资源简介

课题 检修爆燃传感器和点火系统执行器
课时 2课时（90 min）
教学目标 知识目标： （1）掌握爆燃传感器和点火系统执行器的类型、结构和工作原理 （2）掌握爆燃传感器和点火系统执行器的检修方法 技能目标： 能够拆装爆燃传感器和点火系统执行器 素质目标： 培养勇于担当、积极进取的职业品质
教学重难点 教学重点：爆燃传感器和点火系统执行器的类型、结构和工作原理 教学难点：检修及拆装爆燃传感器和点火系统执行器
教学方法 案例分析法、问答法、讨论法、讲授法、任务驱动法
教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学设计 第1节课：课前任务→考勤（2 min）→任务导入（3 min）→传授新知（40 min） 第2节课：问题导入（5 min）→传授新知（20 min）→任务实训（15 min）→课堂小结（3 min）→作业布置（2 min）
教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图
第一节课
课前任务 【教师】课前预习任务：收集相关资料，回答下列问题 1.爆燃是指什么？ 2.爆燃传感器的作用是什么？ 3.压电式爆燃传感器的工作原理是什么？ 【学生】查找资料，完成课前任务 通过课前任务，激发学生学习兴趣培养，提升学生主动思考能力和学习主动性
考勤
（2 min） 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 【学生】班干部报请假人员及原因 培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况
任务导入
（3 min） 【教师】讲述“任务导入”的相关内容 上周末，吴先生驾车前往郊区游玩，途中在一个十字路口等红灯时，发动机突然熄火了。当他重新启动汽车后，发动机出现了剧烈抖动，并发出金属敲击声，排气管还冒出了大量黑烟，仪表板的故障指示灯也亮了起来。于是，他很快将车停到了路边，并联系4S店派人前来检修。 4S店的维修技师赶到后，首先向吴先生了解了该车的故障情况。随后，维修技师用汽车故障诊断仪读取了该车OBD-Ⅱ的故障码，故障码显示爆燃传感器的控制电路存在故障。维修技师拆下爆燃传感器用万用表对其进行检测，发现其内部电路存在短路。更换爆燃传感器后，该车恢复了正常。 【学生】聆听、思考、理解 具体任务导入，使学生明确学习内容，树立学习信心
传授新知
（40 min） 【教师】借助教具和图片，讲解爆燃传感器 4.2.1 爆燃传感器 1．概述 【教师】提出问题，随机邀请学生回答 什么是点火提前角？点火提前角的作用是什么？ 【学生】聆听、思考、回答 【教师】总结学生回答，讲解新知 （1）爆燃 点火提前角增大到某一数值时，发动机气缸末端的可燃混合气在火焰传到之前会自行燃烧，从而使气缸内部受到高频压力冲击，并产生金属敲击声等，这种不正常的燃烧现象称为爆燃。 【教师】讲述“提示”的相关内容 若点火提前角超出一定范围，发动机将不能正常运转。为了防止这种情况出现，ECU会限制点火提前角的数值范围，其中最大提前角通常为35° ～45°，最小提前角通常为-10° ～0°。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 （2）爆燃传感器（英文简称KNK） ① 作用：对爆燃进行检测。 ② 工作原理：当发动机出现爆燃时，爆燃传感器将爆燃信号输送给ECU，ECU据此控制点火系统逐步减小点火提前角来推迟点火，直至爆燃消失。 ③ 分类：根据工作原理的不同，可分为压电式和电感式，其中压电式又可根据检测方式的不同分为非共振型和共振型。 2．压电式非共振型爆燃传感器 1）结构 主要由外壳、碟簧、惯性配重、压电元件、电极、套筒底座和线束插座等组成。如图4-14所示。 2）工作原理 当发动机出现爆燃时，爆燃传感器中的惯性配重受振动的影响而产生加速度，惯性配重将加速度的惯性力作用于压电元件，压电元件受力后产生电压信号，并通过其两侧的电极将电压信号输出。 