2024年汽车电子教案模板（共7篇）

2024年汽车电子教案模板（共7篇）

第1篇：，气车电子教案

汽车电子基础

一、电路的基本组成1.什么是电路

电路是由各种元器件（或电工设备）按肯定方式联接起来的总体，为电流的流通供应了路径。

图i-i简洁的直流电路

2.电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：

（1）电源（供能元件）：为电路供应电能的设备和器件（如电池、发电机等）。

（2）负载（耗能元件）：运用（消耗）电能的设备和器件（如灯泡等用电器）。

（3）限制器件：限制电路工作状态的器件或设备（如开关等）。

（4）联接导线：将电器设备和元器件按肯定方式联接起来（如各种铜、铝电缆线等）。

3.电路的状态

Q）通路（闭路）：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得肯定的电压和

电功率，进行能量转换.

（2）开路（断路）：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

（3）短路（捷路）：电源两端的导线干脆相连接，输出电流过大对电源来说属于严峻过载，如没

有爱护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保

睑丝等保险装置，以避开发生短路时出现不良后果。

二、电路模型（电路图）由志向元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的

电路原理图，简称为电路图。例如，图1-2所示的手电筒电路。

志向元件：电路是由电特性相当困难的元器件组成的，为了便于运用数学方法对电路进彳亍分

析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的志向元件（模

型)来代替，而对它的事实上的结构、材料、形态等非电磁特性不予考虑。

志向元件的电气符号如下：

表1-1常用志向元件及符号

图1-2手电筒的电路原理图

其次节电流和电压

一、电流的基本概念

电流的形成：

电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流淌的方向(或负电荷流淌

的反方向)，电流的大小：

其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I或i(t)

表示，探讨一般电流时可用符号i.

设在t=t2-tl时间内，通过导体横截面的电荷量为q=q2-ql,则在t时间内

的电流强度可用数学公式表示为

qi(t)t式中，t为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s),电量q的国际单

位制为库仑(C)。电流i⑴的国际单位制为安培(A)。

电流的单位：

常用的电流单位还有亳安mA、微安A、干安kA等，它们与安培的换算关系为

1mA=10-3A;

1A=10-6A;

1kA=103A

电流的测量：

测量时应留意以下几点：

1、对交、直流电流应分另喉用沟通电流表、直流电流表(万用表沟通档、直流档)。

2、电流表应串联到被测电路中。

3、万用表的表壳接线端上标明的记号，应和电路的极性保持一样，不能接错，

否则指针要反偏，既影响正常的测量，也简单顺坏万用表。

4、每个万用表的电流档都有肯定的测量范围，称为电流表的量程。一般被测电流的数值在

电流表的量程的一半以上，读书较为精确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，一边选择适

当的量程。若无法估计，可用电流表的最大量程档测量，当指针偏转不到

1、3刻度时，再改用较小档去测量，知道测得正确数值为止.

二、直流电流

假如电流的大小及方向都不随时间改变，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称

之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(DirectCurrent),记为DC或de,直流电流要用大写字

母I表示。

qQI常数

tt

直流电流I与时间t的关系在I-1坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

三、沟通电流

假如电流的大小及方向均随时间改变，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的

变动电流是正弦沟通电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性改变，将之简称为沟通

(Alternatingcurrent),记为AC或ac,沟通电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。

四、电压

1.电压的基本概念

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力

作用从A点移动到B点所作的力，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V),常用的单位还有亳伏(mV)、微伏(V)、干伏(kV)等，它们与

伏特的换算关系为

1mV=103V;

1V=106V;

1kV=103V2.直流电压与沟通电压

假如电压的大小及方向都不随时间改变，则称之为稳恒电压或恒定电压,简称为直流电压，

用大写字母U表示。

假如电压的大小及方向随时间改变，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变

动电压是正弦沟通电压(简称沟通电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性改变。沟通

电压的瞬时值要用小写字母u或u⑴表示。

电压的测量：

第三节电阻

一、电阻元件

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。

I电阻定律：

R

S——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆•米(•m);I——绕制成电阻的导

线长度，国际单位制为米(m);

S——绕制成电阻的导线横截面枳，国际单位制为平方米(m2);R——电阻值，国际单位

制为欧姆()。

常常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M),它们与的换算关系为

Ik=103

1M=106

二、电阻与温度的关系

电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其

定义为温度每上升1(:时电阻值发生改变的百分数。

假如设任一电阻元件在温度tl时的电阻值为R1,当温度上升到t2时电阻值为R2,则该电

阻在tl~t2温度范围内的(平均)温度系数为

R2R1

Rl(t2tl)假如R2>R1,贝！|>0,将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的上

升而增大；假如R2R2=Rl[l(t2-tl)]

第四节部分电路欧姆定律

一、欧姆定律

电阻元件的伏安关系听从欧姆定律，即

U=RI或

I=U/R=GU

其中G=1/R,电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制

图1-4线性电阻的伏安特性曲线为西门子(S)。

二、线性电阻与非线性电阻

电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关(即R=常数)的电阻元件叫做线性电阻,其

伏安特性曲线在I-U平面坐标系中为一条通过原点的直线。

电阻值R与通过它的电流【和两端电压U有关(即R常数)的电阻元件叫做非线性电阻，

其伏安特性曲线在I-U平面坐标系中为一条通过原点的曲线。

通常所说的"电阻"，如不作特别说明，均指线性电阻。

第五节电能和电功率

一、电功率

电功率（简称功率）所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内汲取或发出的电能。两

端电压为U、通过电流为I的随意二端元件（可推广到一般二端网络）的功率大小为

P=UI

功率的国际单位制单位为瓦特（W）,常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW）,它们与W的

换算关系是

1mW=103W;

