《汽车发动机电控系统检修》教案 第13课 认识汽油发动机电控点火系统

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课题认识汽油发动机电控点火系统课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）熟悉电控点火系统的组成、工作原理、要求及控制（2）掌握电控点火系统的故障分析技能目标：能检修发动机电控点火系统故障素质目标：培养执着专注、精益求精的工匠精神教学重难点教学重点：电控点火系统的组成、工作原理、要求、控制及故障分析教学难点：检修发动机电控点火系统故障教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计任务导入（5min传授新知（50min）→任务准备（8min）→任务实施（20min→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务导入（5min）【教师】讲述“任务描述”的相关内容五一小长假，郭先生驾车自驾游，在回程过程中，在以80km/h车速行驶35km后，在爬越一段较平坦的长坡时，发动机自动熄火，停车休息20min后，发动机又能启动运转。该本田车买了刚两年，已有19000km的里程。【学生】聆听、思考借助任务导入，激发学生学习兴趣，使学生明确学习目标，树立学习信心传授新知（50min）【教师】讲解汽油发动机电控点火系统电控点火系统能使汽油发动机在各种工况及环境下获得理想的点火正时，使发动机的动力、运转平稳性、经济性和尾气排放达到最佳。按高压电分配方式不同，电控点火系统可分为有分电器电控点火系统和无分电器电控点火系统两种。1．有分电器电控点火系统1）有分电器电控点火系统的组成【教师】展示“有分电器电控点火系统的组成”图片（详见教材），进行新知讲解有分电器电控点火系统一般由电源、点火开关、传感器、ECU、点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞等组成。（1）传感器和各种开关【教师】提出问题，随机邀请学生回答在前面的章节中我们学习了哪些传感器？这些传感器的作用分别是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答传感器和各种开关的作用是检测发动机在各种运行工况下的参数变化，为ECU控制点火提供必要的信号，如表4-1所示（详见教材）。（2）ECU当发动机工作时，ECU不断接收各传感器信号，按存储的控制程序计算各工况相对应的最佳点火提前角，并向点火控制器提供点火正时信号，即IGT信号。（3）点火线圈点火线圈是由初级绕组和次级绕组组成的升压变压器，它的作用是产生火花塞跳火的高电压。在有分电器电控点火系统中，只有一个点火线圈；无分电器电控点火系统有两个或多个点火线圈。（4）分电器分电器常用于只有一个点火线圈的电路，它将点火线圈产生的高压电按照发动机的点火顺序，依次分配给各缸火花塞。（5）点火控制器点火控制器又称点火器，是电控点火系统的执行器，它接收ECU信号发生器控制信号，并进行功率放大，以便于驱动点火线圈工作。2）有分电器电控点火系统的工作原理【教师】展示“有分电器电控点火系统的工作原理”图片（详见教材），并讲解工作原理当发动机运转时，ECU根据曲轴/凸轮轴位置传感器判断曲轴位置和气缸的冲程，根据发动机转速和进气量信号确定基本点火提前角，根据其他传感器信号实时修正点火提前角，确定最佳点火提前角，并向点火器发出点火控制指令（IGT信号），点火器依据该指令接通或切断点火线圈的初级电路，在次级绕组中感应出高压电，通过高压线、配电器配送给各缸火花塞，使火花塞跳火，点燃混合气。2．无分电器电控点火系统【教师】组织学生扫码观看“无分电器电控点火系统”微课视频（详见教材），随机邀请学生简述视频内容【学生】聆听、观看、思考、回答无分电器电控点火系统又称直接点火系统，它将点火线圈产生的高压电通过高压线直接输送给火花塞，使其点火。按点火方式不同，无分电器电控点火系统可分为独立点火式和分组同时点火式两种。1）无分电器独立点火式电控点火系统【教师】展示“无分电器独立点火式电控点火系统电路”图片（详见教材），讲解新知点火线圈数与气缸数相等，各气缸均配有独立的点火线圈，每个点火线圈直接单独对相应气缸进行点火。……（详见教材）2）无分电器分组同时点火式电控点火系统【教师】展示“无分电器分组同时点火式电控点火系统电路”图片（详见教材），讲解新知按两个一组将火花塞分成三组，同组火花塞共用一个点火线圈，二次绕组两端分别与同组气缸火花塞相连，点火线圈的数量是气缸数的一半。同组气缸的活塞会同时到达上止点，一个是压缩上止点，另一个是排气上止点。……（详见教材）【教师】提出问题，随机邀请学生回答对比分析独立点火式和分组同时点火式的区别。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，然后讲述“读一读”的相关内容在有分电器电控点火系统中，分电器机械传动部分易产生磨损，分火头与各高压线之间的跳火间隙会产生点火能量损耗。无分电器电控点火系统克服了有分电器式的缺点，具有无机械磨损、工作可靠、发动机各部件布置合理等优点，因此，无分电器电控点火系统正逐步取代有分电器电控点火系统。【学生】聆听、思考、理解、记忆3．电控点火系统的要求1）能产生击穿火花塞电极间隙的电压火花塞电极间产生电火花所需要的电压称为击穿电压，当点火系统二次电压高于击穿电压时，火花塞才能跳火。火花塞间隙击穿电压值与电极间隙、电极温度、混合气的压力和温度等有关。①电极间隙：火花塞电极间隙越大，混合气越不易被电离，因而击穿火花塞所需要的电压越高。②电极温度：火花塞电极温度越高，电极附近的混合气密度越小，越容易发生碰撞电离，因而击穿电压越低。③混合气的压力和温度：混合气的压力和温度会直接影响混合气密度，当混合气温度低、压力高时，混合气密度大，其击穿电压值更高。