汽车电气与电子系统1

第１章电的根本知124335１.１概述１.２电的根本概念１.３电源的联接１.４电阻的联接１.５电容器下一页前往第一章国际贸易概述6793810１.６电功率１.７电路的根本定律和原理１.８戴维南定理１.９惠斯登电桥１.１０电磁实际上一页前往第一章国际贸易概述1112313１.１１电磁干扰的抑制１.１２电气与电子技术的新开展１.１３小结上一页前往１.１概述电学是一门研讨电的自然规律及其运用的科学。电能不但在工业、农业、国防、科学技术等方面广泛运用，而且在人们的日常生活中运用也日趋广泛。掌握电路的根底知识和根本技艺，就能更好地运用电能和对机电一体化设备的电气系统缺点进展分析、诊断、排除、处置。当今汽车中运用的电气系统是非常复杂的〔如图１－１所示〕，出现的缺点也是多种多样的。然而，运用电路的根底知识和根本原理就可以简化并诊断电气缺点问题。在本章，将学习电路的根本知识和根本原理，由于磁和电是严密联络的，本章也引见电磁感应的原理。前往１.２电的根本概念１.２.１电场两个物体间的相互作用，有两种情况：一种是由于直接接触而产生，另一种是经过别的物质做媒介产生，二者必居其一。两个电荷发生相互作用时，并没有直接接触，因此，它们间的相互作用一定是经过别的物质做媒介而发生的，这个特殊物质就是电场。电荷和它周围的电场是一个一致的整体。电荷的周围存在着电场。静止电荷所产生的电场，叫做静电场。电场具有两种重要特点：〔１〕位于电场中的任何带电体都会遭到电场的作用力。〔２〕带电体在电场中受电场力挪动时，电场要做功，这阐明电场具有能量。１.２.２电流下一页前往１.２电的根本概念水往一定方向流动，称为水流。同理，电荷在电场力的作用下定向挪动就构成电流。电流强度是衡量电流大小的物理量，电流的大小取决于一定时间内经过导体截面的电荷量的多少，并规定正电荷挪动的方向为电流强度的方向。直流电，指大小和方向不随时间而变的电流，例如，干电池、蓄电池和直流发电机所产生的电流。交流电，指大小和方向都随着时间变化的电流，例如，交流发电机发出的电流是交流电。电流强度的单位是安培，简称“安〞，常用“Ａ〞表示。对于较小电流称为“毫安〞，常用“ｍＡ〞表示。电流强度有时又简称为电流。１.２.３电压上一页下一页前往１.２电的根本概念电压是正电荷和负电荷间的吸引力，当电路中某点有大量的电子而电路的另一点短少电子时，呵斥了一个电动势差。在汽车中，蓄电池或发电机用于产生电压。电压的高低用伏特数表示。假设一个伏特计跨接汽车蓄电池终端，它可指示出１２.６Ｖ，这实践指示有１２.６Ｖ的电位差，在两个蓄电池终端间有１２.６Ｖ电压。在图１－２中，Ａ点到Ｃ点间以及Ｂ点和Ｃ点间的电压电位是１２.６Ｖ，Ａ点和Ｂ点间电位差是０，并且伏特计指示０Ｖ。从常识可知，水管里水流的构成，假设只需水是不行的，还必需有水位的不同或水压的作用。上一页下一页前往１.２电的根本概念同样原理，导体里电流的构成只靠导体中的自由电子是不行的，还必需有电位的不同或电的压力〔即电场力〕的作用。这实践上是电场力推动电荷定向运动，抑制导体或负载的阻力而做的功，衡量电场力做功的物理量是电位和电压。〔１〕电位电路中某点的电位是指电场力将单位正电荷从该点挪动到参考点〔零电位点〕所做的功。如图１－３所示电位的高低与参考点的选择有关，电路中电位参考点选择不同，各点电位的数值也将不同，正如我们丈量山的高度一样。选择基准点不同，各点电位的数值也将不同，电位的参考点就是假定电位为零的一点，它是可以恣意选择的，在电学里常以电气设备外壳作为零电位的点，电位的概念很重要，在分析电子电路时要经常用到。