汽车电子控制技术--课件

汽车电子控制技术1 1pptppt课件课件课程概况课程名称：汽车电子控制技术课程名称：汽车电子控制技术 课程性质：专业限选课课程性质：专业限选课 先修课程：汽车构造、汽车理论、汽车电器、先修课程：汽车构造、汽车理论、汽车电器、机械工程控制基础机械工程控制基础适用专业：车辆工程适用专业：车辆工程考核方式：闭卷考试成绩比例考核方式：闭卷考试成绩比例80%80%，平时成绩比例平时成绩比例20%20%(6(6次考勤次考勤2 2次作业次作业)教学邮箱：教学邮箱：公用密码：公用密码：cheliang10cheliang102 2pptppt课件课件课程内容课程内容两部分：课程内容两部分：1 1 汽车发动机电子控制技术汽车发动机电子控制技术 发动机电控汽油喷射技术发动机电控汽油喷射技术 汽油机点火控制技术汽油机点火控制技术 发动机辅助电控技术发动机辅助电控技术2 2 汽车底盘电子控制技术汽车底盘电子控制技术 自动变速器技术自动变速器技术 汽车防滑控制系统汽车防滑控制系统 汽车行驶控制系统汽车行驶控制系统3 3pptppt课件课件选用教材汽车电子控制技术（第汽车电子控制技术（第2 2版）版）冯渊编冯渊编 机械工业出版社机械工业出版社 2005.72005.74 4pptppt课件课件主要参考书汽车电子控制系统的原理与检修汽车电子控制系统的原理与检修 王遂双编王遂双编 北京理工大学出版社北京理工大学出版社 20002000汽车电子控制技术汽车电子控制技术 冯崇毅编冯崇毅编 机械工业出版社机械工业出版社 200120015 5pptppt课件课件课程章节第一章第一章 概述概述第二章第二章 传感器传感器第三章第三章 电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统第四章第四章 汽油机点火控制汽油机点火控制第五章第五章 发动机辅助电控系统发动机辅助电控系统第六章第六章 典型发动机集中控制系统典型发动机集中控制系统第七章第七章 自动变速器自动变速器第八章第八章 汽车防滑控制系统汽车防滑控制系统第九章第九章 汽车行驶与安全控制系统汽车行驶与安全控制系统6 6pptppt课件课件第一章 概述本章讨论三个方面的内容：本章讨论三个方面的内容：1 1 汽车电子技术的发展背景汽车电子技术的发展背景2 2 汽车电子控制系统的一般组成汽车电子控制系统的一般组成3 3 汽车电子控制技术基础知识汽车电子控制技术基础知识7 7pptppt课件课件第一节 汽车电子技术的发展背景一、汽车电子技术的发展历程基本概念 汽车电子的概念汽车电子的概念汽车电子的概念汽车电子的概念 汽车电子：用于汽车电子：用于汽车控制汽车控制、开发开发和和车载车载设备管理设备管理的各类电子装置。狭义上讲是汽车的各类电子装置。狭义上讲是汽车内部的电子系统；广义上还包括车外电子系内部的电子系统；广义上还包括车外电子系统、与汽车相关的交通、通信等设施和平台。统、与汽车相关的交通、通信等设施和平台。8 8pptppt课件课件 汽车电子的分类汽车电子的分类汽车电子的分类汽车电子的分类 按照物理位置上分按照物理位置上分:车外电子车外电子（车际网络设施：（车际网络设施：通信网络、定位导航、智能交通）；通信网络、定位导航、智能交通）；车内电子车内电子（车（车载电子、汽车电子控制系统）。载电子、汽车电子控制系统）。按照对汽车行驶性能作用的影响分为两类：按照对汽车行驶性能作用的影响分为两类：汽车电子控制系统：汽车电子控制系统：汽车电子控制系统和车上汽车电子控制系统和车上的机械系统配合使用，即机电一体化控制系统。包的机械系统配合使用，即机电一体化控制系统。包括发动机、底盘和车身电子控制。括发动机、底盘和车身电子控制。车载电子装置：是指在汽车环境条件下能够独车载电子装置：是指在汽车环境条件下能够独立使用的电子装置。和汽车本身的动力行驶性能无立使用的电子装置。和汽车本身的动力行驶性能无关，如导航系统、音响、车载通信系统和上网设备关，如导航系统、音响、车载通信系统和上网设备等。等。9 9pptppt课件课件 汽车电子汽车电子 车外电子 车内电子车内电子 车际网络设施：车际网络设施：通信网络定位导航、智能交通 车载电子：车载电子：导航系统、汽车电子控制系统汽车电子控制系统音响、车载通信系统和上网设备 发动机电子控制 底盘电子控制 车身电子控制 1010pptppt课件课件 汽车电子技术的发展历程汽车电子技术的发展历程 汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车工业需求推动下进行的。