授课老师授课老师: : 郭瑞莲郭瑞莲2013-022013-02汽汽 车车 电电 子子 技技 术术 1.11.1汽车汽车电子技术的发展状况电子技术的发展状况 1.21.2汽车汽车电子技术的一般组成电子技术的一般组成 1.31.3汽车电子技术基础知识汽车电子技术基础知识第一章第一章 概概 述述n n节省能源节省能源 n n保护环境保护环境n n安全性安全性n n舒适性舒适性n n智能性智能性一一. . 汽车电子控制的必要性汽车电子控制的必要性汽车汽车数量数量的发展带来以下要求：的发展带来以下要求：采用电子控制技术采用电子控制技术可以根据汽车所处的可以根据汽车所处的 实际工况相应进行实际工况相应进行实时实时控制。控制。1.1 1.1 汽车汽车电子技术的发展状况电子技术的发展状况 2012年中国汽车产销双超1800余万辆,连续3年蝉联全球第一 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010/年柴油机排放法规进程排放法规日趋严格： 减少汽车修复时间减少汽车修复时间 节油节油 减少空气污染减少空气污染 减少交通事故减少交通事故 提高乘坐舒适性提高乘坐舒适性汽车电子技术应用的优点：二二. . 汽车电子技术的发展历史汽车电子技术的发展历史第一阶段：第一阶段：19741974年以前年以前特征：初级阶段特征：初级阶段产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；第二阶段：第二阶段：19741974年年19821982年年特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、1616位单片机）位单片机）产品：产品：EFIEFI、EPSEPS、ECTECT、ABSABS、SRSSRS第三阶段：第三阶段：19821982年年19901990年年特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制第四阶段：第四阶段：19901990年今年今特征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段特征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段产品：汽车通讯与导航、汽车总线产品：汽车通讯与导航、汽车总线汽车电子技术发展趋势汽车电子技术发展趋势 新技术新技术: :传感器技术传感器技术 微处理技术微处理技术 多通道传输技术多通道传输技术 数据传输载体方面的电子新技术应用数据传输载体方面的电子新技术应用 汽车车载电子网络汽车车载电子网络燃烧技术后处理技术燃料技术可变机构电子控制材料反应化学改变性质添加剂模拟测量实验催化化学 改变性质 发动机研究开发的三个技术方面发动机的热平衡问题发动机的热平衡问题泵汽损失15% 10%机械损失20%冷却损失25%排气损失有用部分30% 消耗部分消耗部分70%70%1.1.发动机的电子技术发动机的电子技术三三. . 汽车发展中的新技术汽车发展中的新技术 车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对供供 油系统油系统( (喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等) )、 点火系点火系( (点火提前角、触点闭合角、爆震等点火提前角、触点闭合角、爆震等) )，以及，以及对对 进气、怠速、排放进气、怠速、排放等的控制。汽车电子控制系统的输等的控制。汽车电子控制系统的输 入信号由入信号由转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆 震等多种传感器震等多种传感器提供。计算机对这些信息进行提供。计算机对这些信息进行计算、计算、 分析、修正分析、修正后，输出一系列指令，通过执行器实现对后，输出一系列指令，通过执行器实现对 发动机发动机可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增压可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增压 、废气净化、废气净化等的自动控制。等的自动控制。1 1）汽油机供油及点火的控制技术）汽油机供油及点火的控制技术 控制目标：空燃比、点火时间、怠速控制目标：空燃比、点火时间、怠速汽油喷射式燃油供给系统汽油喷射式燃油供给系统优点优点1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气； 2)供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等； 3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小；充气性能好。 动力性动力性经济性经济性排放性排放性点火线圈火花塞点火器ECU各种 传感 器1缸2缸3缸4缸5缸6缸电子点火技术1提高次级电提高次级电 压，改善发动压，改善发动 机高速时的点机高速时的点 火性能。火性能。3大大减轻大大减轻 了点火系统了点火系统 对外界的电对外界的电 磁干扰。磁干扰。电子点火系统优点电子点火系统优点点燃较稀的点燃较稀的 混合气，从而有混合气，从而有 利于改善发动机利于改善发动机 的动力性、经济的动力性、经济 性和排气净化性性和排气净化性 能。能。22 2）EGREGR电子控制技术电子控制技术有效的降低有效的降低NOxNOx排放排放ECU控制的开环控制EGR系统工作过程3)3)电控废气涡轮增压系统电控废气涡轮增压系统德国FEV电磁控制全可变气门机构福特ECV无凸轮电控液压可变配气机构无凸轮结构无凸轮结构链张紧器凸轮轴正时齿轮总成No.2 凸轮轴 凸轮轴凸轮轴正时链齿轮气门挺杆VVT-i (VVT-i (智能可变气门正时智能可变气门正时) ) Variable Valve TimingVariