汽车车身电控技术教案

第1页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注引入：汽车技术特别是汽车电子控制技术在世界较发达国家发展迅猛，其先决条件是电子技术和计算机技术的迅猛发展。二十世纪物理学的革命，促使半导体技术的迅速发展，尤其是集成电路（IC）和大规模集成电路（LSI）及超大规模集成电路（VLSI）的发展，使电子元件过渡到了功能块和微型计算机，不仅功能极强，而且价格便宜，可靠性好，结构紧凑，响应敏捷，迅速推动了汽车电控技术的发展。随着人们对汽车操控性和舒适性的要求越来越高，车上使用的电子部件越来越多。授课内容：第一章汽车总线系统一、总线系统信息传输及总体构成1.1.1总线信息传输总线系统的信息一般采用多路传输。多路传输：也叫时分复用技术，将不同信号相互交织在不同时间段内，沿着同一个信道传输。在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术。多路复用技术通信方式：在一个信道上同时传输多个语音信号的技术，有时也将这种技术简称为复用技术。多路传输原理图第2页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注1.1.2.总线系统构成（1）控制器一种探测信号或者进行信号处理的电子装置-ECU。（2）数据总线数据总线-BUS是控制单元之间运行数据传递的通道。克莱斯勒CCD系统采用的双绞线数据总线（3）网络局域网：在一个有限的区域内连接的计算机网络，通过这个网络实现这个系统内的信息资源共享。汽车上的总线传输系统（车载网络）是一种局域网。（4）通信协议为什么各个汽车制造厂家都制定通信协议？（5）网关网关即转换台，交换站-站台。起到使两个不同系统之间能进行信息交换的作用。第3页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注1.4奥迪A6轿车总线系统1.4.1.CAN总线驱动系统CAN总线的构成：发动机控制单元、变速器控制单元、制动EPS控制单元、安全气囊控制单元、电子驻车制动控制单元、大灯照程调节系统控制单元等。特点：高速传输、双绞线、一根短路/断路，所有功能均停止。奥迪A6驱动系统CAN总线组成图舒适系统CAN总线组成：空调控制元件、停车辅助控制单元、挂车控制单元、电瓶能量管理单元、车门控制单元、电子转向柱锁控制单元、驻车加热控制单元、轮胎气压监控控制单元以及多功能方向盘、电子后座椅等控制单元。特点：传输率100kbit/s、级别CAN/B、双绞线。第4页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注奥迪A6舒适系统CAN总线组成图1.4.2.LIN总线（1）含义：LocalInterconnectNetwork的缩写——局域子系统，是CAN总线网络下的子系统。（2）特征：最大传输速率19.2kbit/s、低成本基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必须得硬件、只需要一根数据传输线、单主控制器/多从控制器设备模式无需仲裁机制，通过单主/多从的原则保证系统安全、节省多从控制器部件的硬件成本、保证信号传输的延迟时间、不需要改变LIN节点上的硬件和软件就可以在网络上增加节点、通常一个LIN网络上节点数目小于12，共有64个标志符、单线。（3）总成组成LIN主控制单元，LIN从控制单元。第5页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注复习：汽车总线系统的构成，奥迪A6轿车总线系统。引入：从总体上认识了汽车总线后，要想深入的对汽车车身电控技术进行学习，必须对每个部分进行深入学习和掌握，接下来将对汽车空调系统的相关知识进行学习，首先学习的是空调系统概述及制冷系统的相关内容。授课内容：第二章汽车空调系统2.1汽车空调系统概述2.1.1空调的功能：调节温度：将车内的温度调节到人体感觉适宜的温度。调节湿度：将车内的湿度调节到人体感觉适宜的湿度。调节气流：调节车内出风口的位置、出风的方向及风量的大小。净化空气：滤去空气中的尘土和杂质，或对空气进行杀菌消毒。2.1.2为完成空调的上述功能，汽车空调系统通常应包括：加热系统：将发动机的冷却水引入加热器，利用鼓风机对空气进行加热，还可以对前挡风玻璃进行除霜。制冷系统：用以降低车内的温度，并降低车内的湿度。