燃油压力调节器.doc

学科汽车发动机构造与维修课题燃油压力调节器班级0743人数30授 课 时 数2课时授课方式授新课教 学 目 的【知识目标】1、掌握压力调节器的作用，结构。2、理解压力调节器工作原理，燃油总管中燃油压力的计算公式。3、了解压力调节器的维护与故障诊断。【能力目标】1、培养学生观察事物的能力和类比、归纳问题的能力。2、通过本节的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。【德育目标】1、培养学生严谨细致、一丝不苟、实事求是的科学态度和类比的学习方法和探索精神。2、通过对发动机燃油供给系统发展、环境保护等知识的介绍，增强学生的环保意识，使学生了解到汽车在方便出行的同时带来的危害以及人们为减小危害进行的不懈努力。教 学 重 点压力调节器的结构和工作原理教 学 难 点压力调节器的工作原理教学手段、方法提问、类比、实验探索、讨论总结等引导探究式教学法教具 多媒体设备及课件、丰田电喷发动机台架、油压检测表等 实验设备 (量杯、保温水桶、时钟等)授课教师审签教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程组织教学、展示教学目标（共计2分钟）安定课堂秩序，点名，集中学生注意力。复习旧课（共计5分钟）1、电喷发动机燃油系统的作用？燃油系统由哪几个部分组成？答：燃油系统的作用是供给发动机燃烧所需的燃油。燃油系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器，燃油总管，燃油脉动缓冲器，喷油器组成。2、电喷发动机的喷油量受哪些因素的影响？答：电喷发动机喷油量的多少，取决于针阀行程、喷口截面积、燃油喷射压力与喷射环境压力之间的压差及喷油时间，当前几种因素确定时，喷油量就取决于喷油器针阀的开启时间，即喷油时间。时间愈长，喷油量就愈多。这样有利于发动机ECU对喷油量的精确控制。新课内容（共计80分钟）一、引入新课，展示情景，观察现象（共计10分钟）2009年12月7日18日在丹麦首都哥本哈根召开的哥本哈根世界气候大会。12月7日起，192个国家的环境部长和其他官员们在哥本哈根召开联合国气候会议，商讨京都议定书一期承诺到期后的后续方案，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。这是继京都议定书后又一具有划时代意义的全球气候协议书，毫无疑问，对地球今后的气候变化走向产生决定性的影响。这是一次被喻为“拯救人类的最后一次机会”的会议。中国宣布2020年减排目标 碳排放下降40-45%，作为排放的一个重要来源的汽车尾气排放问题越来越引起广泛的关注。汽车发动机的发展经历了70、80年代的化油器式的发动机到今天的电控燃油喷射式发动机。基于环境保护等方面的考虑，2000年我国规定：5人座以下化油器式发动机汽车自2001年1月1日起不准生产，5月1日起全国20几个主要大中城市不准上牌，9月1日起不准销售，取而代之的的是电控燃油喷射式发动机汽车。与化油器式燃油供给系统相比，电喷发动机的优点有：1、提高了发动机的燃油经济性；2、提高了发动机的起动及冷起动性能；3、提高了发动机的动力性能；4、降低了发动机的排放污染汽车发动机主要污染物是一氧化碳、未燃碳氢、氮氧化物和颗粒物。通过提高燃料质量和逐步严格新车的排放限值，上述污染物的排放量正在降低。桑塔纳2000轿车装用电控汽油喷射系统后，发动机排量不变，与化油器式发动机相比，排放污染物减少了50%以上，最大扭矩提高了7%，最大功率提高9%，加速时间缩短20%，等速百公里油耗也略有下降。符合我国能源供给实际和大众消费水平，有利于缓解能源紧张状况，保护环境，对于落实国家能源发展战略，加快建设资源节约型、环境友好型社会，具有重要意义，还能减少CO2等温室气体的排放实现承诺的减排目标，体现负责任大国的形象。只有精确控制喷油量，才能保证燃烧完全，不造成污染。影响喷油量的因素较多，电喷发动机在设计上就不断地解决这些问题。其中，在燃油系统的结构上，电动燃油泵取代了传统化油器式发动机的机械燃油泵。与之相适应，整个燃油系统的压力值有严格的油压标准，这是靠本次课要学习的燃油压力调节器来实现的。（通过对发动机发展过程的学习，使学生深刻体会到环保、节能、减少温室气体排放在人类生活中的重要意义。