1项目一发动机电控技术概述.docx
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1项目一发动机电控技术概述
教案
章节
课题
项目一、发动机电控技术概述
学习任务：
了解发动机电控技术的发展与应用
课型
新授课
课时
2
教具学具
电教设备
多媒体课件
教材
教
学
目
标
知识
教学点
1.发动机电控技术的发展；2.电控技术对发动机性能的影响；3、应用在发动机上的电控系统；
能力
培养点
1、掌握电控燃油喷射系统各元件的检测；
2、能排除和检测常见故障。
德育
渗透点
树立学生正确的社会主义核心价值观，从职业技能特点和职业发展需求，引导学生热爱专业、向往专业知识的学习，培养良好的职业道德。
教学重点难点
重点
电控燃油喷射系统的结构组成；
难点
传感器、执行器的作用和原理
学法引导
案例教学法、比较教学法和讨论教学法、自我探究学习、思辨性学习等方法。
教学内容
更新、补
充、删节
无
参考资料
教材：
汽车维护与故障排除；汽车构造（发动机篇）；汽车发动机构造与维修;
多媒体及VCD：
汽车发动机总成拆装；汽车多媒体教学系统；CA6102汽油发动机多媒体教学系统。
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生
活动内容
时间
（分钟）
复习
汽车发动机总体构造与作用
启发提问
5
导入新课
通过分析空燃比对发动机性能的影响，提出电控发动机性能重要性引入新课。
多媒体演示和引入。
5
讲授新课
学习任务了解发动机电控技术的发展与应用
一、汽车电子技术的发展
第一阶段：
主要是为改善部分性能而对汽车电器产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机；
第二阶段：
为解决汽车安全、污染和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；
第三阶段：
电子技术从发动机扩展到底盘、车身及柴油机多个领域，各种电控系统日趋完善，汽车电子化已达到相当高的程度。
电控技术：
独立控制 集中控制 整车控制技术
二、电控技术对发动机性能的影响
1.提高发动机的动力性
2.提高发动机燃油经济性
3.降低排放污染
4.改善发动机的加速和减速性能
5.改善发动机的起动性能
三、应用于发动机的电控系统主要包括
1.电控燃油喷射系统（EFI）
功用：
根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。
2.电控点火系统（ESA）
功用：
点火提前角控制。
根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。
3.怠速控制系统（ISC）
功用：
在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。
4.排放控制系统（EVAP、EGR等）
功用：
主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。
排放控制的项目主要包括：
废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。
5.进气控制系统
功用：
是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。
6.警告提示
功用：
由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示。
7.应急备用系统
功用：
是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。
知识拓展：
空气流量
发动机转速
进气温度
大气压力
节气门开度
水温等
ECU
喷油器
氧传感器
曲轴位置传感器
喷油顺序
点火时刻等进行控制。
复习：
总结
1、汽车电子技术的发展
2.电控技术对发动机性能的影响
（互动内容）
提出现代汽车在行驶过程中出现的问题及原因
问题提出：
学生思考：
现代汽车影响汽车燃油经济性和排气污染的主要原因
学生思考
各系统的主要作用及控制方式
学生课后完成思考题
10
25
20
30
5
教案
章节
课题
学习任务
了解发动机电控技术的发展与应用
四、发动机电控系统的基本组成
课型
新授课
课时
2
教具学具
电教设备
多媒体课件
教材
发动机
教
学
目
标
知识
教学点
1.电控系统的组成；2.传感器的类型及功用；3、电控单元的基本组成；
能力
培养点
1、掌握电控系统的基本组成；
2、熟悉传感器的类型及功用；
3、了解电子控制单元的基本组成和基本原理。
德育
渗透点
