Разработка урока Устройство двигателя внутреннего сгорания и принцип его работы

Тема урока

Устройство двигателя внутреннего сгорания и

принцип его работы

Содержание

1.                 Введение …………………………………………….стр.2

2.                 Форма конспекта урока ……………………..стр.3-4

3.                 Этапы урока ………………………………………..стр.5-6

4.                 Краткий конспект урока………………………стр.7-17

5.                 Заключение …………………………………………стр.18-19

6.                 Список литературы …………………………….стр. 20

Введение

Развитие  профессионального образования стало особенно актуальным на сегодняшний день. Это связано с новыми условиями и непрерывно развивающейся рыночной экономикой, увеличивающий спрос  в квалифицированных специалистах среднего и начального звена. Внедрение информационных технологий во все сферы деятельности общества требует изменений и в образовательном процессе подготовки рабочих кадров, специализирующихся на новых оборудованиях и коммуникациях.

Процесс подготовки рабочих кадров - это обеспечение конкурентоспособности выпускников, ставшее предельно важным в условиях становления экономики, основанной на рыночных принципах.  Решающее значение приобретает не только объем и качество знаний, даваемых в учебном заведении, но и уровень компетентности, для подготовки выпускников к жизни в современном обществе. Содержание образования должно быть таким, чтобы в результате его, обучаемый проявлял такие качества как функциональная грамотность, методологическая, профессиональная и общекультурная компетентности. В настоящее время, в связи с формированием информационного общества, к этому перечню добавилась еще одна важная составляющая – информационно-коммуникационная компетентность.

Инновационная образовательная программа рассчитана не только на изменение образовательного процесса подготовки специалистов для автотранспортной отрасли, но и на эффективность использования транспортных средств, а так же увеличение безопасности на дорогах.

                                             Форма конспекта урока.

1.       Тема урока __Устройство двигателя внутреннего сгорания и

                              принцип его работы

2.       Возраст обучающихся                                         16-18 лет________

3.       Название предмета «Устройство, ремонт и техническое

                                          обслуживание автомобилей»

4.       Авторы  С.К.Шестопалов, В.А.Родичев, С.Ф.Зеленин

5.       Вид урока         Изучение  новой темы_______________________

6.       Тип урока         Комбинированный__________________________ 

    7. Цель урока Сформировать знания и умения учащихся по устройству

                     и ремонту  двигателя внутреннего сгорания  и     научить

                     применять их на практике. Стимулировать творческую

                     активность учащихся.

8.     Проблемы, решаемые обучающимися  Овладение новыми знаниями

                                    и умениями, контроль, подведение результатов

                                   обучения.

9.       Планируемые результаты:

Предметные  Знание устройства двигателя, отдельных элементов и

                         принцип его работы.

               регулятивные УУД   планировать решение  задачи, выстраивать

                                                 последовательность необходимых операций

                                                (алгоритм действий);

   познавательные УУД    проверять информацию, находить 

  дополнительную  информацию, используя               справочную литературу;  применять таблицы, схемы, модели для получения информации;

              коммуникативные УУД  развитие умений выступления перед группой,

                                           уметь отвечать на поставленные вопросы и

                                           умение вести диалог, уметь использовать

                                        компьютер в процессе изучения темы

            личностные результаты   воспринимать речь учителя, непосредственно

                                                   не обращенную к учащемуся;

                                                   выражать положительное отношение к процессу

                                                  познания, проявлять внимание, удивление,

                                                  желание больше узнать; оценивать собственную

                                                  учебную деятельность, свои достижения,

                                                  самостоятельность, инициативу, ответственность,

                                                  причины неудач;

10.   Оборудование DVD и CD диски, компьютер, проектор, экран

                                 мультимедийные программы

11.   Этапы урока (см. ниже)

                                                               Этапы урока

Этап урока (занятия)

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Осуществляемые действия

Познавательная

Регулятивная

Коммуникативная

Осуществляемые действия

Формируемые умения

Осуществляемые действия

Формируемые умения

Осуществляемые действия

Формируемые умения

1.Организа-ция начала у постановка цели урока. рока. 2.Проверка дом. задания. 3.Изучение нового материала, в том числе объяснение 4.Закрепле-ние материала, изученного на данном уроке и ранее пройденного, связанного с новым. 5.Подведение итогов и результатов урока. 6. Задание на дом.

