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教案汽车新技术教案朱明zhubob
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及应用
1.第一辆汽油四冲程汽车的诞生年代：1886.1.29
2.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，后轮及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，后轮及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，须及安全带配合。
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
信息显示及报警：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R
2．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：R<14.7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：R<17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及应用
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. 燃油喷射系统及化油器的区别
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，使油压及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。
结构及原理：由小型直流电动机进行驱动的油泵，一般电动机及油泵连为一体，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及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，使喷油器喷口打开，把一定压力的汽油呈雾状喷入进气管，并及空气混合，进入气缸。
工作：电控单元发出指令，电磁线圈通电，及针阀或球阀制成一体的磁芯吸起，汽油便喷出。电控单元通过控制每次喷口开启的持续时间来控制喷油量，一般持续时间约10-20ms。
针阀式：不易堵塞。
孔式（1-2孔）雾化较好，球阀较轻，且有较高的燃油密封能力。
7．冷起动喷油器
作用：为提高寒冷时发动机起动性能而设置的一种燃油喷射装置。
工作：冷起动时，电磁线圈通电，由热敏控制开关限制最长喷油时间。双金属片受热一定时，触点断开。200C以下时，最大持续时间为7.5S。随温度上升，持续时间减小，达350C时，则一直处于断开状态。
目前，一些发动机简化控制系统，取消该装置，由电控单元根据温度和起动信号来加大喷油脉冲宽度。
三、课堂小结（5’）
1. 燃油供给系统的组成
2. 燃油供给系统的工作原理
四、课后作业（5’）
燃油供给系统中汽油的流向是怎样的？
一、复习提问（5’）
传统汽油发动机的空气供给系统是由哪些组成的？
二、教学内容（75’）
§1-3 空气供给系统
一、空气供给系统的作用
测量和控制汽油在发动机内燃烧时所需的空气量
二、空气供给系统的工作原理
空气滤清器——空气流量计——节气门体——进气歧管——气缸
三、空气供给系统的组成
组成：空气滤清器、空气流量计（进气压力传感器）、节气门体、怠速空气阀、进气岐管

1．空气滤清器
作用：防止空气中的灰尘、杂质等随空气被吸入气缸，同时还可以防止发动机回火时火焰传到外面。
工作原理：同一般空气滤清器相同。
2．空气流量计
作用：用于直接测量发动机运转时吸入的空气流量。
常见型式：翼板式、量芯式、热丝式
3．进气压力传感器
作用：采用速度密度方式间接地测量发动机吸入的空气量。
常见型式：膜盒式、应变仪式、电容膜盒式
4．节气门位置传感器