1.树立学生正确的社会主义核心价值观，从职业技能特点和职业发展需求，引导学生热爱专业、向往专业知识的学习，培养良好的职业道德。
2、通过故障案例分析，让学生体会到知识技能与职业发展的密切联系，体会社会主义核心价值观的公正、公平、敬业、诚信、友善”个人行为选择价值准则。
教学重点难点
重点
电控系统的组成
难点
电控单元的基本组成
学法引导
案例教学法、比较教学法和讨论教学法、自我探究学习、思辨性学习等方法。
教学内容
更新、补
充、删节
无
参考资料
教材：
汽车维护与故障排除；汽车构造（发动机篇）；汽车发动机构造与维修;
多媒体及VCD：
汽车发动机总成拆装；汽车多媒体教学系统；CA6102汽油发动机多媒体教学系统。
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生
活动内容
时间
（分钟）
复习
现代汽车的发展过程及优点
启发式教学
5
导入新课
通过上节课讲授内容讨论现代汽车能够提高经济性和减少排气污染的方法，引入课程
学生讨论回答问题
5
讲授新课
学习任务
了解发动机电控技术的发展与应用
四、发动机电控系统的基本组成
1.电控系统的基本组成与类型
（1）基本组成
任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三部分。
（2）电控系统的类型
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；
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。
2.传感器的类型及功用
空气流量计——测量发动机的进气量，将信号输入ECU。
进气绝对压力传感器——测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入ECU。
节气门位置传感器——检测节气门的开度及开度变化，信号输入ECU。
凸轮轴位置传感器——提供曲轴转角基准位置信号。
曲轴位置传感器——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。
进气温度传感器——检测进气温度信号。
冷却液温度传感器——给ECU提供冷却液温度信号。
车速传感器——检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号）。
氧传感器——检测排气中的氧含量。
爆燃传感器——检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。
空调开关——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。
档位开关——自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入信号。
启动开关——发动机启动时，给ECU提供一个启动信号。
制动灯开关——制动时，向ECU提供制动信号。
动力转向开关——当方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，此时向ECU输入信号。
巡航控制开关——当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航控制状态信号。
3.电子控制单元（ECU）的基本功能
（1）ECU的基本结构与功能
输入回路
ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号（包括开关信号）、脉冲信号。
模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。
控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度（>10位）。
为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。
数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。
对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。
A/D转换器（模/数转换器）
输出回路
微控制器输出的信号往往用作控制电磁阀、指示灯、步进电机等。
微控制器输出信号功率小，使用+5v的电压，汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。
4.执行元件的类型
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、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。
