《汽车发动机电控技术》教案.docx
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《汽车发动机电控技术》教案
柳州职业技术学院
教案
2010~2011学年度上学期
课程名称：
发动机电控系统检修
******
课程所属系（部）：
汽车与环境工程系
课程名称:
汽车发动机电控技术
授课班级：
2009汽车检测与维修技术1、2、3班
2009汽车电子技术班
课程类型：
□理论课 □实践课
总学时：
96
学分：
5
使用教材：
杨庆彪李佳音主编汽车电控发动机检修
中国劳动社会保障出版社2006年9月第1版
教学方法、手段：
理论教学、多媒体教学、实验教学
考核方式：
过程性考核
主要参考书目：
1、邹长庚主编《现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（发动机部分）》北京理工版
2、（美）汤姆逊学习公司编《发动机机械和发动机性能修理训练》机械工业出版社出版
3、李东江主编《汽车发动机电控系统维修技巧》北京理工大学出版出版
标题:
课题一：
发动机无法起动故障的检修
1.1燃油系统原理、点火系统原理
教学目标与要求：
1、了解发动机电控系统的基本工作原理
2、能指出电控发动机各个系统主要部件的具体位置
3、初步了解电控发动机各系统的工作内容
4、熟悉电控发动机的各主要部件的名称
授课时数：
4课时
教学重点：
能指出电控发动机各个系统主要部件的具体位置
教学内容及过程:
知识讲授：
※1、概论
一、汽车电子技术的发展过程
二、国外汽车电子控制技术应用的概况
1、动力传动系统的控制
（一）发动机部分的电子控制
（二）自动变速器的电子控制
2、底盘方面的控制
3、车身方面的控制
三、发动机电控系统控制内容
主要控制——汽油喷射（喷射量、喷射定时）、点火控制（点火时刻、闭合角、爆震的防止）
辅助控制——怠速控制、进气控制、排放控制等
四、发动机汽油喷射的发展过程
60S机械式
67SK,KE,D,型
73SL型
79S集中控制
80STBI
83S单点，a/n
※2、发动机燃油汽油喷射系统的分类
一、按喷油器安装位置分类
1、缸内喷射
2、缸外喷射
二、按喷油方式分类
1、连续喷射系统
2、间歇喷射系统
三、按喷射时序分类
1、同时喷射
2、分组喷射
3、顺序喷射
四、按喷射装置的控制方式分类
1、机械式汽油喷射系统
2、机电结合式汽油喷射系统
3、电控式汽油喷射系统
五、按空气量的检测方式分类
1、L型－质量流量型（热线式、热膜式）
2、L型－体积流量型（翼片式、卡们漩涡式）
3、D型（歧管压力计量式）
※3、汽油发动机电控系统的组成及功能
一、进气控制系统
空气滤清器、节气门（节流阀）、进气总管、进气歧管、涡轮增压器、可变气门系统
二、燃油喷射控制系统
燃油泵、燃油虑清器、燃油脉动减振器、喷油器、燃油压力调节器及供油总管
三、点火控制系统
点火电子组件、点火线圈、火花塞及高压导线
四、排放控制系统
五、电控单元
I/O口、ECU、PROM等
学生活动安排：
一、认识常见发动机的电控系统各部件
1、观察电控发动机燃油喷射系统的工作特点
1、比较电控发动机与化油器式发动机各工况工作的异同。
2、注意观察启动、怠速的工作特点。
2、观察电控发动机电子点火系统
●找到各发动机火花塞、点火线圈、点火器、分电器、曲轴位置传感器（转速传感器）的位置。
●比较传统有触点式分电器、无触点式分电器、双缸同时点火等点火方式的异同。
3、观察电控发动机燃油系统
●找到油泵、汽油格、高压油轨、油压调节器、喷油器的具体位置。
●比较L型与D型发动机的燃油系统具体区别。
●比较单点与多点喷射的区别
二、认识常见车辆上各主要电控单元部件的位置
思考与讨论:
1、比较电控发动机与化油器发动机的组成有哪些区别？
2、电控系统有哪几部分组成？
各有什么特点？
3、
作业:
完成工作页相关内容
课后小记:
标题:
1.2点火系统的检修
教学目标与要求：
1、熟悉电控发动机的点火电路各主要部件的名称和位置
2、能诊断发动机无法起动的故障原因
3、能诊断并修理发动机无点火故障
4、能检测点火电路各主要部件
5、会读常见车型点火电路图
授课时数：
8课时（2次）
教学重点：
能诊断发动机无法起动的故障原因、能诊断并修理发动机无点火故障
教学内容及过程:
教师活动
学生活动
1.
