汽车发动机构造与维修 教学教案Word文件下载.docx
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《汽车发动机构造与维修》
教学SOP图
教学过程
课程导入
(一)组织教学(2分钟)
整顿纪律、清点人数,稳定学生情绪
(二)导入新课(5分钟)
1、本课题的学习目的。
2、本课题学习及掌握的主要内容。
3、本课题参阅的材料。
4、对本课题作业的要求。
详细内容及要求
4。
1概述
1.1汽油机燃料供给系统的作用和类型
4.1。
2可燃混合气浓度对发动机性能的影响
1、可燃混合气浓度表示方法
(1)空燃比
含义:
可燃混合气中空气与燃油的质量比,一般用A/F表示
A/F=空气质量/燃油质量
空燃比的大小可以直接反映混合气的浓稀,值越大混合气越稀,越小混合气越浓,但必须要与一个标准的参数14。
7比较才可准确的判断混合气浓稀。
而这个比较的标准参数14.7理论空燃比。
理论空燃比:
理论上1千克汽油完全燃烧生成CO2和H2O需要消耗14.7千克的空气,那么这种混合气的空燃比即为理论空燃比,这种混合气称为理论混合气。
也就是说只要混合气以理论混合气的浓度配比,它就可以完全燃烧尽,任何一样都没有剩余.混合气不浓也不稀,是理想的一种混合气。
因此判断混合气浓稀的方法:
1、当A/F=14.7混合气为理论混合气;
2、当A/F>
14。
7时混合气为稀混合气;
3、当A/F<
7时混合气为浓混合气。
例1通过解码器检测到发动机在工作过程中吸入到气缸中的28mg的空气,此缸喷油器喷射了2mg的汽油,计算此缸的混合气的空燃比,并判断混合气的浓稀。
(比较简单,按照公式计算即可)
===14
=14<
7
所以此混合气为浓混合气。
混合气的浓稀还可以用另外一个参数来表示,也就是过量空气系数.
(2)过量空气系数
过量空气系数含义:
气缸中每千克汽油燃烧实际消耗的空气量与每千克汽油消耗的理论空气量14。
7千克的比值称为过量空气系数,一般用λ表示。
λ=
过量空气系数的大小也可直接反应混合气的浓稀,值越大混合气越稀,越小混合气越浓。
但是一必须要与一个标准的混合气进行比较才能判断出浓稀,这个标准的混合气同样是理论混合气。
计算理论混合气的过量空气系数。
理论混合气过量空气系数λ===1
1、λ=1时,混合气为理论混合气。
2、λ>
1时,混合气为稀混合气。
3、λ〈1时,混合气为浓混合气。
例2:
现测得发动机气缸内燃烧了2mg的汽油同时消耗了32mg空气,计算此时可燃混合气空燃比,过量空气系数,并分别用两种方法判断混合气浓稀。
===16
=16>
所以此混合气为稀混合气。
λ===1.09
λ=1.09〉1
所以此混合气为稀混合气.
2、可燃混合气浓度对发动机性能的影响
(1)标准混合气,发动机所需要的,发动机动力足且污染物排放量最少。
(2)稀混合气,发动机动力不足,满足不了符合要求。
过稀直接导致发动机熄火。
(3)浓混合气,发动机动力足但燃油消耗率增加,燃油经经济性不好且污染物排放量增加。
4.1.3车用汽油机对可燃混合气浓度的要求
(1)稳定工况对混合气成分的要求
①怠速工况,需要由浓变理论的混合气
②小负荷工况,需要理论混合气
③中等负荷工况,需要理论混合气
④大负荷及全负荷工况,需要浓混合气
(2)过渡工况对混合气成分的要求
①冷起动工况,需要浓混合气
②暖机工况,需要由浓变理论的混合气
③加速工况,需要浓混合气
教学小结
本次课重点讲述了汽油机对燃油供给系的要求、基本组成、化油器结构、影响燃烧过程的因素
学习指导
作业
1、汽油机燃油供给系的基本组成及主要功用
2、简述影响燃烧过程的因素
第3周星期1、3
第五单元:
汽油机燃料供给系统
第二讲:
电控汽油喷射系统概述与类型
1、掌握电控汽油喷射系统的功用、组成
2、电控汽油喷射系统的分类
3、电控汽油喷射系统的特点
4、汽油喷射系统的基本类型
电控汽油机电子控制系统、空气供给系统的结构原理
电控汽油机电子控制系统的原理
理论:
2实训:
选用学校自制的发动机总体构造教学仪、部分发动机零部件实物、常用维修工具;
演示仪器:
教学方法采用讲授法、演示法.通过讲述、讲解和演示等方法,配合教学挂图、教具、实物、教学课件及多媒体设备,使学生掌握本单元教学大纲要求的学习内容。
学生合作实训+老师现场讲授
演示设计
板书设计
PPT演示
1、本课题的学习目的.
