教学简案

项目四? 汽车发动机电喷系统

【组织教学】

检查学生出勤，作好学生考勤记录。分好学习小组，选出小组长。

强调学生学习的主体性，强调小组讨论与合作，正确制定计划并实施，小组长起学习组织者作用。

强调实习纪律，做好安全文明生产。

【课题导入】

1、汽车发动机电喷系统由那些系统组成？

2、汽车电喷系统与传统的汽油发动机控制有那些不一样呢？

3、电喷发动机系统具备了哪些功能？

【讲授新课】（6课时；12课时）

任务1 汽车发动机电喷系统的组成

一、空气供给系统

空气供给系统中，用空气流量计来检测发动机进气量的电喷系统称为 L 型电喷系统，用进气压力传感器来检测发动机进气量的电喷系统称为 D 型电喷系统。

空气供给系统的作用是为电喷发动机内可燃混合气的形成提供所需的空气，并计量和控制燃油燃烧时所需的空气量。

空气滤清器的作用是过滤空气中所含的灰尘和杂质，以减少对发动机汽缸等机件的磨损。

节气门的作用是控制和调节进入发动机内的空气量。机械节气门由驾驶员通过加速踏板来控制。电子节气门由发动机控制单元（又称发动机 ECU）通过直流电机来控制。在节气门体上，一般装有用来检测节气门开度的节气门位置传感器。

二、排气系统

排气歧管的作用是将发动机汽缸的废气从各缸排气门引出；

排气消声器的作用是消除废气中的火星和火焰，降低排气噪声；

三元催化器的作用是将排气管中排出的对人体有害的气体转化成对人体无害的物质。

三、燃油供给系统

汽车燃油供给系统由燃油箱、燃油泵（一般装在油箱内）、燃油分配管、油压调节器、喷油器等组成。

1. 燃油箱和燃油泵

燃油箱的作用是储存一定量的燃油，燃油泵的作用是为喷油器输送燃油。

2. 燃油分配管和油压调节器

燃油分配管的作用是将燃油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于燃油分配管的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。

油压调节器的安装位置有两种，一种是装在燃油泵上。这种油压调节器工作时，无论进气压力如何变化，它都将燃油压力调在一个定值（一般 350 kPa 左右），我们称它为绝对油压调节器；另一种是装在燃油分配管上，这种油压调节器是根据进气歧管内的压力的变化来调节燃油压力。

3. 喷油器

喷油器是发动机电喷系统的一个重要执行器，它接收发动机 ECU 喷油脉冲信号，准确控制喷油量，同时将燃油喷射后雾化。

四、电子控制系统

电子控制系统的作用是根据发动机的各种运行工况，确定最佳的燃油喷射量和最佳点火提前角，另外还可进行怠速控制、排放控制、故障存储与自诊断等。

电子控制系统由传感器、执行器、控制器（发动机电控单元）三大部分组成。

任务2 汽车发动机电喷系统的工作原理

1. 轿车发动机电控系统的组成和布置

轿车发动机电控系统的组成主要的传感器有：进气压力和进气温度传感器、发动机转速传感器、水温传感器、爆震传感器、前 / 后氧传感器、加速踏板传感器、节气门位置传感器、车速传感器等；主要的执行器有：密封双继电器、点火线圈、喷油器、炭罐电磁阀、电子节气门等。

2. 轿车发动机电控系统各传感器和执行器的工作原理

??? 1. 发动机转速传感器

??? 安装在飞轮的信号齿圈旁，负责采集发动机转速和曲轴位置信号。在发动机飞轮的信号齿圈上可均匀排列 60 个信号齿，为反映 1、4 缸到达上止点前 114° 的曲轴位置， 去掉了两个信号齿。

??? 2. 进气温度、空气传感器

??? 进气压力和温度传感器装在电子节气门后方的发动机进气总管上， 用来检测发动机的进气压力和进气温度。 发动机 ECU 根据进气压力传感器的信号，来确定基本喷油量；根据进气温度传感器的信号来修正喷油量。

3. 发动机水温传感器

?? 水温传感器安装在发动机出水室上，发动机 ECU 根据水温信息修正喷油和点火、调节怠速、控制冷却风扇和空调压缩机等。该传感器为负温度系数的热敏电阻。发动机 ECU 通过内部电路的处理将水温传感器电阻的变化转化为电压的变化。?

