汽车电子技术

第一章汽车电子技术概述学习目标1、了解汽车电子技术的发展过程2、掌握现代汽车电子控制系统的组成和分类3、了解未来汽车电子技术的发展趋势第一节汽车电子技术的发展一、汽车电子化进程的三大阶段第一阶段、50-60年代20世纪60年代以前，应用在汽车上的电子产品是收音机，1947年晶体管问世，50到60年代，电子整流器、电子调节器、电子点火器开始应用于汽车上。1947年第一只晶体管诞生晶体三极管电子调节器电子点火器电子点火器第二阶段、60-80年代20世纪60年代末至90年代，大规模集成电路和计算机技术的发展使汽车电子技术迅速发展。如发动机电控系统、ABS系统、安全气囊、巡航控制系统等。此阶段个系统都是独立的。第三阶段、90年代至今20世纪90年代至今，计算机网络与信息技术，使汽车更加自动化、智能化，并向人、车、路、环境的整体关联方向发展。二、汽车电子技术的开发与应用过程发动机控制技术：1967年德国BOSCH公司研制成D型控制系统1973年德国BOSCH公司研制成L型控制系统1973年德国BOSCH公司研制成LH型控制系统世界各大汽车公司发动机控制系统：博世（BOSCH)—Motronic(莫特朗尼克）丰田（Toyota)—Tccs日产（NSSAN)---ECCS世界各大汽车公司发动机控制系统：通用（GM)----EEC福特（FORD)---EEC-Ⅱ其他电控系统：自动变速器A/T制动防抱死ABS驱动防滑ASR/TRC巡航控制系统CCS动力转向EPS电控悬架TEMS自动导航GPS电子稳定程序ESP第二节汽车电子技术的现状一、汽车电子技术应用的优越性1、可靠性增强，减少修复时间2、控制精确，节油显著3、闭环控制，减少空气污染4、提高行驶稳定性、舒适性和安全性，减少交通事故。二、现代汽车电子技术集中控制系统（一）应用发动机上的电子控制系统1、电子燃油喷射系统2、电控点火系统3、怠速控制系统4、排放控制系统5、进气控制系统6、增压控制系统7、巡航控制系统8、警告系统9、自诊断与报警系统10、失效保护系统11、应急备用系统《汽车底盘电控技术》第一章绪论一、自动变速器一、自动变速器•1．液力自动变速器（AT）•把液压控制功能改由微处理器来完成，实现了由AT向EAT的转变。•2．手动式机械变速器（MT）•借助于微机控制技术，正在演变为EMT•3．无级变速器（CVT）•由电子控制取代液压控制，实现由CVT向ECVT的转变。电子控制与液压控制相比具有明显的优势：•1）实现复杂多样的控制功能•2）极大地简化结构，减少生产投资及种种困难。•3）由于软件易于修改，可使产品具有适应结构参数变化的特性。•4）实现整体控制，进一步简化控制结构。•5）较容易实现手动——自动于一体控制的自动变速器。二、防抱死制动系统•1．概念：防抱死制动系统简称ABS。是在制动过程中通过调节制动轮缸（或制动气室）的制动压力使作用于车轮的制动力矩受到控制，而将车轮的滑动率控制在较为理想的范围内。防止车轮被制动抱死，避免车轮在路面上进行纯滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离。•2．介绍防抱死制动系统的发展史:3．目前防抱死制动系统技术的发展趋势：•1）减小体积和质量，提高集成度以降低成本和价格，简化安装。•2）开发一种系统适应多种车型的回流泵系统。•3）改变电磁阀的磁路设计和结构设计，提高电磁阀的响应速度。•4）软件重视改进算法，提高运算速度。•5）逐渐推广应用ABS+TC（ASR）相结合的系统。•6）采用计算机进行ABS与汽车的匹配、标定技术，同时加强道路试验。•7）ABS与电控悬架、电控四轮转向、电控自动变速器、主动制动器等相结合的组合装置是ABS的研究方向。三、电控驱动防滑控制系（ASR）•ASR的基本功能：防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳定性，操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。•由于驱动防滑转系统是通过调节驱动车轮的牵引力来实现驱动车轮滑转控制的，因此也被称为牵引力控制系统。（简称TCS）四、悬架系统•1.被动式悬架：车轮和车身状态只能被动地取决于路面及行驶状况以及汽车的弹性支承元件、减振器和导向机构。•2.主动悬架：是根据行驶条件，随时对悬架系统的刚度、减振器的阻尼力以及车身的高度和姿式进行调节，使汽车的有关性能始终处于最佳状态。•3.半主动悬架：仅对减振器的阻尼力进行调节，有些还对横向稳定器的刚度进行调节。•2.、3.的调节方式都有机械式和电子式两种。五、转向控制系统形式：动力转向控制四轮转向控制采用动力转向系统的目的是使转向操纵轻便，提高响应特性，但传统动力转向系统转向操纵力不便控制。为了实现各种行驶条件下转向盘上所需的力都是最佳值，电子控制动力转向系统应运而生。传统前轮转向系统，低速时的机动性和高速时的操纵稳定性较差。为了改善整车的转向特性和响应特性，低速时改善车辆的机动性，高速时改善车辆的稳定性，四轮转向控制开始出现。第一章汽车发动机电控技术概述第一节发动机电控技术的发展第二节应用在发动机上的电子控制系统第三节发动机电控系统的基本组成第一节发动机电控技术的发展一、发动机电控技术发展二、电控技术对发动机性能的影响一、发动机电控技术发展始于20世纪60年代，分为三个阶段：第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机；第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。二、电控技术对发动机性能的影响1.提高发动机的动力性2.高发动机燃油经济性3.降低排放污染4.发动机的加速和减速性能5.改善发动机的起动性能第二节应用发动机上的电子控制系统一、电子燃油喷射系统二、电控点火系统三、怠速控制系统四、排放控制系统五、进气控制系统六、增压控制系统七、巡航控制系统八、警告系统九、自诊断与报警系统十、失效保护系统十一、应急备用系统一、电子燃油喷射系统（EFI）功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。