一、电控汽油喷射系统概述
1.汽油喷射的基本概念
(1)汽油喷射
•一定数量和压力的汽油经过喷油器直接喷入气缸或进气歧管
(2)汽油喷射系统
•汽油喷射式发动机燃油供给装置的简称。
包括:
燃油系统、空气系统、控制系统
2.汽油喷射的优点
•能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气
•供入各气缸内的混合气,分配均匀性较好
•提高了发动机充气效率,从而增加了发动机的功率和扭矩
•减少油耗和改善排放性
•发动机冷起动性和加速性较好
3.汽油喷射的发展
•汽油喷射技术最初为航空发动机设计
•60年代前,大多采用机械式柱塞喷射泵
•60年代,欧美日制定严格的汽车排放法规
•70年代,各国制定汽车燃油经济性法规
•1967年,Bosch公司K-Jetronic机械式汽油喷射系统,后改进为KE-Jetronic机电混合控制式
•60~70年代,电控汽油喷射经历了晶体管、集成电路和微机控制
•90年代后,电控汽油喷射已占统治地位
4.汽油喷射系统的分类
(1)按喷油器安装位置(图6—1)
•单点喷射(SPI):
也称节气门体喷射(TBI)
•多点喷射(MPI)
(2)按喷射时序(图6-2)
•同时喷射:
所有喷油器同时喷油
•分组喷射:
两个喷油器同时喷油
•顺序喷射:
按各缸进气行程的顺序轮流喷射
(3)按喷油方式
•连续喷射:
多用于机械式或机电结合式汽油喷射系统,喷油量大小不取决于喷油器
•间歇喷射:
广泛应用于现代电控汽油喷射系统,喷油量大小取决于喷油器喷油阀开启时间
(4)按喷射部位
•缸内喷射:
汽油直接喷射入气缸内(目前应用少),需要较高喷射压力(约3~5MPa),喷油器结构和布置比较复杂
•缸外喷射:
将喷油器安装在进气管或歧管上,喷射压力低压(约0.20~0.35MPa)
(5)按控制装置
•机械式汽油喷射系统:
汽油的计量是通过机械方式实现的。
如Bosch公司K-Jetronic系统
•机电结合式汽油喷射系统:
汽油的计量是通过机械和电液方式实现的.如Bosch公司KE-Jetronic系统
•电控式汽油喷射系统:
汽油的计量是通过电控单元和电磁喷油器实现的.如Bosch公司Motronic系统
(6)按空气量检测方式
•直接测量式(压力型):
将歧管绝对压力和转速信号输送到ECU计算出进气量.如Bosch公司D-Jetronic系统
•间接测量式(流量型):
用空气流量计测量进气量。
如Bosch公司L—Jetronic系统
二、电控汽油喷射系统基本类型
1.Bosch公司MotronicM3。
8。
2系统(SANTANA2000GSi)(图6—3)
•热膜式空气流量计测量进气量
•无分电器电控点火系统
•节气门直动式怠速进气控制
•全电脑控制冷起动喷油
2.Bosch公司D-Jetronic系统(奔驰280SE丰田CROWN等)(图6—4)
•进气压力传感器测量进气量
•补充空气阀和怠速调节螺钉控制怠速进气(早期电控系统采用,后采用怠速控制阀)
•热时间开关控制冷起动喷油
•有分电器的电控点火系统
3.Bosch公司L—Jetronic系统(图6-5)
•空气流量计测量进气量
Bosch公司Mono—Jetronic系统(图6-6)
•汽油单点喷射系统,喷射压力低,结构简单、成本低、工作可靠
•采用怠速控制阀控制怠速进气
本次课主要介绍了电控汽油喷射系统分类,特点,基本类型以及结构原理组成;
简述汽电控汽油喷射系统的结构原理
第4周星期1、3
第三讲:
燃油供给系统
1、电动燃油泵的结构原理及控制过程
2、燃油压力调节器的结构原理及控制过程
3、喷油器的结构原理及控制过程
4、冷起动喷油器的结构原理及控制过程
燃油供给系统主要元件的结构原理及控制过程
燃油供给系统主要元件的控制电路及控制过程
选用学校自制的发动机总体构造教学仪、部分发动机零部件实物、常用维修工具;
挂图:
教学方法采用讲授法、演示法.通过讲述、讲解和演示等方法,配合教学挂图、教具、实物、教学课件及多媒体设备,使学生掌握本单元教学大纲要求的学习内容。
教学过程设计
1、回顾上节课内容,进行复习。
2、明确教学目标:
讲述章节的学习目标,重点、难点.