上一页下一页前往１.２电的根本概念〔２〕电压促使物体内自在电子定向流动的作用力，称为电压。电路中某两点间的电压，就是某两点间的电位差。它实践上是电场力将单位正电荷从某点挪动到另一点所做的功。电压的单位是“伏特〞，常用字母“Ｖ〞表示。１Ｖ的电压可使电阻为１Ω的导线中经过１Ａ的电流。电压的方向规定为电位降低的方向，即从高电位指向低电位点，由于电压是电位之差，所以电路中某两点间的电压大小，只跟该两点的位置有关，而与参考点的选择无关。为使电路中有继续不断的电流经过，就必需在它的两端坚持一定的电压。上一页下一页前往１.２电的根本概念１.２.４电源可以使电路中继续电流不断经过，需求有干电池、蓄电池、发电机等来提供电能，我们把化学能、机械能等非电能转换成电能的安装，称为电源。如图１－４所示是一个简化了的电源表示图，虚线内是电源，Ａ是电源的正极，Ｂ是电源的负极，Ｒ是用电电器。电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。上一页下一页前往１.２电的根本概念１.２.５电动势电动势是指在电源内部产生推进电子流动的力量，常用字母Ｅ表示，电场力从电源的正极将正电荷经过负载移到电源的负极，这样正极的正电荷就会不断地和负极上负电荷中和，使电场减弱以致消逝，但由于电路中电源的作用，又把正电荷从负极搬到了正极，坚持了电源正、负极之间的电位差〔电压〕即坚持了电场在电路中的作用。那么，电源内部是靠什么力把正电荷从负极移向正极的呢？由于正电荷逆着电场方向移送的，显然不能够是电场力，因此我们把这种力叫做非静电力，不同电源的非静电力来源是不同的，如干电池、蓄电池的非静电力来自化学作用，发电机的非静电力来自电磁作用。上一页下一页前往１.２电的根本概念在详细电路中，电动势的作用是把已从电源的正极经灯泡挪动到电源负极〔电场力的作用〕的正电荷，从电源的负极经电源的内部挪动到电源的正极去以坚持电源两端的电压，使电路有延续不断的电流流通，如水路中的水泵把水从低处不断送到高处，以保水压，使水流不断。电动势是电源力挪动单位正电荷所做的功，其作用方向与电场力相反，所以电动势的方向规定为沿电源内部从低电位点〔负极〕指向高电位点〔正极〕，即表示电位升高的方向。在图１－３所示电路中，开关Ｋ接通时整个电路的物理过程是：上一页下一页前往１.２电的根本概念在电源内部〔内电路〕电源力抑制电场力把正电荷从低电位的负极推到高电位的正极而做功，即把非电能转换为电能，在电源外部〔外电路〕电场力抑制负载〔这里指灯泡〕的阻力把正电荷从高电位挪动到低电位而做功，即把电能转换为非电能〔这里指光能和热能〕。只需当电路中有电流流动时才干实现能量的传输和转换。１.２.６电阻导体对电流起妨碍作用的才干称为电阻，任何导体都有电阻，电阻用Ｒ表示。电阻的单位为欧姆，用Ω表示，导体的电阻取决于导体资料的物理性质、几何尺寸和导体的温度等要素。在金属资料中铜和铝的电阻率较小，是最好的导电资料，运用广泛；上一页下一页前往１.２电的根本概念而绝缘体资料中的云母、电木、绝缘纸、橡胶、塑料、瓷等电阻率最大，运用于绝缘电的资料。导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积成反比。利用不同电阻率资料制成不同规格的电阻器，利用电阻器可以调理电路中的电流和电压。一个完好的电路由如下部分组成：①电源；②负载；③控制开关；④衔接导线。电路中的任何任务设备都有电阻，例如灯泡、电动机、继电器、线圈或其他负载元件等。在电路中能够存在不用要的电阻，这能够存在于被腐蚀的连线或断开的导体中。