Мотивировать учащихся на работу на уроке, сконцентрировать внимание учащихся на теме урока Организует промежуточный контроль, озвучивает тему Изложение нового материала с использованием информационных технологий Организует обратную связь, контроль Обобщающие выводы и оценивание каждого учащегося Консультирующие, направляющие действия

Восприятие цели урока, настрой на урок Работа по тестам Конспектирование материала и работа с учебником Ответы на вопросы  и работа с тестом Поиск ошибок во время тестирования Поиск нужной информации

Умение определять цели Умение структурировать знания Умение составлять план-конспект умение работать с схемами и макетами Поиск ответа на поставленную задачу Умение соотносить полученные знания с практикой Умение работать с разными источниками информации

Выбор правильного ответа Выделение основного материала из общего и сопоставление схемы элементов с макетом Выделение усвоенного материала Работа со схемами и макетами Работа с учебной литературой и другими источниками информации

Выделение и осознание учащимися, что уже усвоено Планирование работы в рамках заданного времени Осознание качества и уровня усвоения материала Умение распределять время работы, контролировать и оценивать свои действия Умение планировать работу по выполнению домашнего задания

Планирование учебного сотрудничества с преподавателем сотрудничество с преподавателем Участие в диалоге Диалог с преподавателем и с учащимися Контроль и самооценка знаний

Умение взаимодействия с преподавателем Умение общаться Умение сотрудничать с педагогом и сверстниками Умение точно выражать свои мысли в соответствии с поставленной задачей Умение конструктивно разрешать возможные конфликты

                                                   Краткий конспект урока

Бензиновые  двигатели и принцип их работы

В качестве силовой установки на автомобилях используется двигатель внутреннего сгорания.

По виду применяемого топлива двигатели подразделяются на бензиновые, дизельные и газовые.

Бензиновые – это двигатели, работающие на жидком топливе (бензине) с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя топливо перемешивается с воздухом в определенной пропорции с помощью карбюратора.

При работе двигателя внутреннего сгорания из каждых десяти литров использованного топлива, к сожалению, только около двух литров идет на полезную работу, а все остальные – на "согревание" окружающей среды. Коэффициент полезного действия (КПД) ныне выпускаемых двигателей составляет всего около 20%. Но мир пока не придумал более совершенного теплового двигателя, который мог бы долго и надежно работать при более высоком КПД.

Бензиновые двигатели

К основным механизмам и системам бензинового двигателя относятся:

– кривошипно-шатунный механизм,

– газораспределительный механизм,

– система питания,

– система выпуска отработавших газов,

– система зажигания,

– система охлаждения,

– система смазки.

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый бензиновый двигатель (рис. 1) и разберемся с принципом его работы. Рассмотрим протекающие в нем процессы и выясним, наконец, откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Основной частью одноцилиндрового двигателя (рис. 1) является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой.

Рис. 1. Одноцилиндровый бензиновый двигатель внутреннего сгорания: 1 – головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

Если продолжить сравнение элементов автомобиля с известными в быту предметами, то цилиндр вместе с головкой будет похож на обыкновенный стакан, перевернутый вверх дном.

Внутри цилиндра помещен еще один "стакан", тоже вверх дном, – это поршень. На поршне в специальных канавках находятся поршневые кольца. Они скользят по зеркалу внутренней поверхности цилиндра и они же не дают возможности газам, образующимся в процессе работы двигателя, прорваться вниз. В то же время кольца препятствуют попаданию вверх масла, которым смазывается внутренняя поверхность цилиндра.

С помощью пальца и шатуна поршень соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в картере двигателя. На конце коленчатого вала крепится массивный маховик.

Через впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (смесь воздуха с бензином), а через выпускной клапан выходят отработанные газы. Клапаны открываются при набегании кулачков вращающегося распределительного вала на рычаги. При сбегании кулачков с рычагов клапаны надежно закрываются под воздействием мощных пружин. Распределительный вал с кулачками приводится во вращение от коленчатого вала двигателя.