1kW=103W汲取或发出：一个电路最终的目的是电源将肯定的电功率传送给负载,负

载将电能转换成工作所须要的肯定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件（供能元件）和汲取

功率的器件（耗能元件）。

习惯上，通常把耗能元件汲取的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元

件（如志向电容、电感元件）既不汲取功率也不发出功率，即其功率P=0o

通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。

二、电能

电能是指在肯定的时间内电路元件或设备汲取或发出的电能量，用符号W表示，其国际单

位制为焦尔（J）,电能的计算公式为

W=P-t=Ult通常电能用千瓦小时（kW'h）来表示大小，乜叫做度（电）：

度（电）=

11kW-h=3.6106Jo

即功率为1000W的供能或耗能元件,在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度。

有一功率为60W的电灯，每天运用它照明的时

间为4小时，假如平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能

为多少度？合为多少J?

解：该电灯平均每月工作时间t=430=120h,则

W=P-t=60120=7200W-h=7.2kW-h

即每月消耗的电能为度，约合为

67.23.6107.22.6107Jo

三、电气设备的额定值

为了保证电气设备和电路元件能够长期平安地正常工作，规定了额定电压、额定电流、额定

功率等铭牌数据。

额定电压——电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压。额定电流——电

气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流。

额定功率一在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。额定工作状

态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。轻载状态——电气设备或

元器件在低于额定功率的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。

过载（超载）状态一电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态,过载时电气设备很简单

被烧坏或造成严峻事故。

轻载和过载都是不正常的工作状态,一般是不允许出现的。

四、焦尔定律

电流通过导体时产生的热量（焦尔热）为

Q=I2RtI——通过导体的直流电流或沟通电流的有效值单位为A。R——导体的电阻值，

单位为O

通过导体电流持续的时间单位为焦耳热单，立为

T——，s8Q——J

其次章

第三节电阻的串联

一、电阻串联电路的特点

图2-7电阻的串联

设总电压为U、电流为L总功率为P。

1.等效电阻：

R=R1R2“Rn2.分压关系：

3.功率安排：

UU1U2UnIRlR2RnRPPlPP2n12RlR2RnR

特例：两只电阻R

1、R2串联时，等效电阻R=RIR2,则有分压公式

R1R2U1U,U2U

RIR2R1R

2二、应用举例

解：将电灯（设电阻为R1）与一只分压电阻R2串联后，接入

有一盏额定电压为U1=40V、额定电流为I=5A的电灯应当怎样把它接入电压U=220

V照明电路中.

U=220V电源上，如图2-8所示。

解法一：分压电阻R2上的电压为

U2=U-U1=22040=180V,且U2=R2I,则

U180R2236

I5R1UU，且RI18,可得解法二：利用两只电阻串联的分压公式

UIRIR2IUU1R2R136

U1即将电灯与一只36分压电阻串联后，接入U=220V电源上即可。

有一只电流表，内阻Rg=1k,满偏电流

为Ig=100A,要把它改成量程为Un=3V的电压表，应

该串联一只多大的分压电阻R?

解：如图2-9所示。

该电流表的电压量程为Ug=Rglg=0.1V,与分压电阻R串联后的总电压Un=3V,即

将电压量程扩大到n=Un/Ug=30倍。

利用两只电阻串联的分压公式，可得图2-9例题2-4RgUgUn,则

RgR

URgn1Rg(nl)Rg29k

UgUg

上例表明，将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un,所须要的分压电阻为R

=(nl)Rg,其中n=(Un/Ug)称为电压扩大倍数。

RUnUg第四节电阻的并联

一、电阻并联电路的特点

设总电流为L电压为U、总功率为P。

1.等效电导：

G=G1G2„Gn

即

2.分流关系：

R1I1=R2I2=“=Rnln=RI=U3.功率安排：

R1P1=R2P2=“=RnPn=RP=U2特例：两只电阻R

1、R2并联时，等效电阻

RR1R2,则有分流公式

RIR21111RRlR2RnIlR21,12I

RIR2R1R2R1

图2-10电阻的并联

二、应用举例

如图2-11所示,电源供电电压U=220V,每根输电导线的电阻均为RI=1,电路中

一共并联100盏额定电压220V、功率40W的电灯。假设电灯在工作（发光）时电阻值为常数。

试求：Q）当只有10盏电灯工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL;（2）当100盏电灯全部工作

时，每盏电灯的电压UL和功率PL.

