汽车发动机结构实验室建设与实践

　　　　　　　　　　　　　　　　　/CN１１Ｇ２０３４TExerimentalTechnolondManaementpgyagVol．３５　No．１　Jan．２０１８

:/DOI１０．１６７９１．cnki．s．２０１８．０１．０５９　jjg

实验室建设与管理

汽车发动机结构实验室建设与实践

谭满志,苏　岩,李小平,许　允,孙万臣

()吉林大学汽车工程学院,长春　１３００２２

摘　要:为保障本科生对汽车发动机结构理论知识的掌握,开展了高水平汽车发动机结构实验室建设工作.基于理论教学内容和实践教学要求,汽车发动机结构实验室设置了８个功能区域,配备了功能齐备的教学设施,既能涵盖理论基础又能扩展知识,既能运行又能互相衔接.通过多年的教学实践,教学效果得到了显著提升.

关键词:汽车发动机;发动机结构;教学设施

()中图分类号:G４２８　　文献标识码:A　　文章编号:１００２Ｇ４９５６２０１８０１Ｇ０２４９Ｇ０３

Constructionandpracticeofautomotiveeninestructurelaboratorgy

(,,)ColleeofAutomotiveEnineerinJilinUniversitChanchun１３００２２,Chinagggyg

:AbstractInordertoensuretheunderraduatestudentstomasterthetheoreticalknowledeoftheautomotivegg

,,,,TanManzhiSuYanLiXiaoinXuYunSunWanchenpg

,eninestructuretheconstructionofthehihＧlevelautomotiveeninestructurelaboratoriscarriedout．Basedgggy

,,laboratoraseihtfunctionalareasandiseuiedwithafullraneofteachinfacilitieswhichcannotonlyhgqppggy,alsoconnectwitheachother．Throuhmanearsofteachinracticetheteachinffectissinificantlgyygpgegy:;;Keordsautomotiveenineeninestructureteachinacilitiesgggfyw

,tonthetheoreticalteachinontentandpracticalteachineuirementsheautomotiveeninestructuregcgrqg

,,,coverthebasictheoreticalknowledebutalsoexandtheknowledeandcannotonlrunindeendentlbutgpgypy

imroved．p

前身为长春汽车拖拉机学院　　我校汽车工程学院(

,和吉林工业大学汽车学院)自１已成９５５年创建以来,为我国汽车行业高层次人才的培养基地,是我国目前培养出汽车行业本科毕业生最多的高等院校.作为汽,车的“心脏”发动机是汽车的动力装置,是汽车最关键的组成部分,经过６０多年的发展和凝练以及几代人的不懈努力、传承历史、开拓创新,我校内燃机学科形成了独具特色的教学与科研实力.

内燃机构造课程是能源与动力(汽车发动机)专业

收稿日期:２０１７Ｇ０７Ｇ３１　修改日期:２０１７Ｇ０９Ｇ０４

最主要的专业主干课程之一,也是开展内燃机原理和内燃机设计等后续课程教学的基础课程,在整个专业教学过程中起到了承前启后的作用.而内燃机构造课程又是一门与实践环节紧密联系的课程,建设完善的高水平汽车发动机结构实验室对于本科生掌握理论知识与锻炼实践能力非常必要.近几年,为探索和创新内燃机构造课程的教学方式,在总结学科传统优势的基础上,构建了“以学生为主体”的“引导自学、教师解

１]

“,惑、实践分析”三步一体”的教学模式[汽车发动机

结构实验室的建设和实践是实现新型教学模式的重要环节和内容.

基金项目:２０１４年度吉林省高等教育教学改革立项课题;２０１７年度吉,作者简介:谭满志(男,吉林白山,工学博士,研究员,主要从事１９７０—):EＧmailtanmz＠lu．edu．cnj

内燃机实验教学与管理及科学研究．

)林大学本科教学改革研究项目(２０１７XYB２５６

１　汽车发动机结构实验室的整体构架

述汽车发动机的总体构造,包括２大机构(曲柄连杆机构和配气机构)以及５大系统(燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系)的基本结构和工作原理;二是

２Ｇ３]

,内燃机构造课程教学的内容非常广泛[一是阐

２５０

实　验　技　术　与　管　理

讲解发动机在汽车上的布置,各机构和各系统的装配关系;三是介绍现代发动机的新技术、新结构和新材料.汽车发动机结构实验室的建设在规划时,须充分考虑教学环节和内容,既要尽量涵盖所有的教学内容,又要做到突出重点力求实效,在有限的空间内布置尽量充足完备的实践教学设施,使学生在有限的时间内获得更多的发动机结构原理知识和实践能力锻炼的机会.近几年,国内许多高校开展了内燃机构造(汽车构

]４Ｇ１０１１Ｇ１２]

,造)教学改革的探索[和实验室的规划建设[都

托车发动机等的解剖模型,将内燃机构造课程理论教学内容通过解剖模型实物进行充分展示,并在课程内容基础上有所扩展,提高了学生对内燃机基本结构、工作过程和工作原理的认识和掌握.

