汽车电控发动机构造与检修整体实训教案Word格式文档下载.docx

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桑塔纳时代超人或超越者故障汽车整车一辆。

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。

四、原理与应用

电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC）来完成的，其主要功能是控制空燃比、喷油时刻与点火时刻。

除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。

其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。

发动机电子控制系统的组成：

由传感器、电控单元和执行器三部分组成。

传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是：

检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等，并将这些参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元。

电子控制单元（ElectronicControlUnit，ECU）又称为电子控制器，俗称电脑，简称ECU，是发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：

根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。

执行器是控制系统的执行机构，其功能是：

接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。

图2发动机控制系统的主要组成部件

五、实训步骤

1.讲解顺序

传感器—从进气（空气流量计）开始，到排放（氧传感器）结束；

执行器—从电子油泵开始，到节气门控制器结束；

电控单元—ECU和防盗控制器。

2.演示

由辅导教师起动STN-2汽车电控系统示教台或桑塔纳AJR发动机实验台或整车，结合实物，让学生现场观察各传感器与执行器的工作情况。

3.考核

采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，结合发动机实验台，由学生回答发动机电子控制系统组成，传感器（按顺序）、执行器（按顺序）、电控单元的名称以及在实物发动机上的安装部位。

4.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机电子控制系统的类型与特点。

传感器讲解顺序：

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）；

9、由辅导教师讲解桑塔纳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。

包括传感器、执行器、电控单元、燃油系统、点火系统、碳罐系统、爆震和反馈控制等。

执行器讲解顺序：

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）

六、安全注意事项

1．遵守实验室规章制度，未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备。

2．注意人身安全和教具完好。

3．严禁未经许可，擅自板动教具、设备的电器开关、点火开关和起动开关。

4．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目02电子汽油泵的检测

1．掌握电动燃油泵的结构和工作原理。

2．掌握电动燃油泵的检测方法和检测项目。

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填检测报告1.0课时。

《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

1.工具：

数字万用表，V.A.G1348，常用工具一套。

2.设备：

桑塔纳AJR发动机故障实验台，汽车故障诊断中心，进口或国产故障诊断仪。

3.教具：

STN-AJR发动机教学挂图一套，良好的或故障的桑塔纳3000型轿车燃油泵8～10只。

1．电动燃油泵的类型

电动燃油泵是一种由小型直流电动机驱动的燃油泵，其作用是给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。

电动燃油泵的电动机和燃油泵连成一体，密封在同一壳体内。

电动燃油泵按安装位置不同，可分为内置式和外置式两种。

内置式电动燃油泵安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、安装管路较简单等优点，应用更为广泛。

