3.1 检修燃油供给系统（教案）《汽车发动机构造与维修》同步精品课堂（机工版）

《汽车发动机构造与维修》教案 课 题 3.1 检修燃油供给系统 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《汽车发动机构造与维修》项目三燃油供给系统构造与维修任务——检修燃油供给系统内容，要求学生掌握燃油供给系统的作用和组成，掌握电控燃油供给系统各元件的安装位置、作用和工作原理；会规范地测量燃油系统压力，会排除与发动机燃油供给系统相关的故障。选用的教材是由机械工业出版社出版的《汽车发动机构造与维修》。 学情分析 学生对汽车发动机的作用、分类、构造和工作原理已有基础了解。 学习目标 知识目标：掌握汽油发动机燃油供给系统的作用、组成及主要部件结构，理解可燃混合气浓度对发动机性能的影响。 能力目标：能够实施燃油供给系统的卸压操作，检测燃油供给系统压力及电动燃油泵的性能。 情感目标：培养学生在汽车维修实践中的安全意识和团队合作精神。 学习重难点 重点：汽油发动机燃油供给系统的组成与工作原理，燃油供给系统压力的检测方法。 难点：理解可燃混合气浓度对发动机性能的具体影响，以及电动燃油泵故障的诊断与排除。 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 一、相关知识 （一）汽油发动机燃油供给系统 1.汽油发动机燃油供给系统的作用是根据发动机各工况的不同要求，配制一定数量和浓度的可燃混合气并将其供入气缸，使之在压缩终了时点火、燃烧而膨胀做功，最后将燃烧后的废气排入大气中。 2.汽油发动机燃油供给系统有化油器式燃油供给系统和电子控制燃油喷射式燃油供给系统两种形式。3.目前轿车发动机上都采用电子控制燃油喷射式燃油供给系统，化油器式燃油供给系统目前已经淘汰。 听讲，记录关键信息，观看实物或图片加深理解。 建立基础知识框架，为后续操作打下基础。 （2） 汽油 讲解性能指标、选用原则及安全注意事项。 1.汽油主要性能指标 （1） 蒸发性 （2） 抗爆性 （3） 热值 2. 汽油的选用 我国车用汽油分类主要以辛烷值为基础，测定辛烷值的方法有马达法和研究法。目前，我国用研究法辛烷值表示汽油的牌号，如89、92和95号。压缩比高的发动机选用辛烷值高的汽油，反之，可选用辛烷值低的汽油。汽油牌号越高，其抗爆性越好，但价格也越贵。如丰田卡罗拉车型要求使用92号或更高级的优质无铅汽油。 3. 使用汽油安全注意事项 1)汽油非常易燃，会引起火灾和爆炸，在进行接触汽油的工作时，必须禁止明火和吸烟，汽油存放必须远离火源。 2)用铁的容器收集污染过的燃油、燃油滤清器，并妥善保管和回收利用。 3)沾上汽油的抹布或物品，不得作为生活垃圾处理。 4)汽油溅入眼睛后，用水彻底冲洗。 分组讨论汽油选用实例，分享安全使用经验。 增强理论与实践结合，提升安全意识。 （三）可燃混合气浓度 1.可燃混合气浓度的表示方法 可燃混合气是指燃料与空气的混合物，可燃混合气中燃油占混合气的比例被称为可燃混合气浓度。可燃混合气浓度表示方法有过量空气系数(中国采用)和空燃比(欧美国家采用)。 (1) 过量空气系数 过量空气系数是指燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上1kg燃料完全燃烧所需的空气质量之比，用入表示。λ=1的可燃混合气定义为理论混合气(又称为标准混合气);λ<1为浓混合气;入>1为稀混合气。 (2) 空燃比 空燃比是指实际吸入发动机中空气的质量与燃料质量的比值，用A/F表示。A/F=14.7表示理论混合气;A/F>14.7为稀混合气;A/F<14.7为浓混合气。 2.可燃混合气浓度对发动机性能的影响 可燃混合气浓度对发动机的性能影响很大。发动机的功率和燃油消耗率都是随着可燃混合气浓度的变化而变化的。理论上，入=1的混合气，气缸内空气与燃料正好完全燃烧。但实际上，由于气缸内还存在废气、混合气混合不均匀等因素，使气缸内理论混合气并不能完全燃烧。通常，当入=1.05~1.15 时，燃料消耗率最低，经济性最好，称为经济混合气。当入=0.85~0.95时，气缸内汽油分子较多，使燃烧速度加快，发动机功率增大，称为功率混合气。