怠速控制)

怠速控制系统教学设计方案课题怠速控制系统课型理论课时授课时间任务描述怠速控制系统是当代电喷汽油发动机控制中的一个重要组成部分。怠速工况的控制性能，反映了汽车的技术性、稳定性、动力性、经济性、污染性等各种技术指标。怠速控制是指对怠速空气量的控制。它要实现的功能除了稳定基本怠速以外，还可以将一些过去要利用各种附加装置才能实现的功能集中起来，使进气系统更加简化。教学目标1.了解怠速控制系统的功能与组成。2.熟悉节气门直动式怠速控制执行机构的结构及特点。3.了解各种旁通式空气式控制区别。4.掌握怠速控制阀的控制内容。教学资源1.教材、教案、ppt课件、电脑以及相关教学资料2.多媒体教室教学重难点1.直动式及旁通式的工作原理。2.怠速控制阀的控制内容。教学方法1.头脑风暴法2.小组讨论3.讲授教学组织通过PPT多媒体教学课件，展现课程任务。使用视频、图片等使学生感性认识并讨论怠速控制系统的功用、分类及特点.教学过程教学阶段（可以按照完成这一模块（任务）的步骤呈现）学习任务知识点活动设计（师生活动，如：讲解、示范、组织、指导、操作等）估用时间导入新课认识怠速1.什么叫怠速？2.怠速的高低对发动机的影响？通过提问交流的方式引入新课5任务1汽油机怠速控制系统的作用及组成1.功能：在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转2.组成：传感器、ECU、和执行元件组成方框图如图1所示图1怠速控制系统组成图一般在以下几种情况下都需要提高发动机怠速（也称快怠速）：1.发动机起动后，冷却水没有达到正常温度之前，应自动提高发动机的怠速，以免发动机运转发抖、不稳或停转，同时缩短暖机时间；2.在发动机怠速运转使用空调时，由于发动机负荷增大，需要自动提高发动机怠速，以免发动机停转；3.对动力转向伺服机构来说，在发动机低速转向行驶时，需要自动提高发动机怠速，以免发动机转速下降造成熄火，并使转向轻便、教师活动：1.引导学生自学怠速控制系统相关知识2.教师结合PPT讲解并与学生交流互动学生活动：1.按照老师的要求结合教材自学2.认真做笔记3.与老师、同学交流互动。15可靠；4.当发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度地自动提高发动机怠速，以免急抬急速踏板时发动机停转，同时减少排放污染。任务2怠速控制方法1.怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。2.控制怠速进气量的方法○1.节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。○2.旁通空气式通过执行元件控制怠速旁通气道的空气量来控制怠速进气量。教师结合PPT，联系生活实际进行讲解并与学生交流互动151-节气门2-操纵臂3-怠速执行器1-节气门2-操纵臂3-怠速执行器4-空气旁通到任务3节气门直动式怠速控制执行机构1.功用：通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，由ECU控制直流电动机的正反转和转动量。2.节气门直动式怠速控制器：如下图2所示教师活动：1.引导学生自学燃油泵相关知识2.提出问题(头脑风暴法)3.结合PPT讲解节气门直动式怠速控制知识4.与学生交流，并答疑学生活动：1.结合教材自学节气门直动式相关知识。2.回答老师提出的问题3.认真听讲，并做好笔记。4.与老师、同学交流互动151、节气门操纵臂2、怠速控制器3、节气门体4、喷油器5、燃油压力调节器6、节气门7、防转六角孔8、弹簧9、直流电动机10、11、13、齿轮12、传动轴14、丝杠3.工作原理:当直流电动机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，发动机怠速运转时，ECU根据各传感器的信号，控制直流电动机的正反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。教师结合PPT，联系生活实际进行讲解并与学生交流互动任务4旁通空气式怠速控制执行机构一、步进电机式怠速控制执行机构损坏后将造成无怠速，怠速不稳，怠速过高等故障。一般与节气门体并联安装，如下图所示。1.