3、播放相关视频,进行总体介绍,引入课堂教学.
4、结合多媒体对个内容进行讲解,并进行拓展。
5、利用实物或教具进行操作讲解
6、提出问题,分小组进行讨论
燃油供给系统组成
•燃油供给系统组成:
燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器、油压脉冲衰减器等。
(图6-7)
•燃油供给系统功用:
供给喷油器一定压力的汽油,喷油器根据电脑指令喷油。
一、电动燃油泵
1.电动燃油泵结构与原理
(1)滚柱式电动汽油泵(图6—8)
1)工作过程
•转子偏心地安装在泵体内,滚柱装在转子的凹槽中.当转子旋转时,滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的内表面上;
同时在惯性力的作用下,滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧,从而形成若干个工作腔。
•在汽油泵工作过程中,进油口一侧的工作腔容积增大,成为低压吸油腔,汽油经进油口被吸入工作腔内。
在出油口一侧的工作腔容积减小,成为高压油腔,高压汽油从压油腔经出油口流出。
•限压阀(溢流阀)的作用是当油压超过0。
45MPa时开启,使汽油回流到进油口,以防止油压过高损坏汽油泵。
•在出油口处装设单向止回阀(出油阀),当发动机停机时,止回阀关闭,防止管路中的汽油倒流回汽油泵,借以保持管路中有一定的油压,目的是再起动发动机时比较容易。
2)特点
•运转噪声大、油压脉动大、泵内表面和转子易磨损
(2)叶片式电动汽油泵(图6—9)
1)工作原理
•叶轮是一个圆形平板,在平板的圆周上加工有小槽,形成泵油叶片。
叶轮旋转时,小槽内的汽油随同叶轮一同高速旋转。
由于离心力的作用,使出口处油压增高,而在进口处产生真空,从而使汽油从进口吸人,从出口排出
•运转噪声小、泵油压力高、叶片磨损小、使用寿命长
2.电动燃油泵的控制
(1)燃油泵继电器控制电路(图6-10)
•点火开关STA:
起动机继电器闭合,同时ECU有STA信号,起动机起动。
•STA信号和NE信号输入ECU:
Tr1接通,开路继电器闭合,燃油泵运转。
•起动或重负荷时:
ECU中的Tr2断开,燃油泵继电器闭合,燃油泵高速运转;
•怠速或轻负荷时:
ECU中的Tr2接通,燃油泵继电器断开,电流流过燃油泵电阻器,燃油泵低速运转
(2)燃油泵ECU控制电路(图6-11)
•起动或重负荷时:
发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出高电平信号,燃油泵ECU向燃油泵输出高电压(约12V),燃油泵高速运转
•怠速或轻负荷时:
发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出低电平信号,燃油泵ECU向燃油泵输出低电压(约9V),燃油泵低速运转
(3)燃油泵开关控制电路(图6—12)
•起动时:
起动机继电器闭合,开路继电器线圈L1通电,开路继电器触点闭合,燃油泵运转。
•起动后正常运转:
翼片式空气流量计中的翼片因进气气流转动,使燃油泵开关闭合,开路继电器线圈L2通电,开路继电器触点闭合,燃油泵运转
二、油压调节器
1.油压调节器功用
•喷油压力=供油压力–进气管压力(使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定)
2.油压调节器结构及工作过程(图6-13)
•当进气管压力减小时,油压调节器中的膜片克服弹簧的弹力向上弯曲,回油阀口开启,汽油经回油口流回汽油箱,使燃油供给系统的压力下降,但两者的压差保持不变。
•当进气管压力增大,膜片向下弯曲,将回油阀口关闭,回油终止,燃油供给系统的压力增大,使两者的压差仍然保持不变。
•燃油供给系统的压力与进气管压力之差由油压调节器中的弹簧的弹力限定,调节弹簧预紧力即可改变两者的压力差,也就是改变喷油压力
3.燃油压力控制(图6-13)
•改善高温起动性能:
高温状态下起动发动机,ECU接收到冷却液的高温信号,便会接通VSV,将空气抽入压力调节器的膜片室,提高燃油压力,防止高温时的燃油气阻.
•高温起动后约90~120s,控制终止,燃油压力恢复正常。
三、喷油器
1.喷油器的功用
•按电控单元指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管内
2.喷油器的类型
•按喷油口结构:
轴针式、孔式
•按线圈电阻值:
高阻(13~16Ω)、低阻(2~3Ω)
•按用途分:
MPI用、SPI用
•按燃料位置:
上端供油式、侧面供油式
3.喷油器的结构和工作原理(图6—14)
•喷油器相当于电磁阀
•通电时电磁线圈产生电磁力,衔铁及针阀吸起,喷油器开启,汽油经喷孔喷入进气道或进气管
•断电时电磁力消失,衔铁及针阀在复位弹簧的作用下将喷孔封闭,喷油器停止喷油。
•喷油器的通电、断电由电控单元以电脉冲控制。
•喷油量由电脉冲宽度决定。
脉冲宽度=喷油持续时间=喷油量
•一般针阀升程约为0。
1mm,而喷油持续时间在2~l0ms范围内
4.喷油器的控制电路
•顺序喷射控制电路
•分组喷射控制电路
•同时喷射控制电路
四、冷起动喷嘴及热时间开关
1.冷起动喷嘴功用
•当发动机低温起动时,喷入附加汽油,以加浓混合气
2.冷起动喷油工作状态(图6-14)
(a)导通喷油状态(b)断开不喷油状态
3.热时间开关
•当水温低于14°
C时,触点闭合(视具体车型而异)
•当水温高于25°
C时,触点断开(视具体车型而异)
•当反复起动时,热电丝发热,金属片保持弯曲,使触点始终断开,停止冷起动喷油,避免起动失败时混合气过浓
4.冷起动喷油的类型
•热时间开关+冷起动喷嘴控制(早期常用)
•ECU+热时间开关+冷起动喷嘴控制
•ECU通过喷油器控制,取消了冷起动喷嘴
五、燃油分配管
•燃油分配管功用:
将汽油均匀等压输送给各缸喷油器(图6-15)
•因其容积大,故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用
六、油压脉冲衰减器
1.油压脉冲衰减器功用
•衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动,使燃油系统保持压力稳定
2.油压脉冲衰减器原理(图6—16)
•油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀,膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压
本次课主要介绍了电控汽油机燃料供给系统的结构原理组成;
喷油器的结构原理及控制过程;
简述电控汽油机燃油供给系统的结构原理
第5周星期1、3
第四讲:
空气供给系统
1、空气流量计的结构原理及控制过程
2、进气绝对压力传感器的结构原理及控制过程
3、怠速控制阀的结构原理及控制过程
4、惯性增压进气系统的原理及控制过程
空气供给系统主要元件的结构原理及控制过程
教具:
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通过讲述、讲解和演示等方法,配合教学挂图、教具、实物、教学课件及多媒体设备,使学生掌握本单元教学大纲要求的学习内容.学生合作实训+老师现场讲授
3、播放相关视频,进行总体介绍,引入课堂教学。
7、课程总结。
2、本课题学习及掌握的主要内容.
•空气供给系统功用:
供给与发动机负荷相适应的清洁空气,直接和间接计量空气质量,与喷油器喷出的汽油形成最佳混合气.