【教师】讲述“读一读”的相关内容冷车启动时，油压混合气离子运动能力低，不易被电离，因而冷车需要较高的跳火电压。例如，冷车启动时，击穿电压最高为25kV，当火花塞的电极温度超过混合气温度时，击穿电压值可降低30%～50%。【学生】聆听、思考、理解、记忆2）电火花应具有足够的能量3）点火提前角应与发动机工况相适应……（详见教材）4．电控点火系统的控制1）点火提前角控制初始点火提前角是原始设定的，一般是上止点前5°～10°；基本点火提前角是ECU根据转速和负荷等主控信号确定的点火提前角；修正点火提前角是ECU根据其他因素对点火提前角进行修正。点火提前角控制包括启动时点火提前角控制和启动后点火提前角控制。（1）启动时点火提前角控制（2）启动后点火提前角控制①怠速时基本点火提前角的确定发动机怠速运转时，ECU根据节气门位置传感器信号、发动机转速信号、空调开关信号确定基本点火提前角。②正常工况时基本点火提前角的确定正常工况下，ECU主要根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，再根据冷却液温度传感器、节气门位置传感器、爆震传感器等信号进行修正，确定实际点火提前角，向点火控制器输出点火控制信号，实现点火控制。③启动后点火提前角的修正方法修正系数法：实际点火提前角等于基本点火提前角与点火提前角修正系数之积。修正点火提前角法：实际点火提前角等于初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角之和。④启动后点火提前角的修正项目a．暖机修正b．过热修正c．怠速稳定性修正d．空燃比反馈修正e．爆震修正……（详见教材）【教师】讲述“提示”的相关内容①点火提前角过小，易导致发动机过热、功率下降，排气管冒黑烟。②点火提前角过大，易产生爆震和运转不平稳，加速运动部件和轴承损坏。③若发动机的实际点火提前角超出一定范围，发动机将不能正常运转。为了防止出现这种状况，ECU会限制实际点火提前角的数值范围，最大提前角为35°～45°，最小提前角为10°～0°。【学生】聆听、思考、理解、记忆2）闭合角控制闭合角控制又称通电时间控制。当发动机转速高时，应适当增大闭合角，以防初级线圈中通过的电流下降，造成次级电压下降，导致点火困难；当蓄电池电压下降时，也应适当增大闭合角。反之，应适当减小闭合角，以防初级线圈发热和电能无效消耗。3）爆震控制【教师】展示“爆震控制过程”图片（详见教材），讲解爆震控制过程爆震会导致冷却液过热，功率下降，油耗上升。推迟点火提前角是消除爆震的最有效措施。在电控点火系统中，ECU根据爆震传感器信号判断有无爆震及爆震强度。爆震控制的实质是对点火提前角的反馈控制。……（详见教材）5．电控点火系统故障分析1）电控点火系统故障（1）发动机缺火发动机缺火原因有点火线圈不牢，点火线圈初级绕组正极侧无电压或电压过低，点火线圈电阻过高或中央高压线、分高线断路，点火线圈初级绕组负极侧搭铁回路不受点火模块通断控制，曲轴位置传感器损坏，点火模块或ECU损坏等。（2）点火正时不准确①点火正时提前②点火正时推迟……（详见教材）2）电控点火系统故障检测当电控点火系统存在故障时，可按以下步骤进行检测和排除。①点火测试。②检查火花塞间隙。③检查点火线圈。④检查发动机电控系统。……（详见教材）3）点火正时检查（1）就车检查点火正时（2）用点火正时灯检查点火正时……（详见教材）4）点火控制器故障检测（1）检查输入电压用万用表测量点火控制器的输入电压，正常电压为12～14V，若电压低或没有电压，需检修点火线圈低压电路。（2）检查功率晶体管截止【教师】提出问题，随机邀请学生回答简述万用表检测功率晶体管的方法与步骤。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答（3）检查功率晶体管导通若功率晶体管在无点火信号时能保持截止，则按以下步骤继续检查它能否导通。①拆下分电器低压线束插接器。②在插接器信号输入端子间接2～3V的电源，模拟点火信号输入。③接通点火开关。④测量点火控制器信号输出端子的对地电压。……（详见教材）【学生】聆听、思考、理解、记忆通过老师讲解，使学生熟悉电控点火系统的组成、工作原理、要求及控制，掌握电控点火系统的故障分析任务准备（8min）【教师】将学生分组，请学生按照任务要求，对实训工具和设备进行检查实训设备清单：举升机、常用拆装维修工具和量具、万用表、待更换零部件。【学生】对照清单检查实训设备做好实训任务的准备工作，确保实训任务顺利实施任务实训（20min）【教师】布置实训任务：检修电控点火系统实训步骤：①该车发动机冷启动顺利，高温时有熄火现象，经检查，发现无高压电火花。②检查点火线圈、曲轴传感器、ECU输出的点火正时信号，均正常。③检查各连接线、插接器，均正常。④将点火线圈与点火器相连接的导线直接搭铁，有高压电火花产生，怀疑点火控制器有故障。⑤检测点火控制器的反馈信号，发现无反馈信号。⑥按点火控制器检测步骤进行检测，发现点火控制器有故障。⑦更换点火控制器，试车，之前的故障现象消失，说明故障已排除。【学生】按照实训步骤完成实训任务【教师】进行任务总结，讲解“点拨”的相关内容当点火控制器失效后，发动机低温时高压火花正常；发动机高温时，点火控制器内的大功率晶体管击穿，导致发动机断火停机。当发动机温度降低后，点火器再次恢复点火功能。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】根据学生表现填写任务评价表（详见教材）【学生】总结电控点火系统检修步骤，并填入教材的任务工单表格相应位置通过任务实训，巩固学生对理论知识的理解，培养学生实操技能课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了电控点火系统的组成、工作原理、要求、控制及故障分析等相关知识，希望大家通过学习