作用：用于检测节气门开度，并将其转换成电信号输送给电控单元，作为电控单元判定发动机运转工况的依据。
结构及原理：有几种型式（开关式、滑动电阻式、综合式）
利用书上内容和图例介绍以上几种节气门位置传感器。
5．怠速空气阀
作用：在低温起动时增加发动机冷态时的进气量以提高怠速转速，缩短预热过程，提高发动机冷起动性能。
常见的有双金属片式和石蜡式等几种。
6．怠速电控阀
作用：通过调节旁通气道的进气量使发动机在不同的工况下都能以最佳的怠速运转。取代了怠速空气阀，而使工作更精确。
常见的有步进电机式和脉冲电磁阀式等几种。
三、课堂小结（5’）
1. 空气供给系统的组成
2. 空气供给系统的工作原理以及空气的流向
四、课后作业（5’）
1. 及传统发动机的空气供给系统相比，电子燃油喷射装置的空气供给系统及之有什么区别？
2. 预习具体零部件的结构和工作原理

一、复习提问（5’）
1.电子燃油喷射装置的空气供给系统存在哪些优点？
2.计量空气的量的多少有什么意义？
二、教学内容（75’）
§1-3 空气供给系统（续）
空气量测量方式有两种：一是质量流量方式，二是速度密度方式
质量流量方式主要有翼板式、量芯式、卡门涡流式、热丝式等
速度密度方式是利用进气压力传感器来检测空气量。
四、空气流量计（L型）
1975年，美国凯迪拉克公司开始采用，靠空气流量计向电脑提供空气流量信号（空气流量计可直接产生压降信号，不需换算），同时由车速传感器提供发动机转速信号，电脑整理、计算后向喷油器提供可变脉冲时间，控制喷油量。
1．翼片式空气流量计
组成：翼片部分、电位计部分、接线插头。
工作：空气经过主通道时，翼片受吸入空气和回位弹簧的控制偏转至某平衡位置，电位计中的滑臂及翼片同轴偏转，使输出电压随之变化。并以信号输入电控单元电控单元再由进气温度传感器的信号进行修正，即可测验出实际的进气流量。
缓冲室可在吸入空气量急剧变化和气流脉动时，减小翼片的脉动。
旁通气道上CO调整螺钉，可调整怠速混合气浓度。
空气流量计上还有电动汽油泵开关，翼片偏转时，触点闭合接通。
2．量芯式空气流量计
工作：吸入的空气推动量芯沿气道移动，通过其移动量来测出空气量的大小。
特点：量芯呈子弹形，进气阻力小，计量精度高。
3．热丝式空气流量计
组成：铂丝（热线）、温补电阻（冷热）、线路板、壳体。
形式：主流测量式、旁通测量式。
结构：热丝在取样管内的支承环内，阻值随温度变化，是惠斯顿电路的一个臂RH，支承环前塑料套内有一白金薄膜电阻器，称温补电阻，是惠斯顿电路的另一臂RK，另有两个电阻RA和RB。
工作：利用空气及热丝间的热传递进行空气质量流量测量。将热丝及吸入空气温度差保持在1000C。热丝温度由集成电路控制，当空气质量流量大时，带走热量多，通过热丝的电流增大；反之减小。电流在50-120mA间变化，从而在精密电阻RA上产生电压降，输出信号。
4．热膜式空气流量计
将发热体由热丝改为热膜，热膜由发热金属铂固在薄的树脂膜上构成，使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力。提高可靠性。
五、进气管绝对压力传感器（D型）
1974年，德国博世及大众联合推出，靠进气管压力传感器提供进气压力信号，靠霍尔传感器提供转速信号给ECU。该方式改进后，奥迪、奔驰、沃尔沃、大众、宝马等采用。
1．膜合式进气压力传感器
组成：膜合、铁芯、感应线圈、电子电路。
结构：膜合内抽成真空，外通进气歧管，膜合的膨胀及收缩使感应z线圈的铁芯移动，感应线圈有两个绕组，一接振荡电路，产生交流电压，在线圈中产生磁场，另一为感应绕组，产生信号电压。
工作：当进气管压力变化时，膜合带铁芯移动，感应线圈产生的信号电压随之变化，该信号经整形、放大送至电控单元。
2．应变仪式进气压力传感器
结构：硅膜片的外围厚中间薄。一侧是真空室，另一侧导入进气管压力。四周有四个传感电阻，以惠斯顿电桥方式连接。
工作：进气管内压力变化时，膜片随之变形，传感电阻的阻值也变化，利用惠斯顿电桥将变形变成电信号。进气管内绝对压力越高，膜片变形越大，
3．电容膜合式进气压力传感器
