6.3 电控汽油发动机的电子控制系统（课件）《电控发动机维修》同步精品课堂（高教版·第2版）

同步精品课程——中职专业课 6.3 电控汽油发动机的电子控制系统 《电控发动机维修》（第2版）高等教育出版社 1 学习目标 第六章第三节 电控汽油发动机的电子控制系统 知识目标 掌握电控汽油发动机电子控制系统的基本构成、工作原理以及各部件的功能。 能力目标 能够运用所学知识对电控汽油发动机电子控制系统进行故障诊断、检测与维修。 情感目标 培养学生对电控发动机技术的兴趣与热情，并树立精益求精的职业精神。 学习内容 01 1.掌握电控汽油发动机电子控制系统的基本构成和工作原理。 2.理解不同类型传感器的原理及其在电控系统中的应用。 3.学会传感器的检测方法，并能进行简单的故障诊断。 重点：电控汽油发动机电子控制系统的构成及工作原理。 难点：不同类型传感器的原理及其在电控系统中的具体应用，传感器的检测方法。 新知学习 02 电子控制单元（ECU） 对采集到的信息进行处理、分析和计算，根据预设的控制程序和算法，输出控制信号。 执行器 根据ECU的控制信号，对发动机进行精确的控制，如喷油量、点火时刻、节气门开度等。 传感器 通过各种传感器，采集发动机运行状态的信息，如转速、负荷、氧传感器等。 一、电控汽油发动机电子控制系统概述——基本原理 新知学习 02 03 第三阶段 20世纪90年代至今，电控汽油发动机技术不断发展和完善，出现了缸内直喷、涡轮增压等新技术，动力性、经济性、排放性等方面都得到了极大提升。 01 第一阶段 20世纪60年代至70年代，电控汽油发动机开始应用，主要是解决排放和燃油经济性问题。 02 第二阶段 20世纪70年代至80年代，随着电子技术的发展，电控汽油发动机逐渐普及，控制精度和可靠性得到了提高。 一、电控汽油发动机电子控制系统概述——电控汽油发动机发展历程 新知学习 02 主要包括燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器等部件，负责向发动机提供稳定、清洁的燃油。 燃油系统 主要包括点火线圈、火花塞、点火控制器等部件，负责点燃混合气，驱动发动机工作。 点火系统 主要包括空气滤清器、节气门、进气歧管等部件，负责向发动机提供清洁的空气，并控制进气量和进气方式。 进气系统 主要包括催化转化器、消声器、排气管等部件，负责将发动机产生的废气排放到大气中，并降低噪音。 排气系统 一、电控汽油发动机电子控制系统概述——系统组成及功能介绍 新知学习 02 能够实现燃油的精确喷射，提高燃油利用效率和动力性能。 缸内直喷技术 涡轮增压技术 智能化控制 新能源发动机 通过增加进气压力，提高发动机的功率和扭矩输出，降低燃油消耗和排放。 应用先进的控制算法和传感器技术，实现发动机的智能控制和自适应调节，提高整车的性能和经济性。 如混合动力发动机、纯电动发动机等，将成为未来汽车发动机的发展趋势。 一、电控汽油发动机电子控制系统概述——行业应用与发展趋势 新知学习 02 测量进气歧管内的绝对压力，提供发动机负荷信息。 进气歧管压力传感器 检测节气门开度，反映驾驶员的加速意图。 节气门位置传感器 测量发动机冷却液温度，用于修正喷油量和点火正时。 冷却液温度传感器 检测曲轴转角和发动机转速，提供点火和喷油正时基准。 曲轴位置传感器 二、基本构成与工作原理——传感器及其作用 新知学习 02 ECM（发动机控制模块） 根据各传感器输入的信息，进行计算并输出控制指令。 喷油控制 依据发动机工况，计算喷油量和喷油正时。 点火控制 根据发动机转速和负荷，计算点火提前角，实现最佳点火时刻。 怠速控制 在怠速工况下，调节进气量和喷油量，使发动机保持稳定运转。 二、基本构成与工作原理——控制器及其功能 新知学习 02 根据ECM的指令，将燃油喷入进气道或燃烧室。 控制进气通道截面积，调节怠速时的进气量。 根据ECM的指令，控制节气门的开度。 提供足够压力，将燃油从油箱输送到喷油器。 喷油器 怠速控制阀 节气门执行器 燃油泵 二、基本构成与工作原理——执行器类型及工作原理 新知学习 02 CAN总线 K线 传感器接口 执行器接口 01 02 03 04 控制器局域网，实现发动机控制模块与其他控制模块之间的信息交换。 诊断通信线，用于发动机控制系统的故障诊断和数据传输。 连接传感器和ECM的电路连接，实现信号的传输和转换。 