解：每盏电灯的电阻为R=U2/P=1210,n盏电灯并联后的等效电阻为Rn=R/n依

据分压公式，可得每盏电灯的电压

RnULU,2R1Rn2UL功率

PL

RQ）当只有10盏电灯ZU钿，即n=10,图2-11例题2-5

则Rn=R/n=121,因此

2RnULULU216V,PL39W

2R1RnR⑵当100盏电灯全部工作时，即n=100,贝I」Rn=R/n=12.1,

2RnULULU189V,PL29W

2R1RnR

有一只微安表。掰扁电流为Ig=100A、内阻Rg=1k，要改装成量程为In=100mA

的电流表，试求所需分流电阻R。

解：如图2-12所示，设n=In/Ig（称为电流量程扩

R大倍数），依据分流公式可得IgIn,贝！J

RgRn1本题中n=In/Ig=1000,RRg

图2-12例题2-6

Rglk1°

n110001上例表明，将一只量程为Ig、内阻为Rg的表头扩大到量程为In,所须要的

分流电阻为R=Rg

R/（n1）,其中n=：In/Ig）称为电流扩大倍数。

第六节万用电表的基本原理

一、万用表的基本功能

万用电表又叫做复用电表，通常称为万用表。它是一种可以测量多种电量的多量程便携式仪

表，由于它具有测量的种类多，量程范围宽，价格低以及运用和携带便利等优点，因此广泛应用

于电气修理和测试中。

一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、沟通电压等，有的万用表还可以测量音

频电平、沟通电流、电容、电感以及晶体管的值等。

二、万用表的基本原理

万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。万用表

的表头是进行各种测量的公用部分.表头内吾陌一个可动的线圈（叫做动圈），它的电阻Rg称为

表头的内阻。动圈处于永久磁铁的磁场中，当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转.

固定在动窗上的指针随着动性一起偏转的角度，与动僵I中的电流成正比。当指针指小到表盘刻度

的满标度时，动圈中所通过的电流称为满偏电流ig。Rg与ig是表头的两个主要参数。

L直流电压的测量

将表头串联一只分压电阻R,即构成一个简洁的直流电压表，如图2-16所示。测量时将电

压表并联在被测电压Ux的两端，通过表头的电流与被测电压Ux成正比

Uxl

RRg在万用表中，用转换开关分别将不同数值的分压电阻与表头串联，即可得到几个不

同的电压量程。图2-16简洁的直流电压表

如图2-17所示某万用表的直流电压表部分电

路，五个电压量程分别是U1=2.5V,U2=10V,U3=50V,U4=250V,U5=500

V,已知表头参数Rg=3k,Ig=50Ae

试求电路中各分压电阻R

1、R

2、R

3、R

4、R5°

解利用电压表扩大量程公式R=(nl)Rg,其中n=(Un/Ug),Ug=Rglg=0.15V。⑴

求RI:

nl=(Ul/Ug)=16.67,RI=(nl)Rg=47k

(2)求R2:把Rg2=RgRI=50k视为表头内阻,n2=(U2/U1)=4,贝(J

R2=(nl)Rg2=150k

(3)求R3:把Rg3=RgRIR2=200k视为表头内阻，n3=(U3/U2)=5,则

R3=(nl)Rg3=800k

(4)求R4把Rg4=RgRIR2R3=1000k视为表头内阻zn4=(U4/U3)=5,

则

R4=(nl)Rg4=4000k=4M

(5)求R5把Rg5=RgRIR2R3R4=5M视为表头内阻(n5=(U5/U4)=

2,则

R5=(nl)Rg5=5M图2-17例题2-92.直流电流的测量

将表头并联一只分流电阻R,即构成一个最简洁的直流电流表,如图2-18所示。设被测电

流为lx,则通过表头的电流与被测电流lx成正比，即

IGRixRgR

图2-18简洁的直流电流

图2-19多量程的直流电流表

分流电阻R由电流表的量程IL和表头参数确定

RIgILIgRg

实际万用表是利用转换开关将电流表制成多量程的，如图2-19所示。

3.电阻的测量

万用表测量电阻(即欧姆表)的电路如图2-20所示。

可变电阻R叫做调零电阻，当红、黑表笔相接时(相当于被测电阻Rx=0),调整R的阳值

使指针指到表头的满刻度，即

Elg

RgrR万用表电阻档的零点在表头的满度位置上。而电阻无穷大时(即红、黑表笔间开路)

