《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》教案課題序號(hào)16實(shí)施課時(shí)2使用教具整車或電噴系統(tǒng)臺(tái)架課題名稱項(xiàng)目七點(diǎn)火系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)一點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)（知識(shí)與技能，過程與方法，情感、態(tài)度與價(jià)值觀）【知識(shí)目標(biāo)】1.了解汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的作用與組成；2.了解汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的基本工作原理?！灸芰δ繕?biāo)】1.能在實(shí)車上指出點(diǎn)火系統(tǒng)主要部件安裝位置；2.會(huì)查閱維修資料?！居四繕?biāo)】1.培養(yǎng)學(xué)生守紀(jì)律、講規(guī)矩的優(yōu)良品質(zhì)；2.培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、敬業(yè)求精的工作態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)的分類、結(jié)構(gòu)及基本工作原理。教學(xué)難點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)的基本工作原理。教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)【復(fù)習(xí)回顧】冷卻系統(tǒng)的作用及冷卻液的選擇?！緦?dǎo)入新課】汽油機(jī)在壓縮終了時(shí)，由于汽油的燃點(diǎn)較高，汽缸內(nèi)的可燃混合氣無法自燃，需要電火花才能點(diǎn)燃，因此，汽油機(jī)設(shè)有專門的點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系應(yīng)該在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況和使用條件下保證可靠而準(zhǔn)確的點(diǎn)火。點(diǎn)火系統(tǒng)把12V低壓電轉(zhuǎn)變成高壓電點(diǎn)火，點(diǎn)燃壓縮的可燃混合氣。本任務(wù)主要介紹點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理。項(xiàng)目七點(diǎn)火系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)一點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知【基本知識(shí)】一、點(diǎn)火系概述1.點(diǎn)火系的作用是將汽車電源供給的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，并按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序與點(diǎn)火時(shí)間的要求，適時(shí)地配送給各缸火花塞，在其間隙處產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的可燃混合氣。點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展過程汽油機(jī)上最早使用點(diǎn)火系的能源為磁電機(jī)，故稱磁電機(jī)點(diǎn)火系。汽車電源在采用蓄電池以后，點(diǎn)火系的能源由磁電機(jī)改成蓄電池，因而稱為蓄電池點(diǎn)火系。汽油機(jī)點(diǎn)火系發(fā)展大致可分成五個(gè)階段：傳統(tǒng)（觸點(diǎn)式）點(diǎn)火系統(tǒng)、有觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)、無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)、有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)、無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。當(dāng)前大部分汽車采用無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。3.點(diǎn)火系統(tǒng)的基本要求點(diǎn)火系應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況和使用條件下保證可靠而準(zhǔn)確的點(diǎn)火。因此要求有能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓，傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)可提供10KV～20KV的高電壓，電子點(diǎn)火系統(tǒng)可提供15KV～25KV的高電壓，甚至更高；為了保證點(diǎn)火可靠，電火花應(yīng)具有足夠的能量；點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，即點(diǎn)火順序應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序一致，同時(shí)點(diǎn)火時(shí)刻要準(zhǔn)確。若點(diǎn)火過遲，混合氣開始燃燒時(shí)，活塞已開始向下運(yùn)動(dòng)，汽缸容積增大，燃燒壓力降低，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降；若點(diǎn)火過早，活塞未達(dá)上止點(diǎn)，缸內(nèi)壓力已達(dá)最大值，此時(shí)氣體壓力方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向相反，致使發(fā)動(dòng)機(jī)有效功減小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也將下降。因此要求點(diǎn)火要適時(shí)。從點(diǎn)火時(shí)刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱為點(diǎn)火提前角。二、點(diǎn)火系統(tǒng)的組成圖7-1-1電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1-電源2-點(diǎn)火開關(guān)3-點(diǎn)火線圈4-火花塞5-高壓線6-分電器7-點(diǎn)火控制器1.傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)由電源、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈及附加電阻、分電器（包括斷電觸點(diǎn)、配電器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)）、火花塞和高低壓導(dǎo)線等組成。