不用要的电阻会呵斥负载元件运转效率降低或者根本不能任务。电阻对电路的影响有：①当电流经过电阻时电压一直降低；②电阻的添加呵斥电流的降低；③一切电阻在某种程度上将电能转换成热能。上一页前往１.３电源的联接在实践任务中，单个电源的电动势和额定电流有时不能满足任务需求，这时，可将单个电池衔接起来，得到不同的效果，衔接的方法有串联、并联、混联三种方法。１.３.１电源的串联将甲电池的正极接到乙电池的负极，将乙电池的正极接丙电池的负极，依此类推将几个电池的异极联接起来，最后两端各留一极，这就是电源的串联。电池串联后总电动势〔或电压〕等于各单个电池的电动势〔或电压〕的总和。如图１－５所示。下一页前往１.３电源的联接如要想获得较高电压时，可将几只电池串联成一电池组，不过有一个前提条件，那就是串联的每个电池的电压必需是相等的，例如６Ｖ和１２Ｖ，要么全是６Ｖ、要么全是１２Ｖ，不能是一个是６Ｖ、一个是１２Ｖ混合。电源串联后，电压会增高。１.３.２电源的并联假设把几个电池的正极与正极相接、负极与负极相接，这种同极联接的方法，称为电源的并联。如图１－６所示。电池并联后，电动势或电压不变，即总电动势或电压等于各单个电池的电动势或电压，总电流等于各单个电池供应电流之和，因此，如需求较大电流时，可将几个单电池并联起来以获得较大的电流。上一页下一页前往１.３电源的联接但应留意两个电源的电动势不同时，不能进展并联，如１２Ｖ的电池不能和６Ｖ的电池并联，否那么在两个电源之间构成的回路中将会产生很大的电流，使电源设备损坏。１.３.３电源的混联将几只电池串联起来成为一组，然后再将几个同样的串联电池组并联起来，这样的联接方法叫做混联。电池混联适用于负载的任务电压和电流都超越了单个电池的额定值的情况，电池混联后总电动势加大了，总额定电流也加大了。混合联接如图１－７所示。上一页前往１.４电阻的联接１.４.１电阻的串联把几个电阻首尾依次成串的联接起来，中间没有分岔，使电流只需一个通路，这样的联接方法叫做电阻的串联，如图１－８所示。电阻串联后，有如下特征：〔１〕在串联电路中流过各电阻的电流一样；〔２〕在串联电路中总电压等于各部分的电压之和；〔３〕总电阻增大，总电阻等于各个电阻之和；〔４〕串联电阻可以用一个等效电阻来替代，等效电阻等于各串联电阻之和。下一页前往１.４电阻的联接电阻串联的运用较为广泛，例如两盏一样的１１０Ｖ的灯泡可以串联起来接到２２０Ｖ的电源上运用，当负载的额定电压低于电源电压时，可以串联一个电阻，降低一部分电压，以满足负载接入电源运用的需求，在必要时可以利用串联电阻的方法调理或限制电路中的电流。另外在电工丈量中还广泛运用串联电阻的方法来扩展电表的电压量程。１.４.２电阻的并联将几个电阻的首端和尾端分别衔接在两个节点之间使电流有几个通路，每个电阻接受同一个电压，这样的联接方法叫电阻的并联。如图１－９所示。电阻并联后，有如下特征：〔１〕总电阻减小，总电阻的倒数等于各个电阻倒数的总和；〔２〕几个电阻并联，各电阻两端所接受的电压一样；上一页下一页前往１.４电阻的联接〔３〕并联电路中的总电流等于各支路电流之和。负载普通都有一定的额定电压，当负载并联运转时，它们处于同一电压之下，任何负载的任务情况不受其他负载的影响，这是负载并联的一个显著优点。１.４.３电阻的混联电路中的电阻除了串联和并联外，有时还出现有串联又有并联的情况，这叫做电阻的混联，如图１－１０所示。图中Ｒ２与Ｒ３是串联的，串联后又与Ｒ４并联，最后再与Ｒ１串联，在计算混联电路的总电阻时，可以采用电阻逐渐合并的方法，可以先计算Ｒ２和Ｒ３的串联电阻，然后再与Ｒ４并联计算，最后将求得的并联电阻与Ｒ１串联，计算出该电路的总电阻。