【文章內(nèi)容簡介】 稱模塊二：電控發(fā)動機空氣供給系統(tǒng)單元四：怠速控制與調(diào)整課時安排4課時第 周第 課時教 學目 標 知識目標1. 熟悉怠速控制的分類。2. 掌握怠速控制的組成和工作過程。3. 掌握典型怠速控制機構(gòu)的工作過程。技能目標掌握怠速控制的檢測與調(diào)整。情感、態(tài)度價值觀在理論課程中,培養(yǎng)學生端正的學習態(tài)度，求實的科學態(tài)度，使學生確立對真善美的價值追求以及人與人的和諧相處的理念。 教 材 分 析 重 點 怠速控制的檢測。 難 點 步進電機式怠速控制閥的工作原理。教具器材桑塔納電控發(fā)動機試驗臺，一個，萬用步進電機一個，金德KT600一個教學方法理實一體法，分組教學法，總結(jié)歸納法教 學 過 程 的 設(shè) 計教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容（問題設(shè)計、師生活動）設(shè)計意圖一．組織教學二．導入三．新授課師生問好。復(fù)習提問：導言：怠速控制裝置是通過控制進入汽缸的空氣量來調(diào)整發(fā)動機怠速的。按照其控制方式不同，可將怠速控制裝置分為節(jié)氣門直動式怠速控制機構(gòu)和旁通氣道式怠速控制閥。常見的旁通氣道式怠速控制閥有電磁式怠速控制閥、旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制閥、步進電機式怠速控制閥三種一、怠速控制系統(tǒng)的功能與組成1．怠速控制系統(tǒng)的功能：用高怠速實現(xiàn)發(fā)動機起動后的快速暖機過程。自動維持發(fā)動機怠速在目標轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2．怠速控制系統(tǒng)的組成主要由傳感器、ECU、和執(zhí)行元件三部分組成。3．怠速控制的方法怠速控制也就是對怠速工況下的進氣量進行控制?？刂苹绢愋陀泄?jié)氣門直動式和旁通空氣式。二、節(jié)氣門直動式怠速控制器結(jié)構(gòu)主要由直流電動機、減速齒輪機構(gòu)、絲杠機構(gòu)和傳動軸等組成。原理：當直流電動機通電轉(zhuǎn)動時，經(jīng)減速齒輪機構(gòu)減速增扭后，再由絲杠機構(gòu)將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為傳動軸的直線運動。傳動軸頂靠在節(jié)氣門最小開度限制器上，發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，ECU根據(jù)各傳感器的信號，控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動量，以改變節(jié)氣門最小開度限制器的位置，從而控制節(jié)氣門的最小開度，實現(xiàn)對怠速進氣量進行控制的目的。三、步進電動機型怠速控制閥1．控制閥的結(jié)構(gòu)與工作原理步進電機主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，絲杠機構(gòu)將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，使閥心作軸向移動，改變閥心與閥座之間的間隙。安裝在節(jié)氣門上。工作原理，當ECU控制使步進電機的線圈按1234順序依次搭鐵時，定子磁場順時針轉(zhuǎn)動，由于與轉(zhuǎn)子磁場間的相互作用，使轉(zhuǎn)子隨定子磁場同步轉(zhuǎn)動。同理，步進電動機的線圈按相反的順序通電時，轉(zhuǎn)子則隨定子磁場同步反轉(zhuǎn)。定子有32個爪級，步進電動機每轉(zhuǎn)一步為1/32圈，工作范圍為0～125個步進級。2．控制閥的檢修（1）在檢修時應(yīng)注意1）不要用手推拉控制閥，以免損壞絲杠機構(gòu)的螺紋。2）不要將控制閥浸泡在任何清洗液中，以免步進電動機損壞。3）安裝時，檢查密封圈好壞，并在密封圈上涂少量潤滑油。（2）檢修步進電動機型怠速控制閥的方法1）拆下控制閥線束連接器，點火開關(guān)置“ON”，不起動發(fā)動機，分別檢測B1和B2與搭鐵間的電壓，為蓄電池電壓。2）發(fā)動發(fā)動機后再熄火時，2～3s內(nèi)在怠速控制閥附近應(yīng)能聽到內(nèi)部發(fā)出的“嗡嗡”響聲。3）拆下控制閥線束連接器，測量B1與S1和SB2與S2和S4之間的節(jié)氣門直動式怠速控制機構(gòu)主要由直流電動機、減速齒輪、絲杠等組成。電阻，應(yīng)為10～30Ω。