连接ECM和执行器的电路连接，将控制指令转换为机械动作。 二、基本构成与工作原理——通信协议与接口技术 新知学习 02 定义与作用 空气流量传感器测量发动机吸入的空气流量，并将流量转换成电信号（电压或频率）传输到电子控制单元（ECU）。 类型 热式空气流量传感器、卡门涡旋式空气流量传感器、热线式空气流量传感器等。 工作原理 热式空气流量传感器通过测量加热元件的温度变化来感知空气流量；卡门涡旋式空气流量传感器利用涡流效应测量空气流量；热线式空气流量传感器则是通过热线感知空气流量并转换成电信号。 故障诊断与排除 检查传感器电路是否短路或断路；检查传感器是否受到污染或损坏；检查ECU的传感器电源和信号输出是否正常。 三、不同类型传感器详解——空气流量传感器 新知学习 02 测量进气管内的压力变化，并将其转换为电信号，以监测发动机的负荷和进气量。 进气压力传感器 检测节气门开度，并将此信息转换为电信号，传输给ECU以控制喷油量和点火正时。 节气门位置传感器 测量发动机转速，通常安装在曲轴或凸轮轴附近，为ECU提供发动机转速信号。 转速传感器 检查传感器电路连接是否良好；检查传感器是否损坏或失效；检查ECU的传感器电源和信号输出是否正常。 故障诊断与排除 三、不同类型传感器详解——进气压力、节气门位置、转速传感器 新知学习 02 水温传感器 测量发动机冷却液的温度，并将温度信息转换为电信号，以控制喷油量和点火正时。 进气温度传感器 测量进入发动机的空气温度，以修正喷油量和点火正时。 氧传感器 检测废气中的氧含量，并将该信息转换为电信号，以控制喷油量，实现空燃比的控制。 故障诊断与排除 检查传感器电路连接是否良好；检查传感器是否损坏或失效；检查ECU的传感器电源和信号输出是否正常；清洗或更换传感器。 三、不同类型传感器详解——水温、进气温度、氧传感器 新知学习 02 故障诊断与排除 检查传感器电路连接是否良好；检查传感器是否损坏或失效；检查发动机是否存在爆震现象；检查ECU的传感器电源和信号输出是否正常。 爆震传感器 检测发动机爆震，并将爆震信号转换为电信号，传输给ECU以控制点火正时和喷油量，防止发动机损坏。 类型 磁致伸缩式爆震传感器、压电式爆震传感器等。 工作原理 磁致伸缩式爆震传感器利用磁致伸缩原理检测爆震信号；压电式爆震传感器则是利用压电效应将爆震信号转换为电信号。 三、不同类型传感器详解——爆震传感器及其应用 新知学习 02 测量发动机进气量，确定基本喷油量。 空气流量传感器的作用 传感器类型 热线式空气流量传感器原理 热膜式空气流量传感器原理 热线式、热膜式、卡门涡旋式等。 热线通电后温度升高，与空气流速形成温度差，通过测量热线电阻变化感知空气流量。 热膜通电后产生热量，与空气流速形成温度差，通过测量热膜电阻变化感知空气流量。 四、传感器原理剖析——空气流量传感器结构与原理 新知学习 02 测量进气歧管压力、大气压力等，转化为电信号传输给ECU。 压力传感器 测量节气门开度、油门踏板位置等，反映驾驶员意图。 位置传感器 测量曲轴、凸轮轴等旋转部件的转速，为ECU提供发动机转速信号。 转速传感器 基于压敏电阻、霍尔效应、磁电感应等原理进行信号转换。 传感器工作机制 四、传感器原理剖析——压力、位置、转速传感器工作机制 新知学习 02 案例分析 温度传感器失效导致发动机冷启动困难；氧传感器失效导致发动机排放超标。 氧传感器检测方法 万用表检测、示波器检测、气体浓度检测等。 温度传感器检测方法 电阻测量、电压测量、示波器检测等。 温度传感器 测量冷却液、机油、进气等温度，为ECU提供温度信号。 氧传感器 测量排气中的氧含量，判断燃烧状况，修正喷油量。 四、传感器原理剖析——温度、氧传感器检测方法及案例分析 新知学习 02 输入 标题 传感器类型 爆震传感器的作用 检测发动机爆震，避免发动机损坏。 电阻测量、示波器检测、发动机试车等。通过检测爆震传感器的信号，判断爆震传感器是否正常工作，如有异常需及时更换。 利用磁电或压电效应，将发动机爆震产生的振动转化为电信号。 磁电式、压电式等。 故障诊断方法 爆震传感器原理 四、传感器原理剖析——爆震传感器原理与故障诊断 新知学习 02 用车速传感器信号线连接万用表，另一端连接搭铁，启动发动机并提升车速，观察万用表指示的电阻值是否随车速的变化而变化。 万用表检测 使用示波器连接车速传感器信号线，启动发动机并提升车速，观察示波器上显示的波形是否正常。 