上一页前往１.５电容器任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体〔包括导线〕就构成一个电容器。电容器是一种储存电荷和电能的器件。电容〔或电容量〕指的是在给定电压下储存的电荷量，记为Ｃ，国际单位是法拉〔Ｆ〕。工程技术上还用微法〔μＦ〕、纳法〔ｎＦ〕和皮法〔ｐＦ〕等单位。１法拉〔Ｆ〕＝１０６微法〔μＦ〕＝１０９纳法〔ｎＦ〕＝１０１２皮法〔ｐＦ〕。电容器有时简称为电容，在电路中用字母Ｃ表示。在实践运用电容器时，有时会遇到电容器的电容不够或耐压才干不够的问题，这就需求把几个电容器衔接起来运用。电容器的耐压才干是指电容器正常任务时接受电压的才干。普通来讲，电容器的击穿电压高，它的耐压才干也就大。电容器衔接的根本方法有串联和并联两种。下一页前往１.５电容器１.５.１电容器的串联把几个电容器的电极首尾相接，连成一串，这就是电容器的串联。图１－１１所示是电容分别为Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３的三个电容器的串联。当电路两端加电压Ｕ后，电容两极板带的电量分别为＋Ｑ和－Ｑ，由于静电感应，中间各极板所带的电量也等于＋Ｑ或－Ｑ，所以串联时每个电容器带的电量都是Ｑ。假设各个电容器的电压分别为Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３，就有上一页下一页前往１.５电容器由于总电压Ｕ等于各个电容器上的电压之和，所以，设串联电容器的总电容为Ｃ，那么Ｕ＝Ｑ/Ｃ，所以，这就是说，串联电容器的总电容的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和。电容器串联之后，相当于增大了两极的间隔，因此总电容小于每个电容器的电容。上一页下一页前往１.５电容器１.５.２电容器的并联把几个电容器的正极、负极分别连在一同，这就是电容器的并联。图１－１２是电容分别为Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３的三个电容器的并联。当电路两端加电压Ｕ后，电容两极板带的电量分别为＋Ｑ和－Ｑ，由于静电感应，中间各极板所带的电量也等于＋Ｑ或－Ｑ，所以串联时每个电容器带的电量都是Ｑ。假设各个电容器的电压分别为Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３，就有上一页下一页前往１.５电容器由于总电压Ｕ等于各个电容器上的电压之和，所以，设串联电容器的总电容为Ｃ，那么Ｕ＝Ｑ/Ｃ，所以，这就是说，串联电容器的总电容的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和。电容器串联之后，相当于增大了两极的间隔，因此总电容小于每个电容器的电容。上一页下一页前往１.５电容器这就是说，串联电容器的总电容的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和。电容器串联之后，相当于增大了两极的间隔，因此总电容小于每个电容器的电容。把并联好的电容器接到电动势为Ｕ的电源上，每个电容器的电压都是Ｕ。假设各个电容器所带的电量分别为Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３，那么，Ｑ１＝Ｃ１Ｕ，Ｑ２＝Ｃ２Ｕ，Ｑ３＝Ｃ３Ｕ。