提高学生环保意识，同时使学生了解本课程学习的重要目的及意义从而增强对本节课学习的兴趣。） 指出电喷发动机燃油供给系统中燃油压力调节器的位置，要求先学生重点观察压力调节器的在发动机台架上的位置、外形结构（图1），然后教师进行燃油压力的检测演示实验（图2），学生注意观察油压表的变化。 图1：燃油压力调节器位置图 图2:燃油系统检测安装图学生观察到的现象：（1）发动机启动后，怠速运转，油压稳定在一定值。（2）发动机工作时，加大油门和拔下接进气歧管的真空管，油压都升高。提问1：在燃油系统里，实现燃油压力调节作用的元件是哪个，燃油压力大小有规定吗？其变化受什么因素的影响？学生分组讨论，教师给以适当提示，鼓励学生大胆猜测“燃油压力变化究竟受哪些因素影响？”（培养学生理论联系实际的能力，通过客观现象的观察，进行理论猜想，为日后维修过程中通过故障现象，从理论及现实上找到故障问题所在，向学生指出指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法，它不是无根据的幻想，是有客观根据的。）猜想是否正确，要靠实验检验。被实验肯定的猜想，就是实验规律；被实验否定的猜想，应该找寻原因，如果实验没有问题，就应该放弃，重新提出新的猜想，再用实验来检验。总结出：燃油压力是有一定标准的，燃压压力变化影射喷油量，燃油总管中压力的变化又受进气歧管真空度的影响。教师：本节课我们将研究学习电喷发动机燃油供给系统压力调节装置燃油压力调节器。课题: 燃油供给系统压力调节装置燃油压力调节器二、根据实际问题及疑问，设计实验，探索研究（共计15min）思考：（1）怠速时（进气歧管内真空度不变），进气总管内压力为何能够和必须稳定在标准值的范围内？（2）发动机工作时，加大油门和拔下真空管通大气时，燃油系统油压为何升高？ 首先，通过现实生活中的例子来引导学生思考燃油喷射压力与喷射环境压力之间的压差与喷油量的关系。举例一：当停水后，一楼和十楼同时打开水龙头接自来水管中残余的水，在相同时间里，哪家水接的比较多。举例二：儿童玩具压力水枪压次说越多，会使得枪内水压增加的越高，使得水枪喷水量增大，喷水距离变长。举完实例后，通过实验验证，让学生实际观察到结果。实验设备：量杯、保温水桶、水管、水、时钟实验步骤及要求：两保温水桶内水位高度一个为满的，另一个为三分之一满、水龙头的开度一致，水龙头打开时间为15秒，经过多次实验，比软每次两量杯中出水量。 图3 实验示意图通过对实验的观察并得出以下分析： 分析1：不考虑喷射环境(水流出到的环境)压力的情况下，通过控制燃油总管中的燃油压力(类似于控制保温水桶中的水位高度)，可以控制喷油量(水流量)。 而当具体应用在发动机上，喷油器喷射到进气歧管里的环境里，进气歧管里的压力是负压值（真空度）并且在不断变化。影响喷油量的主要因素是压差。分析2：喷油器的喷油量与喷射压力与喷射环境之间的压力差有关，喷油器的开启时间相同的条件下，压差大喷油量大。结论： 发动机需求的燃油喷射量，是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的通电时间相同，当燃油压力高时，燃油喷射量会增加，当燃油压力低时，燃油喷射量会减少。因此，当系统油压与进气歧管压力差发生变化时，燃油压力调节器应随系统油压与进气歧管压力差的变化作相应的变化，以便保持系统内油压的稳定。三、综合分析，寻找本质，得出结论。（共计30min）水到渠成，引导学生自然、快捷地回答出实现压力调节作用的元件及其作用。燃油压力调节器的作用：稳定燃油系统压力，实现喷射压力与喷射环境之间的压力差恒定，一般为250300kPa(以厂家提供数值为准)。使喷油器喷油量取决于喷油器的开启时间。保证ECU能够精确控制喷油量。通过对结构的分析发现与事物本质相关的东西 如图4所示，其外部有三个连接口，它们是接燃油总管的燃油入口，接燃油箱的燃油出口和接进气歧管的负压口。其金属外壳的中间通过一个卷边的膜片将壳体内腔分成两个小室：一个是弹簧室，内装一个带预紧力的螺旋弹簧作用在膜片上，弹簧室有一真空软管连接至进气歧管；另一室为燃油室，直接连入供油总管。教师提问3：为何燃油压力调节器上有一个接进气歧管的接口？ 图4：燃油压力调节器结构剖面图及实物图指导学生阅读课本内容，得出燃油压力调节器的工作原理。