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【能力目标】
1、培养学生观察事物的能力和类比、归纳问题的能力。
2、通过本节的教学,培养学生分析问题和解决问题的能力。
【德育目标】
1、培养学生严谨细致、一丝不苟、实事求是的科学态度和类比的学习方法和探索精神。
2、通过对发动机燃油供给系统发展、环境保护等知识的介绍,增强学生的环保意识,使学生了解到汽车在方便出行的同时带来的危害以及人们
为减小危害进行的不懈努力。
教学重点
压力调节器的结构和工作原理
教学难点
压力调节器的工作原理
教学手段、方法
提问、类比、实验探索、讨论总结等引导探究式教学法
教具
多媒体设备及课件、丰田电喷发动机台架、油压检测表等实验设备(量杯、保温水桶、时钟等)
授课教师
审签
组织教学、展示教学目标(共计2分钟)
安定课堂秩序,点名,集中学生注意力。
复习旧课(共计5分钟)
1电喷发动机燃油系统的作用?
燃油系统由哪几个部分组成?
答:
燃油系统的作用是供给发动机燃烧所需的燃油。
燃油系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器,燃油总管,燃油脉动缓冲器,喷油器组成。
2、电喷发动机的喷油量受哪些因素的影响?
电喷发动机喷油量的多少,取决于针阀行程、喷口截面积、燃油喷射压力与喷射环境压力之间的压差及喷油时间,当前几种因素确定时,喷油量就取决于喷油器针阀的开启时间,即喷油时间。
时间愈长,喷油量就愈多。
这样有利于发动机ECU对喷油量
的精确控制。
新课内容(共计80分钟)
一、引入新课,展示情景,观察现象(共计10分钟)
2009年12月7日一18日在丹麦首都哥本哈根召开的哥本哈根世界气候大会。
12月
7日起,192个国家的环境部长和其他官员们在哥本哈根召开联合国气候会议,商讨《京
都议定书》一期承诺到期后的后续方案,就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。
这是继《京都议定书》后又一具有划时代意义的全球气候协议书,毫无疑问,对地球今后的气候变化走向产生决定性的影响。
这是一次被喻为拯救人类的最后一次机会”的会
议。
中国宣布2020年减排目标碳排放下降40-45%,作为排放的一个重要来源的汽车尾气排放问题越来越引起广泛的关注。
汽车发动机的发展经历了70、80年代的化油器式的发动机到今天的电控燃油喷射式发动机。
基于环境保护等方面的考虑,2000年我国规定:
5人座以下化油器式发动机汽车自2001年1月1日起不准生产,5月1日起全国20几个主要大中城市不准上牌,9月1日起不准销售,取而代之的的是电控燃油喷射式发动机汽车。
与化油器式燃油供给系统相比,电喷发动机的优点有:
1、提高了发动机的燃油经济性;
2、提高了发动机的起动及冷起动性能;
3、提高了发动机的动力性能;
4、降低了发动机的排放污染
汽车发动机主要污染物是一氧化碳、未燃碳氢、氮氧化物和颗粒物。
通过提高燃料质量和逐步严格新车的排放限值,上述污染物的排放量正在降低。
桑塔纳2000轿车装用电控汽油喷射系统后,发动机排量不变,与化油器式发动机相比,排放污染物减少了50%以上,最大扭矩提高了7%,最大功率提高9%,加速时间缩短20%,等速百公里油耗也略有下降。
符合我国能源供给实际和大众消费水平,有利于缓解能源紧张状况,保护环境,对于落实国家能源发展战略,加快建设资源节约型、环境友好型社会,具有重要意义,还能减少CO2等温室气体的排放实现承诺的减排目标,体现负责任大国的形象。
只有精确控制喷油量,才能保证燃烧完全,不造成污染。
影响喷油量的因素较多,电喷发动机在设计上就不断地解决这些问题。
其中,在燃油系统的结构上,电动燃油泵取代了传统化油器式发动机的机械燃油泵。
与之相适应,整个燃油系统的压力值有严格的油压标准,这是靠本次课要学习的燃油压力调节器来实现的。
(通过对发动机发展过程的学习,使学生深刻体会到环保、节能、减少温室气体排放在人类生活中的
重要意义。
提高学生环保意识,同时使学生了解本课程学习的重要目的及意义从而增强对本节课学习的兴趣。
)
指出电喷发动机燃油供给系统中燃油压力调节器的位置,要求先学生重点观察压力调节器的在发动机台架上的位置、外形结构(图1),然后教师进行燃油压力的检测演示
实验(图2),学生注意观察油压表的变化。
图1:
燃油压力调节器位置图图2:
燃油系统检测安装图
学生观察到的现象:
(1)发动机启动后,怠速运转,油压稳定在一定值。
(2)发动机工作时,加大油门和拔下接进气歧管的真空管,油压都升高
提问1:
在燃油系统里,实现燃油压力调节作用的元件是哪个,燃油压力大小有规定吗?
