教案汽车新技术教案朱明zhubob

一、前言（5'）
传统汽车的几大组成部分？
现代汽车技术主要是以汽车电子控制技术为主体，而扩及到其它领域中的现代新型技术。

本书主要介绍汽车发动机、底盘、车身等部位中电子技术控制的各种现代新型装置和设备。

二、教学内容（75’）
绪论
一、现代汽车技术的发展与应用
2.汽车电子技术的发展
50年代，汽车上首次采用电子装置：收音机
60年代，晶体管应用在汽车上并逐步集成化，同时，也有其它电子装置不断出现，但主要是代替机械部件的作用。

70年代，电子技术开始普及，微机的出现，使电子技术成为解决汽车动力、油耗、排污之间矛盾的有效手段。

汽车电子控制最早从发动机（点火时刻）开始，从单一控制到多功能（排气再循环、空燃比、怠速等）控制，称发动机集中控制。

进展到汽车上全面应用，如制动防抱系统、自动变速系统、信息处理系统。

在发达国家，汽车已进入电子控制时代。

二、现今汽车上采用的新技术
1.发动机部分
最佳点火提前角（ESA）：在不同转速、进气量下，实现最佳点火提前角，发出最大功率或转矩，油耗和排放降到最低。

有开环和闭环两种，闭环在开环的基础上，增加一个爆震传感器进行反馈控制，点火时刻精度比开环高，但排气净化稍差。

最佳空燃比：电控燃油喷射的主要内容，在各种工况及有关因素的影响下，空燃比达最佳值，提高功率、降低油耗、减小排污。

有开环和闭环两种，闭环在开环的基础上，在一定条件下，由微机根据氧传感器输出的信号，修正燃油量。

排气再循环（EGR）：可由发动机工况，适时调节排气再循环的流量，减少排污。

怠速控制（ISC）：由水温及其它参数，如空调开关、动力转向开关等，使怠速处于最
佳。

其它：电动燃油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油气蒸发、自我诊断。

2.底盘部分
制动防抱系统（ABS）：防止制动时和转弯时产生侧滑，提高制动效能，保证行车安全，国外作为标准装备采用。

电控自动变速器：由节气门开度和车速条件，按换档特性，精确控制变速比，提高传动效率，降低油耗，改善换档舒适性。

电控动力转向：有电控前轮、后轮、四轮转向系统。

电控前轮较普及，控制转向力，使停驶或低速时转向轻便，高速时确保安全。

小轿车主要是四轮转向，转向上轻微操作及缓慢转向时，或改变行驶路线而又高速时，后轮与方向盘转动方向基本一至，从而行车摆动小，稳定性好。

在车轮出入车库，左右转弯行驶及大转弯或U型调头时，后轮与方向盘转动方向相反，从而有较小的转弯半径。

电子控制在这里多是由驾驶工况，调整后轮转向角的大小。

电控悬挂：由不同路面和驾驶工况，控制车辆高度，调整悬挂的阻尼特性及弹性刚度，改善行驶稳定性、操纵性和舒适性。

巡航控制系统（CCS）：恒速行驶，高速路时，打开该开关，其装置可由行车阻力自动增减节气门开度，车速保持一定。

3.行驶安全方面
安全气囊系统（SRS）：被动的安全装置。

撞车时，电控元件用电流引爆气囊中的氮化合物，迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊，所有动作在0.02秒内完成，形成一缓冲软垫，
须与安全带配合。

防撞系统：有多种形式，两车距离小于某一距离时，自动报警，继续行驶，在即将相撞瞬间，自动将车停止；有的在倒车时，显示车后障碍物的距离。

驱动防滑系统：在制动防抱的基础上开发的，两系统有共同的组件。

在驱动轮上的传感器感受到驱动轮打滑时，控制元件通过制动或油门降速，实质相当一速度调节器。

可在起步和弯道中速度急变时，改善附着力，在雪地或湿滑路面上，较能发挥作用。

安全带控制：撞车时，可瞬间束紧安全带。

前照灯控制：可在前照灯照明范围内，随方向盘的转动而转动，能在会车时自动启闭和防眩。

其它：自动车窗装置、车门自动闭锁装置、防盗装置、车钥忘拔报警装置、语音开门
装置等。

3.信息方面
信息显示与报警：可显示水温、油压、车速、转速、车外温度等。

而对于燃油温度、水温、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动、车门未关等，可由声光报警。

车用导航：在城市或公路网范围内，定向选最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，到达目的地的方向和距离。

