下载文档原格式
《汽车电控发动机》课程实践教学大纲一、课程简介本课程是车辆工程专业的一门主要专业课，本课程主要讲述汽车发动机的电子控制技术，主要包括电控燃油喷射系统、电控点火系统、辅助控制系统、电控柴油机系统、典型电控系统介绍、电控系统检测与故障排除等内容。
二、课程实验目的了解实验所用典型仪器、设备工作原理和使用方法，并具备独立使用仪器进行实验的能力；掌握电控系统检测的基本程序和方法；培养学生实践能力；加深学生对该课程内容的理解和掌握。
三、实验基本要求与方式1、基本要求实验前：实验指导教师应确保实验仪器、设备工作状态良好；了解实验的内容、方法；对学生讲解实验主意事项。
参加实验的学生应熟习实验的内容、方法和主意事项，并作好记录的准备。
实验中：实验指导教师对实验的过程和操作方法进行指导；学生要遵守实验室的相关规定，严格按实验指导书的步骤进行操作，作好实验记录。
实验后：关好仪器和设备，写出实验报告。
2、实验方式利用仪器和设备对电控元件进行检测和实验。
四、实验报告写出实验名称、目的、方法和步骤，以及所使用的仪器、设备型号，对实验结果进行分析和研究，得出相应的结论。
五、考试（考核）方法与规定实验占总成绩的30%；考核方法由实验过程、结果和报告的情况确定。
六、实验项目设置与内容七、教材及实验指导书名称：1.教材：2.实验指导书：实验一：传感器的认知与检测（1）一、目的和要求掌握空气流量计、节气门位置传感器、进气压力传感器的结构与工作原理；掌握的检测方法；了解的常见故障二、实训器材1、工具：常用工具，万用表、K81汽车诊断仪。
2、设备：桑塔纳2000轿车AJR型发动机、丰田电喷发动机实训台架各一台，桑塔纳2000和丰田皇冠轿车整车各一辆、电控发动机模拟教学试验板。
三、实验内容（1）空气流量传感器检测由于测量原理与结构不同，测量方法也不同。
1．叶片式空气流量计叶片式空气流量计有5线与7线两种，5线叶片式空气流量计内没有油泵开关，7线叶片式空气流量计内装有油泵开关。
交通与汽车工程学院《汽车发动机原理实验》实验指导书适用专业:热能与动力工程（汽车发动机）课程代码: 8235540学时: 16 学分: 1 编写单位:车辆动力工程系编写人:童勇审核人:曾东建审批人:孙仁云目录实验一发动机机械损失的测定（03027001*） (2)实验二四冲程发动机的负荷特性实验（03027002*） (6)实验三发动机的速度特性（03027003*） (8)实验四点火提前角调整特性（03027004*） (10)实验五柴油机调速特性实验（03027005*） (12)实验六发动机万有特性实验（03027006*） (14)实验七柴油机供油提前角调整特性实验（03027011*） (20)实验报告格式及要求 (22)主要参考文献 (22)附录1 内燃机进气状态及修正系数 (23)附录2 内燃机速度特性示范 (25)附录3 内燃机负荷特性示范 (26)附录4 内燃机万有特性示范 (27)附录5 柴油机调速特性示范 (28)注：根据实验室设备状况选作其中共计16学时实验。
实验一 发动机机械损失的测定（03027001*）一、实验目的和任务1、通过讲授和进行发动机机械效率的实际操作，熟悉常用的发动机测试设备，学会正确地操作，并懂得正确地进行发动机实验的方法。
2、掌握用灭缸法测定多缸发动机的机械效率。
二、实验仪器、设备及材料供实验用多缸柴油机（或汽油机）1台，测功机1台，油耗和转速测定装置1套、秒表、气压计、干湿球温度计、工具等各一套。
三、实验原理、步骤及注意事项（－）熟悉发动机实验用各项测试设备，结合课堂讲授，在教师和实验员的具体指导下，通过操作实践掌握：各项发动机测试设备的操作方法和注意事项；发动机实验程序，测试结果的整理和实验报告的制作。
（二）发动机机械损失的测定 可用下列方法测定发动机的机械损失：示功图法 从示功仪器录取气缸示功图，从中求出指示功率P i ，又从测功测得的有效扭矩T tq ，求得有效功率P e 值。
一、实训目的通过本次实训，了解汽车点火系统的基本组成、工作原理及检测方法，掌握点火系统各部件的检测技能，提高对点火系统故障的诊断与排除能力。
二、实训内容1. 点火系统概述点火系统是汽车发动机的重要组成部分，其主要功能是按照发动机的工作要求，在适当的时候产生高压电，将混合气点燃，推动发动机工作。
点火系统主要包括以下部件：蓄电池、发电机、点火线圈、断电器、分电器、点火控制器、火花塞等。
2. 点火系统各部件检测（1）蓄电池检测使用万用表测量蓄电池的正负极电压，正常电压应在12V左右。
若电压过低，则需检查发电机是否正常工作。
（2）发电机检测打开点火开关，使用万用表测量发电机的输出电压，正常电压应在13V左右。
若电压过低，则需检查发电机皮带、电刷、滑环等部件。
（3）点火线圈检测使用万用表测量点火线圈的初、次级绕组电阻，正常电阻值应符合产品说明书要求。
若电阻过大或过小，则需检查点火线圈是否损坏。