发动机工作的三个基本要素。
1．足够的压缩比（气缸压力）
2.合适的混合气浓度（空燃比）
3.准确的点火时间及足够的点火能量
1.小组讨论：
发动机工作的三个基本要素是什么？
2.完成工作页相关内容。
2
点火电路高压点火产生过程及原理
小组讨论：
初级电路及次级电路的分界点，及如何判定点火电路发生在初级或次级电路？
3
电控点火系统常见点火方式（电路讲解）
1.分电器式
2.双缸同时点火
3.独立点火
完成工作页相关内容
4
双缸点火系统点火工作过程
对照电路图，在讲台独立讲解点火过程。
5
双缸点火系统点火故障判断过程（示范）
1.火花塞试火及观测
2.点火高压线是否乱缸检查
3.点火线圈检测
4.曲轴位置传感器/凸轮轴位置传感器的检测
5.
1.模仿完成点火故障判断
2.完成相关工作页
课后小记:
标题:
1.3燃油供给系统的检修
教学目标与要求：
1、熟悉电控发动机的燃油供给系各主要部件的名称和位置
2、能诊断发动机无油压的故障原因
3、会读常见车型油泵控制电路图
4、能对燃油供给系各部件进行修理
授课时数：
8课时（2次）
教学重点：
能诊断发动机无法起动的故障原因、能诊断并修理发动机无点火故障
教学内容及过程:
教师活动
学生活动
1.
燃油供给系的工作原理
1．各部件作用、工作原理、位置
2.常见损坏现象
1.完成工作页相关内容。
2
1.燃油压力传感器的作用；
2.油泵、压力调节器的故障分析
油压检测
3
1.燃油泵电路分析
2.电路检测的逻辑思路设计
小组讨论：
1.油泵电路诊断分析树状图
2.继电器的判断
4
设置故障
完成4GB1、465试验台模拟故障诊断
课后小记:
标题:
1.4五菱荣光轿车无法起动故障检修
教学目标与要求：
1、能诊断发动机无法起动的故障原因
2、能在实车上找到各传感器、执行器、保险、继电器的位置
3、会读常见车型电路图
授课时数：
12课时（3次）
教学重点：
能诊断发动机无法起动的故障原因、能诊断并修理发动机无点火故障
教学内容及过程:
教师活动
学生活动
1.
燃油供给系的工作原理
1．保险
2.继电器
3.搭铁线
4.油泵模拟损坏
1.完成工作。
2
点火控制电路的故障
1.保险；
2.曲轴位置传感器
1.完成工作。
课后小记:
标题:
课题3：
发动机加速不良故障的检修
教学目标与要求：
1、能分析出发动机加速不良的故障原因
2、能设计诊断发动机加速不良故障的诊断流程
3、能通过专业设备查询实车上的各传感器、执行器、保险、继电器的位置
4、具备分析问题解决问题的方法能力
5、培养学生的团队协作能力
6、培养学生遵守安全规程、规范操作的专业素养
授课时数：
4课时
教学重点：
能分析并总结发动机无法起动的故障原因总
教学内容及过程:
教学内容
教师活动
学生活动
1.课程导入
课程导入
1．加速不良的概念
2.复习发动机工作的三个基本要素
3.前两个课题“发动机无法起动”、“发动机怠速不稳”的故障原因。
回答老师提问
2.新知识引入
1.点火提前角的概念
2.各功率空燃比和经济空燃比概念
3.进排气导致发动机功率下降的原因
1.完成工作页相关问答。
3．加速不良故障原因的总结
1.提出任务，小组讨论并总结发动机加速不良的详细原因有哪些？
2.对各组的结论进行总结。
1.完成故障原因的脑图
2.阐述本小组的脑图总结，并对其他组的进行答辩。
4.加速不良故障的诊断过程设计
1.对前面两个课题诊断过程的分析及该诊断任务的提示。
2.讲解、演示如何使用设备进行车辆维修信息的查询。
1.实操：
模仿老师的操作进行信息查询操作。
2.完成工作页的诊断流程设计。