组成：二片用绝缘垫圈隔开的氧化铝片。
结构：构成电容的铝片内表面贴有极薄的硅片，分别用引线引出，内为真空。
工作：利用电容依膜片上下的压力差而改变的性质，获得及压力成比例的电容值信号。进气歧管压力变化时，铝片变形，电容量变化。
三、课堂小结（5’）
D型及L型空气流量计的区别。
四、课后作业（5’）
节气门位置传感器的作用？
一、复习提问（5’）
1.传统发动机上的电子控制装置有哪些？
2.电子燃油喷射装置的作用是什么？
二、教学内容（75’）
§1-4 电子控制系统
一、电子控制系统的组成
要建立发动机电子控制系统，必须具备正确反应发动机状态的各种传感器，由传感器输入信号计算发动机最佳控制结果的微机控制装置，即ECU，以及直接操纵发动机的执行机构。
组成：电控单元、各类传感器、执行器
二、电子控制系统的作用
将各传感器的工作状况转为相应的电信号，输到电控单元，经实时处理和计算后，由执行器执行相应的指令，并有自诊断功能。

三、电控单元
电控单元（ECU）的基本结构主要是微型计算机，它是由中央处理器（CPU）、存储器（RAM或ROM）、输入/输出接口（I/O）等组成。
此处需区分RAM和ROM，一个是随机存储器，一个是只读存储器，只读存储器里的资料不能另外更新，且断电源后数据不会丢失。
1．输入回路
对输入信号进行预处理，一般在去除杂波和把正弦波变为矩形波后，再转为输入电平。
2．A/D转换器
将模拟信号转为数字信号。如空气流量计输入的0-5V的电压信号需转为数字量后才能输入微机。
3．微型计算机
（1）中央处理器CPU
按照程序的要求，控制指令执行的顺序；控制每条指令的具体执行。
（2）存储器
具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据。
RAM：随机访问存储器，既可读出，又可写入。用来存放计算机操作时的可变数据，断电时数据消失。运行中，有些数据，如故障代码、空燃比学习修正值等，为较长期保存，这些RAM通过专用电源后备电路及蓄电池直接连接，不受点火开关控制。
ROM：只读存储器，存放各种永久性的程序和永久性、半永久性和数据。如电喷系统中的一系列控制程序软件、喷油特性脉谱、点火控制特性脉谱等，由制造厂家一次性存入。其程序和数据是计算机操作和控制的重要依据，是通过大量试验所得的。
（3）输入/输出接口（I/O）
是CPU及输入装置（传感器）、输出装置（执行器）间进行信息交流的控制电路。
4．输出回路
将微机的指令，转为控制信号来驱动执行器工作。一般起控制信号生成和放大的作用。
5．电控单元的简要工作过程
发动机起动时，某些程序或步骤（如控制点火时刻、控制燃油喷射、控制怠速）从ROM中取出，通过CPU的控制，一个个指令逐个进行循环。执行程序过程中，所需的发动机信息，来自各个传感器。
传感器来的信号，首先进入输入回路，进行处理。如是数字信号，由CPU安排，经I/O接口进入微机；如是模拟信号，经A/D转换后才由I/O接口进入微机。大多数信号，暂存在RAM内，根据指令现送到CPU。
CPU将来自ROM中的参数及输入的来自有关传感器信息进行比较，运算后，做出决定并发出指令信号，经I/O接口，由输出回路去控制执行器工作。
四、传感器
作用：把非电量信号转换成电量信号，或将物理量、电量、化学量的信息转换成电控单元可理解的信号。
性能指标：测量范围测量误差、分辨率、灵敏度、线性度、重复性、响应性等。
结构：按工作原理分，电阻式、磁阻式、热电式、电势式等。
种类：转速传感器、曲轴位置传感器、压力传感器、温度传感器、空气流量传感器、氧传感器、爆震传感器、节气门位置传感器点火信号发生器、车速传感器等。
1．温度传感器
作用：能够连续精确测量冷却水温、进气温度及排气温度以判定发动机的热状态、计算进气空气的质量流量从而修正喷油量，以及排气净化处理。
安装位置：发动机缸体或缸盖的水套上（水温传感器）。空气流量计内或空气滤清器之后的进气管上（进气温度传感器）。
绕线电阻式温度传感器：在绝缘线架上绕上高纯度的镍线，再罩上适当的外套，利用其电阻值随温度变化而变化的特性，测量冷却和进气温度。精度正负1%内，响应时间15S。