（4）断电器检测观察断电器触点是否烧蚀、油污、间隙过大或过小。
若触点损坏，则需更换断电器。
（5）分电器检测检查分电器齿轮是否磨损、松动，分电器轴是否弯曲或磨损。
若存在问题，则需更换分电器齿轮或轴。
（6）点火控制器检测使用万用表测量点火控制器的输入、输出电压，正常电压应符合产品说明书要求。
若电压异常，则需检查点火控制器是否损坏。
（7）火花塞检测观察火花塞电极是否烧蚀、积炭、油污。
若存在问题，则需更换火花塞。
3. 点火系统故障诊断根据点火系统各部件的检测结果，分析故障原因，并进行相应的维修处理。
三、实训过程1. 按照实训内容，对点火系统各部件进行检测。
2. 记录检测数据，分析故障原因。
3. 根据故障原因，进行维修处理。
4. 检查维修效果，确保点火系统恢复正常工作。
四、实训总结通过本次实训，我们了解了汽车点火系统的基本组成、工作原理及检测方法，掌握了点火系统各部件的检测技能，提高了对点火系统故障的诊断与排除能力。
以下是本次实训的收获：1. 熟悉了点火系统各部件的结构和功能。
目录1.目录………………………………………………………………………2.项目一电控系统总体构造的认识……………………………………3.项目二空气流量计传感器及进气温度传感器的检测…………4.项目三节气门位置传感器的检测……………………………………5.项目四霍尔传感器的检测……………………………………6.项目五曲轴位置传感器的检测………………………………7.项目六点火系统的构造、电路及元件检测…………………8.项目七冷却液温度传感器的检测………………………………9.项目八爆震传感器及氧传感器的检测………………………………10.项目九油泵与喷油器的检测………………………………………11.项目十 AJR发动机常见故障分析及解答……………………………12.项目十一 AJR电喷发动机加速不良的故障诊断和排除…………项目一发动机电控系统总体结构认识一、目的和要求1．了解发动机电子控制系统总体组成。
2．区分与识别发动机电子控制系统的主要传感器和执行器。
3．了解发动机电子控制系统的工作原理。
4．了解实习用发动机电控单元的型号及对其编码的识别。
图1 发动机电子控制系统示意图1-电动燃油泵；2-燃油滤清器；3-活性碳罐电磁阀；4-活性碳罐；5-带输出驱动机级的点火线圈；6-凸轮轴位置传感器；7-喷油器；8-燃油压力调节器；9-节气门控制组件；10-空气流量计；11-氧传感器12-冷却液温度传感器；13-爆震传感器；14-曲轴位置传感器；15-进气温度传感器；16-发动机控制单元二、实训课时实训共安排6课时。
三、实训条件1．工具：常用工具1套。
2．设备：桑塔纳AJR电喷发动机故障实验台一台，动态或静态解剖发动机台架一台。
桑塔纳时代超人或超越者故障汽车整车一辆。
3．教具：AJR汽车电控系统示教台。
四、原理与应用(1)、电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC）来完成的，其主要功能是控制空燃比、喷油时刻与点火时刻。
实训任务12实车点火系统的拆装
1.实训内容及目的
1）掌握实车点火系统的拆装方法。
2.实训器材和用具
1）大众速腾汽车一辆。
2）常用工具一套。
3.实训注意事项
1）实训中的安全注意事项。
2）在拆装蓄电池时，防止线路短路或搭铁。
4实训操作步骤
1.点火系统的拆卸
1）关闭点火开关。
关闭点火开关
2）拆下蓄电池负极搭铁线。
蓄电池负极搭铁线
3）拔下与点火模线圈接的插接器。
拔下与点火模线圈接的插接器
4）松开点火线圈的固定丝，拆下点火线圈拔下与火花塞相连的4根高压导线。
拆下固定丝与缸线
5）取下点火线圈。
点火线圈
6）用火花塞套筒拧下汽缸盖上的火花塞，将缸盖上的火花塞孔用棉纱堵好。
拆火花塞
5.实训记录单。
发动机点火系统检查与故障排除实训报告1、检查点火线圈总成的供电电压断开_______缸点火线圈总成连接器，线束侧连接器各端子如图6-40所示，接通过点火开关，用万用表测端子1(+B)—端子4（GND）之间电压，测得为_______V，是否正常？_______。
图6-40 点火线圈线束侧连接器图6-41 ECU线束侧连接器2、检查点火线圈总成IGF信号线路断开ECU连接器，ECU线束侧连接器如图6-41所示。
用万用表测点火线圈线束侧连接器端子2与ECU端子81之间的电阻，为_______Ω，是否正常？_______。
测端子2或ECU 端子81—车身搭铁之间的电阻，为_______KΩ，是否正常？_______。
3、检查点火线圈总成IGT信号线路参见图6-39，用万用表测点火线圈线束测连接器端子3与ECU端子82（或83或84或85）之间的电阻，为_______Ω，是否正常？_______。
测端子2或ECU端子82（或83或84或85）—车身搭铁之间的电阻，为_______KΩ，是否正常？_______。
