汽车发动机电控系统检测与维修教案.docx
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汽车发动机电控系统检测与维修教案.docx
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汽车发动机电控系统检测与维修教案
职业技术学院汽车发动机电控系统检测与维修教案
时间
年月日
第周
星期
序号
课题
汽车发动机电控系统的认识
教学目的
了解:
发动机电控系统应用现状与汽车电子控制理论。
熟悉:
电控发动机的基本组成。
教学重点
电控发动机的基本组成
教学难点
电控发动机的基本组成
教学主要内容
教学主要内容
一、导入新课:
了解发动机电控系统的类型、组成、基本原理,学会识别不同生产厂商的发动机及其电控系统是进行电控发动机故障诊断的前提。
本项目主要研究全面认识发动机电控系统的组成和控制功能的问题。
二、新课讲授:
项目1.1汽车发动机电控系统的认识
1.1.1发动机电控系统的基本组成
发动机电子控制系统(EECS)是指采用计算机等电子设备作为控制装置的自动控制系统。
1、功用:
其主要功用是采集发动机的工况信号,根据采集的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等等,从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。
2、组成:
发动机电子控制系统由传感器(信号输入装置)、电子控制器ECU(电子控制单元)和执行器(执行元件)三部分组成。
图1 电控系统的基本组成
(一)主要传感器的类型及功用
1.空气流量计(MAF)
在L型电控燃油喷射系统中,由空气流量计测量发动机的进气量,并将信号输入ECU,作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
2.进气管绝对压力传感器(MAP)
在D型电控燃油喷射系统中,由进气管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力,并将该信号输入ECU,作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
3.节气门位置传感器(TPS)
节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化,如全关(怠速)、全开及节气门开闭的速率信号,此信号输入ECU,用于燃油喷射控制及其他辅助控制(如EGR、开闭环控制等)。
4.凸轮轴位置传感器(CMP)
凸轮轴位置传感器给ECU提供曲轴转角基准位置信号(G信号),作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。
5.曲轴位置传感器(CKP)
曲轴位置位置传感器有时称为转速传感器,用来检测曲轴转角位移,给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。
6.车速传感器(SPD)
车速传感器检测汽车的行驶速度,给ECU提供车速信号,用于巡航控制和限速断油控制,也是自动变速器的主控制信号。
7.发动机冷却液温度传感器(THW)
冷却液温度传感器给ECU提供发动机冷却液温度信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
冷却液温度传感器信号也是其他控制系统(如怠速控制和废气再循环控制等)的控制信号。
8.进气温度传感器(THA)
进气温度传感器的功用是给ECU提供进气温度信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
9.氧传感器(02S)
氧传感器用来检测排气中的氧含量,向ECU输送空燃比的反馈信号,进行喷油量的闭环控制。
10.爆燃传感器(KS)
爆燃传感器用来检测汽油机是否爆燃及爆燃强度,将此信号输入ECU,作为点火正时控制的修正(反馈)信号。
