朱明-现代汽车教案

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1.第一辆汽油四冲程汽车的诞生年代：1886.1.292.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R2．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：R14.7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：R17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