【教师】提出问题，随机邀请学生回答 压电式非共振型爆燃传感器的特点是什么？ 【学生】聆听、思考、回答 【教师】总结学生回答，然后讲述“提示”的相关内容 由于压电式非共振型爆燃传感器输出信号的电压不大，并且频率变化平缓，因此需要通过滤波器对信号进行处理和识别，以判断其中是否存在爆燃信号。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 3．压电式共振型爆燃传感器 1）结构 主要由线束插座、外壳、分流电阻、弹簧、压电元件和连接螺柱等组成。如图4-15所示。 2）工作原理 在压电式共振型爆燃传感器中，压电元件的固有频率与发动机出现爆燃时的振动频率一致。发动机运转时，爆燃传感器中的压电元件随发动机的振动而振荡，并因此发生形变而输出电压。当发动机出现爆燃时，压电元件出现共振，并输出峰值电压。由于该峰值电压的电压值比较高，因此不需要通过滤波器即可判断发动机是否出现爆燃。 【教师】提出问题，随机邀请学生回答 对比共振型和非共振型在结构和原理上有何区别？ 【学生】聆听、思考、回答 【教师】总结学生回答，然后讲述“提示”的相关内容 由于压电式共振型爆燃传感器压电元件的固有频率与发动机出现爆燃时的振动频率一致，因此该型爆燃传感器必须与特定型号的发动机配套使用。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 4．电感式爆燃传感器 1）结构 主要由外壳、铁芯、感应线圈和永磁体等组成。 如图4-16所示。 2）工作原理 发动机运转时，电感式爆燃传感器中的铁芯会因振动而偏移，使感应线圈的磁通量生变化而产生感应电压，并向ECU输出信号。电感式爆燃传感器输出信号的电压值与发动机的振动强度和振动频率有关：当发动机振动频率达到6～9 kHz时，电感式爆燃传感器将产生共振，其振动强度最大、输出信号的电压值最高。 【教师】提出问题，随机邀请学生回答 电感式爆燃传感器与压电式共振型爆燃传感器在原理上有何区别？ 【学生】聆听、思考、回答 5．爆燃传感器的检修 当爆燃传感器存在故障或输出信号异常时，点火提前角会减小（一般减小约15°），从而使发动机出现动力不足、加速不良、剧烈抖动和污染物排放量超标等现象。爆燃传感器故障常见的原因有线束虚接和线路断路、传感器损坏、传感器安装紧固力矩过大或过小等。 【教师】讲述“读一读”的相关内容 爆燃传感器的安装紧固力矩过大，会导致传感器不灵敏，点火提前角偏大；安装紧固力矩过小，会导致传感器过于灵敏，点火提前角偏小。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 1）用汽车故障诊断仪检测爆燃传感器 （1）读取故障码。 （2）读取数据流。 ……（详见教材） 2）用万用表和示波器检测爆燃传感器 （1）检测爆燃传感器线路与外壳之间的绝缘性。 （2）检测爆燃传感器线路之间的绝缘性。 ……（详见教材） 3）用示波器检测爆燃传感器 关闭点火开关，接通爆燃传感器的线束插头，用示波器检测其输出信号。打开点火开关，启动发动机使其怠速运转，用示波器检测端子1 的输出信号，该信号的波形应为规律变化的脉冲波形。若不符，则说明爆燃传感器已经损坏，应进行更换。 4.2.2 点火系统执行器 1．点火控制器及点火线圈 1）同时点火系统的点火控制器及点火线圈 点火控制模块用于接收和识别ECU发出的点火提前角信号和判缸信号，并根据这些信号的组合，控制不同的点火线圈工作。此外，点火控制模块还可向ECU输送点火监测信号。 点火线圈由初级线圈、次级线圈和铁芯等组成，其中初级线圈比次级线圈的匝数少，铁芯为芯式或壳式，工作时它们可形成闭合磁路，如图4-19所示。当初级线圈接通电源时，随着电流的增大，其周围的环形铁芯中布满磁场；当初级线圈断开电源时，磁场迅速衰减，使次级线圈产生很高的感应电压，并通过高压线将感应电压施加于火花塞的两个电极使其点火。 【教师】提出问题，随机邀请学生回答 点火线圈与变压器在结构和原理上有哪些相同点？