汽油机电控点火系统教案

汽油机电控点火系统教案一、教学目标1.知识与技能目标学生能够理解汽油机电控点火系统的基本组成和工作原理。掌握点火提前角的概念及影响因素，学会分析点火提前角对发动机性能的影响。熟悉电控点火系统中主要传感器和执行器的作用及工作特性。能够对简单的汽油机电控点火系统故障进行诊断与排除。2.过程与方法目标通过理论讲解、实物演示、多媒体动画展示等多种教学方法，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑思维能力。组织学生进行小组讨论和案例分析，提高学生解决实际问题的能力和团队协作精神。3.情感态度与价值观目标激发学生对汽车新技术的学习兴趣和探索欲望。培养学生严谨的科学态度和创新意识，增强学生的职业责任感。二、教学重难点1.教学重点汽油机电控点火系统的工作原理。点火提前角的控制原理及影响因素。电控点火系统主要部件的结构与工作特性。2.教学难点点火提前角的精确控制对发动机性能的影响。电控点火系统故障诊断与排除方法的实际应用。三、教学方法1.讲授法：系统讲解汽油机电控点火系统的基本概念、工作原理、主要部件等知识内容，使学生对该系统有初步的理论认识。2.演示法：通过展示电控点火系统的实物模型、实验台架等，现场演示系统的工作过程，让学生直观地观察系统的结构和运行情况，增强感性认识。3.多媒体教学法：利用动画、视频等多媒体资源，生动形象地展示汽油机电控点火系统的工作原理、点火提前角的控制过程等复杂内容，帮助学生更好地理解抽象的知识。4.小组讨论法：组织学生分组讨论相关问题，如点火提前角对发动机性能的影响、故障案例分析等，促进学生之间的思想交流和合作学习，培养学生的分析问题和解决问题的能力。5.案例教学法：引入实际的汽油机电控点火系统故障案例，引导学生运用所学知识进行故障诊断与排除，提高学生解决实际问题的能力和实践操作技能。四、教学过程（一）课程导入（5分钟）通过播放一段汽车发动机点火瞬间的视频，展示发动机点火系统工作时的强大能量和精彩画面，引起学生的兴趣。然后提问学生："你们知道发动机点火系统在汽车运行中起到什么作用吗？它是如何工作的呢？"引导学生思考，从而自然地引出本节课的主题汽油机电控点火系统。（二）知识讲解（30分钟）1.汽油机电控点火系统概述介绍传统点火系统的局限性，如点火能量低、点火时刻控制不准确等，说明电控点火系统的出现是汽车发动机技术发展的必然趋势。讲解汽油机电控点火系统的定义：它是利用电子控制装置对点火提前角进行精确控制的点火系统，能够根据发动机的工况实时调整点火时刻，提高发动机的动力性、经济性和排放性能。简单阐述电控点火系统的优点，如提高点火能量、实现最佳点火提前角控制、增强发动机的适应性等。2.汽油机电控点火系统的组成利用多媒体课件展示电控点火系统的组成示意图，包括传感器、电子控制单元（ECU）、点火控制器、点火线圈、火花塞等主要部件。分别介绍各部件的作用：传感器：如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器等，用于检测发动机的运行工况信息，并将这些信息传递给ECU。电子控制单元（ECU）：接收传感器传来的信号，经过分析处理后，按照预先设定的控制程序计算出最佳点火提前角，并向点火控制器发出点火控制信号。点火控制器：根据ECU发出的点火控制信号，控制点火线圈初级电路的通断，使点火线圈产生高压电。点火线圈：将低电压转变为高电压，为火花塞提供足够的点火能量。火花塞：将高压电引入燃烧室，产生电火花，点燃混合气。3.汽油机电控点火系统的工作原理结合多媒体动画，详细讲解电控点火系统的工作过程：发动机工作时，各传感器将检测到的发动机工况信息输入ECU。ECU根据这些信息，按照存储在内存中的点火提前角脉谱图或控制算法，计算出该工况下的最佳点火提前角。ECU将计算出的点火提前角信号输送给点火控制器。点火控制器根据ECU的信号，控制点火线圈初级电路的通断。