指针在表头的零度位置上。

当红、黑表笔间接被测电阻Rx时，通过表头的电流为

IE

RgrRRx可见表头读数I与被测电阻Rx是一对应的，并且成反比关系，因此欧姆

表刻度不是线性的。

三、万用表的运用

1.正确运用转换开关和表笔插孔

万用表有红与黑两只表笔（测棒），表笔可插入万用表的""、""两个插孔里，留意肯

定要严格将红表笔插入""极性孔里，黑表笔插入""极性孔里。测量直流电流、电压等物

理量时，必需留意正负极性。依据测量对象，将转换开关旋至所需位置，在被测量大小不详时，

应先选用量程较大的高档试测，如不合适再逐步改用较低的档位，以表头指针移动到满刻度的三

分之二位置旁边为宜。

2.正确读数

万用表有数条供测量不同物理量的标尺，读数前肯定要依据被测量的种类、性质和所用量程

认清所对应的读数标尺。

3.正确测量电阻值

在运用万用表的欧姆档测量电阻之前，应首先把红、黑表笔短按，调整指针到欧姆标尺的零

位上，并要正确选择电阻倍率档。测量某电阻Rx时，肯定要使被测电阻不与其它电路有任何接

触，也不要用手接触表笔的导电部分，以免影响测量结果。当利用欧姆表内部电池作为测试电源

时（例如推断二极管或三极管的管脚）,要留意到：黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负

极。

4.测量高电压时的留意事项

在测量高电压时务必要留意人身平安，应先将黑表笔固定接在被测电路的地电位上，然后再

用红表笔去接触被测点处，操作者肯定要站在绝缘艮好的地方，并且应用单手操作，以防触电。

在测量较高电压或较大电流时，不能在测量时带电转动转换开关旋钮变更量程或档位。

5.万用表的维护

万用表应水平放置运用，要防止受振动、受潮热，运用前首先看指针是否指在机械零位上，

假如不在，应调至零位。每次测量完毕，要将转换开关置于空档或最高电压档上。在测量电阻时，

假如将两只表笔短接后指针仍调整不到欧姆标尺的零位，则说明应更换万用表内部的电池；长期

不用万用表时，应将电池取出，以防止电池受腐蚀而影响表内其它元件。

第七节电阻的测量

一、电阻的测量方法

电阻的测量在电工测量技术中占有非常重要的地位，工程中所测量的电阻值，一般是在

106~1012的范围内。为减小测量误差，选用适当的测量电阻方法，通常是将电阻按

其阻值的大小分成三类，即小电阻Q以下）、中等电阻Q~0.1M）和大电阻（0.1M以

上）。测量电阻的方法许多，常用的方法分类如下：

L按获得测量结果方式分类

Q）干脆测阻法采纳直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位（、k或M）刻

度的，依据仪表指针在标尺上的指示位置，可以干脆读取测量结果。例如用万用表的档或

M表等测量电阻，就是干脆测阻法。

（2）比较测阳法采纳比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，

当检流计指零时，可以依据已知的标准电阻值，获得被测电阻的阻值。

（3）间接测阻法通过测量与电阻有关的电量，然后依据相关公式计算，求出被测电阻的阻值。

例如得到广泛应用的、最简洁的间接测阻法是电流、电压表法测量电阻（即伏安法）。它是用电流

表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后依据欧姆定律即可计算

出被测电阻的阻值。

2.按被测电阻的阻值的大小分类

Q）小电阻的测量是指测量1以下的电阻。测量小电阻时，一般是选用毫欧表.要求测

量精度比较高时，则可选用双臂电桥法测量。

(2)中等电阻的测量是指测量阻值在1~0.1M之间的电阻。对中等电阻测量的最为

便利的方法是用欧姆表进行测量，它可以干脆读数，但这种方法的测量误差较大。中等电阻的测

量也可以选用伏、安表测阻法，它能测出工作状态下的电阻值。其测量误差比较大。若需精密测

量可选用单臂电桥法。

(3)大电阻的测量是指测量阻值在0.1M以上的电阻。在测量大电阻时可选用兆欧表法，

可以干脆读数，但测量误差也较大。

二、伏安法测电阻

图2-21(a)是电流翦卜接的伏安法，这种测量方法的特点是电流表读数I包含被测电阻R中

的电流I与电压表中的电流IV,所以电压表读数U与电流表读数I的比值应是被测电阻R与电

压表内阻RV并联后的等效电阻，即(R〃RV);U/I,所以被测电阻值为

RUUIRV假如不知道电压表内阻RV的准U确值，令R，则该种测量方法适I用于R

况，即适用于测量阻值较小的电阻。

图2-21(b)是电流表内接的伏安法，这种测量方法的特点是电压表读数U包含被测电阻R

端电压U与电流

图2-21伏安法测电阻

表端电压UA,所以电压表读数U与电流表读数I的比值应是被测电阻R与电流表内阻RA

之和，即RRA=U/I,所以被测电阻值为

U

RRA

IU假如不知道电流表内阻的精确值，令R,则该种测量方法适用于R>>RA的情

I况，即适用于测量阻值较大的电阻。

第2篇：，气车电子限制装置教案

智能化上。

随着人工智能技术的飞速发展，将人工智能用于汽车系统限制已成为不争的事实.

二、汽车电子限制技术的现状与发展趋势

目前，国外汽车上应用较多、较为成熟的电子限制装置大致可分为四个方面：1.仪表通信

仪表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、

旅程计算器、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警（灯丝

切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系平安带等）。

仪表通信类即将采纳的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、

惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通堵塞状况图、多功能综合屏幕显示等。

2.发动机及传动系

发动机及传动系已经采纳的技术主要有沟通发电机的整流及集成调整器、电子点火（全晶体

管式,集成式，无触点分电器式,一体化点火线圈式）、点火正时限制、废气再循环限制（氧传感

器）、燃油喷射电子限制、电子限制化油器、柴油机最佳参数电子限制（喷射，进气，正时等）、发

动机最住参数电子限制（空燃比，点火，废气再循环，怠速,爆燃限制，喷射限制等）、车速自动

限制、柴油机启动限制、增压器自动限制、变速器电子限制、离合器电子限制、却系电

子限制、冷启动限制、换挡提示器、发动机停缸限制、车速感应的动力转向装置等。

发动机及传动系即将采纳的新技术主要有发动机气缸电子限制、发动机和传动系综合限制、

无级变速和自适应速度限制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子限制消声器、

电子限制动力转向等。

3.平安方面

平安方面已经采纳的技术主要有电子防抱制动限制、驱动防滑限制装置、电子主动悬架限制、

电子限制四轮转向系统、平安气囊自控装置、刮水器自动限制、速度限制（限速与恒速）、车窗自

动限制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞车间距报警、未系平安带报警、平安带自动锁紧限制、

