МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МОРСКОЙ КОЛЛЕДЖ

Методическая разработка урока

по МДК 01.01 «Устройство автомобилей»

Специальность 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт

автомобильного транспорта

Тема: «Современные дизельные двигатели»

Разработал: Минаев Николай Александрович, преподаватель

Севастополь

2019

Методическую разработку урока по теме «Современные дизельные двигатели» по МДК 01.01 «Устройство автомобилей» составил Минаев Н.А., преподаватель Морского колледжа ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет».

Севастополь, 2016, 13 с.

Содержание

Введение. 4

План урока. 6

Ход урока. 7

Библиографический список. 13

Введение

Методическая разработка урока по теме: «Современные дизельные двигатели» предназначена для преподавателей МДК 01.01 «Устройство автомобилей» образовательных организаций системы СПО, работающих в группах с обучением по специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта.

Формы и методы занятия, представленные в методической разработке, способствуют активизации студентов на уроке. Урок проводится с использованием средств ИКТ.

Совместная деятельность преподавателя и студентов направлена на усвоение студентами избранных преподавателем элементов учебного материала. В ходе обучения преподаватель нацеливает, информирует, корректирует и оценивает деятельность студентов, а студенты овладевают содержанием, видами деятельности, отражёнными в программах обучения. Участие преподавателя делает процесс обучения управляемым, позволяющим усваивать необходимые студентам знания, а также прививает способность к рациональному мышлению и применению полученных знаний в последующей профессиональной деятельности.

Использование активных методов обучения способствует более глубокому освоению материала, пробуждает интерес к овладению специальностью.

Урок № 67

Группа:  1А-1/2

Тема программы: Система питания дизельных двигателей

Тема урока: Современные дизельные двигатели

Тип урока: Урок усвоения новых знаний

Обучающая цель урока: сформировать у студентов знания по устройству систем питания современных дизельных двигателей

Воспитательная цель урока: воспитать стремление к успешной профессиональной деятельности

Развивающая цель урока: способствовать формированию технического мышления при изучении систем питания современных дизельных двигателей

Межпредметные связи:

Производственное обучение, тема «Диагностирование, ремонт и обслуживание системы питания»

Материаловедение, тема «Металлы и сплавы»

Материаловедение, тема «Химико-термическая обработка металлов и сплавов»

Материально-техническое обеспечение урока:

1.   план-конспект урока

2.   компьютер

3.   телевизор

4.   обучающие видео

План урока

Ход урока

1. Организационная часть урока 

Преподаватель слушает доклад старосты. Проверяет наличие конспектов, ручек и других принадлежностей у студентов

2. Актуализация опорных знаний

Преподаватель проводит устный опрос по пройденному материалу.

Вопрос: В чём отличие работы дизельного двигателя от бензинового?

Ответ: В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется от искрового разряда. В дизеле топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.

Вопрос: Как происходит рабочий процесс в дизельном двигателе?

Ответ: Вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (15:1 - 25:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к ВМТ. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит самовоспламенение топлива.

Вопрос: Что представляет собой плунжерная пара в ТНВД?

Ответ: Плунжерная пара представляет собой плунжер и втулку небольшого размера. Плунжер и втулку изготавливают из высококачественной стали с высокой точностью и в процессе изготовления индивидуально притирают друг к другу, чтобы обеспечить минимальный зазор в сопряжении. Во втулке на разном уровне просверлены два отверстия. Через одно отверстие (впускное) топливо поступает, а через другое (выпускное) отводится.

Вопрос: Как происходит регулирование состава топливовоздушной смеси?

Ответ: Регулирование происходит отсечкой подаваемого топлива. При совпадении спирального канала плунжера со сливным в гильзе происходит сброс лишнего топлива в сливную магистраль, клапан в плунжере закрывается и подача топлива к форсунке прекращается. Если поворачивать плунжер внутри гильзы, то из-за наклона отсечной кромки будет изменяться момент окончания подачи топлива, а, следовательно, и количество этого топлива.

Вопрос: Как производится одновременной изменение качества топливовоздушной смеси во всех плунжерах при нажатии на педаль газа?

Ответ: Производится одновременным поворотом всех плунжеров на одинаковый угол. Для поворота плунжеров на каждом из них закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой. Рейка связана механическим приводом с педалью акселератора. Поэтому нажатие педали вызывает перемещение рейки, которая одновременно поворачивает все плунжеры и изменяет количество топлива, поступающего в цилиндры двигателя.

3. Мотивация учебной деятельности

Преподаватель сообщает информацию, подготавливающую учащихся к восприятию новой темы:

«На предыдущих уроках мы с вами изучили топливную систему дизеле й ранних конструкций. Довольно сложное устройство, необходимость точной подгонки многих деталей, сложность управления. Все эти факторы вкупе с повышенной шумностью и плохой экологичностью сильно влияют на эксплуатационные показатели и стоимость двигателя.

Решение данных проблем было впервые предложено в 1996 году немецкой фирмой Bosch. О том, что же придумали инженеры выше названной компании, и пойдёт речь на сегодняшнем уроке».