课后小记:
标题:
进气系统的结构与原理
教学目标与要求：
1、能够识别进气系统各元件的位置
2、能够检测进气系统的各个传感器
授课时数：
6课时
教学重点：
各传感器、执行器的工作原理
教学内容及过程:
一、进气系统的组成
二、进气温度传感器
1、结构与作用
2、控制电路
三、空气流量计
1、种类：
体积流量型：
翼片式/量芯式/卡门涡流式——需要有进气温度传感器进行补偿修正
质量流量型：
热线式/热膜式——不需进气温度传感器
目前最常见的形式是热线式/热膜式
热线式：
三菱、尼桑、福特等车型
热膜式：
以大众车型为代表
端子数：
一般为6端，特殊的有3端的形式
2、热线式原理：
热线式流量计接线端子图：
有A、B、C、D、E、F六个端子。
端子作用：
A：
可变电阻器
B：
输出电压
C：
接地
D：
搭铁
E：
蓄电池电压（12V）
F：
自洁信号
3、检测方法：
（1）车下测量：
将12V电压加于D、E间，测B、D间电压值为1.6+0.5V（或1－1.5V），，同时给传感器吹气，B、D间电压值应上升2—4V。
（2）车上测量：
插好插座，点火开关置ON档。
不起动发动机，B、D间电压值应为2—4V。
起动后，B、D间电压值应为1－1.5V。
（3）测自洁信号：
在水温60℃、发动机在1500r/min，熄火瞬间：
测量F与D之间的电压：
应先下降为0，5秒内跃升，1秒后再下降为0
四、进气压力传感器（MAP）
1、种类：
半导体压敏电阻式/电容式/表面弹性波式/可变电感式
常见的有半导体压敏电阻式,由压敏应变电阻惠斯通电桥和放大电路组成。
端子数：
3（VC、VO、GND/VC、PIM、E2），意义：
电源供电、信号输出、接地
注意：
桑塔纳AFE电控发动机的压力传感器与温度传感器制造在同一器件上
3—VC；4—VS；1—E1；2—THA。
2、工作原理：
利用半导体压敏电阻（桥）在压力下的应变引起电阻值变化。
3、检测方法：
一般测量步骤
步骤
内容
①
拔下传感器插头后，测量接线端子的电压值，以此判断传感器供电和接地是否正常；
②
启动发动机运行后，使节气门在不同开度，测量MAP传感器的输出电压变化
③
用真空泵模拟真空条件给传感器抽气，传感器输出电压值应与气压成正比。
检测数据：
VC与E2之间电压：
4.8—5.1V，供电电压基本不变。
PIM与E之间电压：
真空度高时：
1.5—2.1V（压力低即真空度高时）
真空度低时：
3.9—4.8V（压力高即真空度低时）
输出信号电压随着进气管压力在0-电源电压间呈增函数变化。
五、节气门位置传感器（TPS）
1、种类：
a.开关式/
b.线形输出式（综合式）――可变电阻式
常见类型有后两种
2、工作原理：
a.开关式，PSW、TL或E、IDL、Acc
b.综合式――电位计的串联分压原理
具体结构、端子数4、3（VC、VTA、IDL、E2），3端型少一IDL端子。
3、检测方法：
一般测量步骤：
步骤
①
测量接线端子的电压值，以此判断传感器供电和接地是否正常；
②
在通电情况下转动节气门，并测量传感器VTA、IDL输出电压，判定判定传感器的好坏。
③
拔下传感器插头后，测量传感器的电阻值。
判定传感器的好坏。
检测数据：
注——测该传感器的电阻值提倡用指针式万用表欧姆×10或者×100档。
VC-E2的电阻值：
5千欧姆左右（电阻值恒定不变）
VTA-E2的电阻值：
几十欧姆-5千欧姆（电阻值随节气门开度连续增大）
IDL-E2的电阻值：
节气门全关：
0或者几十欧姆；节气门打开：
无穷大
VC-E2的电压值：
5伏特左右（供电电压恒定不变）
