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教学情境1:金杯海狮汽车发动机维护与检修学习目的：能够对金杯海狮发动机总体及控制系统进行正确的外观认知。学习要求：1、掌握金杯海狮发动机的功能和组成。2、掌握金杯海狮发动机电控系统组成及电路的特点。3、理解金杯海狮传感器、执行器、ECU的功能，掌握其安装位置。学习内容：1、发动机基本知识2、发动机电控系统3、传感器4、执行器5、发动机控制单元ECU发动机基本知识一、概述1、发动机的定义：发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。2、发动机的分类：（1）按燃料的使用不同分汽油机柴油机（2）按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机二行程发动机（3）按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机（4）按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机直列式Ｖ型对置式W型单列式Ｖ型对置式二、四行程发动机工作原理1、发动机结构基本术语动态演示压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。Va－气缸总容积；Vh－气缸工作容积；Vc－燃烧室容积；例如：现代化油器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为为16～22。工作循环对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量，用表示VL。发动机排量VL=Vh×iVh－气缸工作容积（气缸排量）i－气缸数目2、四行程发动机工作原理观看演示（1）进气行程（2）压缩行程（3）作功行程（4）排气行程汽油发动机四个行程的图示1.进气行程２.压缩行程３.作功行程4.排气行程每一行程工作的具体分析如下进气行程排气门关闭进气门开启大气压力线PVra上止点下止点进气终了时气缸内压强为0.074～0.093Mpa，温度上升至353～403K活塞下行示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。压缩行程进气门关闭排气门关闭PVra示功图大气压力线c上止点下止点压缩终了时气缸内压强上升至0.6～1.5Mpa，温度继续上升至600～700K。活塞上行作功行程进气门关闭排气门关闭PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点作功中气缸内最高压强可达3～5Mpa，最高温度可达2200～2800K；作功终了时气缸内压强下降至0.3～0.5Mpa，温度下降至1300～1600K。活塞下行排气行程进气门关闭排气门打开PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点残余废气排气终了时气缸内压强下降至0.102～0.120Mpa，温度下降至900～1200Ka活塞上行发动机组成（动态演示）发动机电控系统的组成四、发动机电控系统1、发动机电控系统的组成发动机电控系统：又称发动机管理系统EMS（EngineManagementSystem）、发动机集中控制系统，就是将多项目控制集中在一个动力控制模块PCM（PowerControlModule）或发动机控制单元ECU（EngineControlUnit）上完成，共用传感器。主要组成：传感器、PCM和执行器。传感器数量越多，检测越精确；执行器数量越多，功能越强。•传感器：检测发动机运行参数，并送至控制单元。•PCM：接受传感器的输入信号，分析计算后产生输出信号送至执行器。•执行器：接收控制单元的输出信号，产生执行动作，实现各种控制。•2、应用发动机上的电子控制系统•（1）电子燃油喷射系统（2）电控点火系统•（3）怠速控制系统（4）排放控制系统•（5）进气控制系统（6）增压控制系统•（7）巡航控制系统（8）警告系统•（9）自诊断与报警系统（10）失效保护系统•（11）应急备用系统（1）电子燃油喷射系统（EFI）功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。（2）电控点火系统（ESA）功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。（3）怠速控制系统（ISC）功用：是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。（4）排放控制系统功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。（5）进气控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。（6）增压控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。（7）巡航控制系统功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。