11.起动开关(STA)
发动机起动时,通过起动开关给ECU提供一个起动信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
12.空调开关(A/C)
当空调开关打开,空调压缩机工作,发动机负荷加大时,由空调开关向ECU输入信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
13.挡位开关(P、L、2)ECT
自动变速器由P/N挡位挂人其他挡位时,发动机负荷
将有所增加,挡位开关向ECU输人信号,作为燃油
喷射控制和点火控制的修正信号。
当挂人P或N挡位
时,空挡位位置开关提供P/N挡位位置信号,防止
不在P/N挡位时发动机起动。
14.制动灯开关(STP)ABS
在制动时,由制动灯开关向ECU提供制动信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
16.动力转向开关(PS)
采用动力转向装置的汽车,当转向盘由中间位置向左右转动时,由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大,此时动力转向开关向ECU输入信号,作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。
17.巡航(定速)控制开关(CCS)
当进入巡航控制状态时,由巡航控制开关向ECU输入巡航控制状态信号,由ECU对车速进行自动控制。
三、课堂小结:
1、发动机电控系统的基本组成;
2、主要传感器的类型及功用
作业
课后小结
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时间
年月日
第周
星期
序号
课题
汽车发动机电控系统的认识
教学目的
掌握:
发动机电控系统的控制功能。
学会:
发动机电控系统核心元件的位置查找方法
教学重点
发动机电控系统的控制功能。
发动机电控系统核心元件的位置查找方法
教学难点
发动机电控系统的控制功能
教学主要内容
教学主要内容
一、导入新课:
在安全、环保、节能的要求下,自1967年德国Bosch公司研制出电控喷油系统以来,发动机电控技术日新月异,形成了不同的控制方式和多种类型,各大汽车公司在发动机电控系统上形成了各自的特点和风格。
二、新课讲授:
1.1.1发动机电控系统的基本组成
(二)电子控制单元
图2ECU实物与基本组成
(三)执行器
电动燃油油泵;喷油器;点火器;怠速控制阀;巡航控制电磁阀;节气门控制电动机;EGR阀;二次空气喷射阀;活性炭罐电磁阀
1.1.2汽车发动机电控系统应用现状
1.1.3汽车电子控制技术控制理论
1.汽车电子控制系统的类型
根据汽车的总体结构,汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统、变速器电子控制系统、底盘电子控制系统和车身电子控制系统四大类。
根据控制功能,汽车电子控制系统可分为动力性、安全性、舒适性和娱乐通讯信息控制四种类型。
2.控制理论在汽车电子控制系统中的应用
(1)开环控制
开环控制——ECU根据传感器的信号对执行器进行控制,但不去检测控制结果。
在汽车电子控制系统中,燃油喷射式发动机的启动工况和加速工况以及汽车前照灯光束的控制就采用了开环控制方式。
(2)闭环控制
闭环控制——也叫反馈控制,在开环的基础上,它对控制结果进行检测,并反馈给ECU。
闭环控制系统的突出优点是精度较高。
无论什么干扰,只要被控制量的实际值偏离给定值,由于采用了反馈,对外界扰动和系统内部参数变化引起的偏差,系统就会产生调节作用来减少这一偏差,因此,可以采用精度不太高而成本比较低的元件组成一个比较精确的控制系统。
在汽车电子控制系统中,空燃比反馈控制、发动机爆震控制、排气再循环(EGR)控制、防抱死制动控制等都采用了闭环控制方式。
(3)自适应控制
在汽车电子控制系统中,自适应控制得到了广泛地应用,海拔高度,工作温度,点火时刻,喷油时间以及空燃比等的控制,都采用了自适应控制方式。