控制阀的结构步进电动机型怠速控制阀的结构结构如图ａ所示，步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动,改变阀心与阀座之间的间隙。安装在节气门上。步进电动机的结构如图ｂ所示，主要由用永久磁铁制成有16个（8对）磁极的转子和两个定子铁心组成。教师活动：1.引导学生自学旁通式怠速控制相关知识2.提出问题（头脑风暴法）3.结合PPT讲解旁通怠速控制知识4.与学生交流，并答疑学生活动：1.结合教材自学旁通式怠速控制知识。2.回答老师提出的问题3.认真听讲并做好笔记4.与老师、同学交流互动。151、控制阀2、前轴爪3、后轴承4、密封5、丝杠机构6、线束连接器7、定子8、转子1、2—线圈3—爪极4．6—定子5—转子2.控制阀的工作原理（a）输入脉冲（b）工作过程步进电动机的工作原理工作原理如图，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场瞬时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0～125个步进级。步进电动机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的＋B和＋B1端子，B1端子向步进电动机的1、3相两个线圈供电，B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。二、旋转电磁阀型怠速控制阀机构1.工作原理ECU根据传感器的输入信号，利用占空比来控制定子线圈L1及L2中导通的电流强度比，进而通过磁场控制转子（滑阀）的偏转角度，以此改变旁通的空气量，对发动机的怠速转速进行控制。ECU通过控制脉冲信号的占空比即可改变滑阀的偏转角，以此改变怠速时空气量。占空比的调整范围约为18%（旋转滑阀关闭）至82%（旋转滑阀打开）之间。滑阀的偏转角度限定在90°内。教师活动：1.引导学生自学旋转电磁阀怠速控制相关知识2.提出问题（头脑风暴法）3.结合PPT讲解旋转电磁阀怠速控制知识4.与学生交流，并答疑学生活动：1.结合教材自学旋转电磁阀怠速控制阀知识。2.回答老师提出的问题3.认真听讲并做好笔记4.与老师、同学交流互动。1.起动初始位置的设定：关闭点火开关发动机熄火后，电子控制单元ECU的M-REL端子向主继电器延续供电2～3s，ECU控制步进电机ISCV全部打开，以利于下次起动。2.起动控制：起动时，ISCV全开，起动顺利。起动后，ECU根据水温的高低控制步进电机，调节控制阀的开度。3.暖机控制：又称为快怠速控制。暖机时，ECU根据水温的高低控制怠速控制阀的开度。随着水温上升，怠速控制阀开度逐渐减小。4.怠速稳定控制：ECU将接受道的转速信号与确定的目标转速进行比较，其差值超过一定值时，ECU通过步进电机控制怠速控制阀以调节空气进气量。又称为反馈控制。5.怠速提速控制：在怠速时，出现以下情况，ECU控制步进电机将怠速提升。①开空调；②转方向盘（带动力转向的车）；③电器负荷增大（如开大灯，风窗加热器，尾灯等）；④挂前进档（自动变速器汽车）。6.学习控制：由于磨损等原因，怠速控制阀的位置相同时，其实际的怠速转速和设定的目标转速略有不同，此时ECU利用反馈控制使怠速转速回到目标转速，同时将此时的步进电机步数存入ROM中（ECU中有一小电路不断电），以便在以后的怠速控制过程中使用。任务5怠速控制阀的控制内容教师活动：1.引导学生自学怠速控制相关知识2.提出问题（头脑风暴法）3.结合PPT讲解怠速控制知识4.与学生交流，并答疑学生活动：1.结合教材自学怠速控制阀知识。2.回答老师提出的问题。10小结1、怠速控制系统的组成及功能；2、节气门直动式控制机构的工作原理；3、旁通空气式控制机构的分类及它们的工作原理；4、怠速控制阀的控制内容。5作业布置1.画出怠速控制系统组成方框图2.写出怠速控制阀的控制内容考核（技能考核）：专业技能课按下表填写（从学生完成任务所习得技能进行评价），公共基础课和专业理论课在下表内填写单元考试、月考成绩情况。序号考核（技能考核）评价结果优秀比例合格比例教学后记（反映教师教学得失与改进措施）授课前细致研究任务内容和过程，要查阅相关资料，必须确保教学性能良好，整个教学流程教师要亲自操作一遍，以确保教学过程顺利。布置任务时，应使任务的介绍具有吸引力，在任务评价时，采用合适的语言评价学生的工作过程，以鼓励为主，重点在于帮助学生寻求更优化的工作方法。学生在班情况班级上课时间应到人数实到人数缺勤情况