汽车电器与电子控制技术总结---20160528

汽车电器与电子控制技术课程内容回顾2.蓄电池+发电机4.点火系统7.汽车电器设备总线路8.发动机综合控制系统9.汽车自动变速器10.汽车电动助力转向系统(略)11.汽车行驶安全性控制系统12.汽车舒适性控制系统蓄电池汽油发动机:200～600A×（5～10s）柴油发动机:500～1000A×（5～10s）起动型铅酸蓄电池:内阻小、起动性能好、电压稳定。汽油车:12Ⅴ=2Ⅴ(单格电池)×6柴油车:24V=12V×2铅酸蓄电池构造:极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱发电机提供电压基本恒定的直流电源交流发电机交流电整流电路直流电电压调节器↕平均励磁电流↕交流电压↕直流电压•晶体管电压调节器•集成电路电压调节器•车载计算机直接控制励磁电流控制电压二极管六管(八管)九管(十一管)交流发电机的工作特性1.输出特性图交流发电机的输出特性1n空载转速满载转速2n2.空载特性交流发电机的空载特性（I=0）3.外特性交流发电机的外特性（n=const）第3章起动机(串励)起动开关闭合齿轮进入啮合起动起动开关断开齿轮退出啮合/起动机断电起动机的特性曲线9550QQnMP转矩特性机械特性4点火系统电源:12-14V点火线圈:15-20kV点火电压与点火能量tLRBPe1RUIn↑IP↓U2max↓n低触点开启速率↓触点火花↑能损↑U2max↓n高触点开启速率↑触点颤动实际闭合时间↓U2max↓2pIL21E↓L、↓RIp↑E↑tbIp↑E同时点火单独点火措施:硬件限流/微机控制导通时间(tb)微机控制无分电器点火系统点火线圈产生的高压电，直接送到火花塞两种方式：(1)同时点火方式指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与一个火花塞相连，负责对两个气缸进行点火。同时点火的两个气缸一缸在排气行程末期，另一缸在压缩行程末期。(2)单独点火方式指每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火。点火系统的分类1.按照点火能量的储存方式分类①电感储能式②电容储能式2.按照点火信号发生原理分类①电磁感应式电子点火系统（如一汽解放车系、丰田车系）。②霍尔效应式电子点火系统（如德国大众车系）。③光电式电子点火系统（如日本日产车系）。3.按初级电路的控制方式分类①传统点火系统。②电子点火系统。③电控电子点火系统。4.按照高压电的配电方式分类①机械配电式点火系统（有分电器点火系统）。②计算机配电式点火系统（无分电器点火系统）。点火提前角控制方式开环控制：ECU据发动机工况查ROM（基本点火提前角)修正最佳点火提前角实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角闭环控制:ECU据是否发生爆燃、怠速是否稳定修正点火提前角使处于爆燃边缘/怠速稳定大负荷、中低转速(3000rpm)时闭环控制部分负荷及高转速时开环控制传感器(1)曲轴位置传感器(2)进气管负压传感器(3)空气流量计(4)进气温度传感器(5)冷却液温度传感器(6)节气门位置传感器(7)爆燃传感器：(8)开关信号输入磁脉冲式/光电式/霍尔效应式起动/暖机？？负荷状态：怠速/中等负荷/大负荷检查是否发生爆燃，三方式：气缸压力/机体振动/燃烧噪声起动开关空调开关7汽车电器设备总线路汽车电器：电源系统+起动系统+点火系统+照明信号系统+仪表信息系统+电子控制装置+辅助电器等总线路：按照它们各自的工作特性和彼此之间的内在联系，通过开关、导线、保护装置等连接起来而构成的总体。汽车线路图+汽车电器线路图+汽车线路原理图+汽车线束外形图8发动机综合控制系统λ=A／F供气系统+供油系统+控制系统（1）稳定工况对混合气的要求①怠速和小负荷工况②中等负荷工况③大负荷和全负荷工况（2）过渡工况对混合气的要求①冷起动②暖机③加速和减速8.1燃油喷射系统的分类1.