一般为了兼顾发动机的动力性和经济性，混合气浓度入=0.88~1.11。过浓或过稀的混合气，都将导致火焰无法传播，发动机运转不稳直至熄火。 3.发动机各个工况对可燃混合气浓度的要求 发动机在实际运行过程中，其工况在工作范围内是不断变化的，且在工况变化时，发动机对可燃混合气浓度的要求也是不同的。 (1)怠速和小负荷工况总速是指发动机对外无功率输出且以最低稳定转速运转。在怠速工况下，节气门处于关闭状态，此时，吸入气缸内的可燃混合气少，气缸内残余废气较大。又因转速低、空气流速慢、汽油雾化蒸发不良，使混合气燃烧不良，甚至熄火。因此要求供给少量的浓混合气(入=0.6~0.8)。 发动机负荷在25%以下称为小负荷。在小负荷工况时，节气门略开，混合气的品质与数量有所增加，废气对混合气的稀释作用有所减弱。因而，混合气的浓度略为减少(=0.7~0.9) (2)中等负荷工况汽车发动机大部分工作时间都处于中等负荷状态，是指负荷在25%~85%之间。此时，节气门开度较大，进入气缸内的可燃混合气数量多，燃烧条件好可供给较稀的混合气(λ>1的稀混合气)，以获得最佳的燃油经济性。 (3)大负荷和全负荷工况，在大负荷时，节气门开度已超过85%，此时应随着节气门开度的增大而逐渐地加浓混合气以满足发动机功率的要求(入=0.85~0.95)。 (4)冷起动冷机起动时，发动机要求供给很浓的混合气，以保证混合气中有足够的汽油蒸气，使发动机能够顺利起动。但在冷起动时燃料和空气的温度很低，汽油蒸发率很小，为了保证冷起动顺利，要求混合气的浓度达到入=0.2~0.6，才能在气缸内形成可燃混合气。 (5)暖机发动机冷机起动后，各气缸开始依次点火而做功，发动机温度逐渐上升即暖机。发动机在暖机过程中，由于温度较低燃油雾化较差，因此也需要入较小的浓混合气，而且随着发动机温度升高而入逐渐增大，直至达到正常工作温度时为止，发动机进入怠速工况。 (6)加速和减速发动机的加速是指发动机的转速突然迅速增加的过程。此时，节气门开度突然加大，进气管压力随之增加，由于汽油的流动惯性和进气管压力增大后汽油蒸发量的减少，大量的汽油颗粒被沉积在进气管壁上，形成较厚的油膜，而进人气缸内的实际混合气则瞬时被稀释，严重时会出现过稀，使发动机转速下降。为了避免这一现象发生，在发动机加速时，应向进气管喷入一些附加汽油以弥补加速时的暂时稀释，以获得良好的加速性能。 当汽车减速时，驾驶人迅速松开加速踏板，节气门突然关闭，此时由于惯性作用发动机仍保持很高的转速，因此进气管真空度急剧增高，促使附着在进气管壁上的汽油蒸发汽化并在空气量不足的情况下进入气缸内，造成混合气过浓，严重时甚至熄火。因此，在发动机减速时，应供给较稀的混合气甚至不供给燃油。 通过图表分析不同浓度下的发动机性能变化。 直观理解混合气浓度的重要性。 （四）电控燃油供给系统部件 电控燃油供给系统根据其作用不同可分为空气供给系统、排气系统、燃油供给系统和电子控制系统。 1.空气供给系统 空气供给系统的作用是为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并计量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。空气供给系统，空气经空气滤清器、空气流量传感器、节气门体进入进气总管，再分配到各缸进气歧管。在进气歧管内(进气门处)空气与喷油器喷出的燃油混合后被吸入气缸内燃烧。 (1) 空气滤清器 空气滤清器是用来滤清空气中所含的尘土，以减少气缸、活塞、活塞环等零部件的磨损，延长发动机的使用寿命。 空气滤清器一般采用纸质滤芯，可连续使用10000~50000km，脏污时不能清洗，可用压缩空气吹去灰尘，严重时必须更换。 (2) 节气门体 节气门体是由驾驶人控制发动机吸入空气量的部件，它主要由节气门、节气门拉索滑轮、节气门回位弹簧、节气门位置传感器(检测节气门开闭状态)和怠速控制阀(控制发动机怠速)等组成。汽车在正常行驶时，空气流量由节气门控制，而节气门是由驾驶人通过加速踏板(油门)和节气门拉索操纵。 (3) 进气歧管 进气歧管的作用是将空气或可燃混合气引入气缸，并保证进气充分及各缸进气量均匀一致。进气歧管多用铝合金或复合塑料制作。 2.排气系统 排气系统主要由排气歧管、排气消声器等组成，电控燃料供给系统汽油机的排气系统还带有降低排气污染物的三元催化转化器。 (1)排气歧管从气缸盖上各缸排气孔到各缸独立管汇集处的管道总成叫排气歧管排气歧管材料一般采用成本低、耐热性、保温性较好的铸铁制成。 (2)排气消声器排气消声器的作用就是通过降低、衰减排气压力的脉动来消除噪声。 排气消声器有吸收式、反射式两种基本的消声方式。 1)吸收式消声器，通过废气在玻璃纤维、钢纤维和石棉等吸声材料上的摩擦而减小其能量。 2)反射式消声器则有多个串联的共振腔与不同长度的多孔反射管相互连接在一起，废气在其中经过多次的反射、碰撞、膨胀、冷却而降低其压力，减轻振动及能量，如图3-6所示。 实际情况下，汽车上多是综合利用不同的消声原理组合来设计排气消声器，同时在舒适性要求较高的小型乘用车上还会采用多个消声器单元进行多级的消声降噪控制。 3.燃油供给系统 燃油供给系统的作用是为发动机提供所需的清洁的压力燃油。当发动机运行时，发动机控制单元根据空气流量信号、发动机转速信号及其他信号，计算出发动机燃烧所需要的燃油量，并在合适的时刻发出喷油信号，打开喷油器，向进气道或气缸内喷射适量的燃油，并与空气混合，供给发动机运行。 燃油供给系统一般由燃油箱、电动燃油泵、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器、燃油分配管等组成。 4. 电子控制系统 电子控制系统负责收集发动机的工况相关信息，确定最佳喷油时刻、最佳喷油量和最佳点火时刻。如图3-18所示，它主要由传感器、发动机控制单元(ECU)和执行器三大部分组成。 (1) 传感器装在发动机各个位置的信号装置，用来检测发动机运行状态下的各种参数，并将它们转换成电信号，再输送给ECU。相当于人的“眼睛、耳朵和鼻子”。主要的传感器有:空气流量传感器、进气压力传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器和爆燃传感器等。 (2) (2)发动机控制单元发动机控制单元也称ECU，根据发动机各个位置上传感器发送来的信号，按照一定的程序进行运算、储存和分析处理，然后输出指令，控制执行元件工作，以达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。相当于人的“大脑”，如图 3-19所示。 （3）接收ECU 的指令，完成必要的动作，如喷油、点火等，相当于人的“手和脚”。 主要的执行器有:电动燃油泵、喷油器、点火线圈和怠速控制阀等。 小组合作，绘制电控燃油供给系统简图。 强化系统结构认知，促进团队协作能力。 二、任务实施 （一）燃油供给系统卸压 演示卸压步骤，强调安全操作。 1)用双手以合适的力度使后排座椅垫的左右挂钩分离，并拆下后排坐椅垫总成。 2)从燃油泵总成上断开燃油泵线束插接器。 3）检查确认变速器是否处于P位，检查确认驻车制动器是否处于制动状态。 4）起动发动机，使发动机运转到自动熄火，将点火开关置于0FF位。 5)再次起动发动机，并确认发动机不能起动。 6)打开燃油加注盖，释放燃油箱中的压力。 7)重新连接燃油泵总成插接器 学生在教师指导下，分组进行卸压操作练习。 实践操作，掌握安全卸压技能。 燃油供给系统压力检测 讲解检测方法，示范操作。 1)卸放了燃油供给系统的压力后从主燃油管上断开燃油软管，如图3-21所示。 2)根据维修手册，选用燃油压力表，并将燃油压力表连接至燃油管路中。 3)起动发动机，测量怠速情况下的燃油压力。正常情况下丰田卡罗拉发动机怠速时燃油压力为:304~343kPa。 4)检查燃油压力后，从燃油管路上断开燃油压力表，并取下燃油压力表接头。 5)用干净的布对主燃油管进行清洁，并将燃油管重新连接到主燃油管上。 6)起动发动机检查燃油是否泄漏。 学生分组进行压力检测，记录数据并分析。 提升检测技能，理解数据意义。 电动燃油泵检测 指导检查控制线路，演示检测电动燃油泵。 1.检查燃油泵控制线路 1)从仪表板熔丝盒上拆下 IGN 熔丝。 2)测量电阻。 3)检测燃油泵继电器。 2.检测电动燃油泵 1)拆卸后排座椅垫总成。 