4.舒适性方面
全自动空调：由车内外各种温度传感器（车内温度、大气温度、日照温度、蒸发器温度、发动机水温）的信号，由微机进行平衡温度演算对进气转换风扇、送气转换风扇、混
合风门、水阀、加热继电器、压缩机、鼓风机等进行控制。

自动座椅：使座椅适应乘客不同体型。

音响、音像：
三、课堂小结（5’）
1.汽车新技术的发展
2.现今汽车上一般采用的新技术
四、课后作业（5’）
现今汽车上一般采用的新技术。

一、复习提问（5’）
1.传统汽油发动机混合气的形成装置是什么？
2.化油器如何形成混合气？
二、教学内容（75’）
汽油发动机的有关知识（空燃比、排污）
发动机电子控制主要控制空燃比、点火时刻等，使动力性、经济性、排放净化等达到最优。

一、空燃比对动力性和经济性的影响
1．空燃比R
2．影响
R=12-13，功率空燃比； R=16，经济空燃比。

二、发动机对混合气的要求
1．稳定工况要求的混合气（怠速、小负荷、中负荷、大负荷）
2．过渡工况要求的混合气（冷起动、暖车、加速）
冷起动：燃油蒸发很小，R=2：1。

暖车：浓混合气，并逐步减小至稳定工况。

急加速：节气门突开大，进气管压力增加，因燃料流动惯性和压力增大后燃料蒸发减少，出现瞬间过稀，车速下降甚至熄火。

应增加燃料。

急减速：节气门突关，因惯性，发动机转速仍很高，进气管真空度急升，管内压力下降，
使附在管壁的燃油加速汽化，在空气量不足时进入气缸而过浓。

应减少燃料供给。

三、汽油发动机排放的有害气体
四、影响排放中有害气体的生成因素
1．空燃比
对CO的影响：R<14.7时，排出的CO随R的增加而急升；R=16附近，趁于稳定且数值很低。

即用稀混合气可减小CO的排放，实际上，CO的排放基本决定于R。

其它的影响因素都很小。

对HC的影响：R<17时，随R的增大，HC下降。

但过于稀时，火焰不能传播。

对NO的影响：R=15.5-16时的稍稀混合气时，排出的NO浓度最高。

2点火时刻
推迟点火：燃烧室内燃烧时间缩短，由于后燃，排气温度升高，排出的HC和CO减少。

但牺牲了燃料经济性。

提早点火：燃烧温度升高，NO增加。

点火时刻对CO的影响不大。

五、汽油发动机电子控制的内容
空燃比和点火时刻的影响发动机动力性、经济性、和排气净化的两个主要因素，因此，精确地控制空燃比和点火时刻是汽油发动机电子控制的主要内容。

1．主要控制
汽油喷射：喷射量，喷射定时。

点火控制：点火时刻，闭合角，爆震的防止。

2．辅助控制
怠速、废气再循环、发电机、变速、燃油泵、加速踏板、巡航、极限转速、发动机闭缸、自诊断等。

三、课堂小结（5’）
1．空燃比对动力性、经济性和排放的影响
2．汽油发动机电子控制的内容
四、课后作业（5’）
1．空燃比对排放的影响
2．汽油发动机电子控制的内容
一、复习提问（5’）
1. 汽油发动机电子控制的内容？
2.化油器对汽车的不好影响是什么？
二、教学内容（75’）第一章汽油机燃油喷射装置
§1-1 概述
汽油喷射的基本概念
混合气配制：直接或间接检测发动机吸入的空气量，以按设定的空燃比供给相适应的汽油量的过程。