按喷油器的布置分类（1）单点燃油喷射系统（Single-PointInjection，SPI）（2）多点燃油喷射系统（Multi-PointInjection，MPI）2.按喷射装置的控制方式分类（1）机械式燃油喷射系统（K系统）（2）机电结合式汽油喷射系统（KE系统）（3）电控式燃油喷射系统:①开环控制方式。②闭环控制方式。3.按喷油方式分类（1）连续喷射系统（2）间歇喷射系统。4.按进气量的检测方式分类（1）直接测量式:空气流量计①叶片式②卡门涡旋式③热式（2）间接测量式（速度-密度方式和节气门-速度方式）排放净化系统8.4.1三元催化转换器三元催化转换器（Three-WayCatalyticConverter，TWC）安装在排气管中，其作用是通过三元催化剂与HC、CO的NOx发生反应，把废气中的有害气体转换成无害气体。催化剂常用的是铂(或钯)和铑的混合物。三元催化转换器转换效率与空燃比的关系8.4.2氧传感器图氧化锆式氧传感器工作特性1—传感器的电动势；2—CO浓度；3—无铂电极时的电动势；4—氧离子浓度氧化钛式氧传感器的特性氧化锆:正常工作温度:400℃,要加热氧化钛:300~900℃使用,须作温度补偿,价廉,耐用2）三元催化转换器的监控双氧传感器的安装示意图前氧传感器的作用是检测发动机不同工况的空燃比，同时电脑根据该信号调整喷油量和计算点火时间；后氧传感器的作用是检测三元催化转换器的工作好坏，即催化转化器尾气转化率的高低。通过与前氧传感器的数据作比较来监控三元催化转换器的工作是否良好。（a）三元催化转换器工作良好（b）三元催化转换器工作不良图后氧传感器与前氧传感器输出信号的比较空燃比反馈控制过程如下工况开环控制8.4.2废气再循环（ExhaustGasRecirculation，EGR）EGR率↑↑燃烧速度↓↓，燃烧不稳定，失火率↑，HC↑；EGR率↓↓，NOx排放达不到法规要求↑，易爆震，发动机过热EGR率↑NOx↓,HC↑,油耗↑。试验结果说明：EGR率10%:燃油消耗量基本上不增加EGR率大于20%:燃烧不稳定，工作粗暴，HC排放物将增加10%。EGR率较合适范围:10%～20%内。随着负荷增加EGR率允许值也增加（阴影部分）。怠速和低负荷时:NOx↓，为稳定燃烧，不EGR冷机时不EGR发动机温度低时，NOx↓大负荷、高速时:混合气较浓，NOx排放↓可不进行EGR或减少EGR率。废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在EGR率进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。燃油挥发的控制为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。驱动方式:前轮驱动、后轮驱动变矩器类型：普通液力、综合液力、带闭锁离合器齿轮传动机构：普通齿轮式、行星齿轮式控制方式：全液压、电子控制工作原理：AT、AMT、CVT9.自动变速器液控AT=液力变矩器+齿轮变速系统+液控系统电液控AT=液力变矩器+齿轮变速系统+电控液压系统电控式自动变速器与液控式自动变速器的比较自动换挡系统的能源换挡范围与换挡规律选择机构换挡控制器换挡执行机构换挡品质控制机构控制参数信号发生器规律选择机构自动换挡控制系统构成图1)系统能源2)控制参数信号发生器3)换挡控制器4)换挡执行机构5)换挡品质控制机构9.2自动变速器行星齿轮系统1）辛普森式行星齿轮机构：RRCCS----------S2）拉威那（Ravigneaux）式行星齿轮结构1—输入轴；2—大太阳轮；3—小太阳轮；4—齿圈；5—输出轴；6—短行星齿轮；7—长行星齿轮；C1—前进离合器；C2—倒挡离合器；C3—前进强制离合器；C4—高速挡离合器；B1—2挡、4挡离合器；B2—低挡、倒挡离合器；F1—低挡单向离合器；F2—前进单向离合器拉威那式行星齿轮结构2.