由于电容器组储存的总电量Ｑ等于各个电容器所带电量之和，所以，上一页下一页前往１.５电容器设并联电容器的总电容为Ｃ，那么Ｑ＝ＣＵ，所以，这就是说，并联电容器的总电容等于各个电容器的电容之和。电容器并联之后，相当于增大了两极的面积，因此总电容大于每个电容器的电容。可以看出，电容器串联后，电容减小了，但耐压才干提高了，所以要接受较高的电压时，可以把电容器串联起来；电容器并联后，电容增大了，耐压才干没有提高，所以在需求大电容时，可以把电容器并联起来。上一页前往１.６电功率电流经过电动机带动机器任务，电流经过电炉产生大量的热，电流经过电灯使它发光等例子，都阐明了电流做了功。在单位时间内电流所做的功叫做电功率。前往１.７电路的根本定律和原理１.７.１欧姆定律欧姆定律分为两个部分：部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律。１.７.１.１部分电路欧姆定律如图１－１３所示表示部分电路，图中Ｒ是部分电路的电阻。对于一段通电电路，流过其中的电流与这段电路两端的电压成正比，而与这段电路的电阻成反比，这个关系叫做欧姆定律。用公式表示为：Ｉ＝Ｕ/Ｒ，式中：Ｉ———电流；Ｕ———电压；Ｒ———电阻。下一页前往１.７电路的根本定律和原理当知电压和电阻时，运用上式可求出电流。如将上式加以适当变化还可得Ｕ＝ＩＲ，它表示电流流过电阻时所产生的电位降低称为电阻压降，知电流和电阻时，运用该式可求出电压；而当知电压和电流时又可以从Ｒ＝Ｕ／Ｉ求出电阻。部分电路的欧姆定律，反映了部分电路中电压、电流和电阻的相互关系，它是分析和计算部分电路的主要根据。１.７.１.２全电路的欧姆定律如图１－１４所示是一全电路图，它由负载、电源、导线组成，当开关Ｋ接通时，电流流过电阻，在外电路负载电阻Ｒ上的电阻压降为Ｕ＝ＩＲ，在闭合电路中电位的升高应该等于电位的降低，即电动势应该等于一切电压降之和。Ｅ＝Ｕ＋Ｕｏ＝ＩＲ＋Ｉｒｏ上一页下一页前往１.７电路的根本定律和原理全电路欧姆定律可表述为：在闭合电路中，电流量值等于该电路中的电动势除以整个电路的总电阻。也就是说，在闭合回路中，电流的大小与电源的电动势成正比，而与整个电路的电阻成反比。即中：Ｉｒｏ———内阻压降；ＩＲ———路端电压。令Ｕ＝ＩＲ，那么上一页下一页前往１.７电路的根本定律和原理该式阐明电源两端的电压Ｕ，要随电流的增大而下降，这是由于电源内阻压降所呵斥的，由于电流愈大，电源内阻压降Ｉｒｏ也越大，所以电源两端输出的电压Ｕ就越低。电源都有内阻，内阻越大，电源输出电压随电流的变化也越大。１.７.２基尔霍夫定律电路是由元件相互衔接而成的，当电路只需一个电源且电路元件仅有串、并联关系时，电路的电流电压的计算可以根据欧姆定律求出。而在电子或电力线路中，经常会遇到含有两个以上电源组成的多回路电路，它们不能运用电阻串、并联的计算方法将电路化简为无分支的单回路电路，这种电路较为复杂，只需用基尔霍夫定律从电路衔接方面阐明电路的电流、电压应遵照的约束关系，它是分析复杂电路的根本根据之一。上一页下一页前往１.７电路的根本定律和原理基尔霍夫定律包括节点电流定律和回路电压定律，它与元件的性质无关，适用于分析任何集中参数的电路。基尔霍夫电流定律描画电路中各电流之间的关系，基尔霍夫定律是求解线性电路的根本定律。１.７.２.１基尔霍夫第一定律———节点电流定律〔ＫＣＬ〕基尔霍夫电流定律确定了电路节点处各支路电流的关系。定律可表述为：在任一时辰，对电路中的任一节点，流入节点的电流之和等于流出该节点电流之和，或指聚集任一节点的各支路电流的代数和等于零。其数学表达式为：ΣＩ入＝ΣＩ出，或ΣＩ＝０。