汽車電子控制技術教案項目四 任務一教案

教案班級課程教師時間年月日第周星期第節(jié)課題項目四任務一認知燃油噴射電子控制系統(tǒng)課程類型□核心課程□項目課程□實踐課程教學方法□講授法□演示法□討論法□案例教學□情景教學□實驗教學□文獻查閱□問題啟發(fā)□項目教學□其他：教學目標知識目標：1.掌握電子控制系統(tǒng)功用與組成；2.掌握電子控制系統(tǒng)傳感器、執(zhí)行器作用、安裝位置、工作原理、分類。能力目標：學會使用萬用表、示波器、故障診斷儀等檢測裝置素質目標：學會團隊之間的相互協(xié)作。教學重點1.電子控制系統(tǒng)傳感器的工作原理。2.電子控制系統(tǒng)傳感器的功用?！虒W難點1.電子控制系統(tǒng)傳感器的工作原理2.……教學過程一、電子控制系統(tǒng)功用與組成1、電子控制系統(tǒng)的功用主要是ECU根據(jù)空氣流量計信號和發(fā)動機轉速信號確定基本噴油時間，在根據(jù)其他傳感器對噴油時間進行修正，并按最后確定的總噴油時間向噴油器發(fā)出指令，使噴油器噴油或斷油。2、電子控制系統(tǒng)由傳感器、電控單元（ECU）、執(zhí)行器三部分組成。如圖4-1所示。3、噴油正時和噴油量控制（1）、噴油正時控制：即控制噴油器開始噴油時刻，最佳的噴油正時一般是使各缸進氣行程的開始時刻與噴油結束時刻同步；分同步噴射和異步噴射兩種方式。①、同步噴射：定義：是指汽油的噴射與發(fā)動機運轉同步，ECU根據(jù)曲軸的轉角位置來控制開始噴射的時刻。又分有同時噴射、分組噴射和順序噴射。適用范圍：發(fā)動機穩(wěn)定工況的大部分運轉時間里以同步方式工作。②、異步噴射：定義：是指ECU只根據(jù)傳感器的輸入信號控制開始噴油時刻，與曲軸轉角位置無關。它是一種臨時的補償性的噴射。適用范圍：發(fā)動機處于起動、加速等非穩(wěn)定工況。（2）、噴油量控制目的：使發(fā)動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的噴油量，以提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和降低排放污染。當噴油器的結構和噴油壓差一定時，噴油量的多少取決于噴油時間。①．起動時的同步噴油量控制在發(fā)動機轉速低于規(guī)定值或點火開關接通位于STA（起動）檔時，噴油時間的確定見圖，ECU根據(jù)冷卻液傳感器信號（THW信號）和冷卻液溫度——噴油時間確定基本噴油時間，根據(jù)進氣溫度傳感器（THA信號）對噴油時間作修正（延長或縮短）。然后在根據(jù)蓄電池電壓適當延長噴油時間，以實現(xiàn)噴油量的進一步的修正，即電壓修正。起動時的基本噴油時間噴油時間的確定②．起動后的同步噴油量控制噴油持續(xù)時間=基本噴油持續(xù)時間×噴油修正系數(shù)+電壓修正值D型根據(jù)發(fā)動機轉速信號和進氣管絕對壓力信號確定基本噴油時間。L型根據(jù)發(fā)動機轉速信號和空氣流量計信號確定基本噴油時間。二、傳感器傳感器是信號轉換裝置，安裝在發(fā)動機的各個部位，其功用是檢測發(fā)動機運行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)和化學參數(shù)等，并將這些參數(shù)轉換成計算機能夠識別的電信號輸入ECU。檢測發(fā)動機工況的傳感器有：水溫傳感器、進氣溫度傳感器、發(fā)動機轉速、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器、空調離合器開關等。教學過程（一）．空氣流量計空氣流量計是測量發(fā)動機進氣量的裝置，它將吸入的空氣量轉換成電信號送至ECU,作為決定噴油量的基本信號之一，主要用于L型EFI系統(tǒng)。根據(jù)測量原理不同，空氣流量計有葉片式、卡門旋渦式、熱線式及熱膜式幾種類型。1.熱線式空氣流量計20世紀80年代后生產(chǎn)的日本日產(chǎn)公爵轎車和美國福特車系轎車多數(shù)采用熱式空氣流量計，熱式空氣流量計的主要元件是熱線電阻，可分為熱線式和熱膜式兩種類型，其結構和工作原理基本相同。熱線式空氣流量計結構如圖4-2所示。圖4-2熱線式空氣流量計2.熱膜式空氣流量計熱膜式空氣流量計結構如圖4-4所示。其結構和工作原理與熱線式空氣流量計基本相同，只是把發(fā)熱體由熱線改為熱膜，熱膜是把發(fā)熱金屬鉑固定在樹脂薄膜上構成的。這種結構可使發(fā)熱體不直接承受空氣流動所產(chǎn)生的作用力，增加了發(fā)熱體的強度，提高了空氣流量計的可靠性。圖4-4熱膜式空氣流量計（二）．進氣管絕對壓力傳感器采用速度密度方式檢測進氣量的EFI系統(tǒng)(如Bosch公司的D系統(tǒng))，是利用進氣壓力傳感器來間接地測量發(fā)動機吸入的空氣量。