《汽车电器与电子设备3》全册配套完整教学课件.pptx
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1、汽车电器与电子设备汽车电器与电子设备3全册配套完整教学课件全册配套完整教学课件汽车电器与电子技术展示一、课程内容简介汽车构造课程之后专门介绍汽车电气设备及汽车电子技术的一门汽车专业课程。主要内容包括:汽车构造中的汽车电系、电喷发动机、自动变速器等现代汽车电子技术,以及最近几年汽车电子技术领域的新技术、新概念。参考教材: 机械工业出版社,汽车电器与电子技术,孙仁云孙仁云等编。 课程特点 机电一体化、对电类知识要求高; 汽车电子相关技术发展快; 是汽车相关技术中最活跃的部分; 学习基础 熟悉汽车结构,总成结构与功能 对模拟电子/数字电子技术有一定认识 学习目标 了解与掌握汽车电子新技术种类与最新动
2、态 理解汽车电子技术的发展趋势和规律 了解汽车电子产品研发的规律、特征及注意事项 能够寻找新的增长点,即我们能做什么. 学习方法 关注汽车电子技术最新动态 关注其他学科领域的技术发展水平 从比较中寻找发展规律紧二、课程相关背景 汽车电子产业发展的动力 应用范围越来越广泛 占整车成本的比重越来越大 销售额迅速增长 企业的高度重视1、汽车电子产业发展的动力性能(70年代)动力性,制动性,操纵稳定性舒适(80年代)易操纵性,平顺性,空气净化,温度调节,低噪声,娱乐安全(90年代)乘员安全:主动安全,被动安全,事故处理防盗与监控环保与节能(21世纪)低排放,低能耗政策与法规能源,排放,安全法规市场消费
3、者的需求2、汽车电子设备占整车成本的比重越来越大 90年代初生产的富康轿车上电子装备价值占整车比例约为 2.6%,10年前的富康,比重为15%20%,目前标致307的电子产品所占比重达25%; 高级轿车中汽车电子比重超过了35%。 未来高档轿车至少90%功能的实现将由电脑控制。 3、电子技术在汽车上应用范围越来越广泛无处不在的汽车电子设备发动机、底盘控制、车身控制、安全、故障诊断、娱乐与通讯等4、汽车电子设备的销售额迅速增长全球汽车电子产品需求:1994年164亿美元;1999年205亿美元;国内,1997年为50亿元人民币,2000年约为150亿元。2007年全年汽车电子产品销售额达到121
4、5.7亿元,年同比增长超过40%。 5、企业和政府的高度重视在美国,汽车工业由通用、福特和克莱斯勒三大公司派生而出。随着电子系统在汽车中起到越来越重要作用,这些汽车公司感到有必要设立专门的机构开发汽车电子新技术,这样GM创立了德尔福Delphi公司,而福特创立了Visteon公司。欧洲是各个独立的国家的“联合”,其汽车工业也是如此,汽车生产分布在不同的国家。电子模块的开发和生产均由其它专业公司进行,这些电子公司包括德国的博世(Bosch)和西门子,法国的Valeo,意大利的Marelli等。另外一些公司专注于市场的某些需求,如:ITT-Automotive的ABS系统和Temic的安全气囊系统
5、。如今,一些国外的汽车电子设备供应商(如博士,德尔福)开始在国内投资。国内汽车电子设备供应商也逐渐增多。第一章 绪论1、汽车电子技术发展史50年代(指20世纪,下同),汽车上有收音机60年代初期,硅整流技术,交流发电机60年代中期,晶体管调节器,晶体管点火装置60年代以后,许多电子装置相继在汽车上应用,其目的只是代替机械装置1967年,德国Bosch公司研制电子电路控制的燃油喷射系统。后陆续被欧美众多汽车厂商采用。70年代,出现能源危机,油耗法规;随后又颁布排放法规。迫使电子等相关技术在汽车上的更深入应用。1976年,Chrysler公司研制第一台模拟计算机控制的点火控制系统1977年,GM汽