?? 4. 加速踏板位置传感器

?? 加速踏板位置传感器装在发动机舱前围板右侧， 它是霍尔式传感器， 发动机 ECU 根据传感器的信号控制电子节气门的开度、 修正喷射时间和点火提前角等。 当该传感器电路有故障时，将造成发动机不能加速。

? 5. 爆震传感器

?? 压电式传感器。爆震是由于点火过早导致可燃混合气在燃烧室中异常燃烧而产生的振动现象，爆震对发动机是有害的。

?? 6. 前氧传感器和后氧传感器

?? 前氧和后氧传感器分别装在排气管三元催化器的前端和后端。在含氧量不同的环境中，前氧传感器两电极产生的电位差为 0.1 ～ 0.9 V，电位差为 0.1 V 和 0.9 V 分别表示混合气过稀和过浓。

7.节气门（机械、电子）

? 电子节气门装在空气滤清器和进气总管之间。它由控制节气门的永磁电机和霍尔式双通道节气门位置传感器两部分组成。?????

?? 节气门的主要作用是：控制节气门的开度、调节发动机怠速、检测节气门开度。

?? 8. 点火线圈

? 点火线圈有不带高压线的和带高压线的两种形式。 轿车上使用的是点火线圈与高压线集成为一个整体的点火线圈， 它直接装在火花塞的上方， 为双点火线圈， 有两个初级绕组和两个次级绕组。

? 9. 喷油器

? ? 喷油器装在燃油分配管的下方。 喷油器的结构实际上是一个电磁阀， 当喷油器线圈通电时， 其阀针从底座上抬起， 燃油从底座上的小孔喷出。喷油器线圈由发动机 ECU 分别控制搭铁， 喷油次序为 1-3-4-2，在进气行程前喷油。??

10. 炭罐排放电磁阀

??? 当油箱内的汽油蒸气压力大于外界大气压力时，汽油蒸气经油箱顶部的蒸气管进入活性炭罐。活性炭罐内充满了颗粒状的活性炭粒，汽油蒸气中的汽油分子被吸附在活性炭表面。活性炭罐上的出气口经炭罐排放电磁阀、真空管与发动机进气歧管相连，当发动机运转时，若发动机工况满足炭罐排放电磁阀的开启条件， 发动机 ECU 控制该阀开启， 于是在进气管真空吸力的作用下，将汽油分子吸入发动机燃烧。??

11. 燃油泵

??? 油泵由一个永磁电机驱动， 最大工作电流可达 10 A 以上。 当油箱内大约还剩 6 ～ 8 L 油时， 组合仪表上的燃油报警灯会点亮， 此时应及时加油， 否则油泵电机就有可能因无油散热而被烧损。 将点火开关 CA00 旋至点火挡时， 油泵会工作 2 ～ 3 s， 在油管内建立起油压， 便于启动发动机； 当发动机未启动而无转速传感器的信号时， 发动机 ECU 控制密封双继电器停止对油泵的供电。?

?? 12. 惯性开关

惯性开关的作用是当车辆发生强烈的撞击时， 惯性开关触点断开， 切断密封双继电器右线圈通向发动机 ECU 的搭铁回路， 从而切断点火线圈和燃油泵的供电，防止发生火灾。?

三、轿车发动机电控单元（ECU）的主要功能

电控单元（ECU）是发动机的综合控制装置。它的功用是根据自身存储的程序对发动机各传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断、然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。

任务3 用诊断仪检测发动机电控系统

一、故障自诊断和汽车诊断仪概述

故障自诊断就是电子控制系统监测自身的运行情况， 诊断电子控制系统有无故障， 并采取相应的控制措施。发动机 ECU 这种“诊断自 身系统的故障， 记录故障代码， 并点亮发动机故障灯” 的功能称为发动机电控系统的故障自诊断功能。??

OBD－II（车载诊断标准II）诊断故障码简介：

诊断故障码有5位，第一位是字母，后面4位是数字

字母：“P”代表动力系统，“B”代表车身，“C”代表底盘，“U”代表车载网络系统 第二位字符是0，1，2或3 ：
　　 0 —— SAE（美国汽车工程师协会）定义的（通用）故障码；
　　 1 —— 汽车厂家定义的（扩展的）故障码；
　　 2或3—— 随系统字符（P，B，C或U）的不同而不同。动力系统故障码（P）的2或3由SAE留作将来使用；车身或底盘故障码的2为厂家保留，车身或底盘故障码的3由SAE保留。 第三位字符表示出故障的系统：
　　 1——燃油或空气计量故障； 2——燃油或空气计量故障； 3——点火故障或发动机缺火； 4——辅助排放控制系统故障； 5——汽车或怠速控制系统故障； 6——电脑或输出电路故障； 7——变速器控制系统； 8——变速器控制系统。 　　

最后两位字符表示触发故障码的条件。不同的传感器、执行器和电路分配了不同区段的数字，区段中最小的数字表示通用故障，即通用故障码。较大的数字称为扩展码，提供了更具体的信息，如电压低或高，响应慢，或信号超出范围。?

