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1、汽車電子控制技術(shù),Electronic Control Technology for Automobile,1,課程概況,課程名稱：汽車電子控制技術(shù) 課程性質(zhì)：專業(yè)限選課 先修課程：汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚?、汽車電器? 機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 適用專業(yè)：車輛工程 考核方式：閉卷考試成績比例80%， 平時(shí)成績比例20% (6次考勤2次作業(yè)) 教學(xué)郵箱： 公用密碼：cheliang10,課程內(nèi)容,課程內(nèi)容兩部分： 1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射技術(shù) 汽油機(jī)點(diǎn)火控制技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)輔助電控技術(shù) 2 汽車底盤電子控制技術(shù) 自動(dòng)變速器技術(shù) 汽車防滑控制系統(tǒng) 汽車行駛控制系統(tǒng),選用教材,汽
2、車電子控制技術(shù)（第2版） 馮淵編 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.7,主要參考書,汽車電子控制系統(tǒng)的原理與檢修 王遂雙編 北京理工大學(xué)出版社 2000 汽車電子控制技術(shù) 馮崇毅編 機(jī)械工業(yè)出版社 2001,課程章節(jié),第一章 概述 第二章 傳感器 第三章 電控汽油噴射系統(tǒng) 第四章 汽油機(jī)點(diǎn)火控制 第五章 發(fā)動(dòng)機(jī)輔助電控系統(tǒng) 第六章 典型發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng) 第七章 自動(dòng)變速器 第八章 汽車防滑控制系統(tǒng) 第九章 汽車行駛與安全控制系統(tǒng),第一章 概述,本章討論三個(gè)方面的內(nèi)容： 1 汽車電子技術(shù)的發(fā)展背景 2 汽車電子控制系統(tǒng)的一般組成 3 汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ)
3、知識,第一節(jié) 汽車電子技術(shù)的發(fā)展背景,一、汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程 基本概念 汽車電子的概念 汽車電子：用于汽車控制、開發(fā)和車載設(shè)備管理的各類電子裝置。狹義上講是汽車內(nèi)部的電子系統(tǒng)；廣義上還包括車外電子系統(tǒng)、與汽車相關(guān)的交通、通信等設(shè)施和平臺。,汽車電子的分類 按照物理位置上分:車外電子（車際網(wǎng)絡(luò)設(shè)施：通信網(wǎng)絡(luò)、定位導(dǎo)航、智能交通）；車內(nèi)電子（車載電子、汽車電子控制系統(tǒng)）。 按照對汽車行駛性能作用的影響分為兩類： 汽車電子控制系統(tǒng)：汽車電子控制系統(tǒng)和車上的機(jī)械系統(tǒng)配合使用，即機(jī)電一體化控制系統(tǒng)。包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身電子控制。 車載電子裝置：是指在汽車環(huán)境條件下能夠獨(dú)立
4、使用的電子裝置。和汽車本身的動(dòng)力行駛性能無關(guān)，如導(dǎo)航系統(tǒng)、音響、車載通信系統(tǒng)和上網(wǎng)設(shè)備等。,汽車電子 車外電子 車內(nèi)電子 車際網(wǎng)絡(luò)設(shè)施：通信網(wǎng)絡(luò) 定位導(dǎo)航、智能交通 車載電子：導(dǎo)航系統(tǒng)、 汽車電子控制系統(tǒng) 音響、車載通信系統(tǒng)和上網(wǎng)設(shè)備 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制 底盤電子控制 車身電子控制,,,,,,,,,,,,,,,, 汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程 汽車電子的發(fā)展是在電子技術(shù)進(jìn)步和汽車工業(yè)需求推動(dòng)下進(jìn)行的。其發(fā)展歷程分為四個(gè)階段。 第一階段（1950年1970年）：電子技術(shù)開始應(yīng)用到汽車零件的開發(fā)，其特征：晶體管，個(gè)別零部件的應(yīng)用； 第二階段（1970年1990年）：