随着控制功能的增加，执行元件也将相应增加。
总结：
1.电控系统的基本组成与类型；
2.开环控制和闭环控制的工作过程；
3.传感器的类型。
师生互动学生交流
开环控制
闭环控制
分析各种传感器的作用和工作过程
学生回答问题
1、进气温度传感器的作用；
2、节气门位置传感器的作用及重要性
学生互动
执行元件主要哪些？
10
20
20
20
10
5
教案
章节
课题
项目二汽油机电控燃油喷射系统
学习任务一认识电控燃油喷射系统及其功能
课型
新授课
课时
2
教具学具
电教设备
多媒体课件
教材
发动机
教
学
目
标
知识
教学点
1.汽油喷射系统的发展；电控汽油喷射的优点；3.电控燃油喷射系统的类型；
能力
培养点
1、熟悉电控燃油喷射系统的功用；
2、了解电控汽油喷射系统的优点；
3、掌握各电控燃油喷射系统的类型；
德育
渗透点
1.树立学生正确的社会主义核心价值观，从职业技能特点和职业发展需求，引导学生热爱专业、向往专业知识的学习，培养良好的职业道德。
2、通过故障案例分析，让学生体会到知识技能与职业发展的密切联系，体会社会主义核心价值观的公正、公平、敬业、诚信、友善”个人行为选择价值准则。
教学重点难点
重点
电控燃油喷射系统的类型及空气流量计的分类
难点
空气流量计的分类
学法引导
案例教学法、比较教学法和讨论教学法、自我探究学习、思辨性学习等方法。
教学内容
更新、补
充、删节
无
参考资料
教材：
汽车维护与故障排除；汽车构造（发动机篇）；汽车发动机构造与维修;
多媒体及VCD：
汽车发动机总成拆装；汽车多媒体教学系统；CA6102汽油发动机多媒体教学系统。
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生
活动内容
时间
（分钟）
复习：
复习：
组成，多媒体演示发动机工作过程引入燃料系的作用和组成；
提问，引导
5
导入新课
通过分析两组动画分析两种不同喷射方式的特点和对发动机性能的影响；以及在发动机上应用情况分析，引入新课
多媒体引入，互动
10
讲授新课
项目二：
汽油机电控燃油喷射系统
学习任务一认识电控燃油喷射系统及其功能
一、汽油喷射系统的发展
1.汽油喷射系统在20世纪30年代始用于军用飞机发动机上
2.最早装用汽油喷射系统的汽车出现在1954年的汽车展览会上，是奔驰公司生产的奔驰300SL汽车
3.汽油喷射系统的发展：
K系统→KE系统→EFI系统
电控燃油喷射系统简称为“EFI”。
二、电控燃油喷射系统的优点
1.精确控制喷油量，动力性、经济性、排放性好。
2.进气阻力小，不需进气预热，充气效率高。
3.多点喷射使各缸混合气分配均匀，排放降低。
4.喷油雾化好，冷起动性好。
5.电子控制系统响应迅速，加、减速灵敏性好。
6.对空燃比反馈控制，排放更低。
三、汽油机电控燃油喷射系统的类型
1.按喷射方式分类（连续喷射和间歇喷射）
（1）连续喷射
指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射在进气道内，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进气道内蒸发。
（2）间歇喷射（同时喷射、分组喷射，顺序喷射）
2.按空气量的计量方式分类
D型：
“D”是德语“压力”的第一个字母。
L型：
“L”是德文“空气”的第一个字母。
3.按喷射位置分类
（1）缸外喷射
单点喷射（节气门体喷射）
多点喷射（进气管喷射）
（2）缸内喷射
4、按电控系统的控制模式分类
（1）开环控制：
对空燃比不进行反馈控制。
（2）闭环控制：
对空燃比进行反馈控制。
混合气：
空气与燃料蒸汽的混合气体。
混合气浓度的表示：
空燃比、过量空气系数。
汽油机理论空燃比：
14.7：
1
总结：
1.连续喷射
2.间歇喷射
3.缸外喷射
4.缸内喷射
5.电控系统的控制模式
动画演示
学生听讲
引入常见损伤
学生思考：
为什么能提高经济性和减少排气污染
讨论
分析
书写报告
师生互动，交流；归纳要点
20
15
30
10
5
教案
章节
课题
项目二汽油机电控燃油喷射系统
学习任务一认识电控燃油喷射系统及其功能
四、电控燃油喷射系统的功能
课型
新授课
课时
2
教具学具
电教设备
多媒体课件
教材
发动机
教
学
目
标
知识
教学点
1.喷油量控制；2.喷油定时控制；3.减速断油控制；4.限速断油控制；4.燃油泵控制
能力
培养点
1、理解发动机控制功能；
2、掌握电控汽油发动机ECU的控制功能；
德育
渗透点
1.树立学生正确的社会主义核心价值观，从职业技能特点和职业发展需求，引导学生热爱专业、向往专业知识的学习，培养良好的职业道德。
2、通过故障案例分析，让学生体会到知识技能与职业发展的密切联系，体会社会主义核心价值观的公正、公平、敬业、诚信、友善”个人行为选择价值准则。