方法：化油器式和汽油喷射式。

电控汽油喷射式：以电控单元（ECU）为控制中心，由不同部位传感器测出的发动机各种工作参数和车辆运行状况，按照生产厂在电控单元中设定的控制程序，确定最佳喷油量。

喷油量由喷射时间来控制。

喷射时间由电控单元通过进气歧管压力传感器或空气流量计的信号来计算进气量，根据进气量和转速计算基本喷油持续时间，然后进行温度、海拔高度、节气门开度等各种工作参数来修正，通过控制喷油器，精确地控制喷油量。

一、汽油机燃油喷射装置的发展与应用
从研制到应用约四个阶段，机械控制燃油喷射、真空管电子控制燃油喷射、晶体管分立元件控制燃油喷射和微机控制燃油喷射。

1．机械控制燃油喷射系统
1930年针对航空发动机因浮子式化油器冰点过低而研制燃油喷射。

因成本高，当时只用在赛车上。

1957年，奔驰公司在四冲程发动机上首先采用机械燃油喷射装置；1958年奔驰200SE型汽车上采用分组喷射方式。

并确立了现代汽车燃油喷射技术的应用基础。

2．真空管电子控制燃油喷射系统
1957年BENDIX公司研制电子控制汽油喷射系统，并向世界公布。

机械控制燃油喷射系统要在原发动机上加装喷油泵，需对发动机进行改造，虽有效提高
了功率和扭力，但对空燃比的控制较低。

1957年前，晶体管刚发明不久，在车上应用的可靠性较低，当时只能用真空管，也只能在赛车上使用。

3．晶体管分立元件控制燃油喷射系统
1950年后汽车排污开始引起人们关注，美加州政府根据1957年和1960年有关汽车排污的调查报告后制定了世界上第一个排放法规，并于1965年7月开始施行，各厂均寻求解决排污对策，而当时的二次燃烧，废气再循环都难达到标准，不得不重视电子燃油喷射技术的开发和应用。

1962年，晶体管从锗管向硅管发展，价格和可靠性也适宜应用于汽车上，1962年德国波许（BOSCH）着手开发晶体管分立元件控制燃油喷射系统，并于1967年推出D型电子燃油喷射装置。

其良好的空燃比控制极大地减少排污并达到实用化，随后又制成L型并取代
D型。

4．微机控制燃油喷射系统
70年代，电子技术由晶体管向集成电路发展，并迎来微机时代。

1976年美国通用汽车公司首先公布运用微机进行汽车电子燃油控制技术的成果，并推出体积小、控制精度高、质量可靠的产品。

从此，开创了微机控制电子燃油喷射系统的应用。

二、燃油喷射系统的分类
EFI系统可根据燃油喷射位置和空气流量测量方式进行分类。

缸内喷射（现在已经不用）
喷射位置不同
进气管喷射单点喷射
多点喷射
空气流量计（L型）
空气流量测量方式不同进气压力传感器（D型）
空气流量测量方式
直接检测（质量流量方式）：根据进气流量和发动机转速计算出每个工作循环中吸入气缸的空气量。

间接检测：有两种。

速度密方式：根据进气道压力和发动机转速推算吸入的空气量。

节流速度方式：根据节气门开度和发动机转速推算空气量。

三、电子燃油喷射系统的特点
1．良好的使用性能：冷起动性能、加速性能、动力性能、工作稳定性能
2．良好的燃料经济性能
3．环保性能充分改善
四、电控燃油喷射系统的组成和工作原理
组成：按控制原理可分为电控单元、传感器、执行器。

按部件功能可分为燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统。

工作原理：根据下面流程图进行介绍
三、课堂小结（5’）
1.燃油喷射系统与化油器的区别
2.燃油喷射系统的分类
3.电子燃油喷射系统的特点
4.电控系统的组成和工作原理
四、课后作业（5’）
1.EFI系统的组成？
2.EFI系统的工作原理？
一、复习提问（5’）
1.柴油发动机的喷油嘴的工作原理是什么？
2.传统汽油发动机的供油系统有哪些组成？
二、教学内容（75’）
§1-2 燃油供给系统
一、燃油供给系统的作用
向发动机及时供给各种工况下所需的燃油量
三、燃油供给系统的工作原理
喷油器——进气歧管油箱——油泵——滤清器——缓冲器
调压器——油箱
汽油经电动汽油泵从油箱泵出并加压，在汽油压力调节器的作用下，使油压与进气歧管内气压值保持恒定，然后由输油管配送给各个喷油器和冷启动喷油器。

二、燃油供给系统的组成
汽油箱、汽油滤清器、电动燃油泵、压力调节器、缓冲器、喷油器、冷起动喷油器1．汽油箱
作用：储存汽油。

2．电动汽油泵
作用：电动汽油泵的功用是向燃油供给系统提供所需的具有一定压力的汽油。

结构与原理：由小型直流电动机进行驱动的油泵，一般电动机与油泵连为一体，密封在同一壳体内。

电动汽油泵大多安装在汽油箱内，其安装简单，不易产生气阻及漏油。

类型：滚柱式和叶轮式。

3．汽油滤清器
作用：滤去汽油中的杂质，防止污物阻塞喷油器针阀等密封机件。

安装在电动汽油泵之后的输油管路中。

可去直径大于0.01mm的杂质。

一般为纸质滤芯串联一个纤维过滤网制成，4万km更换一次。

4．汽油压力缓冲器
作用：减少汽油管路中的压力波动，并抑制喷油器或汽油压力调节器在开启与关闭过程中产生的压力脉冲和脉冲噪声。

5．汽油压力调节器
作用：根据进气岐管压力的变化来调节进入喷油器的汽油压力，使两者保持恒定的压力差（约250-300kpa）。

6．喷油器
作用：由电控单元发出脉冲信号，使喷油器喷口打开，把一定压力的汽油呈雾状喷入进气管，并与空气混合，进入气缸。

工作：电控单元发出指令，电磁线圈通电，与针阀或球阀制成一体的磁芯吸起，汽油便喷出。

电控单元通过控制每次喷口开启的持续时间来控制喷油量，一般持续时间约10-20ms。

针阀式：不易堵塞。

孔式（1-2孔）：雾化较好，球阀较轻，且有较高的燃油密封能力。

7．冷起动喷油器
作用：为提高寒冷时发动机起动性能而设置的一种燃油喷射装置。

工作：冷起动时，电磁线圈通电，由热敏控制开关限制最长喷油时间。

双金属片受热一定时，触点断开。

200C以下时，最大持续时间为7.5S。

随温度上升，持续时间减小，达350C 时，则一直处于断开状态。

目前，一些发动机简化控制系统，取消该装置，由电控单元根据温度和起动信号来加大喷油脉冲宽度。

三、课堂小结（5’）
1.燃油供给系统的组成
2.燃油供给系统的工作原理
四、课后作业（5’）燃油供给系统中汽油的流向是怎样的？
一、复习提问（5’）传统汽油发动机的空气供给系统是由哪些组成的？
二、教学内容（75’）§1-3 空气供给系统
一、空气供给系统的作用
测量和控制汽油在发动机内燃烧时所需的空气量
二、空气供给系统的工作原理
空气滤清器——空气流量计——节气门体——进气歧管——气缸
三、空气供给系统的组成
组成：空气滤清器、空气流量计（进气压力传感器）、节气门体、怠速空气阀、进气岐管
1．空气滤清器
作用：防止空气中的灰尘、杂质等随空气被吸入气缸，同时还可以防止发动机回火时火焰传到外面。