5、電子技術(shù)應(yīng)用于汽車部件的開發(fā)，其特征：微處理器，汽車各大總成部件功能的集成，出現(xiàn)了大量高可靠性、高效率的復(fù)雜電子控制系統(tǒng)。,第三階段（1990年2000年）：車載網(wǎng)絡(luò)階段采用先進(jìn)的微電子技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集成智能功率器件、智能傳感器、大容量非易失存儲器、專用集成電路，形成汽車上的分布式、網(wǎng)絡(luò)化的電子控制系統(tǒng)。車輛通過網(wǎng)絡(luò)連成一個(gè)多ECU、多節(jié)點(diǎn)的有機(jī)整體，汽車性能更加完善。 技術(shù)特征： 功能多樣化:各種智能化控制功能（自動(dòng)巡航、自動(dòng)啟停、自動(dòng)避撞）。 技術(shù)一體化:機(jī)、液、電、磁一體化 系統(tǒng)集成化：各系統(tǒng)綜合集成控制 通信網(wǎng)絡(luò)化：以CAN總線為基礎(chǔ)的整車各大總成信息共享的分
6、布式控制系統(tǒng)，車載移動(dòng)通信,第四階段（2000年以后）：車際網(wǎng)絡(luò)階段 目前，美國、歐洲、日本在完善汽車之外的交通、通信等平臺設(shè)施，將車際通信和網(wǎng)絡(luò)納入整個(gè)國家信息系統(tǒng)，統(tǒng)一進(jìn)行平臺建設(shè)。例如駕駛員信息系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、定位導(dǎo)航系統(tǒng)等。 汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢 汽車在滿足安全、節(jié)能、環(huán)保的同時(shí)，將進(jìn)一步滿足人們的生活需要，向舒適、便利、高效、數(shù)字化、信息化、智能化發(fā)展。 汽車將成為開放分布式車上系統(tǒng)控制平臺 車際網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 智能汽車和智能交通系統(tǒng),汽車電子工業(yè)的類型,二、 汽車電子的發(fā)展背景 安全、環(huán)保、節(jié)能要求推動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展 電子信息技術(shù)發(fā)展推進(jìn)汽車技術(shù)
7、集成和智能 汽車電子技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性 安全：提高汽車主動(dòng)和被動(dòng)安全性 節(jié)能：提高燃油經(jīng)濟(jì)性 環(huán)保：提高排放標(biāo)準(zhǔn) 舒適：提高平順性、空調(diào)控制等乘坐舒適性 維修:減少時(shí)間、提高診斷效率和準(zhǔn)確性,第二節(jié) 汽車電子控制系統(tǒng)的一般組成,一、電子控制系統(tǒng)的一般組成 電子控制系統(tǒng)一般由檢測反饋單元、指令及信號處理單元、轉(zhuǎn)換放大單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源。,電子控制單元,檢測反饋單元：通過傳感器檢測受控參數(shù)或其它中間變量，放大轉(zhuǎn)換后用來顯示信號或者反饋信號； 指令及信號處理單元：接受指令或反饋信號，進(jìn)行比較、變換、運(yùn)算、邏輯推理等處理； 轉(zhuǎn)換放大單元：將指令信號按不同方式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換和線性放大，使功率
8、足以控制執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)受控對象； 執(zhí)行器：直接驅(qū)動(dòng)受控對象； 動(dòng)力源：主要為電子系統(tǒng)各單元提供能源。,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 工程自動(dòng)控制系統(tǒng)分類方式有以下幾種： 按控制系統(tǒng)有無反饋分為 開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 按輸入量變化的規(guī)律分為 恒值控制系統(tǒng) 隨動(dòng)控制系統(tǒng) 過程控制系統(tǒng) 按系統(tǒng)傳輸信號對時(shí)間的關(guān)系分為 連續(xù)控制系統(tǒng) 離散控制系統(tǒng) 按系統(tǒng)輸入量和輸出量的關(guān)系分為 線性系統(tǒng) 非線性系統(tǒng),ECU根據(jù)傳感器的信號對執(zhí)行器進(jìn)行控制，但不 去檢測控制結(jié)果；,開環(huán)控制系統(tǒng),也叫反饋控制，在開環(huán)的基礎(chǔ)上，它對控制結(jié)果進(jìn)行檢測，并反饋給ECU。,,氧傳感器,閉環(huán)控制系統(tǒng),簡化的汽車電子控制