（8）警告提示功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示。（9）自诊断与报警系统功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。（10）失效保护系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。（11）应急备用系统功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。3传感器（1）空气流量传感器•作用：检测进气流量，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角。•安装：节气门前（2）进气压力传感器•作用：检测节气门后方进气管内的进气压力，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角。•反映废气循环量。•同时安装进气流量，提高检测精度。•安装：节气门后方的进气管上（3）节气门位置传感器•作用：反映节气门开度（负荷）的大小，判定发动机怠速、部分负荷、全负荷工况，实现不同的控制模式；•反映节气门变化快慢（加速、减速），实现加速加浓和减速减油或断油控制。•安装：节气门拉线对面（4）进气温度传感器•作用：检测进气温度•安装：进气温度传感器可独立装于气路，或与进气流量传感器、进气压力传感器组成为一体；可以在节气门前或节气门后。•（5）发动机转速和曲轴位置传感器•作用：产生发动机曲轴转速信号，决定基本喷油量和基本点火提前角；•产生曲轴基准位置信号（一缸上止点信号），计算曲轴转角；•产生发动机曲轴转角信号，判定曲轴（或活塞）位置。曲轴位置传感器安装：曲轴、凸轮轴、分电器•金杯海狮发动机的曲轴位置传感器曲轴位置传感器（6）凸轮轴位置传感器•作用：判定凸轮轴位置（一缸压缩上止点位置）•安装：分电器、凸轮轴（7）冷却液温度传感器•作用：检测进气温度•安装：冷却液温度传感器装于缸体、缸盖的水套或节温器。（8）爆震传感器•作用：检测发动机是否爆震•安装：缸体、火花塞缸体火花塞（9）氧传感器OxygenSensor（O2S）作用：检测排气中氧安装：排气管•4执行器•燃油泵、喷油器、点火线圈或点火控制器、怠速阀、EGR阀、EVAP阀等。•（1）燃油泵•安装：内置油箱•作用：泵油，建立油压。（2）喷油器作用：将燃油以一定压力喷出并雾化。安装：进气歧管上和进气道附近的缸盖上。（3）怠速阀（ISCV、ISC、IAC阀）•作用：控制怠速进气量•安装：节气门并排的气道上（4）点火器、点火线圈•点火线圈：高压线•点火器：连点火线圈的模块，或与点火线圈一体（5）废气循环阀（EGR阀）•作用：控制废气循环量，降低排放中的氮气。•安装：排气和节气门后方进气之间的管道上（6）油箱蒸汽回收电磁阀（EVAP阀）•作用：控制油箱蒸汽回收量，降低油箱蒸汽的排放。•安装：炭罐和节气门后方进气之间的管道上5、发动机控制模块ECU•作用：控制单元•安装：注意ECU防水、防振、防热、防过电压、防磁保护。一般安装在仪表板、杂物箱或控制台中其它零部件、座椅、滤清器的下面或后面金杯海狮德尔福发动机控制系统案例2002款金杯海狮发动机控制单元损坏故障的判定车型：发动机491Q-E，意大利MARELI公司的I.A.W.16C4型电控单点间歇式燃油喷射（SPI）系统。行驶里程：98000km。故障现象：此车空负荷怠速运转正常，急加速熄火，熄火后可马上启动。在行驶时，加速无力。故障诊断：对故障进行验证确认，故障的情况被证实。对维修人员及驾驶员进行问诊，此车已更换过发动机控制单元、节气门体，检测过燃油压力正常，诊断仪检测无故障码。接车后做基本检查，怠速时未见明显异常，但急加速熄火。根据其现象判定为混合气过稀，用清洗剂代替燃油，在加速时喷入进气管，故障现象消失，确认为混合气过稀导致急加速熄火。目前情况下造成混合气过稀只有两个原因：喷油器故障或发动机控制单元控制喷油器的信号不良。采集喷油器控制信号波形，检测信号采集位置是节气门体处喷油器插头的发动机控制单元控制线，怠速时波形数据如图1所示,为正常;但急加速时如图2所示，发动机控制单元控制喷油脉宽信号无明显加速加浓，判定为发动机控制单元故障。◆图1怠速时控制波形◆图2加速时控制波形(一)•更换发动机控制单元后再次采集急加速时喷油器控制信号波形，如图3所示，为正常，确认故障排除。◆图3加速时控制波形(二)•故障总结：单点喷射系统发动机控制单元损坏的故障实测波形举例1如图4、图5所示。◆图4故障波形(一)◆图5故障波形(二)•此车故障现象是加速不良，急加速熄火，有时回火，也是发动机控制单元损坏导致单点喷射系统发动机控制单元损坏的故障实测波形举例2如图6所示。示波器可检测到发动机控制单元◆图6故障波形(三)•示波器可检测到发动机控制单元的喷油器驱动模块损坏，此车故障现象也为加速不良，急加速时喷油脉宽过小，说明发动机控制单元损坏。正常的波形如图7、图8所示。◆图7正常波形(一)◆图8正常波形(二)课后作业：1.什么是发动机的排量、燃烧室容积和压缩比？1.金杯海狮汽车发动机常用的传感器有哪些？其功能是什么？一般安装在何位置？2.金杯海狮汽车发动机电控系统常用的执行器有哪些？其功能是什么？一般安装在何位置？