(4)学习控制
将反馈值(如氧传感器的输出电压)与参考值的偏差存入存储变换表的一个特定区域中,该区域与执行反馈时的发动机工作条件相对应。
当发动机进入与该工作条件相同的工况时,则使用已存储的偏差去修正控制值,从而将被控参数控制在一个最佳值。
(5)模糊控制
在控制过程中,首先要把各种传感器测出的精确量转化成适合于模糊运算的模糊量,以便对各执行元件进行具体的操作控制。
1.1.4汽车发动机的识别
对于汽车发动机的识别可以通过汽车维修手册、汽车铭牌、汽车VIN代码等途径来识别。
ASE标准规定:
VIN码由17位字符组成,所以俗称“17位码”,相当于“汽车身份证”。
它包含了车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及组装地点等信息。
车辆识别代码的意义和作用
从VIN码中可以识别出该车的生产国家、制造厂家、汽车类型、品牌名称、车型系列、车身型式、发动机型号、车型年款、安全防护装置型号、检测数字、装配工厂名称和出厂顺序号码等等。
在汽车营销、进出口贸易、办理车辆牌照、处理交通事故、保险索赔、查获被盗车辆、侦破刑事案件、车辆维修与检测等方面,17位VIN码都具有十分重要的作用。
特点
•“汽车身份证”,同一车型的车30年之内不会发生重号,具有对车辆唯一识别性。
•现代汽车的使用周期缩短,17位识别代码足够使用。
•我国要求1999年1月1日以后被初次登记的车辆必须拥有车辆识别代码。
三、课堂小结:
1、电子控制单元
2、控制理论在汽车电子控制系统中的应用
3、汽车发动机的识别
作业
课后小结
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时间
年月日
第周
星期
序号
课题
汽车发动机电控系统的认识(实训)
教学目的
熟悉:
电控发动机的基本组成
教学重点
熟悉:
电控发动机的基本组成
教学难点
熟悉:
电控发动机的基本组成
教学主要内容
教学主要内容
【任务实施】
1.发动机电控系统的基本知识
桑塔纳AJR发动机电控系统主要部件安装位置
桑塔纳AJR发动机数据
2.发动机电控系统认知
操作环节
对应项目
具体程序
1
准备工作
1)工具:
常用工具1套。
2)设备:
桑塔纳AJR电喷发动机故障实验台一台,动态或静态解剖发动机台架一台。
桑塔纳时代超人故障汽车整车一辆。
3)教具:
STN-AJR发动机教学挂图一套,STN-2汽车电控系统示教台。
2
总体组成
由教师讲解桑塔纳AJR电喷发动机电子控制系统的总体组成。
按照挂图或者用发动机台架上的实物、示教板上的实物来讲解汽车发动机电子控制系统的总体组成。
3
传感器
各传感器的作用与安装位置。
传感器认知顺序:
1、空气流量计;2、节气门定位计与节气门电位计;3、进气温度传感器;4、霍尔传感器;5、冷却液温度传感器;6、曲轴位置传感器;7、爆震传感器;8、辅助信号(车速信号和空调器开关信号)
4
ECU
电控单元—ECU的功能、组成与结构
5
执行器
各执行器的作用与安装位置。
执行器认知顺序:
1、电子油泵;2、碳罐电磁阀;3、喷油器;4、辅助控制(氧传感器加热器、空调电磁离合器);5、节气门控制组件(怠速阀)
6
电子控制技术应用技术
动力性、安全性、舒适性和娱乐通讯信息控制
7
发动机识别
VIN码的解读
【问题解决】
1.比较AFE发动机与AJR发动机的电子控制系统
桑塔纳2000GLi型轿车采用AFE发动机,而桑塔纳2000GSi型轿车采用AJR发动机,这两款发动机在控制系统上有什么区别呢?
2.发动机电控系统控制过程验证
让学生现场观察学习各传感器与执行器的安装位置、工作情况与数据流。
汽车电控系统示教台
职业技术学院汽车发动机电控系统检测与维修教案
时间
年月日
第周
星期
序号
课题
电控燃油喷射系统的组成与结构原理
教学目的
了解:
电控汽油喷射系统的分类、基本组成及功能。
教学重点
电控燃油喷射系统的组成、分类
教学难点
电控燃油喷射系统的分类
教学主要内容
教学主要内容
一、导入新课:
