电控发动机教案Word格式文档下载.docx
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大型作业或课程设计安排
电控发动机综合故障的诊断与排除
周次
课时
教学内容（章、节或单元）
作业布置
4
任务一电子点火系的构造
作业1
任务二电子点火系的工作原理
作业2
任务三电子点火系的维修
作业3
任务一怠速控制的构造
作业4
任务二怠速控制的工作原理
作业5
六
任务三怠速控制的维修
作业6
七
任务一进气控制的构造
作业7
八
任务二进气控制的工作原理
作业8
九
五．一节
十
复习、期中考试
十一
任务三进气控制的维修
作业9
十二
任务一排放控制的构造
作业10
十三
任务二排放控制的工作原理
作业11
十四
任务三排放控制的维修
作业12
十五
任务一故障自诊断系统的功能
作业13
十六
任务二故障自诊断系统的工作原理
十七
任务三故障码的读取和清除
十八
复习
十九
二十
复习、期末考试
项目四电子点火系统
任务一电子点火系统的构造
教学目的：
掌握电子点火系统的作用及总体构造；
教学的重点：
掌握电子点火系统的总体构造
教学的难点：
电子点火系统各主要构件的构造及作用
教学方法：
多媒体教学法
教具：
实物
教学课时：
4学时
教学过程：
电子控制点火系统的作用：
产生高压电，点燃混合气。
一、电子控制点火系统的总体构造（见下图）：
二、点火信号发生器
作用：
分电器转动时，将产生脉冲电压信号。
（一）电磁式点火信号发生器的构造
电磁式点火信号发生器的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、信号转子：
随发动机转动。
2、绕在支架上的传感线圈：
产生信号电压。
3、永久磁铁：
产生磁场。
（二）霍尔式点火信号发生器的构造
霍尔式点火信号发生器的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、转子：
引起磁场变化。
2、霍尔元件：
产生霍尔信号电压。
3、磁体：
（三）光电式点火信号发生器的构造
光电式点火信号发生器的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、信号盘：
分电器轴驱动控制光线的通断。
2、发光二极管：
产生光源。
3、光敏二极管：
光照产生信号电压。
三、点火控制器的构造
点火控制器的构造如下图所示，其各端子功能及作用如下：
1、接线端子1号：
点火反馈信号线。
2、接线端子2号：
内部搭铁线。
3、接线端子3号：
点火信号（-）输入端。
4、接线端子4号：
电源线。
5、接线端子5号：
点火控制器输出的点火信号发生器电源电压线。
6、接线端子6号：
点火信号输入电压线。
7、接线端子7号：
空脚。
四、点火线圈的构造
点火线圈的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、初级绕组：
通电建立磁场，断电磁场变化。
2、次级绕组：
初级线圈断电磁场变化时感应出高压电。
3、铁芯：
增强磁场。
四、火花塞的构造
火花塞的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、螺母：
紧固导电。
2、连接螺纹：
3、螺杆：
导电。
4、绝缘体：
防止漏电。
5、导电密封玻璃：
6、中心电极：
高压电。
7、侧电极：
搭铁线。
六、分电器
分电器的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、分电器盖：
2、分火头：
分配高压电。
3、分电器主轴；
带动分火头转动。
4、传动齿轮；
驱动分电器主轴转动。
教学总结:
通过本项目的学习，让学生掌握电子点火系统的作用及总体构造；
掌握电子点火系统各主要构件的构造及作用。
使学生对电子控制点火系统有一个全面的认识。
课堂作业：
工作页1、2、3、4
任务二电子点火系统的工作原理
掌握电子点火系统的工作原理；
掌握电子点火系统各主要构件的工作原理。
掌握电子点火系统的工作原理
一、点火信号发生器的工作原理
（一）电磁式点火信号发生器的工作原理（如下图）
信号转子有与发动机气缸数相对应的叶片数，由分电器轴驱动，信号转子转动时由于其叶片的作用使信号转子与导磁铁芯之间的空气间隙发生变化，磁路的磁阻随之改变，导致通过感应线圈的磁通量发生变化，于是，感应线圈就产生了与发动机曲轴位置相对应的感应电压信号。
点火信号电压的大小会随发动机转速的变化而变化。
发动机转速升高时，磁路磁阻变化速率升高，磁通量变化升高，信号电压升高，使点火的击穿电压提前到达，使点火相应提前。
即能实现自动调节点火提前。
故若设计合理，可省去离心点火提前调节器。
（二）霍尔式点火信号发生器的工作原理（如下图）
1、霍尔效应
当IV通过放在磁场中的半导体基片，并且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流与磁场的半导体基片的横向侧面上，即产生一个与电流和磁场强度成正比的霍尔电压。
这样一种现象叫做霍尔效应。
2、霍尔式点火信号发生器的工作原理