图6-39丰田卡罗拉1ZR—FE发动机点火系统控制电路4、检查点火线圈总成搭铁电路参见图6-39，用万用表测点火线圈线束侧连接器端子4与车身搭铁之间的电阻，为_______Ω，是否正常？_______。
5、检查点火线圈总成电源线路点火线圈总成电源电路如图6-42、6-43所示。
用万用表点火线圈线束侧连接器端子1与1A-4之间的电阻，为_______Ω，是否正常？_______。
测端子1或1A-4与搭铁之间的电阻，为_______KΩ，是否正常？_______。
图6-42 1ZR-FE发动机点火线圈电源电路图6-43 IG2继电器（集成继电器）连接器6、检查ECU电源电路（参见图6-44）打开点火开关为ON档，用万用表测量ECU线束A50-1、A50-2、A50-20、A50-28、A50-44与搭铁的电压，测得为_______V，是否正常？_______。
实训项目1：拆装工具的使用一、实训目标掌握常用工具的正确使用方法。
二、实训学时二课时三、实训设备1、工具箱一台2、发动机一台四、实训操作步骤1、活扳手的型号和使用2、呆扳手的型号和使用3、扭力扳手的使用4、管钳子的使用5、套筒工具的使用6、各种钳子的使用7、螺钉旋具的种类和使用8、锤子的使用9、铜棒的使用10、各种专用工具的使用11、游标卡尺、千分尺、百分表的使用12、实训安全知识及要求五、教学效果评价1、能够正确的选用和使用工具。
2、能够识别各种工具的名称。
3、能够了解各种工具的特点和性能。
4、能够掌握使用中的各种灵活用法。
六、注意事项1、注意各种专用工具的使用方法2、注意每种工具现有的型号实训项目2：发动机附件的拆装一、实训目标1、掌握发动机附件的名称及原理与作用2、掌握发动机附件的拆卸方法二、实训学时二学时三、实训设备1、BN492发动机六台2、拆装工具箱六台3、拆装翻转架六台四、技术要求1、工具与螺栓或其它部件必须匹配使用。
2、各种于预紧装置禁止超过原机器的标准。
3、塑料件上的螺栓预紧力不易过大。
五、实训操作步骤1、拆开蓄电池连接线。
2、拆下放油螺栓，放出发动机润滑油。
3、打开水箱放水阀和机体放水阀，放出冷却水。
4、拆下点火系的高压线，并拆下分电器总成。
5、拆下曲轴箱通风装置、空气滤清器及燃油供给系统总成。
6、拆下汽油泵及油管。
7、拆下水泵总成。
8、拆下空气压缩机总成、发电机总成、起动机总成。
9、拆下机油滤清器和离心式机油细滤器总成。
10、拆下离合器分离叉和离合器总成。
11、清理设备六、教学效果评价1、正确的选用使用工具，仪器。
2、规定课时内正确完成操作并记录数据。
3、操作过程中要说出步骤，应注意的事项以及各部件的名称等。
4、操作过程中能说明各部件工作原理，作用，种类，性能等相关知识。
七、注意事项1、拆卸过程中要注意顺序和一些特殊的标记，以便于安装。
2、实训拆装的零部件要有规律的摆放整齐、使用的工具要在实训后擦拭、请点并接受验收。
发动机点火系检测实验 一、实验目的 1、了解汽油机电控点火系统组成及工作原理 2、掌握点火提前角的基本原理 3、掌握四缸四冲程发动机凸轮轴信号与各缸四个冲程的关系。 4、掌握点火提前角的测量与调节方法
二、实验原理及方法 1、点火系统的功用 点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。
2、点火系统的类型 发动机点火系统，按其组成和产生高压电方式的不同可分为传统蓄电池点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统和磁电机点火系统。
传统蓄电池点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和断电器的作用，将电源提供的6V、12V或24V的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。传统蓄电池点火系统由于存在产生的高压电比较低、高速时工作不可靠、使用过程中需经常检查和维护等缺点，目前正在逐渐被电子点火系统和微机控制点火系统所取代。
电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件(晶体三极管)组成的点火控制器将电源提供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。与传统蓄电池点火系统相比具有点火可靠、使用方便等优点，是目前国内外汽车上广泛采用的点火系统。
微机控制点火系统与上述两种点火系统相同，也以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将电源的低压电转变为高压电，再由分电器将高压电分配到各缸火花塞，并由微机控制系统根据各种传感器提供的反映发动机工况的信息，发出点火控制信号，控制点火时刻，点燃可燃混合气。它还可以取消分电器，由微机控制系统直接将高压电分配给各缸。微机控制点火系统是目前最新型的点火系统，已广泛应用于各种中、高级轿车中。
