替做功，缸數(shù)越多，做功間隔角越小，參與做功的氣缸越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。

三、安排多缸發(fā)動機工作順序時應(yīng)盡量遵循的原則

多缸發(fā)動機是指有兩個以上相同氣缸的發(fā)動機，各缸的活塞連桿組連接在同一根曲軸上。多缸發(fā)動機中的單個氣缸是按單缸發(fā)動機工作的，即進氣→壓縮→做功→排氣。多缸發(fā)動機為了運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，需要有序做功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈各缸按順序交替做功一次。在安排發(fā)動機工作順序時應(yīng)盡量遵循以下原則。

第一，使連續(xù)做功的兩缸盡可能相距遠些，以減輕主軸承的載荷，避免在進氣過程中發(fā)生相鄰兩缸進氣門同時打開，出現(xiàn)“搶氣”現(xiàn)象，影響發(fā)動機的充氣效率。

第二，各氣缸的做功間隔應(yīng)該相等，以利于發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在發(fā)動機完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)做功一次，氣缸數(shù)為i的四沖程發(fā)動機，做功間隔角為720o/i（完成一個工作循環(huán)，曲軸應(yīng)轉(zhuǎn)兩周，即360o×2=720o）。

第三，如果是V型排列的發(fā)動機，則左右兩列氣缸應(yīng)交替做功。

四、安排多缸發(fā)動機工作順序的課堂教學(xué)實踐

（一）四沖程直列四缸發(fā)動機工作順序（以1-3-4-2為例）

四沖程直列四缸發(fā)動機，曲軸轉(zhuǎn)兩周（720o），四缸全部完成一個工作循環(huán)，按1-3-4-2的順序有序做功。滿足連續(xù)做功的兩缸盡可能遠一些的原則，各缸的做功間隔相等，曲軸轉(zhuǎn)角均為180 o，即第一缸開始做功，然后是第三缸和第四缸做功，最后是第二缸做功。如此周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)，完成發(fā)動機的工作過程。

（二）四沖程直列六缸發(fā)動機工作順序（以1-5-3-6-2-4為例）

四沖程直列六缸發(fā)動機，曲軸轉(zhuǎn)兩周（720o）完成一個工作循環(huán)（進氣→壓縮→做功→排氣），按1-5-3-6-2-4的順序有序做功。滿足連續(xù)做功的兩缸盡可能遠一些的原則，各缸的做功間隔相等，曲軸轉(zhuǎn)角均為120 o，即第一缸開始做功120 o后第五缸跟著做功（持續(xù)120o），然后是第三缸、第六缸、第二缸，最后是第四缸。周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)，完成發(fā)動機的工作過程。

（三）四沖程V型排列八缸發(fā)動機工作順序（以1-8-4-3-6-5-7-2為例）

四沖程V型排列八缸發(fā)動機，曲軸轉(zhuǎn)兩周（720o）完成一個工作循環(huán)，按1-8-4-3-6-5-7-2的順序有序做功，各缸的做功間隔相等，均為90o，即第一缸開始做功，第二缸最后完成。周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)，完成發(fā)動機的工作過程。

在教學(xué)過程中，將只是由教師講課、演示，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生不斷思考、不斷動手操作、不斷提問的自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓枯燥乏味的課程變得生動有趣，最終達到讓學(xué)生有效學(xué)習(xí)多缸發(fā)動機工作順序知識的教學(xué)目的。

參考文獻：

[1]人力資源社會保障部教材辦公室.汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

[2]人力資源社會保障部教材辦公室.汽車構(gòu)造 [M].2版.北京：中國勞動社會保障出版社，2013.

（作者單位：杭州市富陽區(qū)技工學(xué)校）