上一页下一页前往１.７电路的根本定律和原理如图１－１５所示，支路是指电路中的每一个二端元件，也可定义为电路中每一个电流的通路。节点是指电路中三条或三条以上支路的衔接点。回路是指电路中的任何一个闭合途径。网孔是指无分支的回路，又叫独立回路。ＫＣＬ定律的根本原理来自于电流的延续性，即电路中任一节点，在任一时辰均不能堆积电荷，因此节点处流入的电流必然等于流出的电流，该定律可以推行运用于恣意假定的封锁面。其解题步骤为：〔１〕列出ＫＣＬ方程，首先假定未知电流的参考方向。〔２〕列出ＫＣＬ方程时，通常规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。〔３〕对于广义节点，流进封锁面的电流应等于从封锁面流出的电流。上一页下一页前往１.７电路的根本定律和原理基尔霍夫定律解题要点：〔１〕基尔霍夫定律适用于任何集中参数电路，与电路元件性质无关。〔２〕列出ＫＣＬ方程时，支路电流的参考方向可恣意选定，但只需ｎ－１个节点电流方程是独立的，如用ΣＩ＝０方程，流进节点的电流取正号，流出节点的电流取负号。〔３〕列出ＫＶＬ方程时，普通选网孔作为独立回路，但只需ｂ－ｎ个独立回路方程，假设用ΣＵ＝０列出回路电压方程，那么回路内的一切元件〔包括电压源Ｕｓ〕全部用电压降表示，电压降与回路绕行方向一样者，取正号，反之取负号。列出ＫＶＬ方程可推导不闭合回路两端点间的电压。上一页前往１.８戴维南定理戴维南定理是一个等效变换的定理，可表述为：任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，总可以用一个电压源与一个电阻串联的组合来等效替代，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压Ｕｏｃ，其等效电源的内阻Ｒｏ，等于该二端网络中一切独立源置零值时从端口看进去的入端等效电阻。如图１－１６所示电路，当只需求电路经过电阻Ｒｏ的电流Ｉ３时，那么可将图中虚线框中的电路等效为一个电压源Ｕｏｃ与一个电阻Ｒｏ相串联的支路，如图１－１７所示。这个电压源与电阻相串联的支路称为戴维南等值电路。下一页前往１.８戴维南定理运用戴维南定了解题的步骤：〔１〕把复杂电路分成有源二端网络和待求支路两部分，并把待求支路断开，求出有源二端口网络的开路电压Ｕｏｃ〔Ｕｏｃ的方向与有源二端网络开路时的端电压极性一致〕。〔２〕将有源二端网络中的一切电源置零〔电压源用短线替代，电流源开路，然后求出二端网络的等效电阻Ｒｏ〕。〔３〕画出由Ｕｏｃ与电阻Ｒｏ相串联支路的等效电路，并在等效电路两端接入待求支路〔Ｕｏｃ的方向与有源二端网络开路时的端电压极性一致，求出待求量〕。上一页下一页前往１.８戴维南定理对于比较复杂的电路〔如图１－１８所示〕，有时只需求计算某一个支路，如ＲＬ的电流或功率，可将该支路以外的一切电路〔不论含有几个电源〕看成一个含有电源的具有两个输出端的网络，称为有源二端网络。有源二端网络可以简化为一个理想电压源Ｕｓ和一个内阻Ｒｏ相串联，那么复杂电路就变换成一个等效电压源和待求支路相串联的简单电路。任何线性有源二端网络可以用一个理想电压源Ｕｓ和内阻Ｒｏ相串联的等效电源来替代。等效电压源的电动势等于待求支路断开时该网络的开路电压，内阻Ｒｏ那么等于二端网络中一切电源取零后，Ａ、Ｂ两端点之间的等效电阻，这就是戴维南原理。于是待求支路ＲＬ的电流为上一页下一页前往１.８戴维南定理因此，运用戴维南定理的关键是先求出等效电压源的电动势Ｕｓ和内阻Ｒｏ，Ｕｓ可用欧姆定律或基尔霍夫电压定律求出，Ｒｏ可用串并联的等效方法求出，对复杂的有源二端网络，其等效电压源的Ｕｓ和Ｒｏ可经过实验丈量得出。