电控自动变速器的换挡方法1）换挡规律自动变速器是根据汽车的行驶参数来控制换挡动作的，这些参数主要有车速、发动机节气门开度、发动机转速、液力变矩器涡轮转速和汽车加速度等，目前应用最多的是车速和发动机节气门开度这两个参数信号。自动换挡点随控制参数的变化而变化的规律，称为换挡规律，如图3-47所示（实线为升挡曲线，虚线为降挡曲线）。按照参与换挡控制的参数划分，目前主要有单参数和双参数两种类型。换挡规律双参数（1）保证换挡控制的相对稳定性。（2）有利于减少循环换挡，避免对汽车行驶性能的不利影响。（3）驾驶员可以干预换挡。（4）通过改变换挡延迟可以改变换挡点，以适应动力性、经济性等方面的不同需要。在换挡规律中，自动变速的降挡点（图中的虚线）比升挡点（图中的实线）晚，称为换挡延迟（也称降挡速差），其主要作用如下。3挡自动变速器的换档规律曲线11汽车行驶安全性控制系统11.1汽车防滑控制(ABS、ASR)11.4安全气囊和安全带ABS：在汽车制动过程中，不论道路情况如何，始终将车轮滑移率控制在20％左右，从而保证车辆能获得最佳的制动性能和转向操纵性能。使处于最佳制动状态最佳制动效果：1)保持汽车制动时的方向稳定性。2)保持汽车制动时的转向能力。3)缩短制动距离。4)减少制动时轮胎的磨损。1)保持汽车制动时的方向稳定性。2)保持汽车制动时的转向能力。3)缩短制动距离。4)减少制动时轮胎的磨损。电磁阀控制油压的过程(PressuremodulationinABShydraulicmodulator)返回控制过程cPressurereductionaPressurebuild-upbPressuremaintenanceIV--InletvalveOV--OutletvalvePE--ReturnpumpM--PumpmotorAC--Low-pressurereservoirV—FrontH—RearR—RightL—Left汽车ABS的分类(1)按系统构造分类分离式、整体式(也称ATE式)(2)按系统控制方案分类：轴控:SL、SH:轮控(3）按控制通道与传感器数量分类四通道控制方式三通道控制方式双通道控制方式ABS控制过程目标:思路:跟踪路况，↕轮缸油压p↕制动力矩%%3010vvVVV调整方法目标:思路:根据μ及λ，↕轮缸油压p↕制动力矩Tb%%3010vvVVVABS控制过程mgFvmTmgrTrFJbvbbb识别μ值等级:大？一般？小？refwrefrefrefvvvjtvv0算法：门限逻辑控制算法车轮加速度门限值：-a、+a、+A滑移率门限值：λ1、λ2用以识别高μ、中μ，低μ路面及μ由高低突变或μ由低高突变图11-27高附着系数路面的制动控制（含低高突变）VF—汽车实际速度Vref—汽车参考速度VR—车轮速度0,0svrefrefwrefRrefrefvvvtavv01SSrefwvSSv111识别：达不到+a小μ达到+A大μ+a+A间中μ11.1.3汽车驱动防滑控制系统(ASR)滑转率λ一般在车速很低（小于8km／h）时ABS不起作用，而TRC一般在车速很高（大于80km／h）时不起作用。1）发动机输出转矩控制(控制T)•节气门开度调节------副节气门/直接安装电子节气门•减少或切断喷油量•减小点火提前角。ASR(TRC)系统的控制方式2）对驱动轮进行制动控制(控制T)通过对单边滑转的驱动车轮施加适当的制动力，使两侧驱动轮同步转动并限制其滑转率。3）差速器锁止控制(控制λ)对差速器进行锁止时，可以使左右驱动轮的输入转矩不同，差速器锁止控制就是基于这一原理，根据路面情况和锁止比把滑移率控制在某一范围内。4）电子控制差速器锁(EDS)(控制λ)汽车悬架的分类1.按照结构形式分：非独立悬架、独立悬架2.