热敏电阻式温度传感器：有正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）两种，利用电阻随温度变化而变化的特性。灵敏度高，线性差，温度限于3000C以内。响应特性比绕线式好，广泛用于检测冷却水和进气温度。也有氧化锆等的高温型。
三、课堂小结（5’）
1．电控系统的作用及组成。
2．正温度系数电阻及负温度系数电阻。
四、课后作业（5’）
1．ECU的基本结构是什么？
2．温度传感器有什么作用？
一、复习提问（5’）
1. 传感器有什么作用？
2.三元催化装置有什么作用？
二、教学内容（75’）
§1-4 电子控制系统（续）
四、传感器（续）
2．氧传感器
作用：在使用三元催化转换器的发动机上，氧传感器必不可少。空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC、NOX的净化能力急降。所以在排气管中插入氧传感器，检测排气中氧分子的浓度，向微机发出反馈信号，以控制空燃比在理论值内。
安装位置：排气管
（1）氧化锆式氧传感器：基本元件是专用陶瓷体（氧化锆固体电解质），锆管内表面及大气相通，外表面及废气相通。内、外表面均覆盖一层多孔性的铂膜作电极，外表的铂膜有一层多孔陶瓷层以防废气中的杂质腐蚀铂膜。
工作原理：利用氧化锆高温时其内外侧氧浓度差会使其产生电动势的特性来检测废气中的浓度。
锆管的陶瓷体是多孔的，使氧渗入固体电解质内，温度较高时，氧气发生电离。当陶瓷体内（大气）外（废气）侧氧含量不一至，即有浓度差时，固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，结果，锆管元件成了一个微电池，在锆管两铂极间产生电压。
当混合气稀时，排气中含氧多，两侧氧浓度差小，只产生小的电压；而混合气浓时，排气中氧含量少，同时伴有较多的CO、HC、H2等，这些成份在锆管外表面的铂催化剂作用下，及氧反应，消耗排气中残余的氧，使锆管外表面氧浓度为零，使两侧氧浓度差突增大，两极间电压突增大。向微机输出电压脉冲信号。
氧传感器的电压在过量空气系数为1时产生突变；大于1时，电压几乎为0；小于1时，电压接近1V。即相当于一个开关。
氧化锆式氧传感器输出信号的强弱及工作温度有关，输出信号在3000C时最明显，有些氧传感器采用加热的方法来保证其工作温度。
（2）氧化钛式氧传感器
原理：利用二氧化钛（TiO2）材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性。
二氧化钛是在室温下具有很高电阻的半导体。当排气中氧含量少（混合气浓），氧分子将脱离，使其晶体出现缺陷，便有很多的电子可用来传送电流，材料的电阻随之降低。此现象及及温度和氧含量有关，要将二氧化钛在3000C-9000C的排气温度中连续使用，须作温度补偿。
3．爆震传感器
作用：作为点火闭环控制中必不可少的重要部件。检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机微机控制装置。
安装位置：燃烧室外侧缸体上。
常见检测方法：
气缸压力—精度最佳，传感器耐久性差，难安装。
燃烧噪声等—非接触式，耐久性好，精度和灵敏度偏低。
发动机机体振动—最常用。有磁致伸缩式和压电式两种。
（1）磁致伸缩式
结构：高镍合金组成的磁芯外侧有永久磁铁，其周围绕有感应线圈，磁芯受振偏移时，感应线圈内磁力线发生变化。
原理：电磁感应，通过线圈的磁通发生变化时，线圈产生感应电动势，此电动势即爆震传感器的输出信号。当传感器固有振荡频率及设定爆振强度时发动机的振动频率产生谐振时，传感器输出最大电压信号。
（2）非共振型压电式
原理：以接收加速度信号的形式来判别爆震是否产生。
结构：两个压电元件同极性相向对接，配重将加速度变换成作用于压电元件上的压力。
工作：发动机振动时，配重受振动的影响而产生加速度，在压电元件上就会受加速时惯性力的作用，而产生电压信号。但在爆震发生时的频率及附近，其输出电压不会很大，须将反应发动机振动频率的输出电压信号送至识别爆震的滤波器中，判别是否有爆震信号的产生。