4）拆下怠速電磁閥，將蓄電池正極接至B1和B2端子，負極按順序依次接通S1—S2—S3—S4端子時，隨步進電動機的旋轉(zhuǎn)，控制閥應(yīng)向外伸出，如圖；若負極按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，則控制閥應(yīng)向內(nèi)縮回。步進電動機型怠速控制閥工作情況檢查a）接蓄電池正極 b）接蓄電池負極3．控制閥控制的內(nèi)容（1）起動初始位置的設(shè)定關(guān)閉點火開關(guān)使發(fā)動機熄火后，ECU的M—REL端子向主繼電器線圈供電延續(xù)約2～3s。在這段時間內(nèi)，蓄電池繼續(xù)給ECU和步進電動機供電，ECU使怠速控制閥回到起動初始位置。（2）起動控制在起動期間，ECU根據(jù)冷卻液溫度的高低控制步進電動機，調(diào)節(jié)控制閥的開度，使之到起動后暖機控制的最佳位置，此位置隨冷卻液溫度的升高而減小。（3）暖機控制在暖機過程中，ECU根據(jù)冷卻液溫度信號按內(nèi)存的控制特性控制怠速控制閥的開度，隨溫度上升，怠速控制閥開度漸漸減小。當冷卻液溫度達到70℃時，暖機控制過程結(jié)束。（4）怠速穩(wěn)定控制當轉(zhuǎn)速信號與確定的目標轉(zhuǎn)速進行比較有一定差值時（一般為20r/min），ECU將通過步進電動機控制怠速控制閥，調(diào)節(jié)怠速空氣供給量，使發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速相同。（5）怠速預(yù)測控制在發(fā)動機負荷發(fā)生變化時，為了避免怠速轉(zhuǎn)速波動或熄火，ECU會根據(jù)各負荷設(shè)備開關(guān)信號，通過步進電動機提前調(diào)節(jié)怠速控制閥的開度。（6）電器負荷增多時的怠速控制如電器負荷增大到一定程度時，蓄電池電壓會降低，為了保證電控系統(tǒng)正常的供電電壓，ECU根據(jù)蓄電池電壓調(diào)節(jié)怠速控制閥的開度，提高發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速，以提高發(fā)動機的輸出功率。（7）學習控制由于磨損原因?qū)е碌∷倏刂崎y性能發(fā)生變化，怠速控制閥的位置相同時，實際的怠速轉(zhuǎn)速與設(shè)定的目標轉(zhuǎn)速略有不同，ECU利用反饋控制使怠速轉(zhuǎn)速回歸到目標轉(zhuǎn)速的同時，還可將步進電動機轉(zhuǎn)過的步數(shù)存儲在ROM中，以便在此后的怠速控制過程中使用。四、旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥1．控制閥的結(jié)構(gòu)與工作原理ECU控制兩個線圈的通電或斷開，改變兩個線圈產(chǎn)生的磁場，兩線圈產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵形成的磁場相互作用，可改變控制閥的位置，從而調(diào)節(jié)怠速空氣口的開度，以實現(xiàn)怠速控制。雙金屬片制成的卷簧，起保護作用。當流過閥體冷卻液腔的冷卻液溫度變化時，雙金屬片變形，帶動擋塊轉(zhuǎn)動，從而改變閥軸轉(zhuǎn)動的兩個極限位置，以控制怠速控制閥的最大開度和最小開度。工作原理：ECU控制旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作時，控制閥的開度是通過控制兩個線圈的平均通電時間（占空比）來實現(xiàn)的。2．控制閥的控制內(nèi)容包括起動控制、暖機控制、怠速穩(wěn)定控制、怠速預(yù)測控制和學習控制。3．控制閥的檢修（1）拆下控制閥線束連接器，點火開關(guān)置“ON”，不起動發(fā)動機，分別檢測電源端子與搭鐵間的電壓，為蓄電池電壓。（2）發(fā)動機達到正常工作溫度、變速器處于空擋位置時，使發(fā)動機維持怠速運轉(zhuǎn)，用專用短接線接故障診斷座上的TE1與E1端子，發(fā)動機轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在1000～1200r/min，5s后轉(zhuǎn)速下降約200 r/min。（3）拆下怠速控制閥上的三端子線束連接器，在控制閥側(cè)分別測量中間端子（＋B）與兩側(cè)端子（ISC1和ISC2）～。五、占空比控制電磁閥型怠速控制閥1．控制閥的結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)主要由控制閥、閥桿、線圈和彈簧等組成。