第四章 点火系统（教案）《汽车电气设备构造与维修》同步精品课堂（人民交通版·第4版）

《汽车电气设备构造与维修》教案 课 题 第四章点火系统 课 型 理论课 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节课的内容是关于《汽车电气设备构造与维修》中的第四章。要求学生理解汽车电气的功用、结构，课标要求是掌握电气设备的作用。选用的教材是由人民交通出版社出版的《汽车电气设备构造与维修》（第四版），学习内容是汽车电气的内容和各项方法。 学情分析 知识储备：对汽车电气有着初步的了解。 能力水平：熟悉汽车电气设备的发展史。 学习特点：学习、接受新知识能力较弱，尤其是理论性强的知识，不能充分利用课余时间学习。 学习目标 知识目标：理解点火系统分类和组成。 能力目标：能够掌握传统点火系和电子点火系。 素质目标：1.认识到电气的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习重难点 教学重点：1. 点火系分类和组成。 2. 传统点火系和电子点火系。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、实物教学法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室、多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1. 情境导入 让学生阅读教材导入情景，引导学生思考： 点火系统基本知识。 2. 展示学习目标 认识到点火系统的重要性。 掌握点火系统基本知识的具体内容。 1.阅读导入情景，思考教师提问，结合生活中的实际，认真回答。 2.查看并记住本节任务的学习目标。 1.通过情景问话，引出本课主题。同时激发学习兴趣。 2.通过课件展示本节任务，让学生明确课堂任务。 活动二： 调动思维 探究新知 一.导入新课:组织教学、吸引学生注意力，使学生进入上课状态。 二.1.新课讲解:借助PPT讲授电气设备基本知识内容，利用课件进行讲授，对比课件中的构造简图 ，对点火系统基本知识有一个初步的了解。 汽车发动机是利用空气—燃油混合气在气缸中燃烧而产生热能，并将热能向外做功的一种装置。在柴油发动机中，气缸内混合气是靠混合气压缩后产生的高温自行发火燃烧的；而在汽油发动机中，气缸内压缩后的混合气需借助外加火花点燃。 点火系统按其机构形式可分为传统点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统三种类型。现代汽车基本使用微机控制点火系统，所以本章主要对微机控制点火系统进行讲解。 点火系统的功用是按照汽油发动机的工作要求，产生电火花，适时地点燃发动机气缸内已压缩的可燃混合气，使汽油发动机发出的功率最大、油耗最低、排放污染最小。 4—1传统点火系统 一、传统点火系统的组成 传统点火系统主要由电源、点火开关、附加电阻、点火线圈、断电分电器和火花塞等组成，各部分作用如下： (1)电源为蓄电池和发电机，标称电压为12～14V，用于供给点火系统所需的电能。 (2)点火开关接通和切断电源电路。 (3)点火线圈为开磁路式的自耦升压变压器，将蓄电池或发电机提供的低压电转变成能击穿火花塞间隙的高压电。次级回路电压为15～20kV。 (4)断电分电器主要由断电器、分电器、电容器和点火提前机构等组成。 （5）附加电阻串联在低压电路中，为正温度系数的热敏电阻，温度升高时电阻变大，温度降低时电阻变小。可用于改善点火系统的工作特性，提高起动性能。 （6）火花塞装在发动机气缸盖上，将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花，点燃可燃混合气。 二、传统点火系统的工作原理 传统点火系统工作原理示意图 a)触点闭合 b)触点分开 发动机工作时，分电器轴驱动凸轮使断电器触点闭合，接通点火线圈初级电路，电流从蓄电池正极→点火开关→点火线圈的初级绕组→断电器触点→搭铁回到蓄电池负极，在铁芯中产生磁场。 当凸轮将断电器触点断开时，初级电路被切断，铁芯中的磁场突然消失，在点火线圈的次级绕组中感应出15～20 kV的高压电动势，此电动势作用在火花塞上，产生电火花，点燃气缸中的混合气。次级电路为：搭铁→火花塞→分高压线→旁电极→分火头→总高压线→点火线圈次级绕组。