其变化受什么因素的影响?
学生分组讨论,教师给以适当提示,鼓励学生大胆猜测“燃油压力变化究竟受哪些因素影响?
”
(培养学生理论联系实际的能力,通过客观现象的观察,进行理论猜想,为日后维修过程中通过故障
现象,从理论及现实上找到故障问题所在,向学生指出指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用
的思想方法,它不是无根据的幻想,是有客观根据的。
)
猜想是否正确,要靠实验检验。
被实验肯定的猜想,就是实验规律;
被实验否定的猜想,应该找寻原因,如果实验没有问题,就应该放弃,重新提出新的猜想,再用实验来检验。
总结出:
燃油压力是有一定标准的,燃压压力变化影射喷油量,燃油总管中压力的变化又受进气歧管真空度的影响。
教师:
本节课我们将研究学习电喷发动机燃油供给系统压力调节装置一一燃油压力调节
课题:
燃油供给系统压力调节装置一一燃油压力调节器
二、根据实际问题及疑问,设计实验,探索研究(共计15min)
思考:
(1)怠速时(进气歧管内真空度不变),进气总管内压力为何能够和必须稳定在标准值的范围内?
(2)发动机工作时,加大油门和拔下真空管通大气时,燃油系统油压为何升高?
首先,通过现实生活中的例子来引导学生思考燃油喷射压力与喷射环境压力之间的
压差与喷油量的关系。
举例一:
当停水后,一楼和十楼同时打开水龙头接自来水管中残余的水,在相同时间里,哪家水接的比较多。
举例二:
儿童玩具压力水枪压次说越多,会使得枪内水压增加的越高,使得水枪喷水量增大,喷水距离变长。
举完实例后,通过实验验证,让学生实际观察到结果。
实验设备:
量杯、保温水桶、水管、水、时钟实验步骤及要求:
两保温水桶内水位高度一个为满的,另一个为三分之一满、水龙头的开度一致,水龙头打开时间为15秒,经过多次实验,比软每次两量杯中出水量。
图3实验示意图
通过对实验的观察并得出以下分析:
[分析1:
不考虑喷射环境(水流出到的环境)压力的情况下,通过控制燃油总管中的燃油压力(类似于控制保温水桶中的水位高度),可以控制喷油量(水流量)0]
而当具体应用在发动机上,喷油器喷射到进气歧管里的环境里,进气歧管里的压力是负压值(真空度)并且在不断变化。
影响喷油量的主要因素是压差。
[分析2:
喷油器的喷油量与喷射压力与喷射环境之间的压力差有关,喷油器的开启时间相同的条件下,压差大喷油量大。
]
结论:
发动机需求的燃油喷射量,是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的,如果不控制燃油压力,即使加给喷油器的通电时间相同,当燃油压力高时,燃油喷射量会增加,当燃油压力低时,燃油喷射量会减少。
因此,当系统油压与进气歧管压力差发生变化时,燃油压力调节器应随系统油压与进气歧管压力差的变化作相应的变化,以便保持系统内油压的稳定。
三、综合分析,寻找本质,得出结论。
(共计30min)
水到渠成,引导学生自然、快捷地回答出实现压力调节作用的元件及其作用。
燃油压力调节器的作用:
稳定燃油系统压力,实现喷射压力与喷射环境之间的压力差恒定,一般为250〜300kPa(以厂家提供数值为准)。
使喷油器喷油量取决于喷油器的开启时间。
保证ECU能够精确控制喷油量。
通过对结构的分析发现与事物本质相关的东西
如图4所示,其外部有三个连接口,它们是接燃油总管的燃油入口,接燃油箱的燃油出口和接进气歧管的负压口。
其金属外壳的中间通过一个卷边的膜片将壳体内腔分成两个小室:
一个是弹簧室,内装一个带预紧力的螺旋弹簧作用在膜片上,弹簧室有一真空软管连接至进气歧管;
另一室为燃油室,直接连入供油总管。
教师提问3:
为何燃油压力调节器上有一个接进气歧管的接口?