教学重点难点
重点
1、发动机的控制内容和功能；
2、EFI控制内容；
难点
EFI控制内容
学法引导
案例教学法、比较教学法和讨论教学法、自我探究学习、思辨性学习等方法案例教学法、比较教学法和讨论教学法、自我探究学习、思辨性学习等方法。
教学内容
更新、补
充、删节
补充：
1.社会主义核心价值观培养；2.职业发展、职业技能与专业知识的关系；3.职业道德，团队合用精神的重要性。
参考资料
汽车维护与故障排除；汽车多媒体教学系统；多媒体及VCD。
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生
活动内容
时间
（分钟）
复习电控汽油发动机的优点及性能？
提问，引导
5
互动交流：
启发式引导
5
项目二汽油机电控燃油喷射系统
学习任务一认识电控燃油喷射系统及其功能
四、电控燃油喷射系统的功能
喷油量控制：
控制喷油器的喷油时间。
喷油定时控制：
控制喷油器喷油时刻。
减速断油控制：
减速工况切断燃油喷射。
限速断油控制：
超速时切断燃油喷射。
燃油泵控制：
控制电动汽油泵工作。
1、喷油量控制
目的：
在各种工况下，对空燃比进行最优化控制。
控制方式：
当喷油器结构一定和喷油压差一定时，喷油量的多少取决于喷油时间。
控制模式
（1）起动时的同步喷油量控制
ECU根据冷却水的温度来确定基本喷油时间，再根据进气温度和蓄电池电压进行修正。
起动喷油持续时间=基本喷油时间＋进气温度修正值＋电压修正值
（2）起动后喷油时控制
在发动机运转过程中，喷油器的总喷油量由基本喷油量、喷油修正量和喷油增量三部分组成。
2、喷油正时控制
（1）同步喷油正时
①顺序喷射的控制
在顺序喷射系统中，发动机工作一个循环（曲轴转两周720°），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。
。
②分组喷射的控制
多点燃油分组喷射就是将喷油器喷油分组进行控制，一般将四缸发动机分成两组，六缸发动机分成三组，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油。
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同时喷射的控制
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管VT驱动控制。
（2）异步喷油正时控制
①起动异步喷油正时控制
在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。
具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统，在起动开关（STA）处于接触状态时，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器（CMPS）信号（G信号），接收到第一个曲轴位置传感器时的（CKPS）信号（Ne信号）时，开始进行起动时的异步喷油。
②加速时异步喷油正时控制
发动机由怠速工况向汽车起步工况过渡时，由于燃油惯性等原因，会出现混合气稀的现象。
为了改善起步加速性能，ECU根据节气门位置传感器（IDL信号）从接通到断开时，增加一次固定量的喷油。
在有些电控燃油喷射系统中，ECU接收到的IDL信号从接通到断开后，检测到第一个Ne信号时，增加一次固定量的喷油。
有些发动机电控燃油喷射系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加（急加速）时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。
3、断油控制
（1）超速断油控制
（2）减速断油控制
断油转速和恢复喷油转速与冷却水温度、空调是否工作、用电器用电情况等因素有关。
发动机水温越低，断油转速越高。
断油和恢复供油的转速特性如下图所示。
4、清除溢流控制
清除溢流功能就是将发动机油门踏板踩到底，接通起动开关起动发动机时，ECU自动控制喷油器中断喷油，以便排除气缸内的燃油蒸汽，使火花塞干燥，从而能够跳火。
5、燃油泵控制
接通点火开关后，ECU控制油泵工作3S；若不起动发动机，断电。
总结
1、最佳点火时间控制
2、喷油量控制
基本喷油量+修正喷油量+反馈控制修正喷油量=总量
3、喷油正时控制
4、异步喷油正时控制
5、断油控制
分析。
结合动画演示故障部分和特点
师生互动
引导提问
多媒体辅助教学
提问
学生通过学习会说出其功用和控制方式。
通过引导和交流，在学生学习过程中，培养职业精神和服务社会的能力。
学生回答问题。
学生互动
速断油控制
减速断油控制
20
20
20
10
5
升级会员 