В резьбовое отверстие в головке цилиндра ввернута свеча зажигания, которая электрической искрой, проскакивающей между ее электродами, воспламеняет рабочую смесь. После знакомства с основными деталями одноцилиндрового двигателя вы уже начали догадываться о том, как он работает. Но давайте все-таки разберемся с тем, как происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала. Этим в двигателе занимается шатунно-поршневая группа.

Давайте посмотрим со стороны на действия велосипедиста.

Нажимая на педаль одной ногой, мы поворачиваем ось педалей на пол-оборота, затем помогает вторая нога, нажимая на вторую педаль и... колесо вращается, велосипед едет.

Необходимо отметить, что работа двух ног – это пример двухцилиндрового двигателя. Чтобы не чувствовать себя обманутым, можете привязать одну ногу к педали и использовать для нашего эксперимента только ее.

При дальнейшем изучении работы ноги велосипедиста можно увидеть принцип работы шатунно-поршневой группы двигателя. Роль шатуна выполняет голень ноги, поршнем с верхней головкой шатуна является колено, ну а нижняя головка шатуна на кривошипе – это ступня на педали.

Колено велосипедиста движется только вверх-вниз (как поршень), а ступня с педалью уже по окружности (как кривошип коленчатого вала). Это и есть преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

В двигателе взаимодействие деталей шатунно-поршневой группы точно такое же, как и в рассмотренном нами примере с ногой велосипедиста.

На рисунке 2 показаны некоторые параметры цилиндра и поршня, которыми характеризуется двигатель (объемы цилиндра и ход поршня).

Рис. 2. Ход поршня и объемы цилиндра двигателя: а) поршень в нижней мертвой точке; б) поршень в верхней мертвой точке

Крайние положения поршня, когда он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней "мертвой" точкой (ВМТ) и нижней "мертвой" точкой (НМТ).

При езде на велосипеде колено вашей ноги, так же как и поршень, периодически будет находиться в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении.

Ходом поршня (S) называется путь, пройденный от одной "мертвой" точки до другой.

Объемом камеры сгорания (Vc) называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ.

Рабочим объемом цилиндра (Vp) называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ.

Полным объемом цилиндра является сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема: Vn = VP + Vc.

Рабочий объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех цилиндров. Измеряется рабочий объем в литрах.

Пока мы рассматриваем только одноцилиндровый двигатель, а вообще двигатели современных легковых автомобилей, как правило, имеют 2, 3, 4, 5, 6, 8 и даже 12 цилиндров.

Чем больше суммарный рабочий объем, тем более мощным будет двигатель. Измеряется мощность в киловаттах или в лошадиных силах (кВт или л.с.).

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают.

Рабочий цикл – это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя.

Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:

– четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,

– двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

На легковых автомобилях, как правило, применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках – двухтактные. О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:

– впуск горючей смеси,

– сжатие рабочей смеси,

– рабочий ход,

– выпуск отработавших газов.

Рис. 3. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 3а).

Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15 считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.

При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь.

Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.

Второй такт – сжатие рабочей смеси (рис. 3б).

При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается.

Из школьной физики всем известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9–10 кг/см², а температура 300–400°С.

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания (Vn/Vc – см. рис. 2). У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8–11 раз.

В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.

Третий такт – рабочий ход (рис. 3в).

Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал.

Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.

В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход – давить на подвижный поршень.

Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см², поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент.

При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов.

Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов (рис. 3г).

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

Вот почему слышен тот сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя – при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота.

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск... и так далее.

Теперь, интересно, кто из вас обратил внимание на то, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта – такта рабочего хода! Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.

Маховик (рис. 4) – это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Рис. 4. Коленчатый вал двигателя с маховиком: 1 – шатунная шейка; 2 – противовес; 3 – маховик с зубчатым венцом; 4 – коренная (опорная) шейка; 5 – коленчатый вал двигателя

Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии.

Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик, конечно, тоже помогает.