6、车公司采用数字控制点火系统,称MISAR。随后,电子技术在汽车上大量应用。并不但发展。1990年,超过90%的轿车上都装备数量不等的微电脑。如今,电子技术不但在取代机械结构的功能方面取得了成功。而许多创新的应用在改善汽车性能方面取得了更大的成绩。2、汽车电器与电子技术分类 汽车电器设备 供电系统、用电设备、检测装置、配电装置 汽车电控系统 根据汽车总体结构,可分为:燃料喷射FI、点火提前ESA、空燃比、废气再循环EGR、怠速控制ISC、:防抱死ABS/ASR、自动变速器AT、电控悬架、电控转向、:空调、灯光、SRS、CCS、防撞、防盗、 根据控制功能,可分为:EFI、ESA、ISC、ECT、:
7、ABS/ASR、SRS、EPS、TCS、:CCS、空调、座椅、音响:导航、电话、 传感器传感器 汽车维保设备汽车维保设备3、汽车电路及特点 可分为二个层次: 电气原理图。原理简明 电气线路图(布线图)。 线束图。注明哪些电器的导线汇合在一起组成线束,与何处联接等。 汽车电气线路的特点富康988汽车电路图(部分)汽车电气线路的特点 直流并联电路 单线制 负极搭铁 相似的布局 有颜色特征和编号特征开始大量使用半导体、集成电路、微控制器,并采用软件控制。 例2:4、汽车电子技术的趋势与面临挑战发展趋势发展趋势 环保 节能 安全 集成化、信息化、网络化、智能化 面临的挑战面临的挑战 低价、可靠、稳定、
8、精确、高效、电磁兼容汽车电子技术第三章 起动系思考:1. 汽车打火起动时,有多大?2. 起动困难时,为什么?3. 发动机起动成功后,仍会有什么后果?4. 冬季起动困难的原因有哪些?主要内容 概述 直流串励式电动机 起动机的传动机构 起动机的控制装置发动机的起动使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程,叫发动机的起动。完成起动所需要的装置叫起动系起动条件起动转矩:起动转矩:能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩,起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。 起动转速:起动转速:能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速,在020时,汽油机的起动转速为304
9、0 r/min,柴油机的起动转速为150300r/min。 起动方式 转动曲轴使发动机起动的方式很多,汽车发动机常用的有两种: 人力起动:人力起动:起动最为简单,只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内,以人力转动曲轴。 电动机起动:电动机起动:电动机起动是用电动机作为机械动力,当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时,动力就传到飞轮和曲轴,使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。 起动机的组成 直流串励电动机 将蓄电池电能转换为机械能,产生转矩。 传动机构 起动时,传递扭矩到发动机飞轮;起动后,自动脱离飞轮 控制装置 又称起动开关,接通和断开起动电流.起动机的分类 按控
10、制装置 机械控制式起动机 电磁控制式起动机 按传动机构 惯性啮合式:已不用 强制啮合式:常用 电磁啮合式:电枢移动,多用于柴油机直流串励式电动机结构特点 电枢绕组与磁极绕组串连;:汽油机;柴油机:;电枢采用较粗的矩形截面的裸铜线绕成; 一般有4个磁极;大功率的多至6个磁极;特性 转矩特性:M = C I2,即完全制动时,电流I最大,转矩M最大 转速特性:重载转速低,轻载转速高 功率特性:中低速即可输出最大功率;其特点是低速时转矩很大,随转速n,转矩T,这一特征非常适合发动机起动的要求。 汽油机用起动机:功率为1.5kw ,电压为12v 柴油机用起动机:功率为5kw,电压为24v 传动机构传动机