()原理结构展示区:此区域分为５个部分,分别４

展示发动机整机工作原理、各机构各系统的结构特征和工作过程、典型零部件的结构特点以及发动机新技术和新结构,可以帮助学生系统地掌握内燃机整机及其零部件的基本构造、工作原理和工作过程;通过２冲程单缸汽油机和４冲程单缸汽油机及斯特林发动机的值得借鉴和学习.

在原已初具规模的实践教学场地基础上,利用周边闲置空间,重新规划布局,进行了扩建和改建.基于理论教学内容和实践教学要求,按场地和设备进行功能分区,设置了８个功能区域:多功能教学区、经典机型展示区、概念机型展示区、原理结构展示区、汽油机供给系统实践区、柴油机供给系统实践区、电控系统实践区和整机构造实践区.

　汽车发动机结构实验室的分区设计

汽车发动机结构实验室的分区设计如图１所示:

图１　汽车发动机结构实验室功能分区

功能教学区(１

)多功能教学区:实验室”课程的理论教学现有２个教室作为多,用于“内燃机构造,用于实践环节的发动机拆装视频的演示,也用于学生的自修和答疑.

典机型展示区(２

)经典机型展示,布置了国内外厂商赠送我校的传统经区:在多功能教学区外设置经典整机机型和重要零部件,四周墙壁布置汽车发动机发展历史和２大机构及５大系统发展历程的展板,创造了立体式的教学氛围.

包括单缸发动机(３

)概念机型展示区、两缸发动机:布置多种机型的解剖模型、三缸发动机、缸内直喷,涡轮增压汽油机、多气门高压共轨柴油机、分体泵式柴油机、转子发动机、水平对置发动机、燃气轮机、双缸摩

工作过程演示系统,介绍了３种型号发动机的基本工作原理和机构协同工作过程;通过典型的曲轴、活塞连杆、凸轮轴、缸体缸盖展示系统,介绍了不同缸数、不同型式、不同形状、不同材料的曲柄连杆机构和配气机构零部件的结构特征;通过汽油发动机润滑系统示教板、汽油发动机冷却系统示教板和试验台,介绍了发动机润滑系统和冷却系统基本结构和工作过程;通过进气管系统和尾气排放系统仿真示教板、空气滤清器系统、消声器解剖模型和消声演示台、汽油机三效催化器解

剖模型、柴油车后处理系统(包括POC、基本结构和工作过程以及典型零部件的结构特点和简CR)解剖模型和系统,介绍了发动机的进排气系统的DOC、DPF、

单的控制理论;通过混合动力教学实训系统、新能源汽车典型零部件展示、VVTi可变正时教学系统和发动机LP介绍汽车和发动机的新技术.油器(、５G供气系统,喷油器)汽油机供给系、汽油泵和滤清器等解剖模型统实践区:配备不同,结节流阀展构的化示教板、各种型号化油器和喷油器及喷油泵的实物,通过观察和拆解,让学生了解和掌握汽油机供给系统主要零部件的基本结构和工作原理.

油供给教学系统(６

)柴油机供给系、柴油机油泵拆装实训台统实践区:配备高,压直列喷油泵共轨式燃和喷油器、共轨油泵和喷嘴、单体泵和泵喷嘴等解剖模型,各种型号喷油泵和喷油器实物,让学生通过观察和拆解以及系统运行来了解和掌握柴油机供给系统主要零部件的基本结构和工作原理.

动机点火系统和电控系统的构成(７

)电控系统实践区:主要功、关联和控制能是让学生;了通过汽解发车点火系统和发动机起动—充电综合教学系统以及起动机教学实训系统,学生能够学习发动机点火系统的基本组成和主要功能、电路布置和故障诊断;通过电控汽油机实训考核台和高压共轨柴油机实训考核台,使学生了解和掌握实际工况运行状态发动机的控制过程和控制理论以及常见故障的诊断检测方法.

(８)整机构造实践区台单缸柴油机拆装起动实验台:提供３种机型共１、６台汽油机翻转台、４４台共轨S２谭满志,等:汽车发动机结构实验室建设与实践

２５１

柴油机拆装翻转台.在前期对发动机各机构各系统学习和实践的基础上,再通过对典型汽油机和柴油机的充分拆解和装配以及装配后的起动,学生能够掌握发动机的整体构造、各机构各系统的组成、零部件的结构、各机构各系统各零部件的装配关系、协同关系和工作原理.

同时在不同功能区的墙壁上布置了一系列内容丰富的展板,用于详尽描述和辅助补充相关结构展示和系统实践区域的主要知识内容.