2)拆卸后地板检修孔盖。 3)断开燃油泵插接器。 4)燃料供给系统泄压。 5)拆卸燃油泵壳体上的连接管路。 6)将专用拆装工具安装到燃油泵壳体固定圈上，正确使用工具拧松固定圈。 7)向上将燃油泵壳体总成从燃油箱中取出，放到清洁的零部件盆中;并遮挡油箱口，防止灰尘或异物进人燃油箱。 8)分解燃油泵壳体总成。 9)用数字万用表检测燃油泵两个端子之间的电阻;20℃条件下，标准电阻应为0.2~3.0Ω，若不符合标准，则更换燃油泵;也可在燃油泵的两个端子之间施加蓄电池电压，检查并确认燃油泵是否工作。如果电动机不工作，则应更换燃油泵。 10)安装电动燃油泵。按与拆卸相反的顺序安装电动燃油泵。 学生分组检测，讨论可能故障及解决方案。 培养故障诊断与排除能力。 三、知识拓展 （一）化油器式燃油供给系统 1.结构 在比较老式的汽油发动机上，燃油供给系统采用化油器式，它主要有单腔式和双腔式两种。 2.工作原理 化油器的工作原理如图3-30所示，燃油泵由凸轮轴驱动将汽油从燃油箱内吸出，经过燃油滤清器过滤后输送到化油器浮子室，浮子室内的浮子漂浮在油面上，控制液面的高度进入发动机气缸内的空气经过化油器喉管时，产生吸力，将汽油从浮子室内吸出与空气混合，形成可燃混合气。 学生查阅资料，制作化油器与电控系统对比表。 拓宽知识面，理解技术发展。 （二）三元催化转化器 1.作用 三元催化转化器是汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的COHC 和NO、等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的CO,、H,0和N,。 2.结构 三元催化转化器安装在排气消声器前面，由三元催化转换芯子和外壳等成。芯子是催化剂的载体，它是由陶瓷做成的蜂窝状的格栅，并在格栅上涂有贵金属材料铂(或钯)和铑如图 3-31 所示。 3.工作原理 当发动机燃烧后的废气通过蜂窝状的格栅时，金属铂具有很强的氧化性，能够使HC和CO 继续和排气管中的0,产生氧化反应，生成C0,和H,0;金属钯和铑具有很强的还原性能够将 NO、还原成0,和N,，但只有当空燃比精确控制在理论空燃比14.7附近时，其转化效率才能最佳。因此，在三元催化转化器的前端安装有前氧传感器，它通过反馈控制能将空燃比控制在理论空燃比附近;同时，在三元催化转化器的后端安装有后氧传感器，用于检测三元催化转化器的转化效率。 分组讨论催化转化器失效的影响及应对措施。 强化环保意识，了解排放控制技术。 课堂小结（5分钟） 1. 燃油供给系统主要由燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、喷油器等部件组成，其功用是根据发动机工况供给适量燃油。 2. 燃油供给系统的维护项目包括检查加油口密封圈、更换燃油滤清器、清洗喷油嘴以及检查活性炭罐等。 3. 燃油供给系统的检修涉及对系统各部件的检查、测试和必要的更换，以确保其正常工作。 1. 回顾本节课所学内容，总结学习收获。 2. 思考问题，并尝试回答。 3. 提出问题和建议，与教师和同学交流想法。 帮助学生巩固本节课所学内容，了解学生的学习情况和反馈，为后续教学提供调整和改进的依据。 作业布置 1. 完成一份关于汽油发动机燃油供给系统工作原理的小报告。 2. 设计一个电动燃油泵故障诊断流程图。 板书设计 一、系统作用与组成 二、汽油相关知识 - 性能指标 - 选用原则 - 安全注意事项 三、混合气浓度影响 四、电控系统部件 - 空气供给 - 排气 - 燃油供给 - 电子控制 五、任务实施 - 卸压 - 压力检测 - 燃油泵检测 六、知识拓展 - 化油器系统 - 三元催化转化器 教学反思 本节课通过理论与实践相结合的方式，有效提升了学生对汽油发动机燃油供给系统的理解。 实践环节中，学生参与度高，但部分学生在操作细节上还需加强指导，未来可增加模拟故障排查练习。 知识拓展部分，学生对三元催化转化器的环保意义表现出浓厚兴趣，今后可进一步引入环保法规和技术发展趋势的内容。 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 $$