二、用诊断仪检测轿车发动机电控系统

1. 发动机电控系统和诊断仪的使用注意事项

(1) 在发动机运转时， 切不可断开蓄电池的连接导线， 以免损坏发动机 ECU 或其他电子元件。

(2) 切断蓄电池的连接导线后，才允许拔下或插上发动机电控系统电子元件的插头。

(3) 只能用数字万用表来检测而不能用指针式万用表或试灯来检测发动机电控系统。

(4) 关闭点火开关后，才能从汽车诊断插座上插、拨诊断仪的连接插头。

(5) 发动机熄火，打开点火开关后才能删除发动机 ECU 内记录的故障。

(6) 发动机熄火，打开点火开关后才能进行执行机构测试。

2. 用诊断仪读取和删除发动机 ECU 内的故障

步骤流程：

关闭点火开关， 连接并紧固蓄电池的负极电缆，将诊断仪连接到车内的诊断插座上，打开点火开关——操作诊断仪——选择车系——进入车型——选择发动机——读取故障码——记录故障码——清除故障码——再读取故障码——进行确认，有故障码以吗优先的原则进行检修。

【技能训练】（14课时；28课时）

一、目标任务

掌握汽车电喷系统的结构，原理与检测。

二、分组操作

1、介绍电控系统的布置

1 进入维修区的车辆应按“5S”标准套上保护套，将车辆正确停放在提升架（两柱、四柱、剪式提升架）上，检查支承是否到位。

　2 介绍元件时应突出位置特点及端子数量。

2、检测燃油压力

　1 关闭点火开关、空调系统开关。

　2 在连接处缠好棉纱，将共轨管上的供油管喉码拧松，先在供油管表面缠上棉布用鲤鱼钳左右拧转橡胶油管，拧松油管后左右拧车油管同时施加向后拉力，便可取下橡胶油管。

　3 用三通管将油压表接到燃油系统中。

　4 检查完喉码紧固情况后，取下棉纱。打开点火开关使燃油泵运行 2 s，必要时可反复操作以得到最高压力。然后，启动发动机检查系统油压。两次的数值应在 284 ～ 325 kPa范围内。

　5 熄火后，燃油压力可能会稍有变化，但压力应稳定和保持不变，下降值不大于 34 kPa。

　6 若以上数值不正常可使用汽车专用夹进行故障点判断，找出泄压点。具体方法如下：

　a. 将回油管夹紧，压力回升则油压调节器有故障。

　b. 停转发动机后在油压表前将供油管夹紧，10 min 后油压下降说明喷油器漏油。

　c. 在油压表与共轨管间夹紧油管，压力不足说明燃油泵自身有故障或滤清器堵塞，残压不足说明燃油泵单向阀损坏应更换燃油泵。

3、清洗及检查喷油器

　1 与上面步骤相同，泄压并拆除油管

　2 用工具拧松燃油导轨支架上的两个固定螺栓后，将工具、螺栓、分别摆放到工具车和零件车上。转动各喷油器，使其松动便于下一步的拆卸。

　3 用力将燃油导轨水平端起，用布堵住喷油器座孔，用塞头堵塞进油管口和回油管口。

　4 用螺丝刀撬出喷油器的安装卡簧，然后将喷油器从燃油导轨上依次取下。

　5 在喷油器的密封垫圈上涂抹上薄薄一层发动机机油后，将喷油器安装到清洗机的燃油导轨上。

　6 将喷油器全部安装到燃油导轨上之后，旋紧燃油导轨的压紧螺母，将燃油导轨和喷油器固定在清洗机上。将喷油器的电插头与插孔连接起来。将进油管与燃油导轨连接起来。

　7 打开位于清洗机侧面的主电源开关，开关上的指示灯点亮，清洗机内的油泵开始运转，建立系统油压。

　8 选择清洗方式，然后设置工作时间为 30 s，观察喷油器喷射的燃油的雾化质量，观察30 s 内喷油器的喷油量。

　9 打开卸油开关，使检测量杯中的清洗液流回储液箱，按相反步骤安装喷油器。

4、测量传感器的工作电压信号

　1 正确认识系统的 12 V 工作电压，常电 +B、附属设备供电（ACC）、 点火开关 ON 挡，以上三种电压的数据都较为接近，区别在于当时点火开关的位置。

　2 在发动机的电控单元或执行器中找出供电及搭铁信号　供电：将万用表黑色表笔接负极或搭铁，红笔接相应编号的导线端。点火开关旋转到点火挡，检查供电信号是否正常，正常值为 12 V 左右（发动机不启动）　搭铁：将万用表红色表笔接正极电源，黑笔接相应编号的导线端。检查搭铁信号是否正常，正常值为 0 V 左右。