有些车型在油箱内还设有一个小油箱,并将燃油泵置于小油箱中，这样可防止在油箱燃油不足时，因汽车转弯或倾斜引起燃油泵周围燃油的移动，使燃油泵吸入空气而产生气阻。

外置式电动燃油泵串接在油箱外部的输油管路中，优点是容易布置，安装自由度大，但噪声大，且燃油供给系统易产生气阻，所以只有少数车型上应用。

目前各车型装用的电动燃油泵按其结构不同，有涡轮式、滚往式、转子式和侧槽式。

内置式电动燃油泵多采用涡轮式，外置式电动燃油泵则多数为滚柱式。

2．电动燃油泵的构造

（1）涡轮式电动燃油泵

如图1所示，涡轮式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成。

油箱内循燃油进入燃油泵内的进油定前,首先经过滤网进行初步过滤。

图1涡轮式电动燃油泵

1-轴承2-电动机定子3-后轴承4-出油阀5-出油口6-卸压阀

7-电动机转子8-叶轮9-进油口10-泵壳体11-叶片

涡轮泵主要由叶轮、叶片、泵壳体和泵盖组成，叶轮安装在燃油泵电动机的转子轴上。

油泵电动机通电时，燃油泵电动机驱动涡轮泵叶轮旋转，由于离心力的作用。

使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，并将燃油从进油室带往出油室。

由于进油室燃油不断被带走，所以形成一定的真空度，将油箱内的燃油经进油口吸入；

而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当油压达到一定值时，则顶开出油阀经出油口输出。

出油阀还可在燃油泵不工作时，阻止燃油倒流回油箱，这样可保持油路中有一定的残余压力，便于下次起动。

燃油泵工作中，燃油流经燃油泵内腔，对燃油泵电动机起到冷却和润滑的作用。

燃油泵不工作时，出油阀关闭，使油管内保持一残余压力，以便于发动机起动和防止气阻产生。

卸压阀安装在进油室和出油室之间，当燃油泵输出油压达到0.4MPa时，卸压阀开启，使油泵内的进、出油室连通，燃油泵工作只能使燃油在其内部循环，以防止燃油压力过高。

涡轮式电动燃油泵具有泵油量大、泵油压力较高（可达600kPa以上）。

供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点，所以应用最为广泛。

（2）滚柱式电动燃油泵

如图2所示，滚柱式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。

滚柱式电动燃油泵的输油压力波动较大，在出油端必须安装阻尼减振器，这使燃油泵的体积增大，所以一般都安装在油箱外面，即属外置式。

图2滚柱式电动燃油泵

1—卸压阀2—滚柱泵3—燃油泵电动机

4—出油阀5—进油口6—出油口

阻尼减振器主要由膜片和弹簧组成，它可吸收燃油压力波的能量，降低压力波动，以便提高喷油控制精度。

滚柱泵的工作原理为：

装有滚柱的转子呈偏心状，置于泵壳内，由直流电动机驱动，当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成了工作腔。

在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度。

当转到与进油口连通时，将燃油吸入；

而吸满燃油的工作腔转过进油口后，其容积又不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。

出油阀和卸压阀的作用与涡轮式电动燃油泵相同。

1.讲解

由辅导教师结合喷油器实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解电动燃油泵的结构与工作原理，检测方法（工作状况测试、供油量的检测），工艺流程，技术规范。

（按照教学挂图、实物和实车进行）

（1）汽油泵工作状况的测试

测试汽油泵工作状况时应保证蓄电池电压正常、汽油泵保险丝正常、汽油滤清器正常。

①接通点火开关，应该能够听到汽油泵起动的声音。

②如果汽油泵没有起动，应关闭点火开关，从中央线路板上拔下汽油泵继电器，使用接头导线V.A.G1348／3-2将遥控器V.A.G1348／3A接到汽油泵继电器的触点和蓄电池正极端子上，起动发动机。

如果汽油泵工作，应检查汽油泵继电器。

③汽油泵继电器（J17）在中央电器继电器板2号位（如图3），汽油泵继电器保险丝在保险丝盒5号位，S5=10A。

汽油泵继电器控制着汽油泵、喷油器、空气质量计、活性碳罐电磁阀和加热氧传感器的电压供应。

检查前应确保蓄电池电压正常，汽油泵继电器保险正常。

用测试线短接测试盒上的端子2和4，接通点火开关，汽油泵继电器必须有动作声否则检查汽油泵继电器线路，如果线路正常，则应更换汽油泵继电器。

图3汽油泵继电器位置测试盒端子图

④如果汽油泵继电器良好，汽油泵仍然不工作，打开行李箱饰板，从密封凸缘拔下3个端子的导线插头。

起动发动机，用万用表测量导线上端子1和3端子之间的电压，电压的额定值约为蓄电池的电压（12V左右）。

图4汽油泵线束插头

如果电压没有达到额定值，则根据电路图查找并清除电路中的断路故障；

如果达到了额定值，旋下密封凸缘紧固大螺母，检查密封凸缘和汽油泵之间的导线是否有断路故障，如图5所示。

如果没有发现断路情况，说明汽油泵有故障，应更换汽油泵。

图5检查密封凸缘与汽油泵导线是否有短路故障

（2）测量汽油泵供油量

测试汽油泵供油量时应保证蓄电池电压正常，汽油泵保险丝正常和汽油滤清器工作正常。

①关闭点火开关。

②使用接头导线V.A.G1348／3-2将遥控器V.A.G1348／3A接到汽油泵继电器的触点和蓄电池正极端子上。

③从汽油分配管上拔下输油管。

汽油系统是有压力的，在打开系统之前先在开口处放置抹布，然后小心地松开接头以释放压力。

④将压力表V.A.G1318及接头V.A.G1318／10连接到输油管上。

⑤将软管V.A.G1318／l接到压力表的接口V.A.G1318／11上，并伸到量杯内。

⑥打开压力表的截止阀（使其接通）。

⑦操作遥控器V.A.G1348／3A，缓慢关上截止阀，直到压力表上显示0.3MPa的压力，然后保持这一位置。

⑧排空量杯，将遥控器接通30s。

⑨将排出的油量与额定值相比较。

额定值应大于0.58L／3Os。

如果没有达到最低的输油量，故障原因可能为输油管弯曲或阻塞、汽油滤清器阻塞、汽油泵故障等。

3.学生实操

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。

在进行数据分析时，按照现有品牌汽车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核

（1）采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，由学生口述电动燃油泵的结构原理、工作过程、检修流程、工艺规范与标准参数。