工作原理：控制閥的開度取決于線圈產(chǎn)生的電磁力大小，與旋轉(zhuǎn)閥型怠速控制閥相同，ECU是通過控制輸入線圈脈沖信號的占空比來控制電場強度，以調(diào)節(jié)控制閥的開度，從而實現(xiàn)怠速空氣量的控制。2．控制閥的控制內(nèi)容包括起動控制、暖機控制、怠速穩(wěn)定控制、怠速預(yù)測控制和學習控制。由于旁通氣量少，為此需要快怠速控制閥輔助控制發(fā)動機暖機過程的空氣供給量。3．控制閥的檢修（1）拆下控制閥線束連接器，點火開關(guān)置“ON”，不起動發(fā)動機，分別檢測電源端子與搭鐵間的電壓，為蓄電池電壓。（2）拆下怠速控制閥上的兩端子線束連接器，在控制閥側(cè)分別測量兩端子之間電阻應(yīng)為10～15Ω。六、開關(guān)型怠速控制閥主要由線圈和控制閥組成。工作原理與占空比電磁閥相同，不同的是開關(guān)型怠速控制閥工作時，ECU只對閥內(nèi)線圈通電和斷電兩種狀態(tài)控制?？刂崎y的控制內(nèi)容只進行通、斷電的控制。由于旁通氣量少，為此需要快怠速控制輔助控制發(fā)動機暖機過程的空氣量?？刂崎y的檢測同占空比控制電磁閥相同。集中學生注意力。加強學生記憶。鍛煉學生的學習能力。加強學生記憶。使學生明確本課程的任務(wù)布置作業(yè)簡述步進電機的工作原理？巡回指導 學生分組練習，在發(fā)動機實驗臺上熟悉不同類型電控發(fā)動機傳感器，執(zhí)行器的名稱和位置。對學生提出的各種問題進行解答。結(jié)束指導。課題名稱模塊二：電控發(fā)動機空氣供給系統(tǒng)單元六：電子節(jié)氣門課時安排4課時第 周第 課時教 學目 標 知識目標1. 了解電子節(jié)氣門的優(yōu)點。2. 掌握電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)和工作原理。技能目標掌握電子節(jié)氣門的檢測。情感、態(tài)度價值觀在理論課程中,培養(yǎng)學生端正的學習態(tài)度，求實的科學態(tài)度，使學生確立對真善美的價值追求以及人與人的和諧相處的理念。 教 材 分 析 重 點 電子節(jié)氣門的故障診斷。 難 點 電子節(jié)氣門的工作原理。教具器材帕薩特B5電控發(fā)動機試驗臺，萬用表一個，金德KT600一個教學方法理實一體法，分組教學法，總結(jié)歸納法教 學 過 程 的 設(shè) 計教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容（問題設(shè)計、師生活動）設(shè)計意圖一．組織教學二．導入三．新授課師生問好。復(fù)習提問：步進電機的結(jié)構(gòu)，工作原理和檢測方法。導言：為了提高汽車行駛的安全性、動力性、平穩(wěn)性及經(jīng)濟性，并減少排放污染，世界各大汽車制造商推出了各種控制特性良好的電子節(jié)氣門及其相應(yīng)的電子控制系統(tǒng)，組成電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)（ETCS）。采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，使節(jié)氣門開度得到精確控制，不但可以提高燃油經(jīng)濟性，減少排放，同時，系統(tǒng)響應(yīng)迅速，可獲得滿意的操控性能；另一方面，可實現(xiàn)怠速控制、巡航控制和車輛穩(wěn)定控制等的集成，簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1． 基本組成—用來確定踏板位置并將踏板位置信號傳遞給電控單元。（ECU) —接收踏板位置傳感器信號，根據(jù)輸入電壓信號計算得知所需動力。并根據(jù)其他如急加速，空調(diào)，自動變速器起步的扭矩信號，計算出實際的節(jié)氣門開度。同時還監(jiān)控節(jié)氣門系統(tǒng)?！刂扑柽M氣量，根據(jù)控制系統(tǒng)提供信號調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，反饋節(jié)氣門信號。 故障燈（大眾車型在儀表上為EPC燈）—提供節(jié)氣門故障信息給駕駛員傳感器和執(zhí)行器傳感器：帶油門踏板傳感器G79,G185的加速踏板模塊，帶節(jié)氣門開度傳感器的G187,G188，節(jié)氣門控制器J338.6執(zhí)行器：帶節(jié)氣門驅(qū)動裝置的G186和G338，節(jié)氣門故障燈K132c（劃片變組器，等同與油浮子）控制系統(tǒng)根據(jù)兩個信號來確定踏板位置。2個信號值正好相反，形成對比?！? 當一個傳感器壞。系統(tǒng)監(jiān)測到還有一個節(jié)氣門信號時，能進入怠速運行，但節(jié)氣門全開要很慢。