明暗灯光限制、冲撞记录仪、前大灯限制、后视镜限制、电子门锁等。

平安方面即将采纳的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动限制、死角处障碍物报警、平安

雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测

平安自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。

4.舒适性方面

舒适性方面已经采纳的技术主要有空调自动限制、座椅自动调整、自动照明、红外线限制车

门开关、车窗及车门自动开关（声控）、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用

电视机及音响等。

舒适性方面将要采纳的技术主要有全自动空调（温度、湿度、清洁度、含氧量）系统、道路交

通信息指示表、行驶路途最优化选择限制、声控驾驶等。

§2-1汽车发动机电子限制系统的组成与分类

一、功用

汽车发动机电子限制系统的功用是限制燃油喷射式发动机的空燃比和点火时刻。

二、电控燃油喷射系统的基本组成电控然油喷射系统尽管类型不少,品种繁多，但它们都具

有相同的限制原则：即以电控单元（ECU）为限制核心，以空气流量和发动机转速为限制基础，

以喷油器、怠速空气调整器等为限制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分

和点火时刻。

电控燃油喷射系统大致可分为空气供应系统、燃油供应系统和电子限制系统三个部分。

三、电控燃油喷射系统分类

1）按喷油实现的方式分类在发动机电子限制系统中，按质由实现的方式进行分类，可分为

机械式、机电混合式和电子限制式三种燃油喷射系统。（1）机械式燃油喷射系统

该系统采纳连续喷射方式，可分为单点或多点喷射，其喷油量是通过空气计量板干脆限制燃

油流量调整柱塞来限制的，采纳的是机械式计量方式，故由此得名。

（2）机电混合式燃油喷射系统

其特点是增加了一个电子限制单元（ElectricControlUnit,ECU）OECU可

依据水温、节气门位置等传感器的输入信号来限制电液式压差调整器的动作，以此实现对不

同工况下的空燃比进行修正的目的。（3）电子限制式燃油喷射系统

电子限制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数（包括发动机的进气量、转速、负荷、

温度、排气中的氧含量等）的改变，再由ECU依据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，

并通过限制喷油器的开启时间来限制喷入气缸内的每循环喷油量进而达到对气缸内可燃混合气

的空燃比进行精确配制的目的。

2）按喷油器的喷射部位分类在发动机电子限制系统中，按喷油器的喷射部位进行分类，又

可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。（1）缸内喷射

它是将喷油器安装于缸盖上干脆向缸内喷油,因此须要较高的喷油压力（3到4MPa）.

由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。现在已经不运用了。（2）

缸外喷射

它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。在该方式中，喷油器被安装于进气歧管内或进气

门旁边，故燃油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。

相比而言，由于缸外喷射方式燃油的喷油压力（0.1到0.5MPa）不高，且结构

简洁，成本较低，故目前应用较为广泛。

3）按喷油器数目分类在发动机燃油喷射限制系统中,按喷油器数目进行分类，又可分为单

点喷射和多点喷射两种形式.⑴单点喷射

单点喷射系统是把喷油器安装在化油器所在的节气门段通常用一个喷油器将燃油喷入进气

流，形成混合气进入进气歧管，再安排到各个气缸中。（2）多点喷射

多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元（ECU）限制依次地进行分缸单

独喷射或分组喷射，燃油干脆喷射到各缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。

4）按喷油器的喷射方式分类在发动机电子限制系统中，按喷油器的喷射方式可分为连续喷

射和间歇喷射两种形式.（1）连续喷射

在连续喷射系统中，燃油祓连绵不断地喷入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成可燃混合

气，再被吸入气缸内。（2）间歇喷射

又称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油

器的开启时间（喷油脉冲宽度）.

5）按喷油器的喷射时序分类

在发动机电子限制系统中，按喷油器的喷射时序可分为同时喷射、分组喷射和依次喷射三种

形式。Q）同时喷射

同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关闭。（2）分组喷射

分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。（3）依次喷射

依次喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作依次依次进行喷射。

6）按空气量的检测方式分类在发动机电子限制系统中，依据空气进气量的检测方式，可分

为进气压力感应式和空气流量感应式两种。Q）进气压力感应式

进气压力感应式是通过检测进气歧管的压力（真空度）和发动机的转速，推算发动机吸入的空

气量，并计算燃油流量的速度。（2）空气流量感应式

空气流量感应式又分为空气体积流量式和空气质量流量式。空气体积流量式

计量进入气缸的空气的体积量，将该量转变成电信号，输送至ECU,ECU计算出与该体积

的空气相适应的喷油量，以限制混合气空燃比的最佳值。空气质量流量式

将进入气缸内空气的质量转换成电信号，输送给ECU,由ECU依据空气的质

量计算出与之相适应的喷油量,以限制最佳空燃比。

四、电控燃油喷射系统的基本原理

ECU通过肯定压力传感器或空气流量计的信号计量空气质量，并依据计算出的空气质量与

目标空燃比比较即可确定每次燃烧所必需的燃料质量。依据空气质量和发动机转速计算出的喷油

时间称为基本喷油持续时间。各种传感器检测冷却水温度、进气温度、节气门开度等与发动机工

况有关的参数后，对基本喷油持续时间进行修正，确定励圭喷油持续时间，使实际喷油持续时间

接近由目标空燃比确定的啕由持续时间。

§2-2燃油供应系统

一、燃油供应系统的组成与作用

燃油供应系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调整器、脉动阻尼减振器、喷油总管、

喷油器、冷启动喷油器及油管等组成。

燃油供应系统的作用是向发动机刚好地供应各种工况下所须要的燃油量。

二、燃油供应系统的工作原理

液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。

三、各部件的结构和工作原理1.电动燃油泵

电动燃油泵的功能是从油箱中吸入燃油，将油压提高到规定值，然后通过供应系统送到喷油

器。

技结构的不同分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和侧槽式等。按安装位置的不同分为内装式和外