（2）主要依据学生填制的《检测报告》确定实训分数。

5.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型电动燃油泵的类型、结构与特点。

六、注意事项

1.在发动机停止工作后，供油管路保持有压力，在修理燃油系统之前，这个压力必须被释放。

2．严格按照本书相关要求进行操作。

项目03电子燃油系统的检测

1．掌握电子燃油系统的结构组成及工作原理。

2．通过结构原理能检测出燃油系统的常见故障。

3．能够通过燃油系统的工作原理分析故障所产生的原因。

实训共安排2课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.5课时。

组合工具一套、燃油压力表一只、真空表一只。

AJR电控发动机实验台一套。

STN-AJR发动机教学挂图一套，节气门位置传感器解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车节气门位置传感器8～10只。

电控燃油喷射系统形式多样，但其组成相同。

都是由三个子系统组成：

空气供给系统、燃油供给系统和控制系统，如图1所示。

图1汽油机电控燃油燃油喷射系统的组成

1．空气供给系统

空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。

系统工作原理如图2所示。

发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计（L型）、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。

节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率（负荷）。

在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。

在L型电控燃油喷射系统中（图2a），流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量。

而在D型喷射系统中（图2b），绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围内。

怠速控制阀由ECU直接控制

图2进气系统原理图

2．燃油供给系统

燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。

燃油供给系统原理如图3所示。

电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。

燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱。

燃油泵一般装在油箱内。

喷油器由电脑控制，有些发动机上还装有冷起动喷油器。

冷起动喷油器安装在进气总管上，仅在发动机低温起动时喷油，以改善发动机的低温起动性能。

图3燃油控给系统原理图

3．控制系统

在电控燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，其控制原理如图4所示。

ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间（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）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油（通电）或断油（断电）。

图4控制系统原理图

1．讲解

由辅导教师结合电子燃油系统实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解电子燃油系统的结构与工作原理，检测方法，工艺流程，技术规范。

2．演示

（1）燃油系统的压力释放

汽油喷射发动机为便于再次起动，在发动机熄火后，燃油系统内仍保持有较高的残余压力。

在拆卸燃油系统内任何元件时，都必须首先释放燃油系统压力，以免系统内的压力油喷出，造成人身伤害或火灾。

燃油系统压力的释放方法如下：

①起动发动机，维持总速运转。

图5燃油压力控制阀电路

②在发动机运转时，拔下油泵继电器或电动燃油泵电源接线，使发动机自行熄火。

③再使发动机起动2～3次，即可完全释放燃油系统压力。

④关闭点火开关，装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线。

（2）燃油系统压力预置

在拆开燃油系统进行维修之后，为避免首次起动发动机时，因系统内无压力而导致起动时间过长，应预置燃油系统残余压力。

燃油系统压力预置可通过反复打开和关闭点火开关数次来完成，也可按下述方法进行：

①检查燃油系统所有元件和油管接头是否安装良好。

②用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上，如：

日本丰田车系直接将诊断座上的电源端子“＋B”与燃油泵测试端子“FP”跨接。

③将点火开关转至“ON”位置，使电动燃油泵工作约10s。

④关闭点火开关，拆下诊断座上的专用导线。

（3）燃油系统压力测试

通过测试燃油系统压力，可诊断燃油系统是否有故障，进而根据测试结果确定故障性质和部位。

测试时需使用专用油压表和管接头，测试方法如下：

①检查油箱内燃油应足够，释放燃油系统压力。

②检查蓄电池电压应在12V左右（电压高低直接影响燃油泵的供油压力），拆开蓄电池负极电缆线。

③将专用油压表连接到燃油系统中。

不同车型测试压力表的连接方式有所不同，主要有两种连接方式：

一种是日本丰田等车型，用专用接头将油压表连接在输油管的进油管接头处，如图6所示。

另一种是韩国大宇和美国通用等车型，用专用接头将油压表连接在燃油滤清器与输油管之间安装脉动阻尼器的位置（进行压力测试时拆下脉动阻尼器）。

图6燃油压力表的连接

1-真空软管2-燃油压力调节器3-回油管4-软管5-压力油管6-燃油泵

7-油泵滤网8-燃油滤清器9-管接头10-三通管接头11-燃油表接头

④将溅出的汽油擦净，重新接好蓄电池负极电缆线，起动发动机并维持怠速运转。

⑤拆开燃油压力调节器上的真空软管，并用手指堵住进气管一侧的管口。

检查油压表指示压力应符合标准：

一般多点喷射系统压力应为0.25～0.35MPa，单点喷射系统压力应为0.07～0.10Mpa。

若燃油系统压力过低，可夹住回油软管以切断回油管路，再检查油压表指示压力，若压力恢复正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换；

若仍压力过低，应检查燃油系统有无泄漏，燃油泵滤网、燃油滤清器和油管路是否堵塞，若无泄漏和堵塞故障，应更换燃油泵。

若油压表指示压力过高，应检查回油管路是否堵塞；

若回油管路正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换。

⑥如果测试燃油系统压力符合标准，使发动机运转至正常工作温度后，重新接上燃油压力调节器上的真空软管，检查燃油压力表指示压力应略有下降（约0.05MPa），否则应检查真空管路是否堵塞或漏气；

