《汽车电子控制装置》电子教案.docx

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《汽车电子控制装置》电子教案

发文号NO.记录编号：

JL8.2.4-03

临沧高级技工学校电子教案

学期：

2015—2016学年下学期

课程名称：

《汽车电子控制装置》

授课班级：

汽修37、38、39、40、41

教师姓名：

普忠正

教务科

2014年12月制

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-1汽油发动机电控燃油喷射系统

周次

第1周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.认识电控燃油喷射系统的组成、分类、控制原理和特点

教学重点

1.掌握电控燃油喷射系统的组成，分类。

教学难点

1.电控燃油喷射系统的分类、控制原理。

教学过程

一、电控燃油喷射系统的组成

电控燃油喷射系统大致可分为空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个部分。

二、分类

（1）按喷射部位

·缸内喷射：

汽油直接喷射入气缸内

·缸外喷射：

将喷油器安装在进气管或歧管上，

（2）按喷油器数

·单点喷射

·多点喷射

（3）按喷射方式——间歇喷射

（4）按喷射时序

·同时喷射

·分组喷射

·顺序喷射

（5）按空气量检测方式

·压力感应式D型

·流量感应式L型

（6）按喷油压力

·低压喷射200-350kpa

·高压喷射5-5.5Mpa

教学过程

三、工作原理和优点

1.工作原理

电脑根据各个传感器采集的信号控制喷油器将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

作业布置

习题册1-1

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-2空气供给系统

周次

第2周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.掌握空气供给系统的作用、组成和各部件的结构和工作原理。