图4:
燃油压力调节器结构剖面图及实物图
指导学生阅读课本内容,得出燃油压力调节器的工作原理。
燃油压力调节器的工作原理:
当燃油总管的燃油进入燃油室,供油压超过预定值时,即进气歧管真空度增加。
此时燃油压力将膜片向上顶,克服弹簧力,使阀门打开,燃油室内过剩的燃油经回油管流回油箱中,油压减小;
当油压低于弹簧力与进气歧管压力之和时,阀门关闭,油压升高。
进气歧管真空度改变时,燃油压力也发生改变。
燃油压力的变化由以下公式确定:
公式一:
燃油总管中燃油压力二300KPa+进气歧管真空度(负压力)说明:
300KPa为丰田皇冠车回位弹簧设计弹力。
当使用年限特别长,可能会使弹簧弹力减弱,整个系统的调压值就会变小。
(标准值以厂家提供数值为准油压为,例桑塔纳2000为240KPa)
因公式涉及到进气歧管内真空度的问题,所以要根据学生在课堂上的接受程度提出真空度的概念。
真空度为负压力值,指处于真空状态下的气体稀簿程度,通常用真空度高”和真空度低”来表示。
真空度高表示真空度好”的意思,真空度低表示真空度差”的意思。
若所测设备内的压强低于大气压强,真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值,即负压力。
为了更容易的理解公式,用打比方的方式,将抽象的概念通俗化,调动课堂气氛,创建轻松愉快的学习环境,加深学生印象。
教师提问4:
喷油器的喷射环境是进气歧管,进气歧管内的压力随着节气门的开度而不断变化。
当进气歧管内的真空度增大时(怠速),真空度变小时(中,大负荷),真空度为
零时(拔下接进气歧管的软管通大气),整个燃油系统内的油压如何变化?
打比方:
图5中推车的人比作燃油系统压力,小车比作膜片,小车右边作用弹簧力,当小车两边受力平衡后保持不动。
图5中下图多了一个拉车的人,拉车的人比作来自进气歧管的真空吸力,当推车的人与拉车的人的合力与小车右边弹簧力相平衡后,小车保持不动。
问:
在上、下两图中推车的人,哪个省力?
答:
下图推车的人省力
提问4答案:
节气门开度小(真空度大)燃油系统压力就小,节气门开度大(真空度小)燃油系统压力就大;
进气歧管的软管通大气(拔下接进气歧管的软管)时,燃油系统压力(燃油喷射压力)大。
同时解答了一上课我们观察到的现象(2发动机工作时,加大
油门和拔下接进气歧管的真空管,油压都升高。
*鼓励学生多置疑,学生就工作原理中不理解的地方大胆地提出疑问,收集大部分学生的共同存在的疑点,教师进行分析和讲解。
[分析工作原理的关键点1]——根据力的分析方法
参考图6,膜片一端是真空室,真空室里有弹簧,真空室侧的膜片承受弹簧的弹力
及进气歧管的气压力。
另一端是燃油室,膜片承受燃油压力。
P代表燃油压力、F代表
弹簧力、△PX代表真空室端的真空度(作用在膜片上时等同于在真空室端吸膜片,抵削弹簧力。
公式一替换后为:
燃油总管中燃油压力(P)=300KPa(F)+进气歧管真空度(△PX)
图6:
燃油压力调节器工作原理
鼓励学生利用物理课程中力的分析的方法,针对压力调节器膜片两端受力情况进
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- 燃油 压力 调节器