磁电机点火系统由磁电机本身直接产生高压电，不需另设低压电源。与传统蓄电池点火系统相比，磁电机点火系统在发动机中、高转速范围内，产生的高压电较高，工作可靠。但在发动机低转速时，产生的高压电较低，不利于发动机起动。因此磁电机点火系统多用于主要在高速、满负荷下工作的赛车发动机，以及某些不带蓄电池的摩托车发动机和大功率柴油机的起动发动机上。
其他分类比较见下表 3、点火系统的基本要求 点火系统应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以下基本要求： 3.1.能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压 使火花塞两电极之间的间隙击穿并产生电火花所需要的电压，称为火花塞击穿电压。火花塞击穿电压的大小与电极之间的距离(火花塞间隙)、气缸内的压力和温度、电极的温度、发动机的工作状况等因素有关。试验表明，发动机正常运行时，火花塞的击穿电压为7～8kV，发动机冷起动时达19kV。为了使发动机在各种不同的工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应在15～20kV。 3.2.电火花应具有足够的点火能量 为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具备一定的能量。发动机工作时，由于混合气压缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量较小(1～5mJ)，传统点火系统的火花能量(15～50mJ)，足以点燃混合气。但在起动、怠速以及突然加速时需要较高的点火能量。为保证可靠点火，一般应保证50～80mJ的点火能量，起动时应能产生大于100mJ的点火能量。 3. 3. 点火时刻应与发动机的工作状况相适应 首先发动机的点火时刻应满足发动机工作循环的要求；其次可燃混合气在气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间(千分之几秒)，所以要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程终了(上止点)点火，而应适当地提前一个角度。这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分燃烧，发动机才能发出最大功率。
4、点火系统的特点 汽车发动机的点火系统与汽车上其他电器设备一样，采用单线制连接，即电源的一个电极用导线与各用电设备相连，而电源的另一个电极则通过发动机机体、汽车车架和车身等金属构件与各用电设备相连，称为搭铁，其性质相当于一般电路中的接地。搭铁的电极可以是正极也可以是负极。因为热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧电极温度高，因而电子容易从中心电极向侧电极发射，使火花塞间隙处离子化程度高，火花塞间隙容易被击穿，击穿电压可降低15％～20％。因此，无论整车电气系统采用正极搭铁还是负极搭铁，点火线圈的内部连接或外部接线，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负极，即火花塞电流应从火花塞的侧电极流向中心电极。
5．下面介绍较常见的点火系统及组成 5.1、磁感应式电子点火系统 解放CA1092、东风EQ1092、北京BJ2020等型汽车以及早期生产的部分轿车，都装配了磁感应式电子点火系统。它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈和火花塞等组成，参见磁感应式电子点火系统原理图（图1）。
磁感应式分电器主要由磁感应传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线在1圈等组成。当发动机工作时，分寄电器通过转子、定子，使传感线器1圈内的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。其突出优点是结构简单，不需外加电源。 点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器，主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号，控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止，使点火线圈产生高压电。此外，点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。