•空气供给系统组成:
空气计量装置(空气流量计或进气压力传感器)、怠速控制阀、补充空气阀、惯性增压进气系统、节气门位置传感器、进气温度传感器等(后两个传感器在下讲介绍)。
•L—Jetronic空气供给系统(图6-17)
•D—Jetronic空气供给系统(图6—18)
一、空气流量计
1.翼片式空气流量计
(1)结构及功能(图6—19)
•为体积流量型,六七十年代较为流行
•缓冲片(视频):
缓冲室内空气对缓冲片的阻尼作用,使翼片转动平稳
•旁通空气调节螺钉:
调节怠速时旁通空气量的大小,从而调节怠速混合气的成分
•电位计:
将翼片转动的角度转换为电信号
(2)工作原理
•翼片全关时,没有进气量,产生电压信号最强
•翼片打开时,进气量由小变大,产生电压信号有强变弱
•翼片全开时,进气量最大,产生电压信号最弱
(3)控制电路(图6-20)
•下图为早期凌志ES300发动机翼片式空气流量计,集成有三个元件
•空气流量计:
VC(电源)、VS(空气流量信号)、E2(接地)
•进气温度传感器:
THA(温度信号)、E1(接地)
•燃油泵开关
2.卡门漩涡式空气流量计
(1)光电式
1)结构与原理(图6—21)
•卡门漩涡原理:
流体流过涡流发生体时,流体会产生系列漩涡,且漩涡频率与流体流速成正比。
•光电式传感器:
由发光二极管、振动反光镜、光敏三极管组成。
漩涡频率通过压力孔使振动反光镜振动,光敏三极管接受因振动产生变化的光能,转化为脉冲电压信号,该脉冲信号与漩涡频率成正比
2)控制电路(图6-22)
•图中某款车型卡门漩涡式空气流量计,集成有二个元件
V1(电源)、V2(空气流量信号)、E(接地)
•进气温度传感器:
ATS(温度信号)、E1(接地)
(2)超声波式(图6-23)
•超声波式传感器:
由超声波发射器、超声波接受器组成.漩涡频率使超声波发射器产生的超声波发生变化,超声波接受器接受该超声波转化为脉冲电压信号,该脉冲信号与漩涡频率成正比
3.热线式空气流量计
(1)组成(图6—24)
•一般还带有自洁电路:
熄火后自动加热帕丝1000°
C维持1s,烧掉帕丝上的灰尘
(2)工作原理(图6—25)
•控制电路自动控制电桥平衡
•当进气量越大,因进气的散热使帕热丝电阻减小,电桥平衡受到破坏。
控制电路自动增大电流,增大帕热丝电阻使电桥重新恢复平衡。
因电路中电流的增大,使精密电阻的电位增大.该电位与进气量成正比,作为进气量信号电压传输给发动机ECU
(3)控制电路(图6-26)
•下图为凌志LS400发动机热线式空气流量计原车电路图
VG(空气流量信号)、EVG(接地)
热膜式空气流量计
(1)组成及原理(图6-27)
•工作原理:
与热线式相同
•热膜:
帕金属片固定在树脂薄膜上。
优点是提高可靠性和耐用性,不粘附灰尘
(2)控制电路(图6-28)
•图为桑塔纳2000AJR发动机热膜式空气流量计原车电路图
端子2(电源12V)、端子4(参考电压5V)、端子5和3(空气流量信号与接地)
5.四种空气流量计的比较
•二十世纪七十年代,翼片式空气流量计在电子控制汽油喷射系统上应用较广。
这种空气流量计结构简单,价格便宜,且具有良好的可靠性。
但翼片式空气流量计也存在一些缺点,如体积大、不便于安装、急加速响应滞后较长、进气阻力较大以及需要补偿大气压力和温度的变化等。
•为了克服这些缺点,80年代初相继出现了热线式、热膜式和卡门旋涡式等空气流量计.尤其是热线式和热膜式空气流量计能测出空气质量流量,避免了海拔高度引起的误差,再加上该空气流量计响应时间短,测量精度高。
因此,已成为现代汽车电子汽油喷射系统较流行的空气流量计。
二、进气压力传感器
1.半导体压敏电阻型
(1)结构示意图(图6-29)
•主要特点:
尺寸小、精度高、成本低,响应速度快,输出信号与进气歧管绝对压力呈线性关系,测量精度基本不受温度的影响
(2)工作
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