电子控制燃油喷射系统是以电子控制装置(ECU)为控制中心,利用安装在发动机不同部位上的各种传感器,测得发动机的各种工作参数,按照在电脑中设定的控制程序,利用喷油器将燃油以雾状喷入进气总管、进气道或汽缸内,然后和空气混合形成可燃混合气,并实现对喷油器的喷油时刻、喷油量进行精确的控制。
二、新课讲授:
项目2.1电控燃油喷射系统的组成与结构原理
燃油喷射是利用喷油器在低压下(200~400kPa或3~4MPa)将燃油以雾状喷入进气总管、进气道或气缸内,然后和空气混合形成可燃混合气。
电子控制燃油喷射系统(简称EFI)则利用系统中的各传感器将监测到的发动机运行状态参数转换成电信号,输入到发动机电子控制单元ECU中,ECU根据这些信号,计算出喷油器的通电时间,并接通喷油器电路,使喷油器喷油,从而对喷油器的喷油时刻、喷油量进行精确的控制。
一、电控燃油喷射系统的分类
1、按照喷射的部位不同分类
(1)缸内喷射:
该喷射方式式通过喷油器将燃油直接喷射到气缸内,故又称之为缸内喷射。
(2)缸外喷射(进气管喷射):
该喷射方式式通过安装在进气歧管内或进气门附近的喷油器,将燃油喷射在进气管中,所以该种喷射方式又称为进气管喷射,喷油压力为200~400Kpa。
2、按照喷油器的数目分类
(1)单点喷射:
单点喷射系统(SPI)是在进气管的节气门上或稳压箱内安装一只或两只喷油器的燃油喷射方式。
(2)多点喷射:
多点喷射(MPI)是在发动机每个汽缸进气门前的进气歧管上或者是在每个气缸内部均安装一只喷油器的燃油喷射方式。
3、按照喷射方式不同分类
(1)连续喷射:
喷射时间占用全部的工作循环时间,且是在进气门关闭时喷射,大部分燃油在进气道内蒸发,在进气门打开时和空气同时被吸入气缸,燃油利用率较低,且存在各缸供油不均的现象,多用在SPI系统中。
(2)间歇喷射:
对每个气缸的喷射都有一经计算确定的喷射持续期,喷射多数在进气过程中的某段时间内进行,喷射持续时间对应所控制的喷油量。
4、按照喷射时序分类
(1)同时喷射:
同时喷射时指发动机在运转期间,各缸喷油器同时开启且同时关闭,由ECU的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时工作。
(2)分组喷射:
分组喷射是将喷油器分成几组交替喷射,ECU发出几路喷油指令,每路指令控制一组喷油器轮流交替喷射。
(3)顺序喷射:
顺序喷射也称独立喷射,是指喷油器按照发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射,ECU根据曲轴位置传感器提供的信号,辨别各缸的进气行程,实时发出各缸的喷油脉冲(喷油正时信号)以实现顺序喷射的功能。
5、按进气量的检测方式分类
(1)速度密度控制型(D型):
速度密度控制型不是直接检测吸入发动机的空气量,而是通过检测进气歧管压力(真空度)和发动机转速,推算出吸入的空气量,
(2)质量流量控制型(L型):
质量流量控制型是由空气流量传感器直接测量进入进气歧管的空气量,其测量精度高于D型,可以更精确地控制空燃比,根据测量进气量所使用的空气流量传感器不同可分为体积流量型和质量流量型两种。
3)节流速度控制型:
节流速度控制型是利用节气门的开度和发动机的转速,推算出每一个循环吸入发动机的空气量,根据推算出的空气量计算出燃油的喷射量。
三、课堂小结:
电控燃油喷射系统的分类
作业
课后小结
职业技术学院汽车发动机电控系统检测与维修教案
时间
年月日
第周
星期
序号
课题
电控燃油喷射系统的组成与结构原理(续)
教学目的
了解掌握电控燃油喷射系统的组成与结构原理知识
教学重点
电控燃油喷射系统的组成;燃油喷射过程控制
教学难点
燃油喷射过程控制
教学主要内容
教学主要内容
一、导入新课:
桑塔纳2000Gsi轿车,前天行驶正常,停放一个晚上后,第二天早晨发现无法启动发动机,通过多次关闭点火开关连续启动,能够成功发动汽车,启动后一切正常。
停车十分钟后又出现无法启动的现象,必须多次关闭点火开关连续启动才能正常着车。
二、新课讲授:
项目2.1电控燃油喷射系统的组成与结构原理
二、电控燃油喷射系统的组成