触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴或飞轮带动旋转，叶片不断地进出磁场的空气隙，叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电压。
当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通，此时，传感器无霍尔电压输出。
此电压用于触发点火。
二、点火控制器的工作原理（如下图）
接收点火信号发生器的脉冲信号，并将信号进行整形、放大，控制串接在点火线圈初级回路中的功率三极管VT5的通断。
当无脉冲信号时，VT5导通，点火线圈初级回路导通建立磁场，当产生脉冲信号时，VT5截止，点火线圈初级回路断电磁场发生变化，在次级线圈中感应出高压电点火。
三、点火线圈的工作原理
点火线圈初级回路导通建立磁场，点火线圈初级回路断电磁场发生变化，在次级线圈中感应出高压电。
四、电子控制点火系统的工作原理
点火开关打开，点火控制器（点火模块）通电准备工作。
发动机带动分电器轴转动，点火信号发生器转子转动使点火信号发生器产生信号电压。
信号电压送入点火控制器（点火模块），经过多级放大驱动功率三极管工作。
当无信号电压时，功率三极管导通，点火线圈初级电路通电建立磁场；
当产生信号电压时，功率三极管截止，点火线圈初级电路断电磁场发生变化，变化的磁场在点火线圈次级回路中通过互感产生高压电，击穿火花塞点火。
五、点火控制
（一）点火提前角的确定与控制
点火提前角的控制类型：
分为发动机起动时点火提前角的控制和起动后点火提前角的控制。
1、发动机起动时点火提前角的控制
发动机起动时，电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据
发动机转速信号Ne和起动开关信号STA，以固定不变的点火提前角点火。
当发动机转速超过一定值时（大于500r／min），则自动转入由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。
2、发动机起动后点火提前角的控制
发动机起动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制一般按照如下步骤进行：
首先根据G信号和Ne信号确定初始点火提前角（固定值），然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定修正点火提前角，
3、最佳点火提前角：
最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角十修正点火提前角（或点火延迟角）
初始点火提前角：
为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。
有些发动机电控单元把Gl或G2信号出现后第一个Ne信号过零点定位压缩行程上止点前10°
，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角，其大小随发动机而异同。
基本点火提前角：
发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。
发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角；
发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置信号，从预置存储在ECU存储器中的数据表中查出相应工况的基本点火提前角，控制系统的正常可靠工作。
修正点火提前角：
除了转速和负荷外，其他对点火提前角有重要影响的因素均归入到修正点火提前角中。
电控单元根据有关传感器的信号，分别求出对应的修正
值，它们的代数和就是修正点火提前角。
暖机修正：
发动机冷起动后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。
暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角将作出相应的变化，修正曲线的形状与提前角的大小随车型而异。
过热修正：
当发动机处于正常运行工况（怠速触点IDL断开），冷却液温度过高时，为了避免爆燃发生，应将点火提前角推迟。
怠速稳定性修正：
发动机在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变，ECU随时调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。
发动机处于怠速工况时，ECU不断地计算发动机的平均转速，当平均转速低于规定的怠速目标转速时，ECU根据两者的差值大小相应地增加点火提前角；
当平均转速高于规定的怠速目标转速时，相应地推迟点火提前角。
空燃比反馈修正：
装有氧传感器的电控燃油喷射系统进行闭环控制时，ECU根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。
随着修正喷油量的增加和减少，发动机的转速在一定范围内波动。
