《汽车发动机电控系统检修》教案 第19课 排放控制系统检修(二)

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课题排放控制系统检修（二）课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）熟悉三元催化和氧传感器控制系统的作用、组成、工作原理和检修（2）了解曲轴箱强制通风系统的作用、组成、工作原理和检修技能目标：能检修三元催化和氧传感器控制系统、曲轴箱强制通风系统故障素质目标：养成严谨对待问题、认真执行工作任务的职业作风教学重难点教学重点：三元催化和氧传感器控制系统的作用、组成、工作原理和检修，曲轴箱强制通风系统的作用、组成、工作原理和检修教学难点：检修三元催化和氧传感器控制系统、曲轴箱强制通风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、教材教学设计问题导入（5min传授新知（45min）→任务准备（8min）→任务实施（25min→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问题导入（5min）【教师】复习提问1.废气再循环控制系统的作用是什么？有哪些类型？2.二次空气喷射系统的类型有哪些？【学生】聆听、思考、回答借助复习提问，了解学生的学习情况，对知识的掌握程度传授新知（45min）【教师】讲解新知4．三元催化和氧传感器控制系统1）三元催化转化器三元催化转化器（TWC）安装在排气歧管和排气系统消声器之间。它的作用是利用转化器中的三元催化剂，将发动机所排出废气中的有害气体HC，CO和NOx转变成无害的H2O，CO2和N2，再排出车外，降低尾气对环境的污染。【教师】结合“三元催化转化器”图片（详见教材），讲解三元催化转化器的结构与工作原理（1）三元催化转化器的结构三元催化转化器一般由金属外壳、隔热减振衬垫、催化剂载体和催化剂组成。催化剂载体一般由稀土陶瓷或金属制成，可分为颗粒形和蜂巢形两种。三元催化转化器常采用蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体，在陶瓷载体上浸渍铂（或钯）和铑的混合物作为催化剂。（2）三元催化转化器的工作原理当发动机排出的废气流过三元催化转化器时，三元催化剂使废气中的HC和CO氧化，生成无害气体CO2和H2O，并促使废气中的NOx与CO反应，生成无害的N2和CO2气体。（3）影响三元催化转化器转化效率的因素对三元催化转化器转化效率影响最大的因素是混合气的浓度和排气温度。①混合气的浓度必须精确控制空燃比，使空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。【教师】展示“三元催化转化器转化效率与空燃比的关系”图片（详见教材），请学生观察图片，总结三元催化转化器转化效率与空燃比的关系，说出控制空燃比的意义【学生】聆听、观察、思考、回答【教师】总结学生回答②排气温度催化剂的表面活性作用是利用废气本身的热量激发的，它的最佳使用温度范围是400～800℃。当发动机排气温度达到815℃以上时，三元催化转化器的转化效率明显下降。【教师】讲述“提示”的相关内容发动机排气温度过高一般是由于发动机长时间在大负荷工况下工作，或由于故障而导致燃油燃烧不完全。【学生】聆听、思考、理解、记忆（4）三元催化转化器的检修①机械损伤检查a．检查三元催化转化器表面有无损伤。b．轻轻敲击并晃动，听内部是否有物体移动的声音。②尾气排放检查用红外线废气分析仪来测量废气中的CO2，CO，HC和O2的体积分数，可用红外线废气分析仪来进行测量。【教师】讲述“提示”的相关内容当三元催化转化器有故障时，会导致废气中的HC，CO和NOx含量升高。燃油控制系统、点火控制系统和排放控制系统等其他系统，也会影响排气管中废气含量。【学生】聆听、思考、理解、记忆③进气口和排气口温度检查将数字高温计的仪表探针放在三元催化转化器的进气口和排气口，测量其温度。若排气口温度比进气口温度高出38℃以上，说明三元催化转化器正常；若差值低于38℃，说明三元催化转化器工作不良，应进行修理或更换。④氧传感器信号检查用示波器或发动机分析仪检测三元催化转化器上、下游两个氧传感器的信号波形，若两个信号波形保持同步，说明三元催化转化器已失效，需更换。……（详见教材）【教师】讲述“注意”的相关内容①严禁使用含铅汽油，以免催化剂失效。②汽车尽量选择良好路况行驶，避免底盘刮碰，导致三元催化转化器的催化剂载体损坏。……（详见教材）【学生】聆听、思考、理解、记忆2）氧传感器氧传感器一般安装在排气管中，它向ECU反馈废气中的氧含量，ECU根据此信号计算混合气浓度，调整喷油量，以确保混合气浓度在理论空燃比（14.7）附近，提高TWC对HC，CO和NOx的转化效率，减少排气污染，同时还能提高燃油经济性。（1）氧传感器的类型主氧传感器：测量发动机燃烧废气中氧的浓度，生成电压信号反馈给ECU，以达到理想的空燃比状态，它安装在TWC的前面，即上游位置。副氧传感器：安装在TWC的后面，即下游位置。它检测主氧传感器和TWC是否处于最佳工作状态，ECU根据副氧传感器的反馈信号来修正主氧传感器的信号误差。【教师】讲述“提示”的相关内容当副氧传感器输出的信号电压与主氧传感器的相似或同步时，说明TWC工作不良或已经失效。【学生】聆听、思考、理解、记忆按材料不同，汽车上使用的氧传感器可分为二氧化钛氧传感器和二氧化锆氧传感器两种，每种传感器又可分为加热型和非加热型两类。