工作原理：同一般空气滤清器相同。

2．空气流量计
作用：用于直接测量发动机运转时吸入的空气流量。

常见型式：翼板式、量芯式、热丝式
3．进气压力传感器
作用：采用速度密度方式间接地测量发动机吸入的空气量。

常见型式：膜盒式、应变仪式、电容膜盒式
4．节气门位置传感器
作用：用于检测节气门开度，并将其转换成电信号输送给电控单元，作为电控单元判定发动机运转工况的依据。

结构与原理：有几种型式（开关式、滑动电阻式、综合式）
利用书上内容和图例介绍以上几种节气门位置传感器。

5．怠速空气阀
作用：在低温起动时增加发动机冷态时的进气量以提高怠速转速，缩短预热过程，提高发动机冷起动性能。

常见的有双金属片式和石蜡式等几种。

6．怠速电控阀
作用：通过调节旁通气道的进气量使发动机在不同的工况下都能以最佳的怠速运转。

取代了怠速空气阀，而使工作更精确。

常见的有步进电机式和脉冲电磁阀式等几种。

三、课堂小结（5’）
1.空气供给系统的组成
2.空气供给系统的工作原理以及空气的流向
四、课后作业（5’）
1.与传统发动机的空气供给系统相比，电子燃油喷射装置的空气供给系统与之有什么区别？
2.预习具体零部件的结构和工作原理
一、复习提问（5’）
1.电子燃油喷射装置的空气供给系统存在哪些优点？
2.计量空气的量的多少有什么意义？
二、教学内容（75’）
§1-3 空气供给系统（续）
空气量测量方式有两种：一是质量流量方式，二是速度密度方式
质量流量方式主要有翼板式、量芯式、卡门涡流式、热丝式等
速度密度方式是利用进气压力传感器来检测空气量。

四、空气流量计（L型）
1975年，美国凯迪拉克公司开始采用，靠空气流量计向电脑提供空气流量信号（空气流
量计可直接产生压降信号，不需换算），同时由车速传感器提供发动机转速信号，电脑整理、计算后向喷油器提供可变脉冲时间，控制喷油量。

1．翼片式空气流量计
组成：翼片部分、电位计部分、接线插头。

工作：空气经过主通道时，翼片受吸入空气和回位弹簧的控制偏转至某平衡位置，电位计中的滑臂与翼片同轴偏转，使输出电压随之变化。

并以信号输入电控单元，电控单元再由进气温度传感器的信号进行修正，即可测验出实际的进气流量。

缓冲室可在吸入空气量急剧变化和气流脉动时，减小翼片的脉动。

旁通气道上CO调整螺钉，可调整怠速混合气浓度。

空气流量计上还有电动汽油泵开关，翼片偏转时，触点闭合接通。

2．量芯式空气流量计
工作：吸入的空气推动量芯沿气道移动，通过其移动量来测出空气量的大小。

特点：量芯呈子弹形，进气阻力小，计量精度高。

3．热丝式空气流量计
组成：铂丝（热线）、温补电阻（冷热）、线路板、壳体。

形式：主流测量式、旁通测量式。

结构：热丝在取样管内的支承环内，阻值随温度变化，是惠斯顿电路的一个臂RH，支承环前塑料套内有一白金薄膜电阻器，称温补电阻，是惠斯顿电路的另一臂RK，另有两个电阻RA和RB。

工作：利用空气与热丝间的热传递进行空气质量流量测量。

将热丝与吸入空气温度差保持在1000C。

热丝温度由集成电路控制，当空气质量流量大时，带走热量多，通过热丝的电流增大；反之减小。

电流在50-120mA间变化，从而在精密电阻RA上产生电压降，输出信号。

4．热膜式空气流量计
将发热体由热丝改为热膜，热膜由发热金属铂固在薄的树脂膜上构成，使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力。

提高可靠性。

五、进气管绝对压力传感器（D型）
1974年，德国博世与大众联合推出，靠进气管压力传感器提供进气压力信号，靠霍尔传感器提供转速信号给ECU。

该方式改进后，奥迪、奔驰、沃尔沃、大众、宝马等采用。

1．膜合式进气压力传感器
组成：膜合、铁芯、感应线圈、电子电路。

结构：膜合内抽成真空，外通进气歧管，膜合的膨胀与收缩使感应z线圈的铁芯移动，感应线圈有两个绕组，一接振荡电路，产生交流电压，在线圈中产生磁场，另一为感应绕组，产生信号电压。