装式。

内装式电动燃油泵安装在油箱内部，优点是不易产生气阻和泄漏，有利于热油输送，且工作

噪声小；

外装式电动燃油泵串联在油箱外部的输油管路中，简单布置，但噪声大，且易产生气泡形成

气阻，外装式一股采纳滚柱式电动燃油泵。

电动燃油泵主要由永磁式驱动电动机、泵体和外壳三部分组成。燃油泵中设有一平安阀，燃

油泵工作压力上升到400kPa时，平安阀打开，燃油泵出油腔同时与吸油腔相通，燃油在泵内循

环，避开供油压力过高.

为了防止发动机停转时，供油压力突然下降而引起燃油倒流，在燃油泵出

油口安装了单向阀。

当发动机熄火时，燃油泵停止转动，单向阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力，有利于

发动机再次启动。

2.汽油滤清器

汽油滤清器的作用是滤除汽油中的杂质，防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件。

它装在电动汽油泵之后的输油管路中。它由纸质滤芯再串联一个棉纤维过滤网制成，过滤实

力较大，有很好的滤清效果，能滤去直径大于0.01mm的杂质。

其外壳为密封式铁壳，有肯定的耐压实力。

在正常运用状况下，这种汽油滤清器的运用寿命较长，汽车每行驶40000km才需更换。

3.汽油压力调整器

汽油压力调整器的作用是依据进气歧管压力的改变来调整迸入喷油器的汽油压力，使两者保

持恒定的压力差，压力调整在250kPa到300kPa范围内。

汽油压力调整器一股位于安排油管的一端，由金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室，弹

簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧预紧力，而且取决于

进气歧管内的气体压力。

4.汽油脉动阻尼器

汽油脉动阻尼器的作用是减小汽油管路中的压力波动，并抑制喷油器或汽油压力调整器在开

启与关闭过程中产生的压力脉冲噪声。

汽油脉动阻尼器采纳膜片与弹簧组成的缓冲装置，膜片将内腔分为空气室

和燃油室，当油压脉动的汽油进入脉动阻尼器时，该脉动压力通过膜片传给弹簧而被汲取，

从而起到缓冲作用。

5.喷油器

喷油器的功能是依据ECU的限制信号向进气歧管、进气总管为喷射定量的雾化汽油。

喷油器按用途和工作条件的须要，有许多种形式，按结构形式分有针轴式、球阀式、片阀式；

按驱动方式可分为电压驱动和电流驱动两种形式,按阻值分有高阻值和低阻值两种。

6.冷启动喷油器

冷启动喷油器安装在进气总管上，其功能是发动机在低温启动时投入工作，以改善发动机的

低温启动性能。

§2-3空气供应系统

一、空气供应系统的功用

功用是为发动机可燃混合气的形成供应必要的空气，并测量进入气缸的空气量。

二、空气供应系统的组成空气供应系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、节气门

位置传感器、进气总管、进气歧管、温度传感器等组成。

1、空气流量计

空气流量计应设置在空气滤清器和节气门体之间。

常用的空气流量计有翼片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜

式空气流量计4种类型。

Q)翼片式空气流量计

翼片式空气流量计由翼片部分、电位计部分及接线插头组成。

翼片部分由测量叶片、缓冲叶片组成。测量叶片随空气流量的改变在空气主通道内偏转。

电位计部分主要由平衡配重、滑臂、回位弹簧、调整齿圈和印制电路板等组成。

由于电位计与测量叶片是同轴的，所以当叶片偏转时，电位计滑臂必定转动。

由于转轴一端装有螺旋回位弹簧，当其弹力与吸入空气气流对测量叶片产生的推力平衡时,

叶片就会处于某一稳定偏转位置，而电位计滑臂也处于镀膜

电阻的某一对应彳立置。

电位计滑臂对电源的分压输出即代表此时的空气流量。

把此电压经A/D(模拟/数字)转换后送微机，微机依据空气量的多少，经过运算、处理,确

定应当喷射的汽油量，并经执行器限制喷油，从而得到最佳空燃比。

这种空气流量计的结构简洁、牢靠性高，但进气阻力大，响应较慢且体积较大。

(2)卡门旋涡式空气流量计

与叶片式空气流量计相比，卡门涡旋式空气流量计具有体积小、质量轻、进气道结构简洁、

进气阻力小等优点。

所谓卡门旋涡，是指在进气管道中心放置一个推状涡流发生器，当空气流过时，在涡流发生

器后部将会不断产生卡门旋涡的涡流串，测出卡门旋涡的频率便可感知空气流量的大小。

它主要有光电式和超声波式。①光电式卡门旋涡空气流量计

它是利用光电效应原理进行信号检测与转换的。它主要由管路、旋涡发生器、整流栅、导孔、

金属箔板弹簧、发光二极管(LED)、光敏晶体管等部分组成。