由于空氣在進氣歧管內流動時會產(chǎn)生壓力變化，進氣壓力傳感器是通過檢測發(fā)動機進氣歧管內空氣絕對壓力(真空度)的變化，并轉換成電壓信號，間接地測量進氣量，與轉速信號一起輸送到微機控制裝置，作為決定噴油器基本噴油量的依據(jù)。圖4-5半導體壓敏電阻式進氣壓力傳感器結構（三）．節(jié)氣門位置傳感器（IMAPS）作用：檢測節(jié)氣門的開度及開度變化，此信號輸入ECU，控制燃油噴射及其他輔助控制。1.電位計式節(jié)氣門位置傳感器利用觸點在電阻體上的滑動來改變電阻值，測得節(jié)氣門開度的線形輸出電壓，可知節(jié)氣門開度。全關時電壓信號應約為0.5V，隨節(jié)氣門增大，信號電壓增強，全開時約為5V。2.觸點式節(jié)氣門位置傳感器由滑動觸點和兩個固定觸點（功率觸點和怠速觸點）組成。節(jié)氣門全關閉時，可動觸點與怠速觸點接觸，當節(jié)氣門開度達50°以上時，可動觸點與怠速觸點接觸，檢測節(jié)氣門大開度狀態(tài)。3.綜合式節(jié)氣門位置傳感器由一個電位計和一個怠速觸點組成，工作原理和前兩種相同。（四）．進氣溫度傳感器功用：給ECU提供進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制的修正信號。D型安裝在空氣濾清器或進氣管內，L型安裝在空氣流量計內。進氣溫度傳感器內的熱敏電阻隨著進氣溫度的增大而減小，使得分壓值也隨之減小，ECU根據(jù)分壓來判斷進氣溫度。（五）．冷卻水溫度傳感器功用：給ECU提供發(fā)動機冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制修正信號。安裝在氣缸體水道或冷卻水出口處。（六）氧傳感器汽車安裝了三元催化轉換器，空燃比一旦偏離理論空燃比（14.7：1），三元催化劑對CO、HC和NOx的凈化能力急劇下降。故在排氣管中插入氧傳感器（如圖4-14所示），根據(jù)排氣中的氧濃度測定空燃比，向微機控制裝置發(fā)出反饋信號，控制空燃比接近于理論值。目前已實際應用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種氧傳感器，前者的六方為22mm，后者的六方為17mm，因二者的材料不同，特性不同，不能互換使用。正常情況下氧傳感器輸出電壓應在0.1～0.9V之間變化，通常每10s內變化8次。一般來說，當輸出電壓為0.5～0.9V時說明混合氣濃，當輸出電壓為0.1～0.5V時說明混合氣稀。（七）．凸輪軸/曲軸位置傳感器1.功用凸輪軸位置傳感器：給ECU提供曲軸轉角基準位置（第一缸壓縮上止點）信號，作為燃油噴射控制和點火控制的主控信號。曲軸位置傳感器：檢測曲軸轉角位移，給ECU提供發(fā)動機轉速信號和曲軸轉角信號，作為燃油噴射和點火控制的主控信號。2.電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器組成：上部分為曲軸位置傳感器，有帶一個凸齒的G轉子和兩個感應線圈G1和G2組成。下部分為曲軸位置傳感器由一個帶24個凸齒的Ne轉子和一個Ne感應線圈組成。原理：利用電磁線圈產(chǎn)生的脈沖信號來確定發(fā)動機轉速和各缸的工作位置。檢3.霍爾式凸輪軸/曲軸位置傳感器組成：如圖，由轉子、永久磁鐵、霍爾晶體管和放大器組成。原理：ECU通過電源使電流通過霍爾晶體管，旋轉轉子的凸齒經(jīng)過磁場時使磁場強度改變，霍爾晶體管產(chǎn)生的霍爾電壓放大后輸送給ECU，ECU根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的次數(shù)確定曲軸轉角和發(fā)動機轉速。4.光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器組成：由轉子、發(fā)光二極管、光敏二極管和放大器組成。原理：利用發(fā)光二極管作為信號源。隨轉子轉動，當透光孔與發(fā)光二極管對正時，光線照射到光敏二極管上產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)放大電路放大后輸送給ECU。三、電控單元ECU電控單元俗稱電腦或ECU。ECU是一種電子綜合控制裝置，它是電子控制汽油噴射裝置的控制中樞，它由模擬數(shù)字轉換器，只讀存儲器ROM，隨機存儲器RAM、邏輯運算裝置和一些數(shù)據(jù)寄存器等組成。它通過分析各種傳感器提供的發(fā)動機工況數(shù)據(jù)，并借助于編好程序的綜合特性曲線，發(fā)出噴油器和點火提前角的控制脈沖。四、執(zhí)行器執(zhí)行器是發(fā)動機控制系統(tǒng)中執(zhí)行機構，受ECU控制