为了提高发动机转速的稳定性，在反馈修正油量减少时，适当地增大点火提前角。
4、最大和最小提前角控制
当ECU计算出的实际点火提前角（初始点火提前角十基本点火提前角+修正点火提前角或延迟角）超过一定范围时，发动机将不能正常运转。
为了防止出现这种情况，在电控点火系统中，由电控单元对实际点火提前角的数值范围进行限制。
最大和最小点火提前角的一般范围为：
最大点火提前角：
35°
---45°
最小点火提前角：
-10°
----0°
（二）闭合角的控制（通电时间控制）
1、控制意义
对于电感储能式点火系而言，当点火线圈的初级通电后，其初级电流是按指数规律增长的。
初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值与初级线圈接通时间长短有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和。
而次级线圈高压的最大值与初级断开电流成正比，为了获得足够的点火能量，必须使初级电流达到饱和。
但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热，并使电能消耗增大。
因此要控制一个最佳的通电时间，以兼顾上述两方面要求。
2、控制方法
初级线圈通过电流的主要影响因素有发动机转速和蓄电池电压。
为了保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根据蓄电池电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控制。
当发动机转速升高时，适当增大闭合角，以防止初级线圈通过电流值下降，造成次级高压下降，点火困难。
蓄电池电压下降时，基于相同的理由，也应适当增大闭合角。
（三）爆震控制
通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机在大部分运行工况都处于刚好不致产生爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到充分发挥。
教学总结：
通过本项目的学习，让学生掌握电子点火系统的工作原理，掌握电子点火系统各主要构件的工作原理，使学生对电子点火系统的工作原理有个全面的认识。
作业：
工作页1、2、3、4、5、6、7、8
掌握电子点火系各主要构件的检测。
一、点火信号发生器的维修
（一）磁感应式点火信号发生器的维修
1、检查导磁转子与定子（铁芯）之间的气隙，气隙不合适，可按调整触点间隙类似的方法调整；
不能调整的更换信号发生器总成。
2、检查感应线圈的电阻，电阻无穷大，则说明线圈断路，过大或过小都需要更换信号发生器总成。
车型
气隙（mm）
感应线圈电阻（Ω）
备注
丰田（2JZ-GE）发动机
0.2～0.4
125～200（冷态）
G1（G2）
160～235（热态）
190～290（热态）
Ne-G1
日产
0.3～0.5
140～180
三菱
500～700
（二）霍尔式点火信号发生器的维修
将信号发生器接上电源后转动分电器轴，测其信号输出电压，比如桑塔纳轿车霍尔效应式点火信号发生器信号电压的波动范围是0.4～9V，导磁转子叶片插入缝隙时，霍尔电压很微弱，而叶片离开缝隙时，霍尔电压较高。
若信号电压不符合上述规律，更换信号发生器总成。
（三）光电式点火信号发生器的维修
1、打开分电器盖，检查光敏、发光元件表面是否脏污，线路是否连接良好。
2、从发动机上拆下分电器，拆开分电器线路插接器，用导线将插接器两端的电源插孔连接起来，并将分电器外壳搭铁，打开点火开关（不起动），然后慢慢转动分电器轴，从插接器信号插孔测信号电压，如果电压表指示电压在0～1V之间摆动（不同的车型，具体的摆动幅度稍有不同），说明信号发生器良好，否则，更换信号发生器总成。
二、点火控制器的维修
下面以桑塔纳轿车霍尔式电子点火系为例进行检测。
接线端子号
测试电压（对搭铁）（V）
说明
1
0—12
正常或模拟信号输入时，电压应在此范围跃变
2
点火控制器内部电路搭铁接线端子
3
点火信号（－）输入端
12
点火控制器的电源电压
5
10
点火控制器输出的点火信号发生器电源电压
6
0.4—10
点火信号输入电压
7
空脚
1、检查1号端子电压：
接通点火开关，当无点火信号输入时，1号端子电压应为12V，若点火线圈正极接线柱有12V电压，而1号端子上电压低或无电压，则说明点火线圈初级线组或点火控制器1号端子与点火线圈负极接线柱之间或线路的插头处有故障。
当输入点火信号时，2号端电压应在0V和12V之间跃变。
若该端子电压在信号输入时，电压没有变化，则说明点火控制器已损坏，应更换。
2、检查2号端子电压：
点火控制器内部电路通过2号端子搭铁，该处对地电压不超过0.5V。
3、检查3号端子电压：
3号端子是点火控制器的（－）端，它与2号端子相通，对地电压也不应超过0.5V。
4、检查4号端子电压：
4号端子是点火控制器的电源端子。
接通点火开关时，4号端子应有12V电压，否则说明4号端子与点火线圈正极接线柱之间的线路或线路的插头处有问题。
5、检查5号端子：
5号端子是点火控制器输出的霍尔发生器的电源端子，其电压应在10V左右。
电压低或无电压，说明点火发生器发生故障，应更换。