断电器凸轮和配电器中的分火头每转一圈，发动机的各个气缸按点火顺序点火一次。 断电器触点打开后，在次级绕组产生高压电的同时，在点火线圈的初级绕组中由于自感作用产生200～300 V的自感电动势作用在触点之间，击穿触点间隙形成火花，消耗了部分磁场能，使次级电压降低，触点烧蚀。为减少触点断开时初级绕组自感电动势的影响，在实际的点火电路中，给触点并联了一个电容器，在触点断开的瞬间，自感电动势向电容充电，减小触点间的火花，加速初级电流和磁场的衰减，提高次级电压。 三、传统点火系统的缺陷 1.火花能量提高受限制 2.断电器触点故障多，使用寿命短 3.对火花塞积炭敏感 4—2 电子点火系统 一、电子点火系统分类 电子点火系统又称为半导体点火系统，是利用半导体器件作为开关接通和切断初级电流的点火系统。 1.按储能方式分类 按储能方式不同可分为电感点火系统和电容点火系统两大类。实际使用中多采用电感点火系统。 2.按有无断电器触点分类 按有无断电器触点可分为有触点电子点火系统和无触点电子点火系统。一般讲的电子点火系统多是指无触点电子点火系统。 3.按信号发生器型式分类 按信号发生器的类型和工作原理可分为磁感应式、霍尔式、光电式、振荡式等，其中磁感应式和霍尔式应用最多。磁感应式结构简单、牢固，应用较早，而霍尔式信号准确，性能良好。 4.按控制方式分类 按控制方式不同可分为普通电子点火系统和微机控制点火系统两类。普通电子点火系统的点火提前角靠机械式点火提前装置进行控制，这些装置控制的点火提前角只是近似的。微机控制点火系统由微机根据发动机曲轴转角、空气流量、节气门开度等发动机工况信息，对点火提前角进行精确的控制，使发动机性能更为优越。微机控制点火系统在中高档轿车中已被普遍采用。本节介绍的主要是普通电子点火系统。 二、有触点电子点火系统的结构与工作原理 1.结构特点 有触点电子点火系统是使用最早的一种电子点火系统。它采用电子与机械相结合的结构形式，具有以下主要特点：一是保留了分电器中的断电器触点，增加并利用大功率晶体三极管来控制点火线圈初级电流，使次级电流较大，所产生的次级电压较高；二是通过断电器的电流非常小，触点不会烧蚀，触点表面更加清洁，可在长时间内保持正确的点火时间；三是安装电子系统时不需对原车点火电路作重大改动，成本低、使用寿命长。但该系统仍有断电器触点，发动机高速运转时工作仍不可靠。 2.工作原理 有触点电子点火系统的基本组成 三、无触点电子点火系统的结构与工作原理 电子点火控制器简称电子点火器，它的主要任务是接收传感器输出的脉冲电信号，控制点火线圈初级电路的通断,起着传统点火装置中断电器触点的作用。 无触点电子点火系统的基本组成 1.磁感应式电子点火系统 磁感应式电子点火系统又称磁脉冲式电子点火系统，其点火信号发生器是采用电磁感应原理制成的，故此而得名。 （1）丰田20R型发动机用磁感应式电子点火系统的组成 丰田20R型发动机用磁感应式电子点火系统 1—磁感应式点火信号发生器2—电子点火组件3—配电器4—火花塞5—点火线圈 （2）磁感应式点火信号发生器 磁感应式点火信号发生器 1-信号转子 2-信号发生器输出插接器 3-传感器线圈 4-钩状铁心 5-永久磁铁 6-轴 丰田20R型发动机磁感应式点火信号发生器的原理 1-信号转子 2-传感线圈 3-钩状铁心 4-永久磁铁 （3）丰田20R型发动机用磁感应式电子点火组件的工作原理 丰田20R型发动机用磁感应式电子点火系统的工作原理 2.霍尔式电子点火系统 （1）霍尔效应 （2）霍尔信号发生器的组成 霍尔信号发生器的组成和工作原理 a)结构b)触发叶轮的叶片进入气隙c)触发叶轮的叶片离开气隙 1—触发叶轮2—霍尔集成块3—信号触发开关4—永久磁铁5—导磁板6—导线 （3)霍尔信号发生器的工作原理 （4）点火控制器的功能和基本电路 桑塔纳轿车点火控制器 （3）光电式电子点火系统 光电式电子点火系统组成 1—电子点火控制器2—点火开关3—点火线圈 4—光电式分电器5—火花塞 （1）光电式分电器 （2）电子点火控制器 光电式电子点火系统电子点火控制器工作原理 4.振荡式电子点火系统 (1）振荡式传感器 (2）振荡式电子点火控制器 振荡式电子点火控制器电路 4—3微机控制点火系统 一、微机控制点火系统分类 1．按有无分电器分类 （1）有分电器的微机控制点火系统 （2）无分电器的微机控制点火系统 1）双缸同时点火方式 双缸同时点火系统 2）单独点火（直接点火）方式 单独点火系统 2．