工作：当进气管压力变化时，膜合带铁芯移动，感应线圈产生的信号电压随之变化，该信号经整形、放大送至电控单元。

2．应变仪式进气压力传感器
结构：硅膜片的外围厚中间薄。

一侧是真空室，另一侧导入进气管压力。

四周有四个传感电阻，以惠斯顿电桥方式连接。

工作：进气管内压力变化时，膜片随之变形，传感电阻的阻值也变化，利用惠斯顿电桥将变形变成电信号。

进气管内绝对压力越高，膜片变形越大，
3．电容膜合式进气压力传感器
组成：二片用绝缘垫圈隔开的氧化铝片。

结构：构成电容的铝片内表面贴有极薄的硅片，分别用引线引出，内为真空。

工作：利用电容依膜片上下的压力差而改变的性质，获得与压力成比例的电容值信号。

进气歧管压力变化时，铝片变形，电容量变化。

三、课堂小结（5’）
D型与L型空气流量计的区别。

四、课后作业（5’）
节气门位置传感器的作用？
一、复习提问（5’）
1.传统发动机上的电子控制装置有哪些？
2.电子燃油喷射装置的作用是什么？
二、教学内容（75’）
§1-4 电子控制系统
一、电子控制系统的组成
要建立发动机电子控制系统，必须具备正确反应发动机状态的各种传感器，由传感器输
入信号计算发动机最佳控制结果的微机控制装置，即ECU，以及直接操纵发动机的执行机构。

组成：电控单元、各类传感器、执行器
二、电子控制系统的作用
将各传感器的工作状况转为相应的电信号，输到电控单元，经实时处理和计算后，由执行器执行相应的指令，并有自诊断功能。

三、电控单元
电控单元（ECU）的基本结构主要是微型计算机，它是由中央处理器（CPU）、存储器（RAM 或ROM）、输入/输出接口（I/O）等组成。

此处需区分RAM和ROM，一个是随机存储器，一个是只读存储器，只读存储器里的资
料不能另外更新，且断电源后数据不会丢失。

1．输入回路
对输入信号进行预处理，一般在去除杂波和把正弦波变为矩形波后，再转为输入电平。

2．A/D转换器
将模拟信号转为数字信号。

如空气流量计输入的0-5V的电压信号需转为数字量后才能输入微机。

3．微型计算机
（1）中央处理器CPU
按照程序的要求，控制指令执行的顺序；控制每条指令的具体执行。

（2）存储器
具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据。

RAM：随机访问存储器，既可读出，又可写入。

用来存放计算机操作时的可变数据，断电时数据消失。

运行中，有些数据，如故障代码、空燃比学习修正值等，为较长期保存，这些RAM通过专用电源后备电路与蓄电池直接连接，不受点火开关控制。

ROM：只读存储器，存放各种永久性的程序和永久性、半永久性和数据。

如电喷系统中的一系列控制程序软件、喷油特性脉谱、点火控制特性脉谱等，由制造厂家一次性存入。

其程序和数据是计算机操作和控制的重要依据，是通过大量试验所得的。

（3）输入/输出接口（I/O）
是CPU与输入装置（传感器）、输出装置（执行器）间进行信息交流的控制电路。

4．输出回路
将微机的指令，转为控制信号来驱动执行器工作。

一般起控制信号生成和放大的作用。

5．电控单元的简要工作过程
发动机起动时，某些程序或步骤（如控制点火时刻、控制燃油喷射、控制怠速）从ROM中取出，通过CPU的控制，一个个指令逐个进行循环。

执行程序过程中，所需的发动机信息，来自各个传感器。

传感器来的信号，首先进入输入回路，进行处理。

如是数字信号，由CPU安排，经I/O接口进入微机；如是模拟信号，经A/D转换后才由I/O接口进入微机。

大多数信号，暂存在RAM内，根据指令现送到CPU。

CPU将来自ROM中的参数与输入的来自有关传感器信息进行比较，运算后，做出决定。