上一页前往１.９惠斯登电桥电桥电路是电学中一种最常见的电路衔接方式，这种电路的特点是把四个电子元件，如电阻元件、电容元件、电感元件、非线性元件，简称“桥臂〞，衔接成四边形，在它的一条对角线Ａ、Ｃ上衔接电源，而在另一条对角线Ｂ、Ｄ上接检测器，用来比较Ｂ、Ｄ两点电动势能否一样，所谓“桥〞指的是Ｂ、Ｄ两点之间的电流通路。电桥按所接的电源分为直流电桥和交流电桥，直流电桥的四个桥臂都是纯电阻元件。惠斯登电桥是典型的直流电桥，早在１８３３年就有人提出根本的电桥原理，英国人惠斯登利用其原理来准确地丈量电阻，因此而得名。惠斯登电桥的原理如图１－１９所示。规范电阻Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２和待测电阻Ｒｘ连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角Ａ和Ｃ之间接电源Ｅ，在对角Ｂ和Ｄ之间接检测计Ｇ。下一页前往１.９惠斯登电桥因此电桥由４个臂、电源和检流计三部分组成。当开关ＫＥ和ＫＧ接通后，各条支路中均有电流经过，检流计支路起了沟通ＡＢＣ和ＡＤＣ两条支路的作用，好似一座“桥〞一样，故称为“电桥〞。适当调理Ｒ０、Ｒ１和Ｒ２的大小，可以使桥上没有电流经过，即经过检流计的电流ＩＧ＝０，这时，Ｂ、Ｄ两点的电势相等。电桥的这种形状称为平衡形状。这时，Ａ、Ｂ之间的电势差等于Ａ、Ｄ之间的电势差，Ｂ、Ｃ之间的电势差等于Ｄ、Ｃ之间的电势差，设ＡＢＣ支路和ＡＤＣ支路中的电流分别为Ｉ１和Ｉ２，由欧姆定律得，Ｉ１Ｒｘ＝Ｉ２Ｒ１，Ｉ１Ｒ０＝Ｉ２Ｒ２两式相除，得上一页下一页前往１.９惠斯登电桥〔１〕式称为电桥的平衡条件由〔１〕式得：即待测电阻Ｒｘ等于Ｒ１／Ｒ２与Ｒ０的乘积，通常将Ｒ１／Ｒ２称为比率臂，将Ｒ０称为比较臂。汽车Ｅｆｉ系统热线式空气流量计就是采用惠斯登电桥来准确地丈量空气流量，其构造在进气主道内有一个小管，小管中架有一根极细的铂丝〔直径约为０.０７ｍｍ〕。铂丝被电流加热至１２０℃左右，故称为热线。在热线式空气流量计电路中，热线是惠斯登桥构成电路的一部分，功率放大器控制供应电桥４个臂的电流，使电桥坚持平衡。上一页下一页前往１.９惠斯登电桥当空气经过流量计时，进入小管的气流流过热线周围，使其冷却，温度下降，电阻随之减小，热线电阻的减小使电桥失去平衡，此时放大器会自动添加供应热线的电流，使热线恢复原来的温度和电阻值，直至电桥恢复平衡，放大器所添加的电流大小取决于热线被冷却的程度，即取决于经过流量计的空气流速〔流速快进气量大，冷却温度低，添加电流量大；反之，流速慢进气量小，冷却温度不低，添加电流量不大〕由于电流的添加，准确电阻Ｒ１的电压降也添加，这就将电流的变化转换为电压的变化，这一信号输入电脑用来指示经过流量计的空气量。上一页下一页前往１.９惠斯登电桥由于进气温度的变化也会使热线的温度发生变化，影响进气量的丈量精度，因此在接近热线的地方另外装有一根温度补偿电阻丝Ｒ４〔也称冷线〕其电阻也随着进气温度的不同而发生变化，起到一个参照规范的作用，使进气温度的变化不至于影响进气量的丈量精度。在任务中，放大器使热线温度一直高于冷线温度１００℃。上一页前往１.１０电磁实际电可以生磁，磁也可以生电。在汽车中用磁发电来运转电气系统，启动电动机利用磁力运转，使得起动机任务和为不同的作业系统产生信号等电的动力。磁铁可以吸引铁、钢等资料，汽车上运用两种类型的磁铁：永久磁铁和电磁铁。永久磁铁是一种不需求任何力和动力来维持其磁场的磁铁。