4. Сообщение темы, целей и задач урока

Преподаватель: «Запишите число, номер и тему урока»

5. Восприятие и первичное осознание студентами нового материала

Преподаватель рассказывает материал, диктует студентам под запись основные моменты:

Общие сведения о системе

Топливная система современного дизеля называется Common Rail. Это можно перевести как "общая магистраль". Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы.

Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы Common Rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа.

Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.

Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам.

Принцип действия системы Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.

В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

Преподаватель включает обучающее видео по системе Common Rail

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

-       два предварительных впрыска - на холостом ходу;

-       один предварительный впрыск - при повышении нагрузки;

-       предварительный впрыск не производится - при полной нагрузке.

Основной впрыск обеспечивает работу двигателя. Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Главное преимущество системы — достаточно высокое давление топлива во всех режимах работы двигателя, что способствует лучшему смесеобразованию в зоне горения и полному сгоранию. Сохранив умеренный аппетит предшественников, дизель Common Rail лучше отвечает экологическим нормам, причем такой автомобиль динамичнее бензинового и почти так же малошумен.

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

-       первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;

-       второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;

-       третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;

-       четвертое поколение – 200 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

Магистральный топливный насос высокого давления

Магистральный топливный насос высокого давления используется в аккумуляторной системе впрыска топлива Common Rail, где он выполняет функцию нагнетания топлива в топливную рампу. Магистральные ТНВД обеспечивают более высокое давление топлива (в современных системах впрыска порядка 180 МПА и более).

Конструктивно магистральный насос может иметь один, два или три плунжера. Привод плунжеров осуществляется с помощью кулачкового вала или кулачковой шайбы.

При вращении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружины плунжер движется вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под действием разряжения открывается впускной клапан, и топливо поступает в камеру.

Преподаватель включает видео о работе насоса

Движение плунжера вверх сопровождается ростом давления в камере, впускной клапан закрывается. При определенном давлении открывается выпускной клапан и топливо подается в рампу.

Преподаватель рисует схему насоса, студенты срисовывают

Управление подачей топлива производится в зависимости от потребности двигателя с помощью клапана дозирования топлива. В нормальном положении клапан открыт. По сигналу электронного блока управления клапан закрывается на определенную величину, тем самым регулируется количество поступающего в компрессионную камеру топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка).

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

Преподаватель включает видео о работе пьезофорсунки

В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Преподаватель рисует на доске схему форсунки, студенты срисовывают

Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

6. Осмысление, обобщение и систематизация знаний

Преподаватель задаёт вопросы, студенты отвечают.

Вопрос: На что похоже устройство системы Common Rail ?

Ответ: На систему непосредственного впрыска топлива в бензиновом двигателе

Вопрос: В чём отличия системы Common Rail от дизелей ранних конструкций?

Ответ: Иная конструкция, более высокое давление впрыска

Вопрос: Какое давление впрыска позволяет создать система Common Rail ?

Ответ: До 200 Мпа.

Вопрос: Какие преимущества имеет система Common Rail ?

Ответ: Большее давление впрыска даёт лучшее распыление топлива, это в свою очередь даёт более качественно сгорание, большую плавность работы, снижение шума и улучшение экологичности.

Вопрос: Как работает магистральный ТНВД?

Ответ: При вращении кулачкового вала под действием возвратной пружины плунжер движется вниз. Увеличивается объем камеры и уменьшается давление в ней. Под действием разряжения открывается впускной клапан, и топливо поступает в камеру. Движение плунжера вверх сопровождается ростом давления в камере, впускной клапан закрывается. При определенном давлении открывается выпускной клапан и топливо подается в рампу.

Вопрос: На чём основан принцип работы пьезофорсунки?

Ответ: На изменении длины пьезоэлемента под действием напряжения, поступающего от ЭБУ.

Вопрос: Какие преимущества имеет пьезофорсунка по сравнению с электромагнитной и механической?

Ответ: Быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), следовательно возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

7. Подведение итогов урока

Преподаватель комментирует работу студентов, выставляет оценки.

8. Сообщение домашнего задания 

Преподаватель сообщает домашнее задание: выучить конспект урока по теме «Современные дизельные двигатели».

Библиографический список

1.     Устройство автомобилей : учеб. пособие / В.А. Стуканов, К.Н. Леонтьев. — М.: ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2018. — 496 с. — (Профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/911994

2.     Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей : учеб. пособие / В.М. Виноградов. - М.: КУРС: ИНФРА-М, 2018. - 376 с. - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/961754

3.     Устройство автомобилей. Сборник тестовых заданий: Учебное пособие / В.А. Стуканов. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 192 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Профессиональное образование). (обложка) ISBN 978-5-8199-0457-2 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/430327

4.     Устройство автомобилей : учеб. пособие / В.А. Стуканов, К.Н. Леонтьев. — М.: ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2018. — 496 с. — (Профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/911994

5.     Гладов Г.И. Устройство автомобилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Г.И. Гладов, А.М. Петренко. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 352 с.

6.     Система впрыска Common Rail [Электронный ресурс], - http://systemsauto.ru/feeding/common_rail.html  - статья в интернете

7.     Топливный насос высокого давления [Электронный ресурс], - http://systemsauto.ru/feeding/injection_pump.html - статья в интернете

8.     Форсунка [Электронный ресурс], - http://systemsauto.ru/feeding/injector.html - статья в интернете

9.     Скачано с www.znanio.ru