燃油压力调节器的工作原理：当燃油总管的燃油进入燃油室，供油压超过预定值时，即进气歧管真空度增加。此时燃油压力将膜片向上顶，克服弹簧力，使阀门打开，燃油室内过剩的燃油经回油管流回油箱中，油压减小；当油压低于弹簧力与进气歧管压力之和时，阀门关闭，油压升高。 进气歧管真空度改变时，燃油压力也发生改变。燃油压力的变化由以下公式确定：公式一：燃油总管中燃油压力300KPa+进气歧管真空度（负压力）说明：300KPa为丰田皇冠车回位弹簧设计弹力。当使用年限特别长，可能会使弹簧弹力减弱，整个系统的调压值就会变小。（标准值以厂家提供数值为准油压为，例桑塔纳2000为240KPa） 因公式涉及到进气歧管内真空度的问题，所以要根据学生在课堂上的接受程度提出真空度的概念。真空度为负压力值，指处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。若所测设备内的压强低于大气压强，真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即负压力。 为了更容易的理解公式，用打比方的方式，将抽象的概念通俗化，调动课堂气氛，创建轻松愉快的学习环境，加深学生印象。教师提问4：喷油器的喷射环境是进气歧管，进气歧管内的压力随着节气门的开度而不断变化。当进气歧管内的真空度增大时（怠速），真空度变小时（中，大负荷），真空度为零时（拔下接进气歧管的软管通大气），整个燃油系统内的油压如何变化?打比方：图5中推车的人比作燃油系统压力，小车比作膜片，小车右边作用弹簧力，当小车两边受力平衡后保持不动。图5中下图多了一个拉车的人，拉车的人比作来自进气歧管的真空吸力，当推车的人与拉车的人的合力与小车右边弹簧力相平衡后，小车保持不动。问：在上、下两图中推车的人，哪个省力？答：下图推车的人省力图5：公式一讲解（打比方说明）提问4答案：节气门开度小（真空度大）燃油系统压力就小，节气门开度大（真空度小）燃油系统压力就大; 进气歧管的软管通大气（拔下接进气歧管的软管）时，燃油系统压力（燃油喷射压力）大。同时解答了一上课我们观察到的现象（2）发动机工作时，加大油门和拔下接进气歧管的真空管，油压都升高。 鼓励学生多置疑，学生就工作原理中不理解的地方大胆地提出疑问，收集大部分学生的共同存在的疑点，教师进行分析和讲解。 v 分析工作原理的关键点1根据力的分析方法参考图6，膜片一端是真空室，真空室里有弹簧，真空室侧的膜片承受弹簧的弹力及进气歧管的气压力。另一端是燃油室，膜片承受燃油压力。P代表燃油压力、F代表弹簧力、PX代表真空室端的真空度(作用在膜片上时等同于在真空室端吸膜片，抵削弹簧力。)公式一替换后为:燃油总管中燃油压力(P)300KPa (F) +进气歧管真空度(PX) 图6：燃油压力调节器工作原理 鼓励学生利用物理课程中力的分析的方法，针对压力调节器膜片两端受力情况进行分组讨论，小组代表发言总结，教师进行分析和讲解，并展示结论。 公式二：PPX（负压力）F 维持一定开度，油压保持 （I）当PPX（负压力） F 回油 （II）当PPX（负压力） F 不回油，压力增加，直至到达300KPa，或熄火后储压（III） v 分析掌握工作原理的关键点2-理解燃油压力相对变化及压差“恒定”的含义。回答了思考题，怠速时进气歧管真空度不变，燃油压力保持在这个值 “相对变化”是指燃油压力随着进气歧管内的压力的变化而变化。实验中可以看到，当油门从小变到大，并保持大的状态不变时，燃油表的值是先增大，然后稳定在新的油压值。 “恒定”可理解为燃油压力与喷射环境之间的压力差值保持恒定，保证喷油量只由喷油时间来控制。根据公式一可以得出下表：进气歧管真空度(KPa)弹簧弹力(KPa)燃油总管中燃油压力(KPa)怠速50300250中负荷30300270大负荷10300290大气压0300300燃油总管中的燃油压力随着进气管的真空度变化而变化 表一: 各工况燃油压力数值表说明：为了便于理论分析，各个量取了一个近似的均值，实际上这些数值并不是绝对固定在这个数值上，而是在一定范围内变化。学生根据表格的计算结果分析，直观地回答出思考题1和思考题2，以组为单位，推举代表报告发现成果，教师记录学生的总结。 学生对这些数据进行比较、概括，进行思维加工，通过疏理学生认知结果来归纳结论，使学生感到成功的喜悦。