哪些不同点？ 【学生】聆听、思考、回答 【教师】总结学生回答，讲解相关内容 点火线圈可将12 V的低压电转变成15～20 kV的高压电，它可看作是一种变压器，但是其工作方式与普通变压器不同：普通变压器以固定的工作频率连续工作，而点火线圈是断续工作的，它反复进行储能和放能，并可根据发动机的转速等信号，通过改变初级线圈的通电时间和改变感应电压的大小，保证火花塞在不同工况下顺利点火。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 2）独立点火系统的点火控制器及点火线圈 独立点火系统的点火线圈安装在火花塞的顶部，它可按照ECU的指令信号直接将高压电施加于火花塞的两个电极进行点火，由于点火线圈和火花塞之间不需要高压线连接，因此能量在它们之间传递的过程中损失较小，点火的可靠性较高。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 借助教具和挂图，通过老师讲解，帮助学生了解爆燃传感器的作用、类型、结构和原理，熟悉点火系统执行器的类型、结构和工作原理
第二节课
问题导入
（5 min） 【教师】复习提问 1.爆燃是指什么？ 2.爆燃传感器的作用是什么？有哪些种类？ 【学生】思考、发言 用问题导入，检查学生对前面知识点的掌握程度
传授新知
（20min） 【教师】总结学生回答，借助教具或图片，导入新知讲解 4.2.2 点火系统执行器 2．火花塞 火花塞可将点火线圈产生的高压电引入气缸并释放，击穿两电极间的空气而产生电火花，从而点燃气缸内的可燃混合气体。 1）结构 主要由接线帽、绝缘体、金属杆、导电玻璃、金属壳体、中心电极和侧电极等组成。如图4-21所示。其中，中心电极为正电极；侧电极为负电极。侧电极与带有螺纹的金属壳体相连，通过金属壳体与气缸盖的螺纹连接进行搭铁。 【教师】展示火花塞，请学生观察其结构与材质，然后讲述“知识链接”的相关内容 由于工作中要承受高压、高温及燃烧物的强腐蚀，因此火花塞的电极大多采用耐高温、耐腐蚀的镍铬合金材料，有的也会采用铱、铂等贵金属合金材料。火花塞的绝缘体大多采用绝缘性和导热性好且耐高温的烧结瓷、陶瓷或高纯度烧结氧化铝等材料。 【学生】聆听、观察、思考、理解、记忆 2）影响火花塞点火性能的因素 （1）火花塞间隙。 火花塞间隙是指火花塞中心电极与侧电极之间的空气间隙。火花塞间隙过小，产生的电火花微弱，较容易产生积炭而漏电；火花塞间隙过大，则在发动机启动或在高速运转时容易发生缺火现象。因此，火花塞间隙应适当，通常为0.7～0.8 mm，个别可达1.0 mm以上。 （2）热值。 发动机运转时，如果火花塞的温度超过900℃，会发生早期点火的现象；如果火花塞的温度低于500℃，绝缘体附近容易产生积炭而阻碍电火花的生成，或使火花塞漏电而导致点火不稳定。因此，火花塞必须具有一定吸热和散热的能力，这种能力通常用热值来表示。热值越高，火花塞吸热与散热的能力越强。一般情况下，火花塞绝缘体裙部的直径越大，其吸热面积越大，热值越高。 【教师】讲述“提示”的相关内容 火花塞是消耗件，当汽车行驶达到一定里程时应进行更换。由于火花塞的热值是由汽车厂商经过严格计算和测试确定的，因此在更换火花塞时，要严格按照汽车厂商的规定进行选择。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 3．点火系统执行器的检修 1）检查点火系统执行器 （1）检查点火线圈 观察点火线圈外表，若有污物或接线柱存在锈蚀，可清理后再做进一步检查。拔下点火线圈（或点火线圈接线柱接头），若点火线圈存在壳体变形、填充物外溢等现象，应更换点火线圈。若点火线圈检查正常，应检查高压线。若高压线绝缘层破损，应进行更换。 【教师】讲述“注意”的相关内容 拔下点火线圈（或点火线圈接线柱接头）时，应注意标注好对应的缸号（或安装位置），以防止复装时装错，导致点火顺序错乱。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 （2）检查火花塞。 