通风系统：用以调节车内的气流和换气。操纵控制系统：对制冷系统和加热系统进行控制，对车内空气温度、风量、流向进行操纵，保证空调正常工作。空气净化系统：用以过滤空气及对空气进行消毒处理，保证车内空气清洁。目前汽车的空调系统依车辆的配置不同，所具备的装置也有所不同，一般低档汽车只有暖风和通风装置，中高档汽车一般都具备制冷和空气净化装置。图为空调系统的组成部件在车上的布置。第6页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注空调系统在车上的布置空调系统控制有手动控制和自动控制之分，手动空调需要驾驶员通过旋钮或拨杆对控制对象进行调解，如改变温度等。自动空调只需驾驶员输入目标温度，空调系统便可按照驾驶员的设定自动进行调节。第7页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注2.1.3汽车空调系统的热负荷通风换气热负荷：为使成员呼吸上新鲜空气，车内需要一定的通风量，空气的流动使车内温度发生变化。传导热负荷：车内外温度不一致造成的热量在车内外传输带来的热负荷。辐射热符负荷：太阳光的热量以辐射的形式通过玻璃进入车内，占车内制冷负荷的20%-30%。乘员热负荷：人体不断产生的热量，并散发到车内。2.1.4汽车空调系统的特点及要求特点：1）易受阳光直射。2）汽车空调制冷系统会对汽车动力性和经济性有一定影响。3）在由发动机驱动时，汽车空调制冷性受发动机转速影响，但即使是怠速状态也要保证车内温度适宜。4）汽车车厢内乘员所占空间比例较大，对风速和温度的分布有影响，从而对舒适性有影响。5）冷凝压力偏高。6）制冷剂容易泄露。7）制冷系统中的循环制冷剂流量变化范围大，给设计带来了困难。要求：1）汽车空调应保证在任何情况下，车厢内部都具备舒适的温度范围和气体平均流速。2）控制机构和操纵机构要灵活、方便、可靠。3）零部件要求可靠、体积小、重量轻、安装维修方便。4）应具备快速制冷、快速取暖的能力。5）空调系统工作时，对汽车动力性和经济性的影响尽量小。6）汽车空调在汽车上的结构布局要紧凑合理，零部件安装要有防震措施，保证汽车空调在剧烈颠簸、震动条件下能可靠工作。第8页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注2.2汽车空调制冷系统2.2.1制冷系统的组成空调系统主要组成部分为：空调压缩机，冷凝器，膨胀阀（ccd阀），蒸发器。空调系统主要组成部分及相对关系2.2.2制冷循环工作原理1、制冷的基本思路将一个带有开关的容器装在一个绝热良好的盒子内，容器中装有常温下容易挥发的液体，将开关打开时，容器内的易挥发液体便开始蒸发，同时吸收绝热盒子内的热量，吸收了热量的液体转化为气体，从开关排出。盒内的温度便会低于盒外的温度。如果容器内的易挥发液体能得到不断的补充，冷却的效果便会持续下去。从制冷装置的运作情况看，制冷过程中热量的转移是靠液体的状态变化实现的，我们将这种液体称为制冷剂。2、制冷循环原理为了使前述的制冷装置的制冷过程持续下去，就必须不断地向容器中补充制冷剂，从开关放出的制冷剂也应回收加以反复利用。为此，有第9页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注必要制作一套装置使制冷剂能够在装置中循环，不断地将热量带走。根据前述物质的沸点与压强的关系，降低压强可以使物质的沸点降低，使其更加容易蒸发而吸收热量；提高压强可以使物质的沸点升高，使其更加容易转化为液体而放出热量。为此，将前述装置从开关放出的气体制冷剂回收回来，使其进入一台压缩机，提高压强，再通过一个称为冷凝器的装置，经强制冷却放出热量变为液体，并将这种液体制冷剂暂时存放在一个储液罐中以备再次使用。高压的液体通过一个小孔，可以使其提及迅速膨胀而压强降低，在这种情况下，液体由于压强的降低而非常容易气化而吸热。因此将储液罐中的制冷剂通过一个小孔（膨胀阀）放出，让其进入一个称为蒸发器的容器，由于制冷剂的压强下降，所以很快便会蒸发，吸收蒸发器周围的热量，使蒸发器周围得到冷却。将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环，储液罐中的高压的液态制冷剂从膨胀阀喷出，压强下降，体积迅速膨胀，转化为气体，吸收周围的热量，使周围的温度下降，气态的制冷剂再经压缩机加压成为高压气态的制冷剂，高压气态制冷剂进入冷凝器冷却，从气态转变为液态，同时放出热量，液态制冷剂再进入储液罐，以备再次使用，这就是一个完整的制冷循环。