其发展历程分为四个工业需求推动下进行的。其发展历程分为四个阶段。阶段。第一阶段第一阶段（19501950年年19701970年）：电子技术年）：电子技术开始应用到汽车零件的开发，其特征：晶体管，开始应用到汽车零件的开发，其特征：晶体管，个别零部件的应用；个别零部件的应用；第二阶段第二阶段（19701970年年19901990年）：电子技术年）：电子技术应用于汽车部件的开发，其特征：微处理器，应用于汽车部件的开发，其特征：微处理器，汽车各大总成部件功能的集成，出现了大量高汽车各大总成部件功能的集成，出现了大量高可靠性、高效率的复杂电子控制系统。可靠性、高效率的复杂电子控制系统。1111pptppt课件课件 第三阶段第三阶段（19901990年年20002000年）：车载网络阶段年）：车载网络阶段采用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功采用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功率器件、智能传感器、大容量非易失存储器、专用集率器件、智能传感器、大容量非易失存储器、专用集成电路，形成汽车上的分布式、网络化的电子控制系成电路，形成汽车上的分布式、网络化的电子控制系统。车辆通过网络连成一个多统。车辆通过网络连成一个多ECUECU、多节点的有机整、多节点的有机整体，汽车性能更加完善。体，汽车性能更加完善。技术特征：技术特征：功能多样化功能多样化:各种智能化控制功能（自动巡航、各种智能化控制功能（自动巡航、自动启停、自动避撞）。自动启停、自动避撞）。技术一体化技术一体化:机、液、电、磁一体化机、液、电、磁一体化 系统集成化：系统集成化：各系统综合集成控制各系统综合集成控制 通信网络化：通信网络化：以以CANCAN总线为基础的整车各大总成总线为基础的整车各大总成信息共享的分布式控制系统，车载移动通信信息共享的分布式控制系统，车载移动通信1212pptppt课件课件 第四阶段第四阶段（20002000年以后）：车际网络阶段年以后）：车际网络阶段 目前，美国、欧洲、日本在完善汽车之外的目前，美国、欧洲、日本在完善汽车之外的交通、通信等平台设施，将车际通信和网络纳入整交通、通信等平台设施，将车际通信和网络纳入整个国家信息系统，统一进行平台建设。例如驾驶员个国家信息系统，统一进行平台建设。例如驾驶员信息系统、智能交通系统、公路自动收费系统、定信息系统、智能交通系统、公路自动收费系统、定位导航系统等。位导航系统等。汽车电子技术的汽车电子技术的发展趋势发展趋势 汽车在满足安全、节能、环保的同时，将进汽车在满足安全、节能、环保的同时，将进一步满足人们的生活需要，向舒适、便利、高效、一步满足人们的生活需要，向舒适、便利、高效、数字化、信息化、智能化发展。数字化、信息化、智能化发展。汽车将成为开放分布式车上系统控制平台汽车将成为开放分布式车上系统控制平台 车际网络技术车际网络技术 智能汽车和智能交通系统智能汽车和智能交通系统1313pptppt课件课件 汽车电子工业的类型汽车电子工业的类型 1414pptppt课件课件 二、二、汽车电子的发展背景汽车电子的发展背景 安全、环保、节能要求推动汽车技术发展 电子信息技术发展推进汽车技术集成和智能 汽车电子技术应用的优越性 安全：提高汽车主动和被动安全性安全：提高汽车主动和被动安全性 节能：提高燃油经济性节能：提高燃油经济性 环保：提高排放标准环保：提高排放标准 舒适：提高平顺性、空调控制等乘坐舒适性舒适：提高平顺性、空调控制等乘坐舒适性 维修维修:减少时间、提高诊断效率和准确性减少时间、提高诊断效率和准确性1515pptppt课件课件第二节 汽车电子控制系统的一般组成一、电子控制系统的一般组成 电子控制系统一般由检测反馈单元、指令及信电子控制系统一般由检测反馈单元、指令及信号处理单元、转换放大单元、执行器和动力源。号处理单元、转换放大单元、执行器和动力源。