5.2、霍尔式电子点火系统 解放CA6440、解放CA1046型汽车以及早期生产的部分轿车，大都采用了霍尔式电子点火系统。它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。参见霍尔式电子点火系统电路图（图2）。 霍尔式分电器主要由霍尔传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。发动机工作时，分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。与磁感应传感器不同的是，霍尔传感器需要一个输入电压。
5.3、微机控制点火系统 在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由微机控制称为微机控制点火系统。现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器(点火器)、点火线圈和火花塞等组成。参见微机控制点火系统原理图（图3）。
传感器是监测发动机工况信息的装置。传感器的结构形式和装配数量依车而异，主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器飞节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。 电子控制器用ECU表示。ECU是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一，生产厂家或公司不同，生产年代和控制内容不同，采用的名称也不尽相同。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数A/D转换器或模数D/A转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机，通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，然后输出指令信号，控制有关执行器(如点火器)工作。 点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。各型发动机点火器的内部结构各不相同，有的发动机并不配置点火器，大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部；有的点火器只有一只达林顿三极管，仅起开关作用，其它电子控制元件则与电子控制器制成一体；有的点火器除开关作用外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。 此外，微机控制点火系统又分为分配式(有配电器)点火系统和直接式(无配电器)点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。到目前为止，无分电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。其优点如下：
1)在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点火能量。 2)对无线电的干扰大幅度降低。 3)避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可靠性提高。 4)高速时点火能量有保证。 5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置，为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。 6)无需进行点火正时方面的调整，使用、维护方便。
双缸点火方式 双缸点火方式指两个气缸合用一个点火线圈，因此这种点火方式只能用于气缸数目为偶数的发动机上。如果在4缸机上，当两个缸活塞同时接近上止点时（一个是压缩另一个是排气），两个火花塞共用同一个点火线圈且同时点火，这时候一个是有效点火另一个则是无效点火，前者处于高压低温的混合气之中，后者处于低压高温的废气中，因此两者的火花塞电极间的电阻完全不一样，产生的能量也不一样，导致有效点火的能量大得多，约占总能量的80左右。
双缸电子点火系统原理示意图 单独点火方式 单独点火方式是每一个气缸分配一个点火线圈，点火线圈直接安装在火花塞上的顶上，这样还取消了高压线。这种点火方式通过凸轮轴传感器或通过监测气缸压缩来实现精确点火，它适用于任何缸数的发动机，特别适合每缸4气门的发动机使用。因为火花塞点火线圈组合可安装在双顶置凸轮轴（DOHC）的中间，充分利用了间隙空间。由于取消分电器和高压线，能量传导损失及漏电损失极小，没有机械磨损，而且各缸的点火线圈和火花塞装配在一起，外用金属包裹，大幅减少了电磁干扰，可以保障发动机电控系统的正常工作。