傳統(tǒng)點(diǎn)火系由于工作可靠性差，節(jié)能和環(huán)保不達(dá)標(biāo)，現(xiàn)已經(jīng)徹底淘汰，在此不作敘述。2.電子點(diǎn)火系統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)按照儲(chǔ)能方式的不同可以分為電感式點(diǎn)火系統(tǒng)和電容式點(diǎn)火系統(tǒng)兩大類。前者的儲(chǔ)能元件是點(diǎn)火線圈，后者的儲(chǔ)能元件是電容器。電子點(diǎn)火系由電源、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈、分電器（包括信號(hào)發(fā)生器、配電器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)）、點(diǎn)火控制器及火花塞等組成，如圖7-1-1所示。其中點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈、火花塞、配電器及點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)基本相同。電子點(diǎn)火系與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的不同點(diǎn)在于采用了各種形式的點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器來代替驅(qū)動(dòng)凸輪，由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，從而控制點(diǎn)火線圈初級電路的接通與切斷。電子點(diǎn)火系統(tǒng)按點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的不同又可分為磁感應(yīng)式、霍爾式、光電式、電磁振蕩式電子點(diǎn)火系統(tǒng)等類型。3.微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)微機(jī)控制的點(diǎn)火系分為有分電器微機(jī)控制的點(diǎn)火系和無分電器微機(jī)控制的點(diǎn)火系兩類。有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系由電源、點(diǎn)火開關(guān)、微機(jī)控制單元（ECU）、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈、分電器、火花塞、高壓線和各種傳感器等組成。當(dāng)前大部分汽車采用的無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系由電源、點(diǎn)火開關(guān)、微機(jī)控制單元(ECU)、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓線和各種傳感器（如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器等）等組成。有的無分電器點(diǎn)火系還將點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上方，取消或隱藏了高壓線。三、點(diǎn)火系統(tǒng)的基本工作原理點(diǎn)火系是利用點(diǎn)火線圈的自感和互感原理工作的，點(diǎn)火系基本工作原理如圖7-1-4所示。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)采用（a）（b）接線方式；有觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)、無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)、有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)、無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)、獨(dú)立點(diǎn)火方式采用（b）接線方式，無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)同時(shí)點(diǎn)火方式采用（c）接線方式。接通點(diǎn)火開關(guān)ON檔，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火信號(hào)使點(diǎn)火模塊末級三極管交替地導(dǎo)通和截止（或斷電器凸輪旋轉(zhuǎn)使斷電器觸點(diǎn)交替地閉合和斷開）。當(dāng)三極管導(dǎo)通（斷電器觸點(diǎn)閉合）時(shí)，點(diǎn)火線圈初級繞組N1通過低壓電流并逐漸增長，鐵芯儲(chǔ)存了磁場能。當(dāng)三極管截止（斷電器觸點(diǎn)斷開）時(shí)，初級電流和磁場的驟然下降，使得初級繞組感應(yīng)出300V～400V自感電動(dòng)勢（e1），次級繞組N2由于繞組匝數(shù)較多，約為初級繞組的80～100倍，感應(yīng)出了電壓可高達(dá)15,000V～25,000V互感電動(dòng)勢（e2）。次級電壓由配電器或直接按照點(diǎn)火順序傳送至各汽缸火花塞，擊穿火花塞放電間隙，產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的可燃混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，這個(gè)過程周而復(fù)始地進(jìn)行。若要發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，只要點(diǎn)火開關(guān)由ON檔轉(zhuǎn)到OFF檔，切斷初級電路即可。四、無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理無分電器點(diǎn)火系又稱為直接點(diǎn)火系，它除了具有有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系的優(yōu)點(diǎn)外，無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)(DIS)由于點(diǎn)火線圈(或初級繞組)數(shù)量增加，對每一個(gè)點(diǎn)火線圈來說，初級繞組允許通電時(shí)間可增加2～6倍。因此，無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)具有足夠大的點(diǎn)火能量和足夠高的次級電壓來保證發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況都能可靠點(diǎn)火，有利于采用稀混合氣燃燒，降低排污含量和耗油量；同時(shí)也避免了與分火頭有關(guān)的一些機(jī)械故障，提高了工作的可靠性；對無線電的干擾幾乎降至為零；無需進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)方面的調(diào)整，使用維護(hù)更加方便。