汽车电器与电子技术课后习题答案
2020.04
第一章绪论
1-1 简述汽车电器与电子控制系统的分类和特点。
汽车电器与电子控制系统可分为电器装置和电子控制系统两大部分。
汽车电器装置主要由供电系统、用电设备、检测装置和配电装置四部分组成。
汽车电子控制系统分为发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统三个部分。
特点：
国产汽车1)低压
汽油车多采用12V，主要优点是安全性好。
2)直流
主要从蓄电池的充电来考虑。
3)单线制
单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的
金属部分代替。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。
4)负极搭铁
将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。
第二章汽车供电系统
1.汽车用蓄电池的功用有哪些？其主要功用是什么？对汽车用蓄电池有何要求？
答：功用有（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
（2）在发动机不工作或电压低时（发动机停转或怠速时）向用电设备供电。
（3）用电设备过多，超过发电机容量时补充供电。
（4）蓄电池电能不足时可将发电机电能储存起来。
（5）具有稳定电源系统电压的作用。
其主要功用是：（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
要求：容量大、内阻小，以保证蓄电池具有足够的起动能力。
2.铅酸蓄电池的主要组成部件及其功用是什么？
答：组成部件：1极板与极板组、2隔板、3电解液、4外壳5蓄电池技术状态指示器
功用：同上
3.什么是蓄电池的额定容量和储备容量？
答：额定容量C20：是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以20h放电率（If=0.05C）连续放电，当单格电压降至1.75V（12V蓄电池降至10.5±0.05V，6V蓄电池降至5.25±0.02V），蓄电池输出的电量。
储备容量Cm：是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以25A电流连续放电，当单格
电压降至1.75V所持续的时间，其单位为min.。
4.为什么工业用硫酸和普通水不能用蓄电池？
答: 普通水不是纯净的.里面有许多可溶盐和矿物质，这些物质对蓄电池有害.会影响蓄电池的寿命.工业硫酸也不是纯净的.有许多其它的成份，对蓄电池有害.纯净的硫酸是无的.
5.汽车交流发电机的功用是什么？由哪几部分组成？各起什么作用？
答：功用：（在工作时）向除起动机以外的所有电气设备提供电能，并向蓄电池充电，补充消耗的电能。
组成：转子、定子、整流器和端盖
作用：转子：产生励磁磁场。
定子：产生三相交流电动势。
整流器：将交流电变换成直流电。
6.蓄电池的电动势如何建立？充电和放电是蓄电池极板及电解液有何变化？什么为充电和放电？
答：蓄电池的电动势由正负极板浸入电解液后产生的。当极板浸入电解液时，负极板有少量的铅融入电解液生成两价铅离子PB2+，并在极板上留下两个电子2E使极板带负电，正极板为PB4+形成电动势。
将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。正极板上的PBO2和负极板的PB都逐步转变我PBSO4，电解液中的硫酸逐渐减少而水分逐渐增多，使电解液相对密度逐渐减小。
将电能转换成蓄电池的化学能的过程称为充电过程。充电过程中，正负极板上的PBSO4将逐渐转变为PBO2和PB，电解液中硫酸成分逐渐增多，水逐渐减少，电解液相对密度逐渐增大。
7.蓄电池的使用及维护？
答：
使用:（1）正确使用起动机。每次不得超过3到5秒，
（2）定期补充充电。
（3）蓄电池在汽车上必须固定牢靠，防止汽车行驶时震动受损。
（4）新蓄电池首次使用之前，需要合理选择电解液相对密度。
维护:（1）检查蓄电池外壳表面有无电解液漏出和渗出，擦去电池盖上的电解液。
（2）检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固。
（3）经常性的清除蓄电池上的灰尘，清除极柱和导线接头上的氧化物。
（4）检查加液孔盖或螺塞上的通气孔是否畅通。
（5）定期检查并调整电解液的密度及液面高度。
8.何谓交流发电机的输出特性，空载特性和外特性？
答：输出特性：又称负载特性或输出电流特性。它是指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定。
空载特性：是指发电机空载时，发电机的端电压U与转速n之间的函数关系。