11、构 离合器 拨叉小结 需要大电流直流电动机 每次都要汽车电子技术思考思考1. 为什么需要?柴油发动机需要点火系统吗?2. 实现汽油混合气可以采用哪些?3. 什么是/?与哪些因素相关?4. 决定品质的因素是什么?5. 高压导线(缸线)有什么特点?6. 如何通过分析发动机故障?基础知识:发动机组成与工作视频 视频重点: 点火系主要部件的位置 发动机工作循环点火系面临的两大问题&对点火装置的基本要求普通点火装置组成与构造工作过程半导体点火装置汽油发动机点火系的组成与功用: 低压波形、高压波形、单缸波、多缸波机械式触点点火系的不足晶体管点火系原理蓄电池点火开关点火线圈附加电阻分电器断电器配电器离心点火
12、提前真空点火提前辛烷校正器电容器火花塞组成与原理图发动机火花塞点火开关蓄电池点火线圈高压线断电器凸轮问题:问题:大小;与转速、电池电压(起动)相关。高低;与初级电流,次级阻抗相关线圈vs转速多缸最关键的:凸轮组成与原理图发动机火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+-分缸线点火线圈中心高压线断电器组成实物连接图动画演示低压充电高压放电 足够高的电压足够高的电压:830KV 如何保证不同条件下的可靠点火?新的技术? 足够的点火能量足够的点火能量:100mJ(=0.03mW.H) 足够准确的点火时间足够准确的点火时间。 相关概念:点火正时、点火提前(角) 影响点火正时的主要因素?点火正时与
13、点火提前1为什么要点火提前?为什么要点火提前? 对发动机性能影响很大,从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧,并产生很高的爆发力需要一定的时间,虽然这段时间很短,但由于曲轴转速很高,在这段时间内,曲轴转过的角度还是很大的。若在压缩上止点点火,则混合气一面燃烧,活塞一面下移而使气缸容积增大,这将导致燃烧压力低,发动机功率也随之减小。因此要在压缩接近上止点点火,即点火提前。把火花塞点火时,曲轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角。 2点火提前的影响因素点火提前的影响因素 最佳的点火提前角随许多因素变化,最主要的因素是和混合气的,混合气的燃烧速度又和、等因素有关。 当发动
14、机转速一定时,随着节气门开度()的加大,进入气缸的可燃混合气量增多,压缩终了时的压力和温度增高,同时,残余废气在气缸内所占的比例减小,混合气燃烧速度加快,这时,点火提前角应适当减小。反之,发动机负荷减小时,点火提前角则应适当增大。 当发动机节气门开度一定时,随着增高,燃烧过程所占曲轴转角增大,这时,应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。 另外,点火提前角还和汽油的有关,使用辛烷值高,抗暴性能好的汽油,点火提前角应较大。 3 点火提前角调节装置点火提前角调节装置 自动调节装置:点火提前调节装置点火提前调节装置 手动调节装置: 点火线圈 火花塞 分电器 附加电阻 电容器开磁路次级1
15、100023000匝,初级230370匝,绕在次级外面, 火花塞分电器 分电器的组成: 断电器 分电器 电容器 点火提前调节装置附加电阻的特点是:温度愈电阻愈,又叫热敏电阻。附加电阻与点火线圈初级绕组串联,用于调节初级电流大小。常温阻值约12欧姆(如:1.7)。的高低与的大小有关:初级电流愈大,断电器触点分开时感应的次极电压也愈高。因此,应尽可能增大流过初级绕组中的电流。但是,在断电器触点闭合以后,初级电流按指数规律逐渐增大,需要一段时间才能达到一个稳定电流值。 在发动机,由于断电器触点闭合时间长,初级电流大,附加电阻的温度升高,其电阻增大,从而限制了初级电流不致过大,避免点火线圈过热烧坏;在