拆下火花塞，检查火花塞的螺纹和绝缘体有无损坏，如有异常应更换火花塞。若火花塞电极附着污物，应对其进行清理。用塞尺检查火花塞间隙，若间隙值不符合标准值，应更换火花塞。 2）用万用表检测点火系统执行器 （1）用万用表检测点火控制器及点火线圈。 ① 检测点火控制器的供电线路。 ② 检测点火线圈的绝缘性能。 ③ 检测点火线圈的电阻。 ……（详见教材） 【教师】讲述“提示”的相关内容 独立点火系统的点火线圈由于集成有点火控制元件，因此还可以用示波器检测其信号端子的控制信号，通过分析信号的波形来判断点火线圈是否存在故障。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 （2）用万用表检测火花塞。 用万用表检测火花塞中心电极与壳体螺纹之间的电阻，所测电阻值应大于10 MΩ，否则说明火花塞绝缘不良，应进行更换。 【学生】聆听、思考、理解、记忆 借助教具和挂图，通过老师讲解，帮助学生了解火花塞的作用和结构，熟悉点火系统执行器的检修方法
任务实训
（15 min） 【教师】组织学生扫码观看视频微课：检测爆燃传感器（详见教材） 【学生】观看、聆听、思考、记忆 【教师】布置实训任务：检测爆燃传感器。将全班学生以3～5人为一组进行分组 【学生】各组选出组长并进行任务分工，将小组成员及分工情况填入表4-11中 表4-11 小组概况及分工情况 班级组号指导老师小组成员姓名学号任务分工组长组员
【教师】组织学生以小组为单位，按照以下活动步骤，完成实训任务 1．任务准备 在明确任务内容的情况下，根据实际情况，在表4-12中写出汽车车辆（或试验台架）信息，并根据任务需求写出所需的工具、设备和资料等。 表4-12　汽车车辆（或试验台架）信息及所需的工具、设备和资料 汽车车辆 （或试验台架）信息车型VIN码行驶里程工具、设备、资料
在进入工作前请同学们确认现场安全及个人防护情况，并在表4-13中的“□”上打“√”。 表4-13　现场安全及个人防护情况确认表 设备安全□检查汽车（或试验台架）点火开关是否关闭 □检查汽车（或试验台架）挡位是否处于P挡或空档 □检查汽车（或试验台架）驻车制动是否处于制动状态 □检查汽车（或试验台架）发动机舱盖是否支撑在固定位置 □检查汽车车轮垫块是否支撑到位，或试验台架支撑滚轮是否固定牢靠且全部处于锁止位置场地安全□检查场地通风、采光是否良好 □检查每个维修工位是否有足够的面积和高度 □检查是否有应急通道和完善的消防设施个人防护□检查是否穿戴好护目镜、工作帽、手套、工作鞋和合身的工作服等劳保用品
2．任务实施 1）检查和拆装爆燃传感器 在汽车实训室，对汽车（或试验台架）发动机上的爆燃传感器进行检查和拆装，并结合该车型发动机维修手册完成表4-14（详见教材）中的内容。 2）检测爆燃传感器 在汽车实训室，用汽车故障诊断仪和万用表对爆燃传感器进行检测，并结合该车型发动机维修手册完成表4-15（详见教材）中的内容。 【学生】分组、分工协作完成实训任务、配合教师填写考核评价表 【教师】巡回指导，根据学生的实际表现进行评价，填写考核评价表（详见教材） 通过实践探索，巩固课上所学理论知识，帮助学生学会检测爆燃传感器
课堂小结
（3 min） 【教师】简要总结本节课的要点 本节课学习了爆燃传感器的作用、类型、结构和原理，点火系统执行器的类型、结构、工作原理和检修方法，希望大家课下认真复习，巩固所学知识。 【学生】总结回顾知识点 总结知识点，巩固学生对本节知识的印象
作业布置
（2 min） 【教师】布置课后作业 完成文旌课堂中的课后习题。 【学生】完成课后任务 复习巩固学到的知识
教学反思 这节课整体节奏较好，但学生在课堂练习环节中的表现差距较大。每个学生对知识的认知和感受不同，接受能力也不同，因此教师应因材施教，尽量使每个学生都参与到教学活动中，发挥自己的价值。

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