电磁铁那么依赖于电流来产生，并维持其电磁场。发电机利用磁感应原理发电，当导线切割磁力线时会产生电磁感应，如图１－２０所示。下一页前往１.１０电磁实际此时，在导线两端之间建立电位差而感生电压。感应电压只需当磁场和导线做相对运动时才存在。感应电压随着磁力线切割导线的速度和被切割的导线数目之添加而增大。点火系统、起动机、充电系统和继电器等的任务都是基于电磁感应原理。当一线圈通电或断电时，线圈本身会产生自感应电流，通电时产生的自感电流，方向与所加电流的方向相反；断电时产生的自感应电流，方向是与原有电流的方向一样。前者有减少线圈磁化的倾向，后者有维持线圈磁化的倾向，自感应电流方向由楞次定律决议，其内容是：一个感应电流方向与产生它的磁场方向相反。上一页下一页前往１.１０电磁实际点火线圈是常见的感应设备，随着电流的添加，线圈将到达一个饱和点，在这个点处磁场强度最终拉平，并且经过线圈的电流不再添加，代表着储存的能量的磁力线在被运用的电压移走时将塌陷。当磁力线塌陷时，磁场能以电能回到线路。互感用于点火线圈中，即主绕组在次绕组中发明了一个电压。如图１－２１所示，当一次绕组电流回路的通、断，其磁场发生变化，二次绕组便产生高压。磁场传感器用于测试发动机转速、汽车的行驶速度、车轮转速等，这些传感器主要是运用一块永久磁铁。旋转速度取决于叶片和轮齿进出磁场的运动。随着轮齿进出磁场的运动，磁场强度被改动，且感应产生一个电压信号，该信号被送往一个控制设备，并在那里得到解释。感应是在导体不接触任何实体的情况下，在导线中产生电流的磁过程。上一页前往１.１１电磁干扰的抑制电磁干扰〔ＥＭＩ〕是每当通、断、切换电流时〔由电磁作用〕产生的有害电磁。由于汽车制造厂着手在它们消费的汽车添加电子元件和系统的数量，因此电磁干扰〔ＥＭＩ〕的问题必需求抑制。现代汽车上用的小功率集成电路，对ＥＭＩ产生的信号敏感。ＥＭＩ是由于导线中的电流通、断而产生的，摩擦产生的静电也会成为ＥＭＩ，摩擦静电是由于轮胎与路面接触，或风扇传动带与皮带轮接触而产生的。ＥＭＩ导致计算机的假信号，使汽车的计算机系统中断。汽车的计算机与别的计算机、传感器和执行器等的通讯，需求经过线路传送信息。众多信号中假设有一个信号中断，附件便会失控，发动时机熄火。ＥＭＩ可用以下方法加以抑制。下一页前往１.１１电磁干扰的抑制〔１〕添加导线的电阻值，这是对待高压系统的通常作法，例如点火系统的高压线就是这样的。〔２〕将电容器和扼流圈并联接入电路。〔３〕用金属或金属喷漆的塑料来屏蔽导线或负载部件。〔４〕采用指定的搭铁电路以减少搭铁通路的数目，从而提供电阻值极低、畅通的搭铁通路。〔５〕导游体添加一个电阻，用于高压电系统，例如点火系统的次级电路。〔６〕与电路并联一个电容器或串联一个抗流线圈。〔７〕添加与元件并联的钳位二极管。〔８〕添加与元件串联的隔离二极管。上一页前往１.１２电气与电子技术的新开展目前许多系统是基于计算机的，计算机方面的数字部分在向着集成化和系统化不断开展。建立车内缺点诊断和系统性能监测，以保证满足动力性、经济性和排放性要求，建立更优的车上缺点诊断〔ＯＢＤ〕系统是未来的开展重点。如今出现了许多新型传感器，在感应发动机转速和轮胎方面，霍尔效应传感器取代了电感式传感器。Ｋａｖｌｉｃ公司消费的传感器，它经过监视机油中介电常数来测出机油量，当机油中抗氧化添加剂耗尽时，介电常数添加，当油品受污染时，介电常数也会添加，介电常数添加时，传感器输出也相应添加。ＬｕｃａｓＶａｒｉｔｙ有一种机油形状传感器，它利用高频锯齿波来检测油的黏性，该传感器让驾驶员能对机油改动次数进展优化。下一