二、电控点火系统（ESA）功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。三、怠速控制系统（ISC）功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。四、排放控制系统功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。五、进气控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。六、增压控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。七、巡航控制系统功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。八、警告提示功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示。九、自诊断与报各系统功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。十、失效保护系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。十一、应急备用系统功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。第二节电控燃油喷射系统的分类本节主要介绍的内容有：1、按控制方式分类2、按喷油器的安装位置分类3、按喷油器的工作方式分类4、按有无反馈分类5、按对空气量的检测方式分类1、按控制方式分类K型机械控制KE型机电混合控制EFI电子控制2、按喷油器的安装位置分类•缸内喷射–采用电控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它区域供给稀混合气，进行分段喷油。达到分层燃烧的目的。缸内直接喷射是将喷油器安装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内，配合缸内组织的气体流动形成可燃混合气，容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧，可进一步提高汽油发动机的经济性和排放性。如下图所示。2、按喷油器的安装位置分类•缸外喷射–采用电控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它区域供给稀混合气，进行分段喷油。达到分层燃烧的目的。目前汽车上应用的电控燃油喷射系统一般都是进气管喷射式，按喷油器的数量不同，又可分为单点喷射（SPI）系统和多点喷射（MPI）系统。如下图所示。单点喷射系统SPI在节气门上方装一个中央喷射装置，由1～2个喷油器集中喷油。多点喷射系统MPI每缸进气门处装有一个中央喷射装置，由ECU控制喷射。3、按喷油器的工作方式分类a.连续喷射方式指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射在进气道内，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进气道内蒸发。除K型机械式、KE型机电组合式汽油喷射系统外，电控燃油喷射系统一般不采用此种喷射方式。b.间歇喷射方式（1）同时喷射（2）分组喷射指将各缸的喷油器分成几组，同一组的喷油器同时喷油或断油。如下图。（3）顺序喷射指各喷油器由电脑分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油。多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射方式较多。如下图。4、按有无反馈分类（1）开环控制ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果；传感器电子控制单元执行器发动机（2）闭环控制也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。传感器电子控制单元执行器发动机闭环控制5、按对空气量的检测方式分类质量流量方式LH型体积流量方式L和LD型间接检测法节流速度方式MONO型速度密度方式D型直接检测法•节流速度方式MONO型•速度密度方式D型•体积流量方式L和LD型•质量流量方式LH型一、空气供给系统二、燃油供给系三、控制系统第三节电控燃油喷射系统的组成与基本理功用：为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的供气量。工作原理如图一、空气供给系统功用：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。工作原理如图二、燃油供给系油箱电动燃油泵燃油滤清器压力调节器喷油器燃油压力调节器ECUECU根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间，在根据其他传感器对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油或断油。三、控制系统空气流量计或进气管绝对压力传感器发动机转速传感器其他传感器基本喷油量修正喷油量喷油器第四节空气供给系统主要元件的构造与检修一、空气供给系统元件位置二、空气供给系统基本元件的构造三、空气供给系的检修1.D型EFI空气供给系2.L型EFI空气供给系一、空气供给系统元件位置功用：为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时进气量。组成:元件包括空气滤清器、节气门体和进气管。分类：1.Ｄ型ＥＦＩ空气供给系D型喷射系统由于没有空气流量计，其进气系统结构简单，应用比较广泛。2.Ｌ型ＥＦＩ空气供给系L型喷射系统对空气量的测量更精确，应用也比较广泛。二．空气供给系统基本元件的构造1.空气滤清器2.节气门体3.进气管用于滤除空气中的灰尘，一般都为纸