示波器检测 将车速传感器拆下，用替代传感器接上，观察发动机工作状况是否有所改善，以判断传感器是否损坏。 替代法检测 五、检测方法与实践——车速传感器性能检测技巧 新知学习 02 03 传感器检测 检查起动信号传感器是否损坏或性能不良，若传感器有问题则需要更换。 01 静态检测 关闭点火开关，检查起动信号电路的电阻值是否正常，是否有断路或短路现象。 02 动态检测 启动发动机时，用万用表检测起动信号电压是否正常，若电压过低或过高，则说明起动信号电路有故障。 五、检测方法与实践——起动信号检测流程 新知学习 02 动态检测 将点火开关转至ON位置，挂入前进挡或倒挡，观察NSW开关指示灯是否亮，若指示灯不亮，则说明NSW开关损坏。 线路检查 若NSW开关正常，则需要检查NSW开关与ECU之间的线路是否断路或短路。 静态检测 将点火开关转至OFF位置，拔出NSW开关插头，用万用表测量开关各端子之间的通断情况。 五、检测方法与实践——驻车/空挡开关信号（NSW）检查方法 新知学习 02 静态检测 关闭点火开关，检查动力转向压力开关连接是否良好，测量开关的电阻值是否正常。 动态检测 启动发动机，转动方向盘至不同角度，观察动力转向压力开关指示灯是否亮，若指示灯不亮，则说明动力转向压力开关损坏。 压力测试 使用压力表测量动力转向系统压力，观察压力开关是否在规定压力下开启或关闭。 五、检测方法与实践——动力转向压力开关信号测试策略 新知学习 02 检查空调压缩机供电线路是否正常，保险丝是否熔断。 供电检查 检查压力开关是否损坏，若损坏则更换新的压力开关。 压力开关检查 检查空调继电器是否损坏，若损坏则更换新的继电器。 继电器检查 检查空调系统内各传感器是否损坏或性能不良，若传感器有问题则需要更换。 传感器检查 五、检测方法与实践——空调需求信号（A/C）检测步骤 新知学习 02 检查制动灯开关供电线路是否正常，保险丝是否熔断。 供电检查 踩下制动踏板，检查制动灯开关是否接通，若开关不接通，则需要更换新的制动灯开关。 制动灯开关检查 若制动灯开关正常，则需要检查开关与ECU之间的线路是否断路或短路。 线路检查 五、检测方法与实践——制动器开关信号检查程序 新知学习 02 1.电控汽油发动机电子控制系统的核心部件是什么？（ ） A. 燃油泵 B. 点火线圈 C. 电子控制单元(ECU) D. 喷油器 答案：C 2.下列哪个传感器用于检测发动机进气歧管内的绝对压力？（ ） A. 氧传感器 B. 进气压力传感器 C. 水温传感器 D. 爆震传感器 答案：B 小试牛刀 03 3.电控燃油喷射系统中，喷油量的控制主要由什么决定？（ ） A. 燃油泵压力 B. 喷油器孔径 C. ECU根据传感器数据计算 D. 发动机转速 答案：C 4.下列哪个传感器用于检测发动机冷却液的温度？（ ） A. 氧传感器 B. 水温传感器 C. 节气门位置传感器 D. 进气压力传感器 答案：B 小试牛刀 03 5.电控点火系统中，点火提前角的控制主要由什么决定？（ ） A. 发动机转速和负荷 B. 燃油泵压力 C. 进气压力 D. 喷油器孔径 答案：A 6.下列哪种传感器用于检测发动机的爆震情况？（ ） A. 氧传感器 B. 节气门位置传感器 C. 爆震传感器 D. 进气压力传感器 答案：C 小试牛刀 03 7.在电控燃油喷射系统中，喷油正时的控制主要由什么实现？（ ） A. 燃油泵 B. 点火线圈 C. ECU根据传感器数据计算 D. 喷油器孔径 答案： C 8.下列哪种方法可以用于检测电控汽油发动机系统的故障？（ ） A. 目测检查线路接头和接线 B. 读取故障码并用故障码确定故障位置 C. 直接更换怀疑有故障的部件 D. 仅使用故障诊断表进行诊断 答案：B 小试牛刀 03 课堂小结 04 本节课主要学习了电控汽油发动机电子控制系统的构成、不同类型传感器的原理及其在电控系统中的应用，以及传感器的检测方法。通过理论讲解、动画演示、实操练习等环节，学生掌握了电控系统的基本构成和工作原理，学会了传感器的检测方法，并能进行简单的故障诊断。 作业布置 05 1.绘制电控汽油发动机电子控制系统的示意图，并标注各部分名称及功能。 2.描述两种不同类型的传感器（如温度传感器和压力传感器）的工作原理，并写出其检测方法。 3.分析一个电控发动机故障案例，提出可能的故障原因及解决方案。 感谢观看 $$