多缸发动机工作顺序的教学实践探索

郑霞俊

摘 要：本文通过分析教学过程中的具体实例，探索有利于促进学生理解并掌握多缸发动机工作顺序的教学方法，以期为学生后续汽车构造课程学习打下扎实基础。

关键词：多缸发动机工作顺序    发动机工作原理    教学实践

现代汽车发动机的结构越来越复杂，动力也越来越强劲，气缸的排列形式由直列式发展为V型式、水平对置式及W型式。而技校学生文化基础相对薄弱，如何把枯燥难懂的多缸发动机工作顺序向学生讲解清楚，是汽修专业教师面临的一大难题。

经过多年的教学实践与思考，笔者认为在教学过程中必须向学生讲清楚以下三个问题：第一，发动机的基本工作原理。第二，多缸发动机的出现是历史必然。第三，安排多缸发动机工作顺序时应遵循的原则。讲解清楚这三个问题后，通过分析典型多缸发动机工作顺序实例，让学生更好地理解多缸发动机工作顺序，培养汽修专业学生核心素养。

一、发动机的基本工作原理

发动机是汽车的动力装置，现代汽车广泛应用往复活塞式内燃机（四冲程发动机），所用燃料主要是汽油、柴油等。由于所用燃料性能不同，可燃混合气形成和着火的方式也不同。汽油的着火点较高，与空气混合后需点火燃烧，因此，汽油机可燃混合气的主要形成方式是缸外混合，在进气行程中可燃混合气从进气门进入燃烧室，在压缩末期由火花塞点火燃烧。而柴油的着火点较低，在密封空间与空气混合后压缩自行燃烧，所以柴油机可燃混合气的形成是缸内混合，在进气行程中从进气门进入的是新鲜空气，在压缩末期由喷油器喷入柴油，边喷边自行燃烧。综上所述，汽油机和柴油机在工作原理上存在差异。

（一）四冲程汽油机的工作原理

四冲程汽油机的一个工作循环包括进气、压缩、做功、排气四个行程，每个行程持续180º，即曲轴转半周。要完成一个工作循环，曲轴需要转两周，进、排气门各打开一次，新鲜可燃混合气从进气门进入，火花塞点火燃烧，燃烧后的废气从排气门排出，同时将热能转化为机械能，如此周而复始。

（二）四冲程柴油机的工作原理

四冲程柴油机的工作循环也包括进气、压缩、做功、排气四个行程，每个行程持续180 º，即曲轴转半周。要完成一个工作循环，曲轴需要转两周，进、排气门各打开一次，新鲜空气在进气行程从进气门进入，雾状柴油在压缩末期由喷油器喷入燃烧室，边喷边燃烧，燃烧后的废气从排气门排出，同时将热能转化为机械能。柴油机的工作过程即该工作的循环往复。

二、广泛采用多缸发动机是产业发展的必然

由汽油机的工作原理可知，一个工作循环中只有做功行程是将热能转化为机械能，另外三个行程都是消耗机械能的，即曲轴转两圈，只有半圈做功，运转平稳性较差。而功率越大，平稳性越差。随着汽车的应用越来越广泛，需要的扭矩更大，功率也就越大，单纯靠单缸发动机通过增大缸径已经不能适应需求，多缸发动机的出现是历史发展的必然。多缸发动机的做功行程为各缸按顺序交替做功，缸数越多，做功间隔角越小，参与做功的气缸越多，发动机运转越平稳。

三、安排多缸发动机工作顺序时应尽量遵循的原则

多缸发动机是指有两个以上相同气缸的发动机，各缸的活塞连杆组连接在同一根曲轴上。多缸发动机中的单个气缸是按单缸发动机工作的，即进气→压缩→做功→排气。多缸发动机为了运转平稳，需要有序做功，即曲轴转两圈各缸按顺序交替做功一次。在安排发动机工作顺序时应尽量遵循以下原则。

第一，使连续做功的两缸尽可能相距远些，以减轻主轴承的载荷，避免在进气过程中发生相邻两缸进气门同时打开，出现“抢气”现象，影响发动机的充气效率。

第二，各气缸的做功间隔应该相等，以利于发动机运转平稳。在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应做功一次，气缸数为i的四冲程发动机，做功间隔角为720º/i（完成一个工作循环，曲轴应转两周，即360º×2=720º）。

第三，如果是V型排列的发动机，则左右两列气缸应交替做功。

四、安排多缸发动机工作顺序的课堂教学实践

（一）四冲程直列四缸发动机工作顺序（以1-3-4-2为例）

四冲程直列四缸发动机，曲轴转两周（720º），四缸全部完成一个工作循环，按1-3-4-2的顺序有序做功。满足连续做功的两缸盡可能远一些的原则，各缸的做功间隔相等，曲轴转角均为180 º，即第一缸开始做功，然后是第三缸和第四缸做功，最后是第二缸做功。如此周而复始，循环往复，完成发动机的工作过程。

（二）四冲程直列六缸发动机工作顺序（以1-5-3-6-2-4为例）

四冲程直列六缸发动机，曲轴转两周（720º）完成一个工作循环（进气→压缩→做功→排气），按1-5-3-6-2-4的顺序有序做功。满足连续做功的两缸尽可能远一些的原则，各缸的做功间隔相等，曲轴转角均为120 º，即第一缸开始做功120 º后第五缸跟着做功（持续120º），然后是第三缸、第六缸、第二缸，最后是第四缸。周而复始，循环往复，完成发动机的工作过程。

（三）四冲程V型排列八缸发动机工作顺序（以1-8-4-3-6-5-7-2为例）

四冲程V型排列八缸发动机，曲轴转两周（720º）完成一个工作循环，按1-8-4-3-6-5-7-2的顺序有序做功，各缸的做功间隔相等，均为90º，即第一缸开始做功，第二缸最后完成。周而复始，循环往复，完成发动机的工作过程。

在教学过程中，将只是由教师讲课、演示，慢慢转变为让学生不断思考、不断动手操作、不断提问的自主学习，培养学生的学习兴趣，让枯燥乏味的课程变得生动有趣，最终达到让学生有效学习多缸发动机工作顺序知识的教学目的。

参考文献：

[1]人力资源社会保障部教材办公室.汽车发动机构造与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

[2]人力资源社会保障部教材办公室.汽车构造 [M].2版.北京：中国劳动社会保障出版社，2013.

（作者单位：杭州市富阳区技工学校）