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生改变，通过导孔作用在金属箔

上，从而使其振动。

发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调

制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

②超声波式卡门旋涡空气流量计

该空气流量计中运用了超声波传感器。

所谓超声波，是指频率高于20kHz,人耳听不到的机械波。

在卡门旋涡发生器下游管路两侧相对安装超声波放射探头和接收探头。因卡门旋涡对空气密

度的影响，就会使超声波从放射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚，而产生相位差。

对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，即代表体积流量的电信号输出。

(3)热线式空气流量计

热线式空气流量计的基本构成包括：取样管、笆金丝、温度补偿电阻、限制电路及壳体等。

依据安装的部位不同，可分为主流测量方式和旁通测量方式。

主流式热线空气流量计的柏金丝和进气温度传感器都安装在主气道中的取样管内.

旁通式热线空气流量计是将柏金丝绕在陶瓷芯管上，并置于旁通气道内。当发动机启动后，

空气流过笆金丝四周，使其热量散失，温度下降,桥式电路失去平衡，其输出电位差发生改变；

限制电路依据电桥输出电位差的改变调整加热电流，使电桥处于新的稳定状态，并且在电阻

上得到代表空气流量的新的电压输出。

2、进气压力传感器

采纳速度-密度方式检测进气量的电控汽油喷射系统，是利用进气歧管压力

传感器来间接地测量发动机吸入空气量的。

3、节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出，以便ECU限

制喷油量。

节气门位置传感器有开关式和滑动电阻式等类型。(1)开关式节气门位置传感器

这种节气门位置传感器结I批匕较简洁，价格彳氐廉，但其输出是非连续的,检测性差。

(2)滑动电阻式节气门位置传感器

电位器的动触点(即节气门开度输出触点)随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上得

到与节气门开度成比例的线性电压输出。

§2-4电子限制系统

一、电控单元(ECU)接收传感器或其他装置输入的信息,存储、计算、分析处理信息；输出

执行吩咐；ECU不仅用来限制燃油喷射系统，同时还具有点火提前角限制、怠速限制、排放限

制、进气限制、增压限制、自诊断、失效爱护和备用限制系统等多项限制功能。

ECU主要由输入回路、A/D转换器、微处理器和输出回路和总线等组成。

修正用传感器曲轴位置传感器水温传感器氧传感器爆燃传感器节气门位置传感器其

他传感器ECU基本测量用用于检测空气量传感器用于检测发动机转速电磁喷油器电子

点火怠速限制废气再循环其他限制

电子限制系统(1)输入回路

从传感器输出的信号输入ECU后，首先通过输入回路,其中数字信号干脆输入微处理器。

模拟信号则由A/D转换器转换成数字信号之后再输入微处理器。(2)A/D转换器

由传感器输入的模拟信号，微处理器不能干脆处理，要用AQ转换器将模拟信号转换成数

字信号，再输入微处理器。

(3)微处理器

微处理器的功能是依据发动同辽作的须要,把各种传感器送夹的信号用内存的程序(微于L处

理的程序)和数据进行运算处理，并把处理结果如燃油喷射限制信号、点火限制信号等送往输出

回路。

二、传感器

1、发动机转速和曲轴位置传感器

空气流量计检测的是单位时间内的空气流量，为确定每次循环符合最佳空燃比，应求得每次

循环吸入的空气量。

即在已知单位时间空气流量的基础上，应检测发动机转速。

为选取合适的喷油时刻和点火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故设发动机转速与曲轴

位置传感器。

发动机转速与曲轴位置传感器有多种形式，常用的有磁感应式、光电式、霍尔等。

(1)磁感应式

传感器由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定在分电器壳体上。

永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转时，由于转子凸起与托架间

的磁隙不断发生改变通过线圈的磁通也不断改变线圈中便产生感应电压井以沟通形彘出。

(2)霍尔式传感器

触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴带动旋转，叶片不断地

进出磁场的空气隙.

叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时

传感器输出霍尔电压。

当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通。此时，传感器无霍尔电压输出。

(3)光电式传感器

光电式传感器主要由发光二极管、光敏二极管、信号盘和限制电路组成。发光二极管、光敏

二极管和限制电路都装在固定底板座上，发光二极管与光敏二极管位置相对，分别位于信号盘的

两侧。

当信号盘拦住发光二极管的光线时，光敏二极管截止，限制电路输出低电压。当缝隙对准发

光二极管与光敏二极管时，光线照耀到光敏二极管上，限制电路输出高电平。

2、氧传感器

氧传感器安装在排气管内。由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，所以在电子限制汽

油喷射系统中广泛运用氧传感器。

氧传感器随时将检测的氧浓度反馈给电控装置，电控装置据此推断空燃比是否偏离理论值，

一旦偏离，就调整喷油量，以限制空燃比收敛于理论值。

Q)二氧化钛(TiO2)氧传感器

这种氧传感器是一种体电阻型气敏传感器。

它是利用化学反应强、对基气敏感、易于还原的氧化物半导体材料二氧化钛在与氧气接触时

产生氧化还原反应,使晶格结构发生改变，从而导致电阻值发

生改变的原理工作的。

它的工作过程是：当排气中氧含量较高时，二氧化钛的阻值增大；反之，当排气中氧含量较

低时，二氧化钛的阻值减小。

(2)二氧化错(ZrO2)氧传感器

二氧化指氧传感器的基本元件是专用陶徭体即二氧化措固体电解质管。当错管接触氧气时，

氧气透过多孔粕膜电极，吸附于二氧化锌，并经电子交换成为负离子。

由于错管内表面通大气，外表面通排气，其内外表面的氧气分压不同，则负氧离子浓度也不

同，从而形成负氧离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。

当扩散处十平衡状态时，两电极间便形成电动势所以二氧化错氧传感器的本质是化学电池，

亦称氧浓差电池。

3、爆震传感器

爆震传感器的功用是把爆震时传到缸体上的机械振动转化成电压信号，输入ECU作为爆震

限制信号。

常用的爆震传感器可分为共振型和非共振型两种。①共振型压电式爆震传感器

选择振荡片的固有频率与被测发动机爆震时的振动频率一样，则当爆震发生时两者共振，压

电元件有最大谐振输出。

②非共振型压电式爆震传感器

非共振型压电式爆震传感器实际是一种加速度传感器。它是以接收加速度信号的形式来检测

爆震的，这种传感器与共振型传感器的不同之处在于：它内部

无振荡片，但设置了一个配重块。配重块以肯定预应力压紧在压电片上。

当发动机产生爆震时，配重块就以一正比于加速度的交变力施加在压电片上，从而产生输出

信号。

三、开关信号Q)启动信号(STA)此信号用来推断发动机是否处在启动状态，启动时，由于

进气管内混合气流速慢、温度低，因此汽油的雾化、蒸发较差。

为了改善启动性能，在启动发动机时必需加浓混合气。ECU接收到电信号，确认发动机处

于启动状态时，将臼动增加喷油量。

(2)空挡启动开关信号(NSW)在装有自动变速器(A/T)的汽车中，ECU用这个信号区分变速器

是处于"P"或"N"(停车或空挡),还是处于"L"、"2"、"D"或"R"挡行驶状态。

NSW信号主要用于怠速系统的限制。(3)空调信号(A/QA/C空调信号用来检测空调压缩机

是否工作。

空调压缩机工作时，向御崎送高电平信号，ECU依据A/C信号限制发动机怠速时的点火

提前角、怠速转速和断油转速等。

§2-5燃油喷射限制

一、喷油器的限制和工作原理

燃油喷射式发动机所需的燃油是燃油泵和喷油器供应的。

当发动机工作时，各传感器将信号输入ECU,ECU依据各输入信号的电平状态，经运算推

断后输出限制信号，限制三极管导通或截止。

二、喷油正时

喷油正时就是喷油器什么时候起先喷油的问题。

1、多点间歇喷射

多点间歇喷射分同时喷射、分组喷射和依次喷射三种类型。①同时喷射

全部的喷油器并联连接，ECU依据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油器限制信号，

限制功率三极管的导通和截止，从而限制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸面由器

同时喷油。

通常曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷射一次，在发动机的一个工作循环中喷射两次。

由于这种喷射方式是全部各缸喷油器同时喷射，所以喷油正时与发动机进气、压缩、做功、

排气的循环没有什么关系。

其缺点是由于各缸对应的喷射时间不行能最住，有可能造成各缸的混合气形成不一样。

同时喷射正时图②分组喷射

分组喷射一般是把全部气缸的喷油器分成2到4组。

四缸发动机一般把喷油器分成两组，由微机分组限制喷油器，两组喷油器轮番交替喷射。

每一工作循环中，各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机每转一周，只有一组喷射。

分组喷射正时图③依次喷射

依次喷射也叫独立喷射。曲轴每转两周，各缸喷油器都轮番喷射一次，且像

点火系统一样，根据特定的依次依次进行喷射。

依次喷射方式由于要知道向哪一缸喷射，因此应具备气缸判别信号。因此当微机依据判缸信

号、曲轴位置信号，确定该缸是排气行程且活塞行至上止点前某一^由位置时，微机输出喷油限

制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即起先喷射。

依次喷射可以设立在最佳时间噬由，对混合气的形成非常有利，因此它有利于提高燃油经济

性和降低有害物的排放。

依次喷射正时图

三、喷油量的限制①启动时噬由限制

发动机启动时的基本喷油时间不是依据进气量(或进气压力)和发动机转速计算确定的，而是

ECU依据启动信号和当时的冷却水温度，计算出启动时的喷油持续时间。

②启动后的喷i由限制

发动机转速超过预定值时，ECU确定的喷;由信号持续时间满意下式：喷油信号持续时间二

基本喷油持续时间x喷油修正系数+电压修正值

式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和。A.基本喷；由量的限制

依据发动机转速信号和进气管压力信号确定喷油量，是以进气量与进气管压力成正比为前提

的，这一前提只在理论上成立。

实际工作中，进气脉动使充气效率改变，进行再循环的排气量的波动也影响进气量测量的精

确度。B.启动后喷油量的修正

在确定基本喷油时间的同时，ECU由各种传感器获得发动机运行工况信息，对基本喷油时

间进行修正