VTA-E2的电压值：
0.1-5伏特（输出电压随节气门开度连续增大）
IDL-E2的电压值：
节气门全关：
接近5伏特；节气门打开：
迅速降为0伏特。
六.怠速控制装置（怠速空气调整器）
1.种类：
怠速空气阀（机械式）：
包括双金属片式和石蜡式
怠速控制阀（ISCV电子式）；按进气途径分为旁通气道型和气门直动型。
旁通气道型——包括旋转滑阀、步进电机、比例电磁阀（平动电磁阀）——大部分电控发动机
气门直动型——包括一个控制节气门微开的直流减速电动机——桑塔纳2000GSi
2.工作原理与检测
石蜡式：
水温低时，弹簧力作用将阀门打开，空气经怠速通道可以流入燃烧室。
ECU同时控制喷油器多喷油，实现.快怠速暖机。
暖机结束后，水温已升高，石蜡融化，膨胀克服弹簧的作用将阀口逐渐关闭。
怠速进气由怠速调整螺钉所在通道进入燃烧室，满足正常怠速的进气需要。
局限性：
只能实现.快怠速暖机功能。
检修：
观察阀门在水温高时能否关闭，水温低时能否打开。
旋转滑阀式：
ECU用占空比信号控制旋转滑阀偏转在不同开度，实现了怠速进气通道面积的可调。
检测：
测量内部2组线圈的电阻值，每组线圈值的电阻值为10—15Ω，以证明是否存在短路。
发动机在怠速过程中，测量1、3端是否有脉冲，可打开空调进一步测试，若无，说明线路存在短路、断路或ECU故障。
步进电机式：
ECU交替的给各组线圈依次通电（输送脉冲），控制步进电机的正反转，丝杠机构将电机的圆周运动转化为直线运动，实现阀口的不同开度。
检测：
测线圈电阻，应为15—20欧姆动作检查，用蓄电池模拟步进电机的工作状态。
给各组线圈依次通电，电机应能实现正转或反转。
熄火检查：
熄火瞬间，听步进电机能运转片刻（阀口在熄火后开至最大位置）。
比例电磁阀：
ECU控制了通过电磁阀线圈的电流，从而可以控制线圈产生的电磁力。
磁场力与阀门弹簧力平衡时，阀口位置处于稳定状态。
电磁力大，阀口开度大，电磁力小或者消失，阀门在弹簧回复力的作用下关闭。
比例电磁阀（平动电磁阀）
※气门直动式
工作特征：
没有怠速旁通气道，怠速进气依靠节气门打开微小开度实现。
节气门的微开由一个直流电动机通过减速齿轮带动。
微开度受电机控制。
作业：
57页1、2、3
课后小记:
标题:
实验——传感器、执行器的检测
教学目标与要求：
1、熟悉电控发动机各传感器、执行器的工作原理
2、掌握电控发动机各传感器、执行器的检测方法
授课时数：
10课时
教学重点：
电控发动机各传感器、执行器的检测方法
教学内容及过程:
一、翼板式空气流量计的检测
1、静态检测
Vc.Vs.Foc.THA与E1的电阻
2、动态随车检测
Vc.Vs电压
一、进气歧管绝对压力传感器的检测
1、静态检测
2、动态检测
二、节气门位置传感器的检测
1、静态检测
IDL.Vc.VTA与E1的电阻
三、氧传感器的检测
1、动态检测电压的变化
四、水温传感器的检测
1、动态检测电阻―――――负温度系数
五、喷油器的检测
1、静态测量电阻――14欧姆
3、检测喷油器喷雾质量的好坏
4、各缸喷油器的喷油量均衡的测试（讲解）
5、清洗喷油器
六、燃油系统的检测
1、系统油压的检测
（1）零流量压力（讲解）
（2）检测电控发动机工作压力
2、油压与真空度的对应关系
绘制“油压－气压”对应曲线
3、油压与转速及节气门开度的关系
绘制“油压－转速”对应曲线
作业:
实验报告
课后小记:
标题:
燃油供给系统的结构与原理
教学目标与要求：
1、能够识别燃油供给系统各元件的位置
2、能够检测进气系统的各个传感器
3、掌握燃油供给系的工作原理