当初级电路接通时，电流通过点火线圈的初级绕组，形成磁场；当初级电路断开时，磁场迅速消失，在点火线圈的次级绕组中感应出高电压。高电压通过分电器（如果有点火系统采用分电器）或直接输送到火花塞，在火花塞电极间产生电火花，点燃混合气。通过实物演示和动画展示相结合的方式，让学生更清晰地理解点火系统的工作原理。（三）点火提前角的控制（25分钟）1.点火提前角的概念讲解点火提前角的定义：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。说明点火提前角对发动机性能的重要影响：合适的点火提前角能使发动机获得最佳的动力性、经济性和排放性能。如果点火提前角过大，会导致发动机爆燃，功率下降，油耗增加，甚至损坏发动机；如果点火提前角过小，会使发动机燃烧不充分，功率和经济性降低，排气温度升高。2.影响点火提前角的因素结合发动机的工作过程，分析影响点火提前角的因素：发动机转速：发动机转速越高，燃烧过程所占的曲轴转角越大，为了使混合气在活塞到达压缩上止点时及时燃烧，需要适当增大点火提前角。负荷：发动机负荷增大时，吸入气缸的混合气增多，燃烧速度加快，需要减小点火提前角；反之，负荷减小时，点火提前角应适当增大。汽油辛烷值：使用辛烷值高的汽油，抗爆性好，可以适当增大点火提前角；使用辛烷值低的汽油，为防止爆燃，应减小点火提前角。其他因素：冷却液温度、进气温度等也会对点火提前角产生一定的影响。一般来说，冷却液温度较低或进气温度较高时，需要适当增大点火提前角。3.点火提前角的控制方法介绍ECU控制点火提前角的基本方法：初始点火提前角：发动机启动时，ECU根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号确定发动机的初始位置，并设定一个固定的初始点火提前角，一般为上止点前10°～15°。基本点火提前角：ECU根据发动机的转速和负荷信号，从内存中的点火提前角脉谱图中查得的点火提前角称为基本点火提前角。修正点火提前角：ECU根据冷却液温度、进气温度、节气门开度等传感器信号，对基本点火提前角进行修正，得到实际的点火提前角。修正点火提前角可以使发动机在各种工况下都能获得最佳的点火提前角。通过具体的例子和图表，帮助学生理解点火提前角的控制过程和各因素之间的关系。（四）电控点火系统主要部件介绍（20分钟）1.传感器曲轴位置传感器：详细讲解曲轴位置传感器的类型（如电磁感应式、霍尔式、光电式等）、结构原理和工作特性。通过实物展示和电路图分析，让学生了解曲轴位置传感器如何将曲轴的转速和转角信号转换为电信号传递给ECU。凸轮轴位置传感器：介绍凸轮轴位置传感器的作用是确定发动机的工作气缸和活塞的上止点位置，与曲轴位置传感器配合，为ECU提供准确的点火时刻控制信号。讲解其工作原理和信号特点。其他传感器：简要介绍节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等其他传感器在电控点火系统中的作用和工作原理，让学生了解它们如何协同工作，为ECU提供全面的发动机工况信息。2.电子控制单元（ECU）介绍ECU的组成结构，包括输入接口、微处理器、输出接口、内存等部分。讲解ECU的工作过程：ECU接收传感器传来的信号后，首先对这些信号进行预处理，然后根据内部存储的控制程序和数据，计算出最佳点火提前角等控制参数，并通过输出接口向点火控制器等执行器发出控制指令。通过简单的流程图展示ECU的工作流程，使学生对ECU的工作原理有更清晰的认识。3.点火控制器讲解点火控制器的作用：它是电控点火系统的功率输出级，主要功能是根据ECU发出的点火控制信号，控制点火线圈初级电路的通断，实现对点火时刻的精确控制。介绍点火控制器的工作原理和电路组成，通过实际的点火控制器电路图，分析其控制点火线圈工作的具体过程，让学生了解电子电路在点火系统中的应用。4.点火线圈展示点火线圈的实物，介绍其结构组成，包括初级绕组、次级绕组、铁芯、外壳等部分。讲解点火线圈的工作原理：利用电磁感应原理，将低电压转变为高电压。