电子控制燃油喷射系统按结构由控制装置(ECU)、传感器和执行组成。
按照系统工作原理由燃油供给系统、空气供给系统和电子控制系统组成。
1、空气供给系统
空气供给系统的功能是为发动机可燃混合气的形成提供必须的空气,并测量出进入气缸的空气量。
该系统主要由空气滤清器、空气流量传感器(L型系统中使用,在D型中使用进气歧管压力传感器)、节气门、进气总管、进气歧管和怠速控制装置等组成。
2、燃油供给系统
燃油供给系统的功用是向发动机各汽缸提供混合气燃烧所需的燃油量。
由燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油虑清器、油压调节器、喷油器和回油管组成。
3、电子控制系统
电子控制系统通过传感器采集发动机的工况参数,根据各种传感器的信号,由ECU进行综合分析处理,确定最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等。
三、燃油喷射过程控制
1、喷油正时控制
喷油正时就是喷油器何时开始喷油。
发动机燃油喷射系统按照喷油器安装部位分为单点喷射系统和多点喷射系统两类。
单点喷射系统只有一只或两只喷油器,安装在节气门体上,发动机一旦工作就连续喷油。
多点喷射系统在每个汽缸配有一只喷油器,安装在燃油分配管上。
根据燃油喷射时序不同,又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种喷射方式。
(1)同时喷射控制
多点燃油同时喷射就是各缸喷油器同时喷油,各缸喷油器并联在一起,电磁线圈电流由一只功率晶体管VT驱动控制。
曲轴每转动一周或两周,各缸喷油器同时喷油一次。
由于各缸同时喷油,因此喷油正时与发动机进气-压缩-做功-排气工作循环无关,
(2)分组喷射控制
多点燃油分组喷射就是将喷油器分组进行控制,一般将四缸发动机分成两组,六缸的发动机分成三组,八缸发动机分成四组。
发动机工作时,由ECU控制各组喷油器轮流喷射。
发动机每转一圈,只有一组喷油器喷油,每组喷油器喷油时连续喷射1~2次。
(3)顺序喷射控制
多点燃油顺序喷射就是各缸喷油器按照一定的顺序喷油。
由于各缸喷油器独立喷油,因此也叫独立喷射。
在顺序喷射系统中,发动机工作一个循环(曲轴转两圈720度),各缸喷油器轮流喷油一次,且像点火系统跳火一样,按照特定的顺序依次进行喷射。
顺序喷射的优点是各缸喷油时刻均可设计在最佳时刻,燃油雾化质量好,有利于提高燃油经济和降低废气(HC、CO、NOx)的排放量。
2、喷油量控制
电磁喷油器的喷油量取决于电磁阀打开的时间(喷油器喷射持续时间),也就是取决于ECU提供的喷油脉冲信号的宽度(简称为喷油脉宽)。
喷油量的控制亦即喷油脉宽的控制。
喷油量的控制大致课分为启动控制、基本喷油量控制、加减速控制、怠速控制和空燃比反馈控制等。
(1)启动工况的喷油控制
发动机冷启动时,ECU根据当时地发动机冷却液温度,由存储器中的冷却液温度――喷油时间图找出相应地喷油脉宽图,然后用进气温度和蓄电池电压等参数进行修正,得到启动时的喷油脉宽。
(2)启动后的喷油控制
发动机起动后转速超过预定值,ECU确定的喷油持续时间(喷油脉宽)=起动后基本喷油时间×喷油修正系数+电压修正值。
式中,喷油修正系数是修正系数的总和。
(3)断油控制
断油控制是电子控制单元ECU在某些特殊工况下,暂时中断燃油喷射,以满足发动机运行时的特殊需求。
某些汽车在汽车运行速度超过限定值时,停止喷油,由ECU根据节气门位置、发动机转速、冷却液温度、空调开关、制动开关及车速信号实现断油。
三、课堂小结:
电控燃油喷射系统的组成;燃油喷射过程控制
作业
课后小结
职业技术学院汽车发动机电控系统检测与维修教案
时间
年月日
第周
星期
序号
课题
电控燃油喷射系统的组成(实训)
教学目的
了解电控燃油喷射系统结构和启动不良检修步骤
教学重点
电控燃油喷射系统结构;启动不良检修步骤
教学难点
启动不良检修步骤
教学主要内容
教学主要内容
【任务实施】
一、电控燃油喷射系统结构
要对发动机的电控燃油喷射系统进行故障检修,必须熟悉发动机电控燃油喷射系统的组成与结构原理。