因此，無分電器點(diǎn)火系已經(jīng)成為現(xiàn)代轎車點(diǎn)火系的主流。無分電器點(diǎn)火系次級電壓的產(chǎn)生過程和點(diǎn)火提前角的控制與有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系基本相同，不同之處在于高壓配電和工作過程，前者的配電采用電子控制配電，后者采用的是機(jī)械式的分電器配電。電子配電方式是指在點(diǎn)火控制器控制下，點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序，直接加到火花塞上的直接點(diǎn)火方式。采用電子配電方式分配高壓電的點(diǎn)火系統(tǒng)稱為無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)DIS。常用電子配電方式分為雙缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸單獨(dú)點(diǎn)火兩種配電方式，如圖7-1-5所示。1.雙缸同時(shí)點(diǎn)火的控制雙缸同時(shí)點(diǎn)火是指點(diǎn)火線圈每產(chǎn)生一次高壓電，使兩個(gè)汽缸的火花塞同時(shí)跳火。次級繞組產(chǎn)生的高壓電將直接加在兩個(gè)汽缸(四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的1、4缸或2、3缸；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的1、6缸、2、5缸或3、4缸)的火花塞電極上跳火。雙缸同時(shí)點(diǎn)火時(shí)，一個(gè)汽缸處于壓縮行程末期，是有效點(diǎn)火，另一個(gè)汽缸處于排氣行程末期，缸內(nèi)溫度較高而壓力很低，火花塞電極間隙的擊穿電壓很低，對有效點(diǎn)火汽缸火花塞的擊穿電壓和火花放電能量影響很小，是無效點(diǎn)火。曲軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)后，兩缸所處行程恰好相反。雙缸同時(shí)點(diǎn)火時(shí)，高壓電的分配方式又分為二極管分配和點(diǎn)火線圈分配兩種形式。2.各缸單獨(dú)點(diǎn)火的控制點(diǎn)火系統(tǒng)采用單獨(dú)點(diǎn)火方式時(shí)，每一個(gè)汽缸都配有一個(gè)點(diǎn)火線圈，并安裝在火花塞上方。在點(diǎn)火控制器中，設(shè)置有與點(diǎn)火線圈相同數(shù)目的大功率三極管，分別控制每個(gè)線圈次級繞組電流的接通與切斷，其工作原理與同時(shí)點(diǎn)火方式相同。單獨(dú)點(diǎn)火的優(yōu)點(diǎn)是省去了高壓線，點(diǎn)火能量損耗進(jìn)一步減少；此外，所有高壓部件都可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋上的金屬屏蔽罩內(nèi)，點(diǎn)火系對無線電的干擾可大幅度降低。五、點(diǎn)火波形點(diǎn)火系的工作過程基本可分為三極管導(dǎo)通，初級電流增長；三極管截止，次級線圈產(chǎn)生高電壓及火花放電等三個(gè)過程。1．三極管導(dǎo)通，初級電流按指數(shù)規(guī)律增長三極管導(dǎo)通時(shí)，火花塞間隙不會(huì)被擊穿，所以把次級電路看作開路狀態(tài)，可不計(jì)其對初級回路的影響。初級電流i1是按指數(shù)規(guī)律變化的。初級電流增長時(shí)，由于電磁感應(yīng)，會(huì)在初級和次級線圈中分別產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其大小都是按指數(shù)規(guī)律逐漸減小的。見圖7-1-6（a）導(dǎo)通段。2．三極管截止，次級線圈產(chǎn)生高壓電動(dòng)勢當(dāng)三極管截止時(shí)，瞬間的初級電流為Ik（即斷開電流），初級電流急劇下降，并且在初級回路中形成衰減的振蕩，見圖7-1-6（a）截止段。初級線圈中感應(yīng)出300～400V左右的自感電動(dòng)勢，同時(shí)在次級線圈中感應(yīng)出15～30kV的高壓（互感）電動(dòng)勢，見圖7-1-6（b）、（c）。的數(shù)值一般為300～400V。約為15～30kV，足以擊穿火花塞間隙，產(chǎn)生火花放電。3．火花放電過程次級高壓U2上升過程中，首先以電場能的形式儲(chǔ)存在高壓電路的分布電容中，當(dāng)U2上升到火花塞間隙擊穿電壓Uj[圖7-1-6（c）]時(shí)，就可以擊穿火花塞間隙，產(chǎn)生數(shù)十安培的次級電流i2，實(shí)現(xiàn)電容放電（約1μs），也稱火花頭。由于電容放電，首先使火花塞間隙處的氣體電離為等離子體。接著在迅速下降的U2作用下繼續(xù)放電，這即電感放電階段，也稱火花尾，如圖7-1-6（d）。電感放電階段的電壓U2，是靠初級電路中衰減的振蕩（通過互感）來維持的。電感放電的時(shí)間一般為幾毫秒，電壓為600V左右，放電電流為幾十毫安?；旌蠚獾娜紵饕强炕鸹ㄎ瞾硗瓿傻摹ｋ姼蟹烹姇r(shí)間越長，點(diǎn)火越可靠，燃燒越充分。電容放電時(shí)，伴隨有高頻振蕩，頻率約l07～108Hz，這是無線電干擾的主要來源?！灸芰τ?xùn)練】潤滑系統(tǒng)【操作示范及注意事項(xiàng)】按小組為單位，認(rèn)識(shí)科魯茲點(diǎn)火系統(tǒng)。實(shí)訓(xùn)車輛準(zhǔn)備：打開發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋；安裝車輪擋塊；裝好車內(nèi)外防護(hù)設(shè)備；找到有標(biāo)志的蓋板，蓋板下即是點(diǎn)火線圈總成；認(rèn)知點(diǎn)火線圈總成；認(rèn)知火花塞；復(fù)位清潔?！緦W(xué)生練習(xí)及分配任務(wù)】實(shí)踐教學(xué)（小組成員分工協(xié)作，按照老師的具體要求進(jìn)行操作。要求每一位學(xué)生做好自己相關(guān)崗位的任務(wù)，培養(yǎng)分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)及愛崗精神）【巡回重點(diǎn)及注意事項(xiàng)】指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知、理解，并維持好課堂紀(jì)律?！窘Y(jié)束指導(dǎo)】總結(jié)在認(rèn)知理解中做的好的同學(xué)，對學(xué)生中出現(xiàn)的問題進(jìn)行糾正?！静贾米鳂I(yè)】完成書后配套練習(xí)?！菊憩F(xiàn)場及設(shè)備保養(yǎng)】參照整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養(yǎng)（SHITSUKE）、安全（SECURITY）的6S要求，做到工具清潔、依次擺放整齊，打掃一體化教室、門、窗、電等關(guān)閉。根據(jù)人培方案中課程的次序，有選擇的提問、導(dǎo)入。強(qiáng)調(diào)“規(guī)矩意識(shí)”理論講解、多媒體輔助理論講解多媒體演示多媒體演示多