16、发动机,由于断电器触点闭合时间短,初级电流小,附加电阻温度下降,其阻值减小,故使初级电流下降很少,改善了高速时的点火性能。同时可使点火线圈初级绕组匝数减少,节省铜材,减少初级电感,改善点火特性。,由于蓄电池大电流放电,端电压下降很大,将附加电阻短接,减小初级电路的电阻,相应提高了初级电流和次级电压,有利于发动机起动。0ti-+电容器电容器与断电器触点并联 当触点断开时,有两个作用 (1) 保护触点,自感电流向电容器充电,防止触点烧损。 (2) 加速断电,提高次极电压。 当点火线圈铁芯中的磁通发生变化时,不仅在次极绕组中产生高压电(互感电压),同时也在初级绕组中产生自感电压和电流,在触点分开,初
17、级电流下降瞬间,自感电流与原初级电流方向相同,其感应电压高达300V左右,在触点间产生强烈火花,使触点迅速烧损。影响断电器正常工作。同时使初级电流的变化率下降,次极绕组中感应的电压下降。火花塞间隙中的火花变弱,难以点燃混合气。 在触点闭合时,初级电流增长的过程中,初级绕组中也有自感电流产生,其方向与初级电流方向相反,使初级电流的增长速度减慢,次极绕组产生的电压下降。(原边、)点火波形(副边、)点火波形凸轮火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+-分缸线点火线圈中心高压线断电器认识点火波形图由三个基本的部分组成:、。显示了点火线圈、分电器、分电器盖、分火头、火花塞和火花塞导线等部件的工作
18、状况。分析次级点火波形,即可判断各部分是否正常。缸内、会影响次级回路中的电阻,将会反映在波形图上。因此,次级点火波形可以分析、诊断或以及其他可能影响发动机汽缸燃烧状况的因素。A、火花塞点火B、火花熄灭C、断电器闭合点火线火花线火花部分 中间部分断电器触点闭合部分:当发动机转速升高时,波形曲线在时间轴上有什么变化?-+的另一种显示方式A-闭合,初级通电B-电流接近饱和C-断开电流,触发产生高压D-高压击穿火花塞间隙E-跳火燃烧F-中的剩余能量不足,的熄火G-剩余能量在振荡中耗尽单缸次级波形-用于故障诊断单缸次级点火波形能查明的故障如下: 检测单缸的点火闭合角 确定单缸点火线圈的充电时间 判断次级
19、高压电路的性能 判断电容性能 查明某缸失火的火花塞 查明某缸短路或开路的火花塞、高压线 查出点火不良、受污染的火花塞 多缸次级波形-用于故障诊断多缸并列次级点火波形可查明的故障如下: 分电盘的漏电 分火头的漏电 各缸高压线的漏电情况 火花塞的漏电情况 故障诊断关键点1:闭合部分下降沿观察点火线圈在开始是否保持相对。若一致,则表明各缸闭合角一致,点火正时正确。故障诊断关键点2:点火电压高度观察各缸点火电压高度是否一致,是否符合该车技术参数,点火线的中、后段是否的杂讯。怠速时,次级点火电压通常为1015KV。,表明在次级线路中存在着高电阻,例如火花塞、高压线开路或损坏,火花塞空气隙过大。,表明点火
20、次级电路电阻低于正常值,例如火花塞污蚀或破损,火花塞、高压线漏电等。如果点火线中段或后段有杂讯,表明可能喷油或进气阀上积碳严重。故障诊断关键点3:火花线形状 看火花线是否,是否和一致、稳定,火花线上。 如果,燃烧电压就比正常低一些。 如果,火花塞的起点就会上下跳动,火花线明显会倾斜。 火花线上有过多的杂波,表明,由于点火过早,喷油器损坏,火花塞污蚀,或其他原因。故障诊断关键点4:燃烧时间 点火部分的,是否符合该车的技术参数。燃烧时间的长短表明气缸内的混合气浓与稀。(超过2ms)表示混合气过浓;(少于0.75ms)表示混合气过稀。故障诊断关键点5:线圈振荡 点火线圈振荡波最少2个,最好多于3个,