电子控制单元电子控制单元1616pptppt课件课件检测反馈单元：检测反馈单元：通过传感器检测受控参数或其它中通过传感器检测受控参数或其它中间变量，放大转换后用来显示信号或者反馈信号；间变量，放大转换后用来显示信号或者反馈信号；指令及信号处理单元：指令及信号处理单元：接受指令或反馈信号，进行接受指令或反馈信号，进行比较、变换、运算、逻辑推理等处理；比较、变换、运算、逻辑推理等处理；转换放大单元：转换放大单元：将指令信号按不同方式进行相互转将指令信号按不同方式进行相互转换和线性放大，使功率足以控制执行器和驱动受控换和线性放大，使功率足以控制执行器和驱动受控对象；对象；执行器：执行器：直接驱动受控对象；直接驱动受控对象；动力源：主要动力源：主要为电子系统各单元提供能源。为电子系统各单元提供能源。1717pptppt课件课件二、自动控制系统的分类 工程自动控制系统分类方式有以下几种：工程自动控制系统分类方式有以下几种：按控制系统有无反馈分为按控制系统有无反馈分为 开环控制系统开环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统按输入量变化的规律分为按输入量变化的规律分为 恒值控制系统恒值控制系统 随动控制系统随动控制系统 过程控制系统过程控制系统按系统传输信号对时间的关系分为按系统传输信号对时间的关系分为 连续控制系统连续控制系统 离散控制系统离散控制系统按系统输入量和输出量的关系分为按系统输入量和输出量的关系分为 线性系统线性系统 非线性系统非线性系统1818pptppt课件课件 ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不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；去检测控制结果；传感器传感器电子控制单元电子控制单元执行器执行器发动机发动机开环控制系统开环控制系统1919pptppt课件课件 也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给行检测，并反馈给ECU。传感器传感器电子控制单元电子控制单元执行器执行器发动机发动机闭环控制闭环控制氧传感器氧传感器闭环控制系统闭环控制系统2020pptppt课件课件简化的汽车电子控制系统模型简化的汽车电子控制系统模型信号输入装置信号输入装置各种各种传感器传感器，采集控制系统的信号，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给并转换成电信号输送给ECUECU；电子控制单元电子控制单元ECUECU，给各传感器提供参考电压，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后向执接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后向执行器发出指令；行器发出指令；执行器执行器由由ECUECU控制，执行某项控制功能的装置。控制，执行某项控制功能的装置。传感器传感器（信号输入装置）（信号输入装置）电子控制单元电子控制单元（ECU）执行器执行器2121pptppt课件课件三、汽车电子控制系统简介 汽车电子控制系统分为以下四种：汽车电子控制系统分为以下四种：发动机控制系统发动机控制系统 发动机集中控制系统（汽油喷射控制、汽油机点火控发动机集中控制系统（汽油喷射控制、汽油机点火控制、辅助控制）制、辅助控制）底盘综合控制和安全系统底盘综合控制和安全系统 自动变速控制系统、防滑控制系统、车辆稳定控制系自动变速控制系统、防滑控制系统、车辆稳定控制系统、巡航控制系统、防撞控制系统统、巡航控制系统、防撞控制系统智能车身电子系统智能车身电子系统 自动座椅系统、智能照明系统、夜视系统、防盗系统自动座椅系统、智能照明系统、夜视系统、防盗系统通信与信息通信与信息/娱乐系统（娱乐系统（车载电子车载电子）导航系统、音响系统、交通信息系统等导航系统、音响系统、交通信息系统等2222pptppt课件课件发动机电子控制系统组成2323pptppt课件课件2424pptppt课件课件2525pptppt课件课件第三节 汽车电子控制技术基础知识一、汽油机的排放与净化二、汽油机对点火系统的要求2626pptppt课件课件一、汽油机的排放与净化HC(HC(碳氢化合物碳氢化合物)的生成机理的生成机理燃料不完全燃烧、混合气过浓过稀、怠速减速暖车燃料不完全燃烧、混合气过浓过稀、怠速减速暖车HCHC排放增加。排放增加。COCO的生成机理的生成机理局部缺氧、低温不完全燃烧、局部缺氧、低温不完全燃烧、COCO含量取决于空燃比。含量取决于空燃比。NONOx x(NO(NO2 2、NO)NO)的生成机理的生成机理空气高温反应、温度越高、高温时间越长、氧气越浓空气高温反应、温度越高、高温时间越长、氧气越浓NONOx x生成量越多。