当点火控制器接通点火线圈初级电路时，初级绕组中有电流通过，产生磁场；当初级电路断开时，磁场迅速消失，在次级绕组中感应出高电压，一般可达15～30kV。说明点火线圈的性能指标对点火系统的影响，如点火能量、次级电压等。5.火花塞展示不同类型的火花塞，介绍其结构特点，包括电极、绝缘体、壳体等部分。讲解火花塞的工作原理：火花塞在高电压作用下，电极间产生电火花，点燃混合气。强调火花塞的点火性能对发动机燃烧过程和性能的重要影响，如火花塞的热值、电极间隙等参数会影响点火效果和使用寿命。（五）故障诊断与排除（20分钟）1.故障诊断方法介绍汽油机电控点火系统故障诊断的常用方法：直观检查法：通过观察点火系统各部件的外观、连接线路、插头等是否有损坏、松动、脱落等情况，初步判断故障所在。万用表检测法：使用万用表测量点火系统各部件的电阻、电压、电流等参数，与标准值进行比较，判断部件是否正常。例如，测量点火线圈的初级绕组和次级绕组电阻，判断点火线圈是否短路或断路；测量火花塞电极间的电阻，判断火花塞是否漏电等。示波器检测法：利用示波器观察点火系统的电压波形，分析波形的形状、频率、幅值等参数，判断点火系统的工作是否正常。如观察点火线圈次级电压波形，判断点火能量是否足够、点火时刻是否正确等。故障自诊断法：大多数现代汽车的电控点火系统都具备故障自诊断功能，ECU能够监测系统的工作状态，当检测到故障时，会将故障代码存储在内存中，并通过仪表板上的故障指示灯（CHECKENGINE）闪烁或其他方式提示驾驶员。使用故障诊断仪读取故障代码，根据故障代码的含义，初步确定故障部位。2.常见故障及排除方法火花塞故障：如火花塞积碳、电极磨损、绝缘体损坏等。讲解火花塞故障的原因，如混合气过浓、燃烧不完全、长时间高速行驶等。介绍排除火花塞故障的方法，如清洁积碳、更换火花塞等。点火线圈故障：包括点火线圈短路、断路、绝缘不良等。分析点火线圈故障的可能原因，如长时间工作过热、受潮、内部绕组损坏等。说明检测点火线圈故障的方法和更换点火线圈的步骤。传感器故障：以曲轴位置传感器为例，讲解传感器故障的现象（如发动机无法启动、启动困难、怠速不稳等）和原因（如传感器损坏、线路断路或短路等）。介绍如何使用万用表或示波器检测传感器的信号，以及更换传感器的注意事项。点火控制器故障：介绍点火控制器故障可能导致的问题（如点火时刻不准确、点火能量不足等）和检测方法（如测量控制器的输入输出信号、检查控制电路等）。说明更换点火控制器的方法和要点。通过实际的故障案例分析，让学生运用所学的故障诊断方法和排除技巧，进行故障诊断和排除，提高学生解决实际问题的能力。（六）课堂小结（5分钟）1.引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括汽油机电控点火系统的组成、工作原理、点火提前角的控制、主要部件的结构与工作特性以及故障诊断与排除方法等。2.强调重点知识和技能，如点火提前角对发动机性能的影响、电控点火系统故障诊断的思路和方法等，帮助学生巩固所学知识。3.鼓励学生在课后进一步查阅相关资料，加深对汽油机电控点火系统的理解，并关注汽车点火系统技术的发展动态。（七）课后作业（5分钟）1.书面作业简述汽油机电控点火系统的工作原理。分析影响点火提前角的因素有哪些。说明电控点火系统故障诊断的基本方法。2.实践作业观察一辆汽车的点火系统，识别各主要部件，并描述其功能。查阅资料，了解新型汽油机电控点火系统的特点和发展趋势，写一篇简短的报告。五、教学资源1.教材：选用与汽车发动机电控技术相关的专业教材，作为学生学习的主要参考资料。2.教具：准备汽油机电控点火系统的实物模型、实验台架、点火线圈、火花塞、传感器等实物教具，以及万用表、示波器、故障诊断仪等检测工具，方便学生进行观察和实际操作。3.多媒体课件：制作包含文字、图片、动画、视频等多种元素的多媒体课件，用于课堂教学，帮助学生更好地理解抽象的知识内容。4.案例资料：收集整理实际的汽油机电控点火系统故障案例，供课堂分析和课后作业使用，培养学生解决实际问题的能力。六、教学评价1.课堂表现