21、这表明点火线圈和电容器(在白金点火系统)是好的。单缸次级点火故障波形示例1 分火头漏电:单缸次级点火故障波形示例2火花塞不良:1、该车怠速时点火电压应在10KV左右,现在达到26.8KV,明显过高;2、该车燃烧时间应在1.5ms左右,现在是720us,小于1ms,有失火现象;3、该车燃烧电压应在2KV左右,现在达到了10.4KV,超过了几倍;火花线倾斜,高而短,火花熄灭过早,振荡消失4.3 其他种类点火波形发动机点火示波器还可提供下列三种基本的波形图,以方便我们对次级电路进行分析诊断:按照,从左至右依次显示每个汽缸的波形:将所有汽缸的点火波形重叠在一起而形成的波形图;:按照点火顺序,从下往上依
22、次显示每个汽缸的波形。重叠波形图 重叠波形图是在显示屏上上下跳动的。 首先,我们应该考虑这个故障是不是该发动机所有汽缸都共有的; 然后开始查找导致这种共同故障的原因。 导致这种故障的原因有可能是高压线路、点火线圈或分电器盖中的接头出现松脱或腐蚀,当然,这些波形也会受到次级线圈中的脉冲电路或线圈自身的影响。重叠波-故障分析2 图中显示了一条不规则的和 其原因很可能是火花塞导线短路或阻抗过小,也可能是分电器内跳火错乱 重叠波-故障分析3 图4显示了某个汽缸的点火波形为一条而, 其原因很可能是与图3所显示的正好相反: 火花塞导线出现断路或阻抗过高。 光栅图,是由于分电器盖或导线接头处出现了因腐蚀而导
23、致分电器盖与火花塞之间的电阻偏高。的主要原因是短路、火花塞连线电阻偏低或分电器内点火错乱(上文已讲过),当然,也有可能是汽缸内的火花塞烧蚀或短路。的原因可能是由于电阻过高,例如火花塞连线接头松脱或腐蚀,当然个别汽缸内 的火花塞两极间隙过大也会导致这种情况发生。则意味着电阻无限大,出现这种情况可能是断路,如火花塞连线出现断路。:在低转速时,出现这种情况往往说明气门发涩,如果发动机转速升高后这种症状依旧存在,则可能是气门被烧蚀、火花塞两极间隙过大或进气门漏气。有时还会(图上没有显示),一般这种故障经常出现在单个汽缸中,主要是由于气门发涩或磨损而引起燃油和空气混合不均。 陈列波 陈列波形图如图6所示
24、,所显示的点火线比正常情况下的高出许多,这说明高电阻需要更高的电压穿过火花塞的两极, 其主要原因是火花塞上有积碳或两电极间隙过大。 当然,导致大电阻也可能是非电子方面的原因,如点火时间延迟或油-气混合物偏少。陈列波2 图7显示的情况正好与图6相反,在这里,低电阻使得点火线比正常情况下的要低。 从点火方面来看,其原因可能是火花塞烧蚀或两极间隙过小; 从机械方面来看,导致点火电压过低的原因可能是压缩比偏低、点火延迟或油-气混合物过多。 陈列波3 图8所显示的每个汽缸的点火线高度各不相同,点火电压有的偏高、有的偏低,也有的正常。图6、7所显示的故障原因也可能存在于图8所示的不同汽缸中,从而导致点火电
25、压无规则地偏低或偏高。 图8中所显示的故障也可能是由于分电器轴发生弯曲或分电器轴衬套被磨损,导致各个汽缸的点火电压各不相同。 陈列波4 图9中最高的点火线显示的是点火线圈的可利用电压 陈列波5 图10所示的火花线常常说明次级电压在分电器中发生了泄露。凸轮火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+-分缸线点火线圈中心高压线断电器初级点火波形部分能表明在任一特定汽缸中相应部件或系统的问题。同时,汽车示波器在显示屏上可以用数字显示出波形的特征值。认识初级波形认识初级波形 观察相应特定部件的波形部分的问题,核实初级点火闭合角是否在厂家资料规定的范围以内。初级点火陈列波形初级点火陈列波形 按照波形
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