生成量越多。2727pptppt课件课件影响排放中有害气体生成的因素影响排放中有害气体生成的因素空燃比空燃比(A/F)(A/F)COCO：低于理论空燃比低于理论空燃比14.714.7浓度大，浓度大，1616附近起数值低。附近起数值低。HCHC：1717以内，随空燃比增大排放减少；大于以内，随空燃比增大排放减少；大于1717，燃烧，燃烧不良排放浓度增加。不良排放浓度增加。NONOx x：15.515.51616排放浓度排放浓度最大。最大。2828pptppt课件课件2929pptppt课件课件3030pptppt课件课件点火时刻点火时刻COCO：点火时刻对点火时刻对COCO影响不大，过分推迟没时间氧化，影响不大，过分推迟没时间氧化，排放会增加。排放会增加。HCHC：推迟点火排气温度上升，促进氧化，推迟点火排气温度上升，促进氧化，HCHC浓度下降。浓度下降。NONOx x：点火提前，燃烧温度增加，排放浓度增加。点火提前，燃烧温度增加，排放浓度增加。排气净化的后处理排气净化的后处理二次空气供给装置二次空气供给装置空气送到各缸排气门附近，利用排气高温，使排放空气送到各缸排气门附近，利用排气高温，使排放HCHC和和COCO再燃烧。再燃烧。三元催化转换器三元催化转换器现代汽车普遍应用，后续章节将具体介绍。现代汽车普遍应用，后续章节将具体介绍。废气再循环废气再循环(EGR)(EGR)用于减少用于减少NONOx x的排放量，后续章节将具体介绍。的排放量，后续章节将具体介绍。3131pptppt课件课件二、汽油机对点火系统的要求发动机对点火系的要求发动机对点火系的要求三个基本要求三个基本要求能产生足以击穿火花塞电极间隙的能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压电压影响电压因素有：电极间隙和形状、电极温度和极影响电压因素有：电极间隙和形状、电极温度和极性、混合气压力和温度、发动机工况。性、混合气压力和温度、发动机工况。火花应具有足够火花应具有足够能量能量火花能量火花电压火花能量火花电压 火花电流火花电流 火花持续时间火花持续时间发动机正常工作所需能量很小，发动机正常工作所需能量很小，1 15mJ5mJ；起动、怠速、节气门急剧打开，为保证可靠点火，起动、怠速、节气门急剧打开，为保证可靠点火，需较高能量，需较高能量，50 50 80mJ80mJ。3232pptppt课件课件最佳点火提前角最佳点火提前角/点火时刻点火时刻不同发动机最佳点火提前角不同，不同发动机最佳点火提前角不同，同一发动机不同工况最佳点火提前角不同。同一发动机不同工况最佳点火提前角不同。影响因素：影响因素：发动机转速：发动机转速：转速越高，最佳提前角越大。转速越高，最佳提前角越大。负荷：负荷：同一转速下，负荷增大，混合气增多，燃烧同一转速下，负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，点火最佳提前角减小。速度加快，点火最佳提前角减小。空燃比：空燃比：A/F=11.7A/F=11.7时，燃烧速度最快，最佳提前角时，燃烧速度最快，最佳提前角最小；混合气变稀和变浓，燃烧速度都变慢，最最小；混合气变稀和变浓，燃烧速度都变慢，最佳提前都增大。佳提前都增大。进气压力：进气压力：进气压力小。混合气雾化和扰流变坏，进气压力小。混合气雾化和扰流变坏，燃烧速度都变慢，最佳提前角增大。燃烧速度都变慢，最佳提前角增大。冷却液温度：冷却液温度：温度低，为尽快暖机增加提前角；温温度低，为尽快暖机增加提前角；温度高为减少度高为减少NONOx x、HCHC的排放适当减小提前角。的排放适当减小提前角。3333pptppt课件课件汽油机的燃烧过程3434pptppt课件课件点火提前角对气缸压力的影响点火提前角对气缸压力的影响3535pptppt课件课件闭合角控制闭合角控制闭合角指断电器触点闭合期间分电器转过的角度。闭合角指断电器触点闭合期间分电器转过的角度。低转速，触点闭合时间长，点火线圈容易过热；低转速，触点闭合时间长，点火线圈容易过热；高转速，触点闭合时间短，一次线圈电流减小，二高转速，触点闭合时间短，一次线圈电流减小，二次电压降低。次电压降低。电子点火可以理想控制。电子点火可以理想控制。恒流控制恒流控制保证发动机在高转速下，一次电流的稳定，采用恒保证发动机在高转速下，一次电流的稳定，采用恒流控制。流控制。3636pptppt课件课件