同时培养了学生的概括总结能力和阅读理解能力。其次，通过学生的感性理解和课本的高度概括，加强了学生对重难点的理解，也突出了重难点。根据表一的数值进行绘图，教师规定作图时横坐标为节气门开度，纵坐标为压力值.学生在课堂上绘图。教师挑选学生中绘得较好的图，进行展示与分析。燃油总管中燃油压力与进气歧管压力差差值恒定，保持不变 图7：燃油压力调节器工作原理 图8 燃油压力调节器不同工作状态下示意图如图8所示，怠速时进气歧管的真空度大，薄膜开度较大，燃油总管中的油压值较小，燃油总管中的油压与进气歧管的压力差值为300KPa。中负荷时进、大负荷时真空度小、薄膜开度较小，燃油总管内油压成阶梯状变化，燃油总管中的油压与进气歧管的压力差值仍然保持300KPa的差值。通过学生根据表格及图的粗略观赛与分析，回答燃油压力与喷射环境之间的压力差值保持恒定，以组为单位，推举代表报告发现成果，教师记录学生的总结。结论： 当系统油压与进气歧管压力差发生变化时，燃油压力调节器应随系统油压与进气歧管压力差的变化作相应的变化，以便保持系统内油压的稳定。使喷油器喷油量取决于喷油器的开启时间。保证ECU能够精确控制喷油量。四、实操验证完成理论与实践的有机结合（共计15分钟）只有通过学生亲自操作验证的这个过程，才能将知识真正的掌握到手，在班里挑选2-3个动手能力强的学生进行操作。教师用课件显示汽车维护与故障排除，因课时需要，油压表已事先安装好， 只进行运转时动态燃油压力的测量等几个简单的操作步骤)。实验时要求学生注意观察和记录油压表数值的变化。电子控制汽油喷射系统燃油供给装置的维护动态油压的检查方法目的：检测油压调节器的动态工作性能，确定油压调节器的好坏。步骤：（1）启动发动机使其达到正常工作温度，然后使之怠速运转，此时油压应在250KPa左右各种车型的怠速状态油压，以厂家提供数据为准）。 对照表二中的第一项 （2）逐渐把节气门的开度增大，此时油压表读数应该跟随着节气门开度增大而上升，当开气门开度达到全开时油压最高，此值一般在300KPa左右（各种车型以厂家提供数值为准）。对照表二中的第三项 （3）当发动机在怠速动转时，拔掉油压调节器的真空软管，此时油压表读数应当与节气门开度全开时的油压值基本相同。对照表二中的第三项 （4）调节器性能测试：在上述几步工作正常的情况下（同时包括节气门、空气滤清器工作必须正常）时，作急加速试验，油压表的读数应随节气门的突然开大迅速上升。否则可能是管路有堵塞、油泵性能下降或长期使用油泵的进油滤网有堵塞，造成缓加速时能慢慢上升，急加速时供油量不足，易造成混合气在急加速时过稀出现回火放炮现象。（学生通过亲自参与操作验证的过程，有利于培养学生的操作意识和操作技能。由操作建立起自信并加速理论知识的消化，激发学生的求知动机，使学生的思维处于兴奋状态，并且增强学生日后工作中敢于动手的自信心。）五、故障分析，指导实践（共计10分钟）油压调节器的真空膜片损坏、接进气歧管的软管漏气、回位弹簧弹力减弱、阀体关闭不严、管路堵塞、会造成整个燃油系统的压力值不正确，影响喷油器的喷油量。常见故障部位故障现象真空膜片损坏，有裂缝汽油从此裂缝中渗出，然后通过真空管进入进气道，会造成燃油压力调节器的回油量失效，发动机的喷油量不准确回位弹簧弹力减弱燃油系统压力变小接进气歧管的软管漏气燃油压力不能随进气歧管真空度而变化阀体关闭不严燃油系统压力变小管路堵塞燃油系统压力升高 表2： 油压调节器的故障表维修实例：一辆奥迪100(2.2E)轿车(装备V6电控发动机)，报修时的故障现象是发动机冷机时，能顺利起动；热机熄火后立即起动，也能顺利着火；但发动机热机熄火，再停放0.5小时以后，起动困难，必须连续多次用起动机带动曲轴转动，发动机方能着火。在拆卸过程中，当脱开燃油燃油压力调节器的真空管时，发现真空管中流出一股汽油来。原来是燃油燃油压力调节器的真空膜片有裂缝，汽油从此裂缝中渗出，然后通过真空管进入进气道，使进气道中形成过浓的混合气，影响了发动机热机时的起动性能，但经连续多次用起动机带动曲轴转动，将过浓的混合气排净后，发动机就能起动。换装一只新的燃油燃油压力调节器后，故障彻底地排除了。 （拓展与提高，视学生对本节课的接受理解程度选讲）电子控制燃油喷射发动机供油压力过低故障的诊断与排除 诊断流程：见附录1 讲解中注意灵活运用本次课所学知识，引导学生归纳用已学过的知识分析故