2.了解各部件的检测方法。

教学重点

1.空气供给系统的作用、组成。

2.各组成部件的作用。

教学难点

1.各部件的结构原理和检测方法。

教学过程

一、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。

二、空气供给系统组成：

空气滤清器、节气门体、进气管、空气计量装置（空气流量计或进气压力传感器）、怠速控制阀、节气门位置传感器、进气温度传感器等。

三、各部件结构原理及检测

1．空气流量计

作用：

检测进气量，计算喷油量。

类型：

叶片式、卡门漩涡式、热丝热膜式。

2.进气压力传感器

作用：

检测进气压力，反映进气量，计算喷油量。

类型：

压敏电阻式。

3.节气门位置传感器

作用：

检测节气门开度大小和动作快慢，反映发动机工况，以计算喷油量。

类型：

滑动电阻式（3线无怠速触点、4线有怠速触点）

4.水温和进气温度传感器

作用：

检测水温和进气温度，以修正喷油量（使喷油量随温度成反比例变化），水温达20℃，进气温度达60℃时停止燃油修正。

类型：

负系数热敏电阻。

教学过程

5.怠速阀

作用：

通过自动调节怠速旁通空气量，自动调整怠速转速。

类型：

平阀式（2线）

转阀式（3线）

步进电机式（4线或6线）

6.节气门体

其上装有节气门位置传感器、怠速阀。

7.进气管

包括进气总管和歧管。

作业布置

习题册1-2

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-3燃油供给系统

周次

第3周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

认识燃油供给系统的组成、作用，各部件的结构原理和检测方法

教学重点

1.燃油供给系统的组成

2.各部件的结构原理和检测

教学难点

1.各部件的结构原理和检测

教学过程

一、燃油供给系统的组成

电动燃油泵、燃油滤清器、分配管、脉动减振、油压调节器、电磁喷油器

二、工作原理

按油路把各个部件串联，加入各部件的作用及是工作原理。

三、各部件结构、原理

1.电动燃油泵

作用：

向燃油系统提供有足够压力的燃油。

类型：

·低压泵：

叶轮式、滚柱式、齿轮式

·高压泵：

柱塞式

2.燃油滤清器

作用：

滤除燃油中的杂质、胶质、水分。

一般4万公里更换新件。

类型：

多层布袋卷筒

注意：

安装时必须注意方向，若装反，燃油阻力和过滤面积将成倍增加。

3.脉动减振器

作用：

减少燃油管路中的压力波动。

一般安装在分配管的一端或油泵出油口。

4.油压调节器

作用：

调节分配管油压与进气歧管气压间的差值，使其恒定。

即使喷油的压差恒定。

检测：

怠速时拔掉真空管，发动机转速应升高100-200r／min.否则应更换新件。

教学过程

5.分配管

分配管用于安置固定喷油器，其上有油压调节器。

6.电磁喷油器

作用：

接受ECU指令，定时定量喷油。

检测：

发送机工作时，用手指接触喷油器，应感觉到由喷油脉动产生的振动感。

拆下喷油器接到蓄电池上（不可超过2s），喷油器针阀应能正常开启。

作业布置

习题册1-3

教学反思

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课题

§1-4电子控制系统

周次

第4周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.掌握电子控制系统的组成、作用。

2.掌握各传感器、执行器的作用，理解结构原理。

教学重点

1.电子控制系统的组成。

2.各传感器和执行器的作用。

教学难点

1.各传感器的作用、结构原理、检测。

教学过程

一、电子控制系统的组成

由传感器、电控单元ECU、执行器组成。

二、传感器

作用：

采集发动机或汽车的工况信号，送到ECU.

1.曲轴位置传感器

作用：

采集曲轴转角、上止点位置、发动机转速信号。

类型：

磁电式、霍尔式、光电式。

2.车速传感器

作用：

安装在变速器输出轴上，检测车速。

作为自动变速器换挡的逻辑信号之一。

类型：

常用磁电式和霍尔式。

3.氧传感器

作用：

检测排气中的氧含量，得知空燃比，修正喷油量，实现空燃比的反馈控制。

类型：

氧化锆式、氧化钛式。

检测：

（1）氧化锆式是一个气敏威电池，输出0.1-0.9v的电压，随空燃比成反向变化。

教学过程

（2）氧化钛式是一个嗅敏电阻，电阻值随氧浓度的升高而增大，及随空燃比成正方向变化。

工作电压5v,输出0-5v.

氧传感器输出的信号10s应变化8次以上为好，否则说明其响应性差。

4.爆震传感器

作用：

检测发动机的爆震情况，修正点火提前角，使点火提前角维持在爆震临界状态及最佳值，实现点火的反馈控制。

类型：

压敏电阻式

检测：

爆震传感器安装在缸体或缸盖的一侧，用扳手敲击传感器周围，应有微弱的信号电压产生。

三、执行器

通过接收ECU指令，执行具体的动作。

四、继电器和开关

1.主继电器：

控制整个EFI系统的电路通断。

2.油泵继电器：

控制油泵电路，受主继电器的控制。

油泵的工作由主继电器和油泵继电器双极控制。

3.开关信号

起动信号、空挡开关信号、点火开关信号、空调开关信号。

作业布置

习题册1-4

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-5燃油喷射系统

周次

第5周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.掌握喷油器的控制、喷油正时的控制、喷油量的控制。