（3）共振型压电式
原理：利用爆震时发动机振动频率，及传感器本身的固有频率相符合而产生共振的现象，来检测爆震是否产生。
结构：压电元件紧密贴在振荡片上，振荡片固在传感器基座上。
工作：振荡片随发动机振动而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号，当发动机振动频率及振荡片固有频率相符时共振，压电元件产生最大的电压信号。
五、执行器
作用：实现微机控制系统的各种控制功能。将电控单元的输出信号变成机械动作。
种类：电动燃油泵、电磁喷油器、怠速空气调整器、点火装置等。废气再循环装置。
三、课堂小结（5’）
1. 氧传感器的作用和工作
2. 爆震传感器的作用和工作
四、课后作业（5’）
1. 常见的传感器有那些？
2. 预习具体零部件的结构和工作原理？

一、复习提问（5’）
1.电子控制装置的功用及组成？
2.汽车电脑中的电子控制系统由哪些电子元件组成？
二、教学内容75’）
§1-5 常见车型燃油喷射装置举例
一、桑塔纳2000型轿车的电控燃油喷射装置
1．型式
采用点火和燃油喷射相结合的发动机管理系统，即全电子点火，闭环自适应多点顺序燃油喷射系统，按检测空气量的传感器分，属D型系统（压感式）。发动机在ECU的全面监控下始终处于最佳工作状态。
（1）多点喷射MPI
单点喷射：节流阀体上安装一只或两只喷油器，向进气歧管中喷油形成混合气，进气行程时，混合气被吸入气缸，又称集中喷射。
多点喷射：每一缸的进气门前均有一喷油器，喷油器适时喷油，在进气门附近形成混合气。各缸间空燃比偏差很小，喷油器不受燃烧高温、高压的直接影响。
（2）进气间接测量

利用进气压力传感器和发动机转速传感器检测信号，通过电控单元计算而间接测量进入气缸的空气流量。进气阻力小，但受外界条件影响大，需要进气温度和海拔高度修正，测量精度差，不适用废气再循环。
（3）闭环控制
在排气管上加装氧传感器进行反馈控制，点火精度比开环高，但排气净化稍差。
2．桑塔纳2000型轿车燃油喷射装置的组成
（1）空气供给系统
组成：空气滤清器、节气门体、稳压箱、进气压力传感器、进气温度传感器、空气阀等。
工作：经空气滤清器过滤后通过节气体流入稳压箱，然后进入各缸进气管，当某一缸进气门开时即进入该缸。节气门体中有主副两腔，小负荷时主腔节气门开；大负荷时两腔节气门均开。
（2）燃油供给系统
组成：汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、油压调节器、喷油器。
工作：汽油由油箱内的电动油泵泵出，经滤清器过滤进入燃油分配管。喷油器通电时，汽油喷在进气门背后，多余汽油经回油管流回油箱。在分配管的一端有油压调节器，可将油压及进气管内负压之差始终调在0.24MPa，这样，喷油量只及喷油脉宽有关。
（3）控制系统
传感器：水温传感器、氧传感器、节气门位置传感器、空气温度传感器、空气压力传感器、爆震传感器、霍尔传感器。
电控单元：ECU有55接脚，目前仅用了其中30个。
执行器：电动汽油泵、电磁喷油器、怠速空气阀、点火器等。
3．工作过程
节气门位置传感器检测驾驶员控制的节气门开度，空气压力传感器检测进入气缸的空气量。这两个信号作为燃油喷射的主要信息输入ECU，并同ECU计算出喷油量；根据水温传感器、氧传感器、空气温度传感器、爆震传感器等输入的信息，ECU对主喷油量进行修正，确定实际喷油量；再由霍尔传感器检测的曲轴转角信息，ECU确定最佳喷油时刻和最佳点火时刻。最后由ECU发出电信号，指令喷油器喷油和火花塞跳火。
二、系统控制原理分析
1．进气量的测量及控制
气缸工作容积是定值，而气体密度受温度影响，故系统中设置进气温度传感器随时对进气量进行修正。充气效率随进气绝对压力和发动机转速的变化而变化，故设置进气压力传感器，它装在进气门体的稳压箱上，ECU可精确计算出最佳进气量，并发出相应的指令控制节气门的开度。
进气温度传感器及压力传感器制作在一起，共用一全电插头。
进气温度传感器采用负温度系数电阻。