从制冷循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化将一个地方（蒸发器周围）的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。制冷循环中的各种装置都是围绕这种热量的转移而设置的。3.制冷循环的工作目的和过程目的：通过制冷循环可以将车内的热量转移到车外。过程：压缩过程——将从蒸发器送来的气态制冷剂进行压缩，并送往冷凝器。冷凝过程——将过热气态制冷剂冷却。膨胀过程——使液态制冷剂迅速膨胀体积变大，压力温度急剧降低，以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。第10页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注蒸发过程——蒸汽不断吸收热量而汽化，转变成气态制冷剂，使流过蒸发器的空气温度下降。制冷循环示意图如下：制冷循环示意图第11页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注复习：汽车空调的作用、组成、特点及要求，制冷系统的组成及工作原理。引入：制冷系统的作用是将车内的热量通过制冷剂在循环系统中循环转移到车外，实现车内降温。各个部分的工作都有自己的特点，本节课主要学习制冷循环部件的工作原理。授课内容：2.3制冷循环部件2.3.1压缩机结构及工作原理压缩机是制冷回路的心脏，起到输送和压缩气态制冷剂，保证制冷循环正常工作的作用。目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，汽车空调压缩机采用容积型压缩机，大多是斜盘式压缩机和立式往复压缩机，利用活塞在汽缸中作往复运动来改变压缩室的容积吸入制冷剂和增压。此外，随着节能的要求越来越高，出现了变容量压缩机，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。变容量压缩机的种类又分为容量固定变化式和连续变化式两种（1）斜盘式压缩机结构：这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或10缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动，活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。工作过程：旋转斜盘式压缩机的工作过程见下图，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩，压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流。第12页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注旋转斜盘压缩机的工作过程第13页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注2.3.2变容量压缩机（1）两级变容量空调压缩机两级变容量空调压缩机是指能使压缩机在全容量或半容量两种状态下工作的压缩机。其中可变排量机构主要由柱塞、电磁阀、电磁线圈、单向阀、排出阀等组成。压缩机全容量工作压缩机半容量工作第14页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注（2）连续变容量空调压缩机它是通过改变单向工作斜盘的倾斜度（即活塞行程）来改变排量，其调节范围在5%-100%。第15页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注复习：制冷系统的组成及工作原理，压缩机的工作原理。引入：下面主要学习电磁离合器、冷凝器的作用和工作原理。授课内容：2.3.制冷循环部件2.3.3电磁离合器作用：切断或接通压缩机的工作。汽车用电磁离合器主要有：旋转线圈式、固定线圈式。普通电磁离合器的结构如图所示：电磁离合器的结构电磁离合器的工作原理：第16页课时授课计划副页年月日教学过程及授课内容附注电磁离合器的工作原理图2.3.4冷凝器冷凝器的作用是将压缩机送来的高温、高压的气态制冷剂转变为液态制冷剂，制冷剂在冷凝器中散热而发生状态的改变。因此冷凝器是一个热交换器，将制冷剂在车内吸收的热量通过冷凝器散发到