2.了解喷油泵的控制和喷油器的波形分析。

教学重点

1.喷油器的控制、喷油正时的控制、喷油量的控制。

教学难点

1.喷油器的控制、喷油正时的控制、喷油量的控制。

教学过程

一、喷油器的控制及工作原理

喷油器受ECU电路控制，ECU根据有关信号，使大功率三极管导通或截止，导通时喷油，截止时断油，喷油量由导通时间决定（即喷油脉宽）。

二、喷油正时控制

多点间歇的喷油正时

1.同时喷射正时控制

各缸喷油器并联安装，由同一个三极管控制，喷油正时与发动机工作行程无关，每个工作循环同时喷油2次。

2.分组喷射正时控制

6缸或以上的发动机将喷油器分成2组或3组，每组由一个三极管电路控制，每个工作循环各组均喷射1次。

3.顺序喷射正时喷射

每个喷油器由单独的一个三极管电路控制，ECU根据曲轴位置传感器信号，根据工作行程在进气行程开始前或压缩行程后期（FSI）喷油。

三、喷油量的控制

喷油量的大小取决于喷油器打开的时间（即喷油脉宽）。

实际喷油量=基本喷油量+修正喷油量

1.起动时的喷油量

基本喷油量由水温决定（水温越低喷油量越多）。

修正喷油量由进气温度和电压决定。

2.起动后的喷油量

（1）基本喷油量

与进气量（节气门开度θ）成正比，与发动机转速n成反比。

当θ一定时，n下降喷油量增多；

当n一定时，θ加大喷油量增多。

教学过程

（2）修正喷油量

水温修正（60℃为基准）；进气温度修正（2060℃为基准）；

空燃比反馈修正（氧浓度修正）；额外负荷修正（空调、转向助力、灯光）；

大气压力修正（101kpa为基准）；电压修正（12v为基准）

（3）额外喷油量

特殊工况时（起步加速、急加速、冷起动、热机起动），以异步喷射方式（增加1-2次喷油量）额外加浓混合气。

四、电动燃油泵的控制

由主继电器和油泵继电器双级控制

1.总体要求：

发动机运转，油泵工作；发动机不运转，油泵不工作（或接通点火开关时工作2s即断电）。

2.控制方式

（1）用发动机转速信号控制。

（2）用机油压力开关控制（通用车系）。

（3）用组合式继电器控制（本田车系）。

（4）用油泵ECU控制。

五、喷油器波形分析

检测喷油器前，应先检测氧传感器的好坏，才能根据波形正确判定喷油器的好坏。

作业布置

习题册1-5

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-6缸内汽油直接喷射系统

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.了解缸内直喷发动机的优点。

2.认识缸内直喷发动机的构造与作用。

教学重点

1.了解缸内直喷发动机的优点。

2.认识缸内直喷发动机的构造与作用。

教学难点

2.认识缸内直喷发动机的构造与作用。

教学过程

一、概述

缸内直喷简称FSI（分层燃烧/稀薄燃烧技术），或GDI、TSI.

二、优点

1.高压缩比;可达12:

1-13:

1，功率可提高10﹪；

2.超稀薄空燃比：

A/F=30:

1-40：

1，油耗下降40﹪；

3.对汽油质量要求不高，不易爆震。

三、结构特点

1.双级串联式供油泵

低压泵，油压为350KPa;