外特征：是指发电机转速一定时，发电机的端电压U与输出电流之间的关系，即n为某一定值是U的函数关系。
9.电子调节器如何对交流发电机进行电压调节？
当发电机转速变化时，要保持发电机电压恒定，必须相应改变磁极磁通。磁通量多少取决于磁场电流的大小，在发电机转速变化时，只要自动调节磁场电流，就能使发电机电压保持恒定，原理就是通过调节磁场电流使磁极磁通改变来使发电机输出电压保持恒定。
10.交流发电机整流器作用？怎么样将交流电变成直流电？
汽车用蓄电池为直流电源，考虑到发电机停转时，车用的各种电器必须能正常工作，用电设备均选用支流供电方式，这就要求交流发电机最终能提供直流电势。
二极管具有单向导电特性，即当给二极管加上正向电压时，二极管导通，呈现低阻状态；当给二极管加上反向电压时，二极管截止，呈现高阻状态，利用二极管的单向导电特性，便可把交流电变为直流电。
11.简述电子式电压调节器的基本原理。
要保持发电机电压稳定在某一定值不变，在发电机转速变化和用电电流变化的情况下，只能相应地改变发电机的磁通。这是调节器的工作原理。
对于电子式调节器，当发电机端电压达到调节电压值时，稳压管导通，控制大功率V2截止，切断了发电机的磁场电路，磁场绕组中无电流流过，发电机的端电压下降。当发电机端电压降至略低于调节电
压值时，稳压管3重新又截止，大功率V2又导通，接通磁场电路，发电机端电压又升高。如此反复。
12.汽车电源系统在使用及维护应注意些什么？
答：
1) 汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。
2) 发电机运转时，不能短接交流发电机的BE端子来检查发电机是否发电。
3) 一旦发现发电机不发电或充电电流很小时，就应及时出原因并出原因并排除故障。
4) 当整流器的六只整流二极管与定子绕组连接时，禁止使用220V交流电源检查发电机的绝缘情况。
5) 调节器与交流发电机的搭铁形式，电压等级必须一致。
6) 交流发电机的功率不得超过调节器所能匹配的功率。
7) 汽车行驶时应断开点火开关，以免蓄电池长时间向磁场绕组放电。
第三章起动机
1：起动机一般由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：1）.直流串励式电动机：
将蓄电池的电能转换成机械能的装置，产生转矩。
2）.传动机构：
按工作要求，完成驱动齿轮与飞轮齿环的配合工作。
（起动时使驱动齿轮啮入飞轮齿环，起动后自动脱离，避免起动机的电枢飞散。）
3）.控制装置：
控制电路接通与闭合，控制驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。
2.直流电动机的基本组成是什么？工作过程如何？
答：机壳、磁极、电枢、换向器、电刷等
工作过程：
3.串励式直流电动机负载变化时是如何自动调节转矩的？
①负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转矩↑→E反↑→Is↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻力矩相等→电机拖动负载以较高转速平稳运转。
②负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Is↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩升至与阻力矩相等→电机拖动负载以较低转速平稳运转。
4.汽车起动机为什么要采用直流串励式电动机？
答：1）在电枢电流相同的情况下，串励电动机比并励电动机的电磁转矩大，在起动的瞬间，由于发动机的阻力矩很大，起动机处于完全制动的情况下，起动时转速为零，反电动势为零，这时的电枢电流特别大，产生最大转矩，从而使发动机容易起动，所以汽车上广泛采用串励式电动机。
2）由于直流串励式电动机具有软的机械特性，当重载时→转速低，轻载时→转速高。对发动机的起动十分有利，符合发动机的起动要求。因为重载时转速低，可使起动安全可靠。（起动时，发动机不转，起动机产生大转矩，当发动机转动时，转矩相应要求小，转速迅速上升）。4
答：起动时：
5.
①转矩特性（转矩特性是指电动机的电磁转矩随电枢电流变化的关系，注明：由于串励式直流电动机的磁场绕组与电枢绕组串联，故电枢电流与励磁电流相等。）
②机械特性（电动机转速随转矩而变化的关系，成为机械特性。注明：串励式直流电动机在轻载时转速很高，易造成电动机“飞车”事故。因此，对于，功率较大的串励直流电动机，不充许再轻载或空载下运行。）起动发动机所必须的功率，决定于发动机的最低起动转速和发动机的起动阻力矩。
6.起动机常见单向离合器有几种？各有什么特点？
答：滚柱式单向离合器、磨擦片式单向离合器、弹簧式单向离合器
特点：滚柱式：实现单方向传递能量、结构简单、坚固耐用、工作可靠，但传递较大转矩时，滚柱易变形卡死。
磨擦片式：1可传递较大扭矩；2、扭矩是可调的；3、结构复杂