В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией своей руки (рабочий ход) и радостно наблюдали за тем, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя – раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.

Проверочный материал

ТЕСТ № 2

Какой позицией на рисунке обозначены:

I. Ход поршня?

II. Объем камеры сгорания?

III. Рабочий объем цилиндра?

IV. Полный объем цилиндра?

V. Верхняя и нижняя мертвые точки?

ТЕСТ № 3

I. Какой цифрой на рисунке обозначены клапаны?

II. Какой цифрой на рисунке обозначен поршень?

III. Какой цифрой на рисунке обозначен картер?

IV. Какой цифрой на рисунке обозначена головка цилиндра?

V. Какой цифрой на рисунке обозначен коленчатый вал?

                                                                              Заключение

Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информационных потоков в обществе, образуя глобальное информационное пространство. Неотъемлемой и важной частью этих процессов является компьютеризация образования. В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса, связанными с внесением корректив в содержание технологий обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям, и способствовать гармоничному вхождению учащегося в информационное общество. Компьютерные технологии призваны стать не дополнительным «довеском» в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность.

За последние 5 лет число детей, умеющих пользоваться компьютером, увеличилось примерно в 10 раз. Как отмечает большинство исследователей, эти тенденции будут ускоряться независимо от  образования. Однако, как выявлено во многих исследованиях, дети знакомы в основном с игровыми компьютерными программами, используют компьютерную технику для развлечении. При этом познавательные, в частности образовательные, мотивы работы с компьютером стоят примерно на двадцатом месте. Таким образом, для решения познавательных и учебных задач компьютер используется недостаточно.

Одна из причин такого положения связана с тем, что компьютерные технологии в учебных заведениях не нашли еще своего должного применения. В учебных заведениях, где ведется обучение  на компьютере, не все его возможности реализуются в полной мере. Большинство преподавателей  даже не знакомы с компьютерными технологиями и не имеют представления о способах их использования в обучении. Уроки с применением компьютера в большинстве случаев ведут учителя информатики, в силу специфики своей подготовки слабо представляющие условия, которые необходимо соблюдать при использовании компьютерных технологий при обучении конкретным предметам.

Проблема широкого применения компьютерных технологий в сфере образования в последнее десятилетие вызывает повышенный интерес в отечественной педагогической науке. Большой вклад в решение проблемы компьютерной технологии обучения внесли российские и зарубежные ученые: Г.Р.Громов, В.И.Гриценко, В.Ф.Шолохович, О.И.Агапова, О.А.Кривошеев, С.Пейперт, Г.Клейман, Б.Сендов, Б.Хантер и др.

Различные дидактические проблемы компьютеризации обучения в нашей стране нашли отражение в работах А.П.Ершова, А.А.Кузнецова, Т.А.Сергеевой, И.В.Роберт; методические - Б.С.Гершунского, Е.И.Машбица, Н.Ф.Талызиной; психологические - В.В.Рубцова, В.В. Тихомирова и др.

Целью  информационных технологий в образовании  является приобщение учащихся  к перспективным образовательным технологиям и ориентация их на творческое и продуктивное использование данных технологий в своей учебе, будущей профессиональной деятельности и в процессе самообразования.

Используемая литература

Г.В. Спичкин «Лабораторный практикум по  техническому

      Обслуживанию автомобилей»

В.А. Родичев «Грузовые автомобили»

С.К. Шестопалов «Устройство, техническое обслуживание и

             ремонт легковых автомобилей»

                С.И. Румянцев «Техническое обслуживание и ремонт

                                             автомобилей»

                Издательство за рулем «Ремонтируем своими руками»

                                   Мультимедийные  ресурсы

Издательство «Мир Автокниг»  «Вождение и устройство автомобиля»

Издательство «Адепт» «Все секреты по ремонту автомобиля»

Издательство «Труд» «специалист по ремонту и обслуживанию

                                        электрооборудования»

ООО УКЦ МААШ «Курс лекций по устройству и техническому обслуживанию

                                   транспортных средств»

ООО Сигма «Энциклопедия Авто»

Сайт:  www. iddk.ru  и другие интернет ресурсы