9、系統(tǒng)模型信號輸入裝置各種傳感器，采集控制系統(tǒng)的信號，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU； 電子控制單元ECU，給各傳感器提供參考電壓，接受傳感器信號，進(jìn)行存儲、計(jì)算和分析處理后向執(zhí)行器發(fā)出指令； 執(zhí)行器由ECU控制，執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。,三、汽車電子控制系統(tǒng)簡介 汽車電子控制系統(tǒng)分為以下四種： 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)（汽油噴射控制、汽油機(jī)點(diǎn)火控制、輔助控制） 底盤綜合控制和安全系統(tǒng) 自動(dòng)變速控制系統(tǒng)、防滑控制系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、防撞控制系統(tǒng) 智能車身電子系統(tǒng) 自動(dòng)座椅系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)、防盜系統(tǒng) 通信與信息/娛樂系統(tǒng)（車載電子） 導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)
10、、交通信息系統(tǒng)等,發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)組成,第三節(jié) 汽車電子控制技術(shù)基礎(chǔ)知識,一、汽油機(jī)的排放與凈化 二、汽油機(jī)對點(diǎn)火系統(tǒng)的要求,一、汽油機(jī)的排放與凈化,HC(碳?xì)浠衔?的生成機(jī)理 燃料不完全燃燒、混合氣過濃過稀、怠速減速暖車HC排放增加。 CO的生成機(jī)理 局部缺氧、低溫不完全燃燒、 CO含量取決于空燃比。 NOx(NO2、NO)的生成機(jī)理 空氣高溫反應(yīng)、溫度越高、高溫時(shí)間越長、氧氣越濃 NOx生成量越多。,影響排放中有害氣體生成的因素 空燃比(A/F) CO：低于理論空燃比14.7濃度大，16附近起數(shù)值低。 HC：17以內(nèi)，隨空燃比增大排放減少；大于17，燃燒不良排放濃度增加。 NOx： 1
11、5.516 排放濃度 最大。,點(diǎn)火時(shí)刻 CO：點(diǎn)火時(shí)刻對CO影響不大，過分推遲沒時(shí)間氧化，排放會(huì)增加。 HC：推遲點(diǎn)火排氣溫度上升，促進(jìn)氧化，HC濃度下降。 NOx：點(diǎn)火提前，燃燒溫度增加，排放濃度增加。 排氣凈化的后處理 二次空氣供給裝置 空氣送到各缸排氣門附近，利用排氣高溫，使排放HC和CO再燃燒。 三元催化轉(zhuǎn)換器 現(xiàn)代汽車普遍應(yīng)用，后續(xù)章節(jié)將具體介紹。 廢氣再循環(huán)(EGR) 用于減少NOx的排放量，后續(xù)章節(jié)將具體介紹。,二、汽油機(jī)對點(diǎn)火系統(tǒng)的要求,發(fā)動(dòng)機(jī)對點(diǎn)火系的要求 三個(gè)基本要求 能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓 影響電壓因素有：電極間隙和形狀、電極溫度和極性、混合氣壓力和溫度、發(fā)動(dòng)
12、機(jī)工況。 火花應(yīng)具有足夠能量 火花能量火花電壓火花電流火花持續(xù)時(shí)間 發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作所需能量很小，15mJ； 起動(dòng)、怠速、節(jié)氣門急劇打開，為保證可靠點(diǎn)火，需較高能量， 50 80mJ。,最佳點(diǎn)火提前角/點(diǎn)火時(shí)刻 不同發(fā)動(dòng)機(jī)最佳點(diǎn)火提前角不同， 同一發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況最佳點(diǎn)火提前角不同。 影響因素： 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速越高，最佳提前角越大。 負(fù)荷：同一轉(zhuǎn)速下，負(fù)荷增大，混合氣增多，燃燒速度加快，點(diǎn)火最佳提前角減小。 空燃比：A/F=11.7時(shí)，燃燒速度最快，最佳提前角最?。换旌蠚庾兿『妥儩?，燃燒速度都變慢，最佳提前都增大。 進(jìn)氣壓力：進(jìn)氣壓力小?；旌蠚忪F化和擾流變壞，燃燒速度都變慢，最佳提前角增大。 冷卻液溫度：溫度低，為盡快暖機(jī)增加提前角；溫度高為減少NOx、HC的排放適當(dāng)減小提前角。,汽油機(jī)的燃燒過程,點(diǎn)火提前角對氣缸壓力的影響,閉合角控制 閉合角指斷電器觸點(diǎn)閉合期間分電器轉(zhuǎn)過的角度。 低轉(zhuǎn)速，觸點(diǎn)閉合時(shí)間長，點(diǎn)火線圈容易過熱； 高轉(zhuǎn)速，觸點(diǎn)閉合時(shí)間短，一次線圈電流減小，二次電壓降低。 電子點(diǎn)火可以理想控制。 恒流控制 保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下，一次電流的穩(wěn)定，采用恒流控制。,
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