高压泵（往复柱塞式），油压为5-5.5MPa；

2.高压旋流式喷油器

向气缸内直接喷人高压旋转燃油（属于瞬时高压大电流驱动方式100-110v，17-20A）

3.轨道压力传感器

单轨道油压达5MPa时，停供电磁阀工作，油泵停止供油。

4.直立式进气管

产生强大的下沉气流，充气效率高。

5.顶面弯曲活塞

引导空气产生进气涡流和挤压涡流。

教学过程

四、工作原理

中小负荷时：

在压缩行程后期喷油，超稀薄混合气为主。

大负荷时：

采用两次喷油方式

第一次，进气行程喷入适量燃油，形成均质混合气；

第二次，压缩行程后期喷油，形成层状混合气。

1.进气涡流--直立进气道、凹顶活塞。

2.压缩涡流--压缩行程后期喷油，在火花塞附近形成“稀包浓”混合气。

3.燃烧涡流—在旋转中，由内向外逐层换位燃烧。

作业布置

习题册1-6

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-7点火控制

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

节

教学目的

1.掌握计算机控制点火系统的基本组成、类型和作用。

2.理解计算机控制点火系统的工作原理。

教学重点

1.计算机控制点火系统的基本组成、类型和作用。

教学难点

1.计算机控制点火系统的工作原理。

教学过程

一、点火系统的类型

1.传统点火系统——点火线圈一次电路的通断由断电器触电控制，已淘汰。

2.电子点火系统——点火系统一次电路的通断由晶体管控制。

3.计算机控制点火系统——由发动机ECU根据各种信号，通过点火控制器控制点火线圈一次电路的通断。

三、微机控制点火系统的作用

1.是电控燃油喷射系统共控网络的一部分，是闭环控制系统。

2.用计算机控制闭合角、点火提前角，在各种工况下都处于最佳。

3.起动时，采用多次点火和加大喷油脉宽控制技术。

冷起动时，连续跳火2-7次；

热车时，连续跳火2-3次；

四、微机控制点火系统的组成

传感器、控制开关、电控单元ECU、点火控制器、点火线圈、火花塞。

1.ECU

存储了各种工况下最佳的点火提前角、闭合角等信息。

2.点火控制器

接受ECU的点火指令，驱动点火线圈工作；

产生点火反馈信号，ECU连续3-5次接受不到此信号时，指令喷油器断油；

发动机转速表显示电路：

从点火器取初级线圈通断信号，处理后使转速表显示r/min；

过压保护电路：

当电压高于16v时，使三极管截止，起保护作用。

3.传感器

（1）凸轮轴位置传感器

---确定点火基准。

（2）曲轴位置传感器

---根据转速确定基本点火提前角。

教学过程

（3）空气流量计（进气压力传感器）和节气门位置传感器

---根据负荷确定基本点火提前角。

（4）进气温度传感器和水温传感器

---根据温度修正点火提前角（温度低时，增大点火提前角）。

4.点火线圈

包括初级线圈和次级线圈，用于产生30-40kv的高压。

四、微机控制点火系统的类型

1.有分电器式

---由分电器进行高压配电。

2.无分电器式

取消分电器，点火器和点火线圈多装在一起，无分火头放电能量损失。

（1）单独点火方式

---各缸一个点火线圈一个点火器，且形成一个整体扣在火花塞上。

（2）同时点火方式

两缸共用一个点火线圈和一个点火器，次级线圈连接两个气缸的火花塞，形成串联电路。

四缸：

1、4一组；2、3一组

六缸：

1、6一组；2、5一组；3、4一组

（3）二极管配电式

五、点火时刻的控制

实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

（1）初始点火提前角（固定点火提前角）：

上止点前6-12°；

起动时、起用备用系统时

（2）基本点火提前角

---由转速和负荷决定，随转速和负荷成正比例变化。

教学过程

（3）修正点火提前角

暖机修正---水温低时，增大点火提前角。

怠速修正---快怠速时增大，稳定怠速时减小。

过热修正---水温过高时，减小点火提前角。

空燃比修正---修正喷油量增加，增大提前角；修正喷油量减小，减小提前角。

爆震反馈修正---由爆震传感器反馈修正。

六、闭合角控制

1.闭合角---点火线圈初级导通期间，曲轴转过的角度。

2.闭合角的大小由发动机转速和蓄电池电压决定：

随转速成正比例变化，随电压成反比例变化。

七、爆震控制

由爆震传感器反馈控制，使点火时刻维持在爆震的临界状态。

作业布置

习题册1-7

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-8怠速控制

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

3节

教学目的

1.掌握汽车怠速控制的基本原理

2.掌握怠速控制的类型和工作情况

教学重点

1.汽车怠速控制的基本原理

2.怠速控制的类型

教学难点

1.汽车怠速控制的基本原理

教学过程

一、概述

1.怠速的定义----指发动机对外无功率输出时的最低转速。

2.怠速控制的目的

（1）减少怠速时的油耗和排放。

（2）增加额外负荷时仍能平稳运转。

3.怠速控制的实质

----控制怠速时的进气量，使喷油量随之相增减。

二、怠速控制的类型

1.节气门直动式

----怠速控制和节气门位置控制合为一体。

组合式节气门体和智能电子节气门属于此种类型。

2.旁通空气式

----节气门全关时，用怠速阀控制旁通道开度，以调节进气量。

怠速阀的类型有：

平阀式、转阀式、步进电机式。

三、怠速控制的原理

1判断是否处于怠速状态（节气门是否全关，怠速触点是否闭合）→

2计算出实际转速与目标转速（由水温、进气温度、额外负荷决定）的差值→

3驱动节气门或怠速阀调节进气量，使实际转速接近目标转速。

四、怠速控制的内容

1.起动初始位置设定

----点火开关打开到ON位置时，怠速阀全开，为起动做好准备；

点火开关关断后，怠速阀在2-3s内回位，关闭怠速通道。

教学过程

2.起动后控制