加热型氧传感器内部有加热元件，能在发动机启动后短时间内迅速将氧传感器加热至工作温度。①二氧化钛氧传感器【教师】展示“二氧化钛氧传感器”图片（详见教材），讲解二氧化钛氧传感器二氧化钛氧传感器主要由TiO2氧传感器元件、TiO2热敏电阻元件、绝缘体等组成。利用二氧化钛周围氧分压不同而进行氧化或还原反应，使电阻发生变化的原理来测量废气中氧的浓度。②二氧化锆氧传感器【教师】结合“二氧化锆氧传感器”图片（详见教材），讲解二氧化锆氧传感器二氧化锆氧传感器主要由ZrO2氧传感器元件和加热器等组成。高温下，当二氧化锆内外两侧的氧浓度差较大时，会产生电动势。二氧化锆氧传感器正是利用这一特性来测量废气中氧的浓度。【教师】提出问题，随机邀请学生回答总结两种类型氧传感器的区别。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答（2）氧传感器的常见故障和检修当氧传感器出现故障时，会导致发动机怠速不稳、排气管冒黑烟、尾气超标、故障灯亮、动力下降等现象。①氧传感器的常见故障氧传感器的常见故障有中毒失效、老化、积炭、碎裂、线路断脱、加热器电阻丝烧断等。其中，氧传感器中毒失效主要是指铅中毒、硅中毒和磷中毒导致性能下降；氧传感器老化的主要原因是传感元件局部表面温度过高；传感器积炭主要是由于发动机燃烧不完全；传感器碎裂是由于陶瓷硬且脆，易碎裂。②氧传感器的检修a．氧传感器加热器电阻的检修b．氧传感器电压检测……（详见教材）5．曲轴箱强制通风系统曲轴箱强制通风（PCV）系统将窜入曲轴箱内的气体重新引入气缸内燃烧，既可减少排气污染、提高发动机的经济性，还能防止机油变质、防止曲轴油封及曲轴箱衬垫渗漏、防止各种油蒸气污染大气。【教师】结合“曲轴箱强制通风系统”和“PVC阀”图片（详见教材），进行新知讲解1）曲轴箱强制通风系统的结构组成曲轴箱强制通风系统主要由PCV阀、空气软管等组成。其中，一条空气软管连通空气滤清器和气门室盖，另一条空气软管连通PCV阀和进气歧管；PCV阀是一个计量控制阀，由真空度控制，它主要由阀座、锥形阀、弹簧、阀体等组成。新上市汽车的PCV阀一般安装在气门摇臂盖和进气歧管之间。2）PCV阀的工作情况①当发动机不工作时，PCV阀全关，可防止回火。②当发动机怠速或减速时，PCV阀的开度较小，真空通道也较小。③当汽车正常行驶时，PCV阀开度增大，真空通道增大，通风流量增大。④当发动机在大负荷下工作时，PCV阀完全开启，真空度减小，通风流量最大。【教师】讲述“提示”的相关内容发动机回火时，火焰传播到进气管，并进入PCV阀体内，火焰的压力压紧PCV阀，使其关闭，防止火焰传到曲轴箱中，可避免曲轴箱内的窜气燃烧爆炸。【学生】聆听、思考、理解、记忆3）曲轴箱强制通风系统的检修当曲轴箱强制通风系统工作不正常时，有害的窜气留在发动机中易引起腐蚀，并加快磨损，使发动机寿命缩短。此外，当曲轴箱强制通风系统有故障时，还会导致发动机不易启动、怠速不稳、加速无力或润滑油损耗过大等现象。曲轴箱强制通风系统的检修如下。（1）一般检查①检查软管状况。②检查PCV阀。（2）运转检验①转速试验法a．启动发动机，使其怠速运转。b．连接转速表，读出怠速转速。c．用手捏住或用夹子夹住PCV阀与真空源之间的管路，读出发动机转速，发动机转速下降应超过50r/min。②真空测试法a．使发动机在正常工作温度下怠速运转，将PCV阀从气门室盖上拔下，之后应能听到空气流过时产生的“咝咝”声。b．装好PCV阀，取下曲轴箱通风孔或机油加油口盖。c．熄灭发动机，取下PCV阀，摇动PCV阀，应听到“咯咯”声。d．若上述任一项测试结果不符，应更换相应元件，并重新测试。……（详见教材）【教师】讲述“提示”的相关内容堵塞是PCV阀常见的故障之一。当PCV阀堵塞时，曲轴箱窜气可能会逆向流入空气滤清器，污染滤芯，使空气滤清器过滤能力降低，导致燃料消耗增大，发动机磨损增大，甚至损坏发动机。因此，需定期维护曲轴箱强制通风系统。【学生】聆听、思考、理解、记忆【学生】聆听、思考、理解、记忆通过老师讲解，使学生掌握三元催化和氧传感器控制系统的作用、组成、工作原理和检修，了解曲轴箱强制通风系统的作用、组成、工作原理和检修任务准备（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、故障诊断仪、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（25min）【教师】布置实训任务：检修三元催化和氧传感器控制系统实训步骤：（1）三元催化转化器的检修①机械损伤检查②尾气排放检查③进气口和排气口温度检查④氧传感器信号检查（2）氧传感器的检修a．氧传感器加热器电阻的检修b．氧传感器电压检测【学生】按照实训步骤完成实训任务【教师】点评学生表现，总结燃三元催化和氧传感器控制系统的检修步骤【学生】聆听并记录三元催化和氧传感器控制系统的检修步骤【教师】讲述砥节砺行——陈尚灯：“深耕”十余载，成就“汽修匠人”（详见教材）【学生】聆听、思考、体会通过任务实训，巩固学生对理论知识的理解，培养学生实操技能借助榜样的力量，培养学生刻苦钻研、不断精进的职业作风课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了三元催化和氧传感器控制系统的作用、组成、工作原理和检修，以及曲轴箱强制通风系统的作用、组成、工作原理和检修等相关知识，希望