进气压力传感器采用压电晶片式，硅膜片一侧是真空室，另一侧是引入的进气压力。压力变化时，电阻也变化。
2．燃油喷射系统
在ECU的ROM中事先存入不同进气压力和不同发动机转速下所对应的过量系数。ECU由该工况下的空气量和过量空气系数计算出基本喷油量。为不同工况下都有最佳空燃比，ECU还由节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器的信号对喷油量进行修正。
节气门位置传感器采用滑线变阻结构；泠却液温度传感器装在缸盖的水管上，采用负温度系数电阻。
点火开关置于ON但未启动时，ECU只控制油泵继电器线圈通电1秒左右，此时油泵即工作1秒，将油泵入燃油分配管以准备启动。
启动后，ECU检测到发动机转速信号，便控制油泵继电器线圈始终通电，油泵即持续工作。
3．空燃比闭环控制
桑塔纳2000氧传感器的敏感元件为氧化锆，内有加热器。加热电源来自油泵继电器，发动机启动后，加热器开始加热，以保证氧传感器的正常工作温度。
4．怠速控制
采用转阀式怠速控制阀，实现自动怠速。
怠速时，空气自怠速旁通道进入稳压箱。怠速控制阀装在旁通气道上，通过控制旁通空气量控制怠速。ECU由节气门位置信号、转速信号、水温信号判断怠速工况，并及存储在ECU中的怠速设定值比较，发出指令，控制怠速阀中的转阀动作，从而改变旁通气道的流通截面，使实际怠速及设定怠速接近。
冷车启动时，怠速控制阀控制怠速旁道，使流通截面加大。空气量增多以快怠速暖机，随水温升高，旁通空气量逐渐减少而过度。
若怠速时开空调，（ECU将收到一个高电压信号）ECU将控制旁通空气量增加，怠速将提高100r/min左右。
5．全电子点火控制
及普通桑塔纳相比，桑塔纳2000无单独的点火模块，其点火模块集成在ECU中。
ECU由发动机转速信号、节气门位置信号、进气压力信号，从其ROM中查取相应的基本点火提前角，再由冷却液温度、进气温度进行修正，以保证任何工况下的最佳点火提前角。
分电器内的霍尔传感器输出曲轴转角信号给ECU，用来确定相对于每缸上止点的喷油定时和点火定时。ECU由曲轴转角信号产生点火定时信号给其内部的点火模块。当点火定时信号电压变低时，点火线圈的初级线路被截断，次级产生高压；同时，点火模块也产生反电势触发信号（确认点火），以给电控单元提供喷油信号。
缸体中部有爆震传感器，其敏感元件为压电晶体。发动机振动时，压电晶体两侧产生电压信号，ECU由此判断有否爆震。
6．自诊断功能
被检测的传感器或执行器发生故障，则故障以代码形式存储在ECU中，必要时可通过专用仪器读出。
三、课堂小结（5’）
1. 桑塔纳2000轿车电控燃油喷射装置的形式
2. 桑塔纳2000轿车电控燃油喷射装置的组成
四、课后作业（5’）
桑塔纳2000轿车电控燃油喷射装置的组成

一、复习提问（5’）
1. 桑塔纳2000轿车电控燃油喷射装置的组成？
2. 桑塔纳2000轿车电控燃油喷射装置的简单工作过程？
二、教学内容（75’）
§1-6 电控燃油喷射装置的故障诊断
常见方法：专用仪器测量；自诊断；人工经验。
一、自诊断系统概述
1．发展及应用
现代汽车电子控制系统越来越复杂，发生故障时，判断越来越难。自诊断应运而生。70年代末，出现专用检测仪，但对操作人员技术要求高；80年代初，出现随车诊断系统，但要车辆以一定调试规范运行。准确率较差；90年代初美、日一些厂家研制多功能车外诊断仪；但不能通用，1994年美汽车工程师协会提出第二代随车自诊系统OBD-11的标准规范，用一台仪器可对各种车辆进行检测。
2．自诊系统的工作原理
汽车正常运行时，ECU输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围。当某一信号的电压值超出了这一范围，并这一现象在一段时间内不会消失，ECU便判断为这一部分出现故障。ECU把这一故障以代码的形式存入RAM，同时点亮故障检查灯。此时，该信号不能作为控制参数使用，ECU即从ROM中调出某一固定值，作为应急参数，使发动机维持运转。
（1）传感器故障诊断及处理
传感器输出电压信号超出规定范围，即