若真空管路正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换。

⑦使发动机熄火，燃油泵停止工作，等待10min后，观察燃油压力表压力（即燃油系统残余压力）；

多点喷射系统压力应不低于0.20MPa，单点喷射系统压力应不低于0.05MPa。

若压力过低，应检查燃油系统是否有泄漏，若无泄漏，说明燃油泵出油阀、燃油压力调节器回油阀或喷油器密封不良。

⑧检查完毕后，释放燃油系统压力，并拆下油压表，装复燃油系统。

然后，预置燃油系统压力，并起动发动机检查有无泄漏。

3.学生实操

采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，由学生口述电控燃油系统的结构原理、工作过程、检修流程、工艺规范与标准参数。

主要依据学生填制的《检测报告》确定实训分数。

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机电子燃油系统的类型与特点。

1．检测燃油系统压力时，注意不要让燃油喷射出来，以免引起火灾及人身伤害，起动发动机时，单次打起动机的时间不能过长，两次起动时间要相隔15s，以免引起起动机过热，烧毁起动机。

2．在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。

3．严格按照本书相关要求进行操作。

项目04空气流量计的检测

1.了解空气流量计的结构与工作原理。

2.了解空气流量计故障对整个电控系统的影响。

3.掌握空气流量计的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。

4.掌握空气流量计数据分析的方法。

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.0课时。

数字万用表，汽车示波器，家用电热吹风机，普通温度计，12V～5V变压器。

STN—AJR发动机教学挂图一套，空气流量计解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车空气流量计8～10只。

空气流量计AFM（AirFlowMeter，AFM）是进气歧管空气流量计（ManifoldAirFlowMeter，MAFM）的简称，又称为空气流量传感器（AirFlowSensor，AFS），其功用是检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU）以供计算确定喷油量。

进气量信号是电控单元精确计算喷油量的主要依据，如果空气流量计发生故障，电控单元将启动备用模式，把空气流量值设定在5g/s，同时记录故障代码。

此时将造成怠速不稳、发动机喘抖、怠速游车、怠速转速偏高、燃油脉宽增加、行驶费油、点火推迟、尾气排放恶劣等。

在多点燃油喷射系统中，根据检测进气量的方式不同，空气流量计又分为“D”型（即压力型）和“L”型（即空气流量型）两种类型。

字母“D”是德文“Druck（压力）”的第一个字母，是利用压力传感器检测进气歧管内的绝对压力，测量方法属于间接测量法。

控制系统利用检测到的绝对压力与发动机的转速来计算吸入气缸的空气量，又称为速度/密度型燃油喷射控制系统。

由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，发动机怠速（节气门关闭）时的进气量与汽车加速（节气门全开）时的进气量之差可达40倍以上，进气气流的最大流速可达80m／s，因此，“D”型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的制造成本较低。

字母“L”是德文“Luftmengen（空气）”的第一个字母，是利用流量传感器直接测量吸入进气管的空气流量。

由于采用直接测量的方法，因此进气量的测量精度较高，控制效果优于“D”型燃油喷射系统。

当前各车型采用的“L”型传感器分为体积流量型（如翼板式、量芯式、涡流式）传感器和质量流量型（如热线式和热膜式）传感器。

质量流量型传感器工作性能稳定、测量精度高、使用效果好，但制造成本相对“D”型要高。

由于热膜式空气流量传感器内没有运动部件，因此没有流动阻力，而且使用寿命远远高于热线式流量传感器。

本次实训选用的是桑塔纳3000型超越者轿车使用的空气流量计，属“L”型热膜式空气流量计（AirFlowMeter），安装在空气滤清器壳体与进气软管之间。

其核心部件是流量传感元件和热电阻（均为铂膜式电阻）组合在一起构成热膜电阻。

在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套，相当于取样管，热膜电阻设在护套中。

为了防止污物沉积到热膜电阻上而影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。

为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在护套内还设有一个铂膜式温度补偿电阻，温补电阻设置在热膜电阻前面靠近空气入口一侧。

温度补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电路连接，控制电路与线束连接器插座连接，线束插座设在传感器壳体中部，如图所示。

4线束插座5混合电路盒6温度补偿电阻7外壳8金属滤网9导流格栅

1.空气流量测量原理

热膜式空气流量计的测量原理是：

空气流量计内部电路连接成惠斯登电桥电路。

热膜电阻Rh和温度补偿电阻Rt分别连接到电桥的一个臂上，电桥各个臂的电流由控制电路A控制。

电桥电压平衡时，控制电路供给热膜电阻的电Ih（Ih=50～120mA）使其温度Th保持恒定。

（Th=120℃左右），供给温度补偿电阻的电流使热膜电