授课时数：
6课时
教学重点：
各传感器的工作原理
一、燃油供给系的组成
见15页表1－2－1
二、燃油滤清器
1、作用
2、位置
3、结构特点及使用注意事项
三、电动汽油泵（燃油泵）
1.作用：
为整个供油系统提供喷射需要的高压燃油，建立供油压力。
2.位置：
绝大数安装在燃油箱内（内置燃油泵），极少数安装在油箱外（外置燃油泵）。
3.工作原理：
直流电动机带动叶轮旋转，将燃油从燃油箱中吸入，加压，然后输送到燃油管路中。
单向阀防止熄火后燃油回流。
卸压阀在管路发生堵塞压力升高时开启，使燃油在油泵内部循环，避免了高压对管路的损坏。
※4.检测：
a线圈电阻：
2——3欧姆
b泵油量：
大于1升/40秒
c测系统油压：
油压不能小于250千帕，夹持回油管，油压应大于350千帕。
5.油泵常见故障
故障类型
引起的故障现象
排除方法
电机出现故障
无电机运转时的嗡嗡声，无油压
更换油泵总成
油泵内部堵塞
噪音大，运转时有卡滞现象
清洗或更换总成
滤网堵塞
油压偏低
清洗或更换滤网
卸压阀过早开启
油压低
更换油泵总成
单向阀失去止回作用
熄火后，油压迅速降低
对工作无影响
※6.电动汽油泵控制电路
四、燃油压力调节器
1．位置
2．作用
3．工作原理
五、燃油压力脉动阻尼器
1．位置
2．作用
3．工作原理
六、高压油轨
1．作用及原理
七、电控喷油器
1.作用：
在ECU的控制下将燃油喷入进气管或燃烧室内，实现燃油与空气的良好混合。
2.安装位置：
进气歧管（缸外喷）或燃烧室（缸内喷）
3.工作原理：
在ECU的控制下，电流在喷油器线圈内产生磁场，磁力克服弹簧力吸开喷油阀，高压燃油从喷口高速喷出，与空气混合。
4.检测：
线圈电阻值电阻值：
高阻（12—16欧姆），低阻（3—4欧姆）
喷油器的供电：
喷油量：
喷油器阀口的密封情况：
5.常见故障类型
故障类型
故障现象
排除方法
喷油嘴，油道堵塞
喷油不畅，雾化不良
清洗，无效后更换总成
电磁线圈断路、短路
喷油器不工作
更换总成
阀口关闭不严
阀口有滴漏现象
清洗，无效后更换总成
八、冷启动喷油器的内容与喷油器相似
不同点：
电阻值大约为2—5Ω。
作业:
实验报告
30页1、2、4
课后小记:
标题:
发动机电子控制系统的结构与原理
教学目标与要求：
1、了解电子控制系统的结构
2、掌握发动机电子控制系统的工作原理
3、了解发动机电子控制系统的检测方法
授课时数：
10课时
教学重点：
电子控制系统的工作原理
教学内容及过程:
※1电子控制系统初步认识
一、电子控制系统的组成
二、传感器
基准信号——
修正信号——
反馈信号——
燃油喷射控制（燃油量控制、喷油正时控制）的各传感器信号
点火控制（点火提前角控制、点火闭合角控制）的各传感器信号
三、开关信号
1、STA——启动信号
2、NSW——空档信号
3、A/C——空调信号
四、闭环控制与开环控制
1、电控发动机常见闭环控制种类
2、氧传感器的闭环控制过程及原理
3、氧传感器的结构与工作原理
4、氧传感器闭环工作的必要条件（见97页）
5、氧传感器的检测方法
※2燃油喷射控制
一、汽油发动机可燃混合气的要求
空燃比对发动机的影响
1）空燃比的概念
λ＝实际空燃比÷理论空燃比
2）空燃比对发动机动力性和经济性的影响
发动机对混合气的要求
1）怠速――很浓混合气中废气比例较高
2）小负荷――逐渐稀废气比例减小
3）中负荷――较稀最佳经济性
4）大负荷――浓功率空燃比
5）冷启动――极浓2：
1
6）暖车――逐渐稀
7）加速――加浓
二、喷油量的控制
1、点火开关接通
2、发动机启动——氧传感器无信号