　3 传感器由发动机控制电脑提供 5 V 的工作电压。供电及电脑搭铁的检查方法与上面的基本相同，只是电压数值的差别，所以不再重复。

5、测量温度类传感器

1 判断传感器的种类（水温传感器、进气温度传感器、油温传感器、排气温度传感器、蒸发器出口温度传感器、车内、外温度传感器等）。以上传感器有相同的特性（电阻值随温度变化而变化）。

　2 使用万用表电阻挡时，注意量程的选择。红、黑表笔分别接传感器端子，若单线，则黑笔接外壳。通过人为改变环境温度，检查数值变化规律是否正常。正温度系数电阻，温度升高阻值升高；负温度系数电阻，温度升高阻值下降；临界温度系数电阻，温度达到规定值阻值变化（多为温度开关感应，如电子散热风扇开关）。

6、测量压力类传感器

　1 压力开关一般采用就车测量方式，开关只存在导通或断开两种工作状态。判断非常简单，所以不作详细描述

　2 进气压力传感器可通过外加工作电压后，用手动真空泵或大针筒在感应处人为制作出变化的真空度，观察信号电压的变化规律

7、测量磁感应类传感器

　1 判断传感器种类

　磁脉冲式曲轴位置传感器、轮速传感器、变速器转速传感器等多为磁感应类传感器。此类传感器的特征是一般会有信号齿轮及自身带有磁性且中部有金属凸起。

　2 测量方法

　a. 测量输入电压信号，上文已描述

　b. 厚薄规检查气隙为 0.5 ～ 1 mm。具体应按照维修手册的相关规定

　c. 测量传感器电阻值，因内部有螺旋线圈，标准请查阅对应车型手册

　d. 用螺丝刀或其他金属在感应器上晃动，通过使用指针式万用表在传感器的端子上测量是否有交流电压的产生。

8、用诊断仪检测发动机电控系统

　1 读取和删除发动机 ECU 内的故障

　2 对发动机电控系统进行参数测量

　3 对发动机电控系统进行执行机构测试

三、巡回指导

1、观察每个小组的计划制定和学习进展。

2、对于检查发动机电喷系统传感器、执行器元件及电压时，老师要特别注意学生的安装规范、安全和可靠。

3、及时恰当引导，讲解个别难点。

4、注意学生学习的安全操作。

【课程评价】（1课时；2课时）

本次课主要讲解了电喷系统的基本结构和工作原理、各元件的安装位置。汽车电喷系统的燃油压力形成及测量方法，如何使用诊断仪读取和删除发动机 ECU 内的故障及参数测量与执行机构测试。

个人自我评价课程中的得失，对汽车电喷系统的理解和检测计划的制定做一评价。各小组讨论和评价小组成员在实施过程的得失，讨论如何在后续的课程中怎样改进。

最后，老师总结陈词，评价本项目的实施情况，总结得失，提出改进意见。

【布置作业】

1. 观察桑塔纳 3000 轿车上发动机电喷系统，并说明电喷系统各元件的安装位置和主要作用。
2. 观察轿车上发动机电喷系统，并说明电喷系统各元件的安装位置和主要作用。
3. 查阅资料，简述发动机 ECU 的功能有哪些？
4. 请根据图 4-2-6，简述发动机转速传感器的工作原理，并说明为什么该传感器损坏发动机就不能启动。
5. 请根据图 4-2-7 和图 4-2-8，简述进气压力和温度传感器的工作原理。
6. 请根据图 4-2-9，简述发动机水温传感器的工作原理，并说明该传感器有故障对发动机会造成什么影响。
7. 请阅读教材、查阅相关资料，并在车上认真观察，简述下列元件出现故障后，对发动机电控系统将造成什么影响。
8. 什么叫发动机电控系统的故障自诊断？
9. 使用诊断仪应注意什么？
10. 简述用诊断仪读取和删除发动机 ECU 内故障的操作步骤。
11. 简述用诊断仪进行参数测量和执行机构测试的目的和意义。

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