6、检查6号端子：
6号端子是点火信号的（＋）端，霍尔发生器良好时，接好分电器线路插接器，转动分电器。
6号端子电压应在0.4—9V之间跃变。
6号端子可作为霍尔发生器良好与否的检测点，若5号端子电压正常，使分电器导磁转子叶片插入霍尔发生器间隙中时，测得6号端子电压为9V左右；
当叶片离开间隙时，电压应为0.4V左右，否则说明霍尔发生器有故障。
三、点火线圈的维修
1、观看点火线圈的外表，若绝缘盖破裂或外壳破裂，因容易受潮而失去点火能力，应更换。
2、用数字万用表测量点火线圈的初级绕组和次级绕组的电阻，应符合下表。
部分车型点火线圈的电阻值参见下表
测量温度（℃）
初级绕组电阻（Ω）
初级绕组电阻（KΩ）
上海桑塔纳
0.5～0.76
2.4～3.5
丰田皇冠
2JZ-GE
冷态
0.36～0.55
9～15.4
热态
0.45～0.65
11.4～18.1
日产CA20S
20
1.3～1.7
7.4～11.2
3、用三针放电器进行点火线圈发火强度试验。
四、火花塞的维修
1、拆下火花塞，用肉眼判断火花塞是否有积炭、积油等不良现象；
检查火花塞的螺纹及绝缘体有无损坏。
如有异常，应更换火花塞。
2、若火花塞电极有湿炭痕迹，待其干燥后用火花塞清洁器，以低于588Kpa的压力、20s左右的时间清洁火花塞电极。
若有机油痕迹，在使用火花塞清
洁器之前，先用汽油清除机油。
3、用数字万用表测量火花塞电极间绝缘性能，一般其绝缘电阻值应在10MΩ以上，低于10MΩ，更换火花塞。
4、用圆形塞规检测火花塞的电极间隙，若间隙不符合，用专用工具调整。
部分车型火花塞的间隙参见下表
火花塞型号
电极间隙（mm）
T4196J
0.7～0.9
插头防干扰电阻1±
0.4KΩ
丰田皇冠3.0
丰田凌志300
丰田佳美
NDK20R-U
NGKBKR6EYA
0.8
2JZ-GE；
5S-FE；
1UZ-FE；
2VZ-FE；
3VZ-FE等发动机
雪铁龙BX16
AC042LTS
0.6～0.7
五、分电器的维修
1、检查分电器轴与衬套之间的间隙。
正常的配合间隙为0.02～0.04mm,最大不得超过0.07mm。
2、检查分电火头和分电器盖是否漏电。
如有裂损应更换，受潮可加以烘烤。
教学小结：
通过本项目的学习，让学生掌握电子点火系统各主要构件的检测，全面掌握电子点火系统各主要构件的维修技能，为将来从事电子点火系的维修奠定良好的基础。
工作页1、2、3、5、6、7、8、9、10
任务一怠速控制的构造
解怠速工况、怠速控制的概念；
掌握怠速控制的目的及组成；
掌握怠速控制各主要构件的构造。
掌握掌握怠速控制的目的及组成。
怠速工况：
怠速工况指发动机对外无功率输出的稳定运转工况。
此时节气门开度最小，汽车处于空档，发动机只带动附件维持最低稳定转速。
怠速控制：
怠速控制就是怠速转速的控制。
根据发动机工作温度和负载，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
怠速控制的目的：
发动机怠速运转时间约占30%，怠速转速的高低影响油耗、排放、运转的稳定性等。
在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，应尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。
怠速控制系统的组成：
一、各种传感器构造
各种传感器的构造在项目三电子控制系统部分已详细介绍，这里不再重复。
二、ECU的构造
ECU的构造在项目三电子控制系统部分已详细介绍，这里不再重复。
三、怠速控制阀的构造
类型：
大致可分为两种：
一种是控制节气门最小开度的节气门直动式，另一种是控制节气门旁通通路中空气流量的旁通空气式，如下图所示。
节气门直动式的构造：
节气门体的结构如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、节气门体：
安装基件。
2、节气门：
控制进气量。
3、节气门轴：
联动节气门。
4、直流电动机：
动力源。
5、减速齿轮机构：
减速增扭。
6、直流电动机电源插头：
连接外部电路。
7、节气门体侧盖：
密封。
8、真空管接头：
连接真空管。
9、驱动齿轮：
驱动节气门轴。
10、节气门体电源总插孔：
11、直流电动机电源插孔：
12、节气门位置传感器集成板：
检测节气门开度。
旁通空气式：
（一）旋转电磁阀型怠速控制阀的结构
旋转电磁阀型怠速控制阀的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
1、永久磁铁：
2、电枢：
通电转动。
3、旋转滑阀：
改变怠速空气通道。
4、电接头：
连接外电路。
5、线圈：
通电。
6、壳体：
7、怠速空气通道：
怠速时供给空气。
8、复位弹簧：
断电旋转滑阀回位。
（二）步进电机式怠速控制阀的构造
步进电机式怠速控制阀的构造如下图所示，其各部件功能及作用如下：
旋转磁场。
2、定子线圈：
通电产生磁场。
3、阀轴：
驱动阀移动。
4、阀：
改变进气量。
通过本项目的学习，让学生了解怠速工况、怠速控制的概念；
使学生对怠速控制的构造有一个全面的认识。
升级会员 