识内容和模型实物对应上,加深了对基础知识内容的掌握程度.理论教学任务完成后,开设了８个学教学区和实践区加以辅助,使学生对内燃机的基本工作原理、２大机构和５大系统在发动机上的布置及典型零部件结构特征、典型发动机的总体结构特点都有了完整的了解和认识.在第四学期末开设了教学场１２０学时的内燃机构造认识实习的实践课程,

地以４个实践区为主,教学区和展示区为辅,学生在开展供给系统、电控系统和整机拆装等实践工作的同时,随时到相应的展示区进行结构和系统及零部时的实验课程,此时以３个展示区为主要教学场地,

３　汽车发动机结构实验室的实践应用

汽车发动机结构实验室总体设计思想体现了学习交流的开放性、教学实践的先进性、专业知识的严谨性,从设备配置、空间布置和教学安排上都充分表示出这一设计理念.

内燃机构造理论教学过程不仅需要把基本知识传授给学生,还要介绍传统经典的结构和机型以及讲解汽车发动机新技术新结构.因此汽车发动机实验室建设配置教学设施时,应充分考虑这些需求,不仅满足教学的基本需要,也应拓展到传统机型和新技术.针对汽车发动机各机构、系统、零部件和整机的不同结构和功能,整合实验室原有资源,开发补充新的设备,制定撰写了的教学设备专业厂商参与设计和制造５０多台(件)设备的技术要求,邀请全国有实力.汽车发动机结构设施的配备非常全面,每个功能区域都能达到系统性和系列性的要求,涵盖了教学内容的重要知识点并有所扩展.

由于结构实验室的面积有限,需要安置的教学设施又比较多,这就需要进行合理的空间布局.为保证各功能区域的模型、实物、示教板、实验台、教学系统和实训系统都有足够的空间距离,采用分层次布置的方式.中心区域以发动机和教学实训系统为主,保留足够的空地以便操作.四周以整机模型、示教板和实验台为主,方便设施的运行.整机和系统实践区外围,利用展台按发动机的机构和系统组成,安装摆放系列性的零部件模型和实物,制作了,布置在相应的墙壁上,用于５０多块内容丰富的展板相关知识内容的介绍和补充.同时各拆装机型、整机模型、示教板、实验台、教学系统和实训系统都是可移动的.这样的布置能够使学生对每一件设施都能看得见、摸得着、转得动,保证了学生对教学内容的感性认知,提高了学生的学习兴趣.

内燃机构造教学内容和环节沿功能区按层次进行开展.在多功能教学区开展教学工作的同时开放展示区,使学生能够利用课后时间将课堂讲授的知

件的细节学习,有利于实践工作的开展,培养了学生自主学习的能动性,提高了学生的实践能力.各个功能区既可单独完成相应的教学内容,也可互相衔接互相补充,丰富了教学内容.

通过汽车发动机结构实验室的建设,以发动机技术的魅力来激发学生的学习兴趣,以发动机技术的发展来启迪学生的创造性思维,实现了理论教学和实践教学的有机结合.汽车发动机结构实验室投入运行以来,每年接待本专业１００多名本科生开展内燃机构造理论教学、实验教学和认识实习.通过“三步一体”教学模式的实施和汽车发动机结构实验室的运行,教学能力和教学效果得到了显著提升,使我校内燃机构造课程的建设迈上了新的台阶.参考文献(References

)[１

]苏岩[J]．,课程教育研究燕玉铎．“三步一体,２０１５(８”模式在工科教学):２３０Ｇ２３１．

与实践中的延伸应用[２]　陈家瑞,汽车构造:上册[M]．３版．北京:机械工业出版社,[[３４]]　张俊红　杨建军．汽车发动机构造[,黄海波,王永忠,等M]．天津:天津大学出版社,２００６２．

０１４．验科学与技术,５　李朝晖,２０１１,９(２):．汽车构造实验教学环节探讨[１０５Ｇ１０８．

J]．实[]陈莹莹,林君实验科学与技术,２００８．汽车构造课程实验改革的探索与实践[,６(４):３２９Ｇ３３１．J]．[６]　廖连莹院学报．,２“０汽车构造０７,２０(４)”:７课８Ｇ程８１实．

践教学的改革与实践[J]．常州工学[７]　蔡兴旺,王斌,付晓光与分析[．汽车发动机构造与原理课程教学改革实践[８]　姚广涛,J]赫扎特．韶关学院学报(自然科学版),,薛云．«内燃机构造»课程２０多０３元,２化４(教９)学:９６系Ｇ９统９．构建[９]　[彭育辉J]．高教论坛,．汽车构造课２０１２(程９):教６学４Ｇ６改６革．

的探索与实践[育装备,２０１２(１):６７Ｇ６９．J]．中国现代教[１０]黄雄健高教论坛．«,内燃２００３机(２原):６理０Ｇ与６２构．造»课程教学改革的探索与实践[J]．[１１]王岩．汽车发动机拆装实验室规划设计[２０１３,１１(４):１５３Ｇ１５５．J]．实验科学与技术,[１２]章森．汽车结构系统展示室建设[J]．实验技术与管理,(１):１３７Ｇ１４０．２００４,２１