电控燃油喷射系统的组成:
1、燃油箱2、电动燃油泵3、燃油滤清器4、燃油压力调节器5、电磁喷油器、6、冷启动喷油器7、燃油分配管8、怠速控制阀9、节气门10、节气门传感器11、空气流量传感器12、ECU13、曲轴位置传感器14、凸轮轴位置传感器15、冷却液温度传感器
二、故障车(桑塔纳2000Gsi轿车,装配AJR发动机)启动不良检修步骤
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时间
年月日
第周
星期
序号
课题
电控燃油喷射系统的检修
教学目的
了解掌握电控燃油喷射系统检修的注意事项和电控燃油喷射系统检修基本方法
教学重点
电控燃油喷射系统检修的注意事项;电控燃油喷射系统检修基本方法
教学难点
电控燃油喷射系统检修的注意事项
教学主要内容
教学主要内容
一、导入新课:
发动机启动困难,怠速运转不稳,抖动的故障涉及到的故障范围有点火系统、空气供给系统、燃油供给系统等,范围比较广泛。
要准确判断故障的部位需要合理选择一定的专用设备进行检测,通过对检测到的数据进行综合分析,同时应按照一定的流程进行诊断。
二、新课讲授:
项目2.2电控燃油喷射系统的检修
一、电控燃油喷射系统检修的注意事项
1、安全措施
(1)在运行的发动机和起动过程中,不要触摸和断开点火导线。
(2)必须在开关关闭时才能连接或断开燃油喷射系统、点火系统的线路以及测试线束。
(3)发动机已启动或正被启动,如果检查压缩压力,应将功率终端极的插头拔下。
(4)在试车时使用检查和测量仪器时,应将检查仪器和测试仪器固定牢固,并将线束整理好,以防止由于震动导致仪器跌落损坏,或者由于线束铰入发动机的旋转机构,造成人员伤害和仪器损坏。
2、检修注意事项
(1)不论发动机是否运转,在点火开关接通的情况下,不可随意断开任何一个带有电磁线圈装置的电路。
(2)对微机及与其连接的传感器、执行器进行故障诊断时,操作人员必须预先消除身上的静电。
(3)在拆卸电控汽油喷油系统各电线插头时,首先应关掉点火开关,然后拆下蓄电池的负极搭铁线,断开蓄电池。
如果只检查电控系统,则关闭点火开关即可,不必断开蓄电池。
(4)ECU电源电路被切断后,在重新接通电源后必须进行初始化和路试让ECU重新学习新的数据。
(5)除在测试过程中特殊说明外,不能使用普通指针万用表和灯泡测试灯测试汽车ECU和传感器的输入、输出信号,必须使用高阻抗的万用表(或汽车专用万用表)和LED测试灯进行测试;禁止使用“试火法”检查晶体管电路的通断情况,以防晶体管损坏。
(6)不可用快速充电机进行辅助启动,以防充电机的脉冲高压损坏电子元件。
在没有连接和拧紧蓄电池电缆接头时,绝对不要启动发动机;不可在发动机运转时拆下蓄电池电缆;安装蓄电池时,务必辨清其正负极,不能接错。
(7)跨接启动其他车辆或用其他车辆跨接启动本车时,必须先断开点火开关,才能拆装跨接蓄电池电缆线。
(8)喷油器上的“O”形密封圈是一次性零件,不能重复使用,在检修喷油器后要更换新的密封件,以保证其良好的密封性。
(9)汽车电喷发动机的电动燃油泵的出油压力比一般燃油系统的电动燃油泵出油压力高的多,损坏后必须使用其专用的电动燃油泵,不能用普通燃油泵替换。
(10)进行检查作业的场地要远离易燃物,作业中不得抽烟,以防发生意外事故。
二、电控燃油喷射系统检修基本方法
电控燃油喷射系统故障诊断可分为初步诊断和深入诊断。
初步诊断是根据故障的现象,判断故障产生原因的大致范围。
深入诊断是根据初步诊断的结果对故障原因进行分析、查找,直到找出产生故障的具体部位。
1、直观诊断法
直观诊断法也称人工诊断或经验诊断,就是在对发动机故障进行诊断的过程中,通过人的直觉器官对发动机故障现象经过问、看、听、摸、闻、试、比等过程,了解和掌握故障现象的特点,对故障现象进行深入分析与准确判断,找出故障部位的诊断方法。
2、利用自诊断系统诊断法
现代汽车电
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- 汽车发动机 系统 检测 维修 教案