弹簧式：1、结构简单，成本低，使用寿命长；2、轴向尺寸较大，一般只用在功率较大的发动机上。
7.减速式起动机有哪几种类型？各有什么特点？
答：1）内啮合减速起动机2）外啮合减速起动机3）行星齿轮减速起动机
特点：内啮合减速起动机：结构简单，高速时有振动，产生噪声。(国产汽车QD124)
外啮合减速起动机：啮合紧密，通过改变齿轮的传动比，可实现较大的转矩，结构稍大。（外国车丰田等采用）
行星齿轮减速起动机：机械构造复杂，工作稳定，噪声小。加工复杂(北京吉普)
9.减速式起动机有哪几种类型？各有什么特点？
1）内啮合减速式启动机特点：电动机为小型高速串励式直流电动机，在电枢轴端有主动齿轮，它与内啮合减速齿轮相啮合。内啮合齿轮与螺旋花键轴固连，螺旋花键上套有滚珠式单向离合器。
2）行星齿轮减速式起动机特点：在起动机中有6块永久磁铁，用弹性保持片固定于机壳内。传动机构
为滚柱式单向离合器。减速装置为行星齿轮减速装置，它以电枢轴齿轮为太阳轮，另有3个行星齿轮及一个固定内齿圈。太阳轮压装在电枢轴上与3个行星齿轮同时啮合。3个行星齿轮的轴压装在一个圆盘上，该圆盘与驱动齿轮轴制成一体，驱动齿轮轴一端制有螺旋花键，与单向离合器的传动套筒内的螺旋花键配合。内齿圈有塑料铸塑而成，三个行星齿轮在其上滚动，内齿圈的外缘制有定位用的槽，以便嵌放在后端盖上。启动继电器有两对触电，一对触电控制吸引线圈和保持线圈的电路，另一对触电用于启动时短路点火系统一次电路中的附加电阻，以增大一次电流，改善启动性能。起动机不工作时，启动继电器的两对触点均处于打开状态。
3）外啮合减速式起动机特点：起动机由电磁开关、结构紧凑的高速电动机、减速齿轮、小齿轮和启动离合器部件构成。减速齿轮将电动机转速减至原来的1/3或1/4，然后再传至小齿轮。电磁开关的可动铁心直
接推动小齿轮，使其与齿圈啮合。与同样尺寸的和质量的常规式起动机相比，这种起动机可以产生更大的转矩。
第四章点火系统
1：汽油发动机对点火系统的基本要求是什么？
答：（1）能产生击穿火花塞间隙的电压；
（2）火花要具备足够大的能量；
（3）点火时刻随发动机的工作情况自动调整。
4-2.传统点火系统的基本组成部件有哪些?其各部分的作用是什么?
答：组成：由电源、点火开关、点火线圈、分电器、火花塞等组成。
作用：（1）电源——提供点火所需电能。
包括：蓄电池、发电机、点火开关。蓄电池和发电机提供能量、点火开关（在点火位置）完成通断电路。
（2）点火线圈——产生15到20KV的高压电。
（3）分电器——由断电器、配电器、电容器和点火提前装置等组成。
断电器——按要求接通或断开点火线圈一次电路。
配电器——由分火头，旁电极等组成。将产生的高压电按工作顺序分别送到各缸火花塞。
电容器——与断电器的触点并联，减小火花，减小烧蚀，提高二次电压。
点火提前机构——随发动机转速、负荷、汽油辛烷值的变化改变点火提前角。
（4）火花塞——将高压引入汽缸燃烧室，点燃混和气。
4-3、试述传统点火系统的工作原理、工作过程及工作特性。
工作原理：传统点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的l2V低电压，经过点火线圈和断电器转变为l5～20kV的高压电，由分电器按一定规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙而点燃混合气。
工作过程：发动机工作时，断电器凸轮在分电器轴的驱动下而旋转，交替将触点闭合或打开。断电器触点闭合时，一次线圈内有电流流过，并在线圈铁心中形成磁场。触点打开时，一次电流被切断，使磁场迅速消失。此时，在一次线圈和二次线圈中均产生感应电动势。由于二次线圈匝数多，可感应出高达15～20kV的高电压。该高电压击穿火花塞间隙，形成火花放电。
工作特性：点火系统的工作特性是指点火系统所能产生的最大二次电压U2max随发动机转速n 变化的规律，即U2max=f（n）。二次电压的最大值U2max与一次断电电流I p成正比。当电源电压和点火线圈一定时，I p与触点的闭合时间t b有关。二次电压的最大值将随发动机转速的升高而降低。这是因为一次电流是按指数规律增长的，当转速升高时，由于触点闭合时间缩短，一次电流来不及上升到较大
数值，而使一次断电电流I p减小，二次电压最大值U2max降低。在发动机低转速范围，触点闭合的时间长，一次电流较大，触点开启的速率低，触点间容易形成较强的触点火花，造成点火能量损失和一次电流的下降速率减小，因而使U2max下降。转速越低，触点的火花就越强，U2max下降也越多；在发动机高转速范围，触点开闭的运动速率很高，触点容易形成动，造成触点的实际闭合时间比理论上更短，因而使点火线圈一次电流及最高二次电压比理论上的更低。
4-4.影响最高二次电压的因素有哪些？
答：1）发动机的转速2）发动机的气缸数3）火花塞积碳4）电容（一次和二次）5）触点间隙6）点火线圈的温度