按微机控制的方式分类 （1）开环控制点火系统 （2）闭环控制点火系统 二、微机控制点火系统的基本组成 1．电源 电源由蓄电池和发电机组成。起动时点火系统由蓄电池提供低压电能；起动后，当发电机电压高于蓄电池电压时，点火系统由发电机提供低压电能。 2．点火线圈 点火线圈的作用是将蓄电池或发动机供给的低压电转变为15～20 kV的高压电。按磁路结构的不同，点火线圈有开磁路式和闭磁路式之分。开磁路式点火线圈的能量转换率低(仅60%左右)，广泛应用在传统点火系统；闭磁路式点火线圈的能量转换率高(75%以上)，多用于电子点火系统和微机控制点火系统。 闭磁路式点火线圈结构及磁路 a)闭磁路式点火线圈结构 b)闭磁路式点火线圈磁路 1—“日”字形铁芯2—初级绕组接线柱3—高压插孔 4—初级绕组5—次级绕组6—空气隙 3．火花塞 火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，并在其间隙中产生电火花，点燃混合气。 （1）火花塞的结构 火花塞的结构 1—接线螺母2—绝缘体3—金属杆 4、8—内垫圈5—壳体6—导电玻璃 7—多层密封垫圈9—侧电极10—中心电极 常用火花塞结构形式 a)标准型b)绝缘体突出型c)细电极型 d)锥座型e)多极型f)沿面跳火型 （2）火花塞的分类 根据火花塞的热特性可以将火花塞分为热型、标准型、冷型三类。 一般选用火花塞的基本原则如下：发动机的功率大、压缩比高、转速高，应选用冷型火花塞，反之则选用热型火花塞。通常压缩比为3～4的发动机，宜使用热型火花塞；压缩比为5.5～7的发动机，可选用4～6的中热值火花塞；压缩比为7以上的发动机，则多用7以上高热值的火花塞。 不同热特性火花塞 a)冷型b)标准型c)热型 （3）电极间隙 电极间隙指的是中心电极与侧电极之间的间隙。电极间隙过小，火花微弱，并且容易产生积炭而漏电；电极间隙过大，所需的击穿电压增高，发动机不易起动，且在高速时易发生“缺火”。一般的电极间隙为0.6～0.8 mm，部分汽车发动机火花塞的电极间隙为1.0～1.2 mm，适当增大间隙可以改善发动机的排气净化效果。 4．传感器 传感器的作用是检测发动机运行中与点火有关的各种信息，并将检测结果转变为电信号输入微机，作为微机选择、计算和控制点火提前角的依据。 常用传感器 (1)曲轴位置 (2)空气流量传感器 (3)进气管压力传感器 (4)进气温度传感器 (5)冷却液温度传感器 (6)节气门位置传感器 (7)爆燃传感器 (8)起动开关 (9)空调开关 (10)空挡开关转角与转速传感器 5．电子控制单元 电子控制单元(ECU)的作用是根据各种传感器输入的信号及内存信息，进行判断、运算、处理后，确定出发动机最佳点火提前角等控制信号，并将其输送给电子点火控制器等执行机构，以使其能适时地接通和切断初级电路。在现代汽车集中控制系统中，点火系统控制与燃油喷射系统控制等使用同一微机，点火系统控制也仅是其控制系统的一个子系统。 6．电子点火控制器 电子点火控制器简称点火器，是微机控制点火系统的执行机构，其作用是根据电子控制单元（ECU）输出的点火控制信号，控制点火线圈初级电路的通断，使次级绕组产生点火高压电。电子点火控制器的内部电路、结构和功能因车型而异，有的与微机制在同一电路板上形成一体；有的是单独的电子点火控制器，与微机用导线相连；有的则仅仅是一只控制点火线圈初级电路通断的大功率三极管，一般安装在点火线圈上。 三、微机控制点火系统工作原理 微机控制点火系统根据各传感器提供的信号，随发动机工况的变化自动地调节点火提前角，使发动机在任何工况下均能获得最佳点火提前角。 四、微机控制点火系统点火提前角和闭合角控制 1．起动时点火提前角控制 起动时，点火提前角的主要控制信号是发动机转速、起动开关和冷却液温度等。 2．起动后点火提前角控制 实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角 (1)初始点火提前角，又称固定点火提前角，其值大小由发动机的型式及曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前6°～12°，如桑塔纳2000IJi型车的初始提前角为8°。 (2)基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，在设计微机控制点火系统时确定的点火提前角存储在电子控制单元中。 (3)点火提前角的修正 1)暖机修正 2)怠速稳定性修正 3)过热修正 4)空燃比反馈修正 3．闭合角(点火时间)控制 点火线圈初级电路导通的时间称为闭合角。 为了消除由于发动机转速和电源电压的变化而带来的点火特性的变化，点火控制系统应能在发动机工作过程中根据其实际工况自动调节点火线圈初级电路的通电时间，使发动机在任何转速下都能保持有足够的点火能量，且不会对控制电路和点火线圈造成威胁。 五、微机控制点火系统的控制内容及控制方法 1．开环控制方式 开环控制方式下微机确定出点火提前角的修正值并加以修正后，得出最佳点火提前角的数值来控制发动机点火，而对控制结果好坏不予考虑。开环控制方式的优点是控制系统及运算程序简单、运算速度快，但其控制精度低。 2．闭环控制方式 闭环控制方式又称反馈控制方式，是在控制点火提前角的同时，根据发电机实际运行结果不断反馈的信息，如发动机是否爆燃以及爆燃强度、怠速是否稳定等及时对点火提前角进行进一步修正，使发动机始终处在最佳点火状态。 爆燃控制过程 4—4点火系统的维护与故障诊断 一、点火系统使用注意事项 1.发动机在运转过程中，严禁拆卸蓄电池，更不允许用刮火的方法试电，以免损坏点火控制器、电子控制单元等电气元件。安装电源或电气元件时，接线必须正确、牢固，电源的极性不能接错。 2.带高压线的车辆，高压线必须连接牢靠，如果连接不牢，容易造成系统电压过高而损坏高压系统的绝缘。 3.当需要拆卸点火系统的连接导线或安装测试仪器时，应按维修手册的要求，关闭点火开关或拆下蓄电池的负极导线。 4.需要拆下高压线或点火线圈时，一定要在发动机冷却之后，拆卸和安装火花塞要使用专用工具，并按规定扭力矩拧紧。 5.要用清洁剂清洁点火线圈表面的灰尘和油污；洗车时，应尽量避免洗车水溅到发动机舱内，防止短路。 6.在判断点火系统的故障时，不要使高压电路处于开路状态，否则极易使点火器中的大功率三极管损坏。 7.按维修手册的要求，在保养时要清除火花塞的油污和积炭，校正火花塞的电极间隙。 8.车辆各电气元件必须搭铁良好，确保电路稳定可靠地工作。 9.对发动机进行气缸压缩压力检查时，要将点火控制器或电子控制单元的连线端子拆下。 二、微机控制点火系统主要元件的检测 1．闭磁路式点火线圈的检查 (1)查看点火线圈的外观，若绝缘盖破裂或外壳有裂纹，连线端子松动，工作时温度过高，高压插座接触不良，应及时进行维修或更换。 (2)点火线圈初级、次级绕组直流电阻的检查。 2．火花塞故障检测 （1）积炭 （2）火花塞绝缘瓷体破裂 火花塞积炭 火花塞绝缘瓷体破裂 （3）中心电极烧蚀 （4）间隙不当 火花塞间隙测量 三.课堂互动: 组织学生进行小组讨论，分享学习心得和体会，教师进行点评和指导。 四.巩固练习:布置相关练习题和思考题，让学生巩固所学知识，教师进行个别辅导 学习电气设备基本知识的总体认知 (1) 听课、思考、结合生活实际，认真回答教师提出的问题。 (2) 听课、理解电气设备基本知识的总体认知 (3) 结合生活实际，思考现代电气设备基本知识的总体构造及作用。 请学生先结合教材自行归纳分类 针对特点，提出相应的保育要点 注意要点，提醒学生结合生活经验分析。 1.通过导入情景以及学生思考结果引出点火系统基本知识的总体内容。为进一步学习本课重点奠定基础。 2.教师讲述电气设备基本知识总体认知等重点知识。 活动三： 巩固练习 素质提升 1.提问学生点火系统的工作原理。 2.提问学生点火系统的组成。 学生课上复习，并完成本节教学重点。 加深对本节内容的理解并加强课堂知识点的记忆。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结： 本节课通过讲解、示范、小组讨论和案例分析等多种教学方法和手段，使学生掌握了点火系统基本知识等内容，培养了学生对于汽车电气这门课程的兴趣，树立了良好的职业道德观念。同时，也让学生认识到电气设备的基本内容，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 2.作业： (1)简述点火系统的组成。 (2)简述点火系统的工作原理。 板书设计 三、点火系统的维护与故障诊断 1.注意事项 2.元件的检测 3.故障诊断 一、传统点火系统 1.组成及作用 2.工作原理 3.缺陷 二、电子点火系统 1.类型与结构 2.工作原理 3.优缺点 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$