T决定于THW
3、暖机——无信号
T决定于THW
4、怠速——可能有、但可能不问
T决定于THW
5、中负荷——有
T=Tp（S实现既定空然比的喷射时间）*Fc（修正系数）+Tu
发动机温度修正、加减速修正、理论空然比反馈修正、学习控制修正、大负荷修正
6、急加速——有、不问（异步喷射）
7、减速——有、不问
8、全负荷——有、不问
9、点火开关关闭
三、发动机的各种断油控制
1.减速断油
2.限速断油（含限转速/车速）
3.启动防溢断油（节气门全开启动）
4.个别缸不工作断油
※3点火控制
一、点火系的发展过程
1、有触点式
2、半导体辅助式
3、普通电子点火系
4、双缸同时点火
5、独立点火
二、发动机对点火系的要求及点火波形分析
（一）、能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压
8-10KV、启动17KV、现代已可以达28KV
（二）、火花应具有足够的能量
（三）、点火时刻必须适应发动机工作情况
点火过迟，功率下降、热损失大、发动机过热、油耗大
点火过早，功率下降、油耗增加、爆燃
1、发动机转速
2、负荷——随负荷增大而减小
3、辛烷值
4、空燃比——11.7左右速度最快
5、进气压力——压力低、空气稀薄、增大提前角
6、冷却水温——水温低，暖机加大提前角，水温高、减少NOx、HC适当减小提前角
三、ECU对点火提前角的控制
1、日产ECCS系统
平常行驶：
实际点火提前角＝基本点火提前角×水温修正系数
怠速、减速：
根据车速减小点火提前角。
水温低于50、车速低于8、转速高于1200，点火提前角保持10度。
启动：
水温0度以上，点火提前角16度。
水温0度以下，增加提前角。
2、丰田TCCS系统
实际点火提前角＝原始设定点火提前角＋基本点火提前角＋修正提前角
※4怠速控制
一.怠速的定义
发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状况。
二.ECU控制怠速的过程——实质是对怠速时进气量和喷油量的控制
1.实现发动机启动后的快速暖机过程（快怠速控制）
2.在负荷改变的情况下自动维持怠速在目标转速下稳定旋转
三.种类——旁通气道式和气门直动式
1.旁通气道式有5种具体的结构
机械式：
双金属片和石蜡式空气阀
电子式：
比例电磁阀，旋转电磁阀，步进电机
2.气门直动式均为电子式，一般由直流电机和减速机构组成
四.怠速的控制过程
1、启动初始位置的确定
2、启动修正控制
3、暖机控制（50度～70度）
4、反馈控制
5、负荷变化的预控制
6、电器负载增多时的控制
7、减速时的修正控制
8、起步时的修正控制
9、学习控制
五.常见故障现象
1、游车
2、怠速抖动
3、怠速过高
4、怠速过低或无怠速
※5排放控制
一、有害气体的种类
来源：
排气、汽油蒸发、曲轴箱窜气——CO、HC、NOx
二、有害气体的生成机理
1、CO—不完全燃烧、
2、HC—缺氧、燃油泄漏、缸壁淬冷
3、NOX—燃烧温度过高
三、影响因素
1、空燃比
CO的排放决定与空然比、
HC在17以内下降，大于17混合气稀薄、火焰不完全传播、HC大增
15.5-16的混合气，NOx浓度最高
2、点火时刻
推迟点火，HC的排放将减少，但牺牲了燃油经济行
点火对CO影响不大
无论任何转速下，加大点火提前角NOx浓度增加
四、排气净化措施
（一）、发动机的改进
（二）、排气净化措施
1、二次空气供给装置
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