系統(tǒng)還通過制動燈開關(guān)和制動踏板開關(guān)信號來判別怠速狀態(tài)，關(guān)閉巡航，點亮EPC，在故障存儲器存儲故障碼?！? 節(jié)氣門角度傳感器G187,.G188（滑動變阻器式）向系統(tǒng)反饋節(jié)氣門位置信號。裝兩個傳感器是為了精確和備用。當一個傳感器壞。系統(tǒng)使用另一個 傳感器信號，對加速踏板響應(yīng)不變，巡航關(guān)閉。EPC燈亮 存儲故障碼。當2 個信號中斷，發(fā)動機在1500轉(zhuǎn)左右運行，踩油門踏板無反應(yīng)。EPC燈亮，有故障存儲?！?離合器踏板開關(guān)F36：開關(guān)信號，反饋離合器踏板位置，踏板踩下，負載變化功能關(guān)閉。系統(tǒng)不對其進行監(jiān)控，故無故障碼存儲，也無替代值。　5制動踏板開關(guān)　5制動踏板開關(guān)F47和制動燈開關(guān)F（開關(guān)信號） 反饋制動踏板信號位置信號，控制單元收到踏板信號后，關(guān)閉巡航。如加速踏板傳感器壞，代為替代怠速信號?！? 節(jié)氣門驅(qū)動裝置 　J186：定位電機。接受系統(tǒng)命令，控制節(jié)氣門開度。出現(xiàn)故障后，進入緊急運行模式，由彈簧將節(jié)氣門打開到一定角度，系統(tǒng)運行高與怠速，踩油門沒反應(yīng)。EPC燈亮，存儲故障碼?！?故障燈　EPC故障燈K132 ：提示信號。系統(tǒng)正常時打開點火開關(guān)3秒自檢后熄滅，有故障則常亮。2． 工作原理 駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進行濾波，以消除環(huán)境噪聲的影響，然后根據(jù)當前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛員意圖，計算出對發(fā)動機扭矩的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗等等，由此計算出整車所需求的全部扭矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進行補償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電壓信號發(fā)送到驅(qū)動電機模塊，驅(qū)動控制電機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。節(jié)氣門驅(qū)動電機一般為步進電機或直流電機，兩者的控制方式也有所不同。驅(qū)動步進電機常采用H橋電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率與方向控制電平對步進電機進行控制。電平的高低控制步進電機轉(zhuǎn)動的方向，脈沖個數(shù)控制電機轉(zhuǎn)動的角度，即發(fā)出一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個步進角，脈沖寬度調(diào)制電機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，通過對上述三個參數(shù)的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)電機精確定位與調(diào)速?？刂浦绷麟姍C采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點有頻率高，效率高，功率密度高與可靠性高。控制單元通過調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的占空比，來控制直流電機轉(zhuǎn)角的大小，電機方向則是由和節(jié)氣門相連的復(fù)位彈簧控制的。電機輸出轉(zhuǎn)矩和脈寬調(diào)制信號的占空比成正比。當占空比一定，電機輸出轉(zhuǎn)矩與回位彈簧阻力矩保持平衡時，節(jié)氣門開度不變；當占空比增大時，電機驅(qū)動力矩克服回位彈簧阻力矩，節(jié)氣門開度增大；反之，當占空比減小時，電機輸出轉(zhuǎn)矩和節(jié)氣門開度也隨之減小。ECU對系統(tǒng)的功能進行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)故障，將點亮系統(tǒng)故障指示燈，提示駕駛員系統(tǒng)有故障。同電磁離合器被分離，節(jié)氣門不再受電機控制。節(jié)氣門在回位彈簧的作用下返回到一個小開度的位置，使車輛慢速開到維修地點。 集中學生注意力。