----发动机起动后，根据水温、进气温度、额外负荷（空调、动力转向、电器负荷）的大小来调节到最佳转速。

3.学习控制

----ECU自动学习更新怠速阀步数与发动机转速的对应数据。

作业布置

习题册1-8

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-9进气控制

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

3节

教学目的

1.了解汽车进气控制的类型

2.认识废气涡轮增压系统的结构和工作原理

教学重点

1.认识废气涡轮增压系统的结构和工作原理

教学难点

1.认识废气涡轮增压系统的结构和工作原理

教学过程

一、进气惯性增压控制（谐振进气系统）

基本原理：

有效利用进气压力波提高充气效率。

二、电控动力阀控制

ECU根据不同负荷控制进气管内的动力阀的开闭。

中小负荷时：

动力阀关闭，进气通道变小，提高燃油经济性；

大负荷时：

动力阀打开，进气通道变大，输出大功率。

三、废气涡轮增压控制

1.原理：

利用废气排出时的流速，驱动涡轮高速旋转（可达100000r/min）,涡轮同轴带动压气机叶轮，将吸入进气道的空气压缩而升压，增大进气量。

2.可提高功率（30％以上），降低油耗和排放。

3.结构特点：

（1）废气涡轮增压机

包括废气涡轮机和压气机两部分。

（2）中冷器

串接在压气机和节气门体之间，用来冷却压缩后的空气。

实验证明，进气温度每下降10℃，功率可提高2％-3％，加装中冷器后功率可提高15％-20％.有空冷式和水冷式两种。

（3）废气旁通阀

a.作用：

防止发动机高转速大负荷时排气流量过大，增压器转速过高，增压过高（即压比过大）而产生爆震。

不同排量的发动机应采用不同压比的增压器。

b.原理

ECM根据爆震传感器信号控制阀门，爆震时旁通阀开启，放掉部分废气，降低增压器转速。

有的车系利用涡轮处的温度传感器或进气压力传感器的信号进行压比控制。

教学过程

（4）空气再循环阀

a.作用：

避免急减速，节气门关闭时，节气门前压力骤然加大，压气机叶轮加大，涡轮转速下降。

b.原理：

利用节气门后方的真空度控制阀门开度，使增压后的空气不同程度小范围循环。

怠速时，真空度大，阀门开度大，循环空气量多，节气门前压力低；

大负荷时，真空度小，阀门开度小，循环空气量少，节气门前压力高；

若阀门犯卡，将导致空燃比失控，产生怠速不稳、加速不良等故障（这是增压系统的额外故障）

（5）正确使用

a.用指定专用润滑油，定期更换（5000km）;

b.冷车起动后先怠速运转2-3min，使增压器得到充足的润滑油；

c.熄火前怠速运行2-3min，防止冷却液和润滑油在高温下停供；

d.曲轴箱通风pcv阀通风良好，否则会造成增压器油封漏油（因增压器回油管与曲轴箱相通）。

实践证明：

增压器油封漏油多是活塞环漏气，致曲轴箱压力过高造成。

e.增压器油封易损坏造成漏油漏气

----一旦出现机油耗量过大或冒蓝烟时，应及时检修更换，同时清洗中冷器和空气再循环阀。

作业布置

习题册1-9

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-10汽油机排放控制系统

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

4节

教学目的

1.了解汽车排放物的来源与成因。

2.理解各种汽车排放控制措施的作用、了解各种措施的基本原理。

教学重点

1.各种排放措施的作用。

2.各种措施的工作原理。

教学难点

1.各种排放净化措施的工作原理。

教学过程

一、汽车排放物的来源与成因

汽车主要排放污染物有CO、HC、NOX、SO2等。

1.一氧化碳

CO是未完全燃烧的产物，空燃比过小时生成量多。

2.碳氢化合物

HC是不完全燃烧或不燃烧的产物，空燃比过大过小时生成量多。

3.氮氧化物

NOX是高温高压下的产物，发动机负荷越大，生成量越多。

二、汽车排放控制的措施

1.二次空气喷射系统

（1）作用原理：

小负荷及怠速时，利用空气泵把新鲜的空气送入排气管，使CO和HC进一步氧化燃烧，降低CO和HC的排放。

同时提供的氧气和燃烧产生的热量还可使三元催化转换器提前进入工作状态。

（2）类型：

空气泵型和脉冲型。

空气泵型：

ECU控制空气泵运转，将新鲜空气泵人排气管。

脉冲型：

利用排气时产生的真空脉冲将新鲜空气吸入排气管。

2.废气再循环（EGR）装置

（1）作用：

中等负荷时将部分废气（6％-15％）引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，以降低NOX的排放。

（2）原理：

NOX在高温富氧的条件下生成，由于废气中的CO2、H2O、N2的热容量较高，与新混合气混合后能降低气缸内的燃烧温度，降低氧的浓度，从而减少NOX的生成。

（3）EGR率=EGR气体量/吸入气体量+EGR气体量

（4）类型：

a、按控制方式：

直接控制式、间接控制式。

b、按EGR率：

固定EGR率、可变EGR率、闭环控制式。

教学过程

三、活性碳罐燃油蒸发污染控制

作用：

利用活性碳罐收集油箱内的燃油蒸气，并在中等负荷时将蒸气吸入气缸燃烧，避免蒸气排入大气造成污染。

原理：

ECU用不同的占空比排放阀上的真空度，以控制燃油蒸气的吸入量。

四、三元催化转换控制

作用：

利用安装在发动机排气管上的三元催化转换器催化氧化排气中的CO、HC、NOX。

工作条件：

（1）高温400-800℃

（2）空燃比14.7附近（利用氧传感器反馈控制）

（3）必须用无铅汽油（催化剂会对铅中毒失效）

作业布置

习题册1-10

教学反思

临沧高级技工学校电子教案

课题

§1-11故障自诊断系统

周次

第周

授课日期

年月日（星期）

授课时数

2节

教学目的

1.掌握故障码的显示方式。

2.掌握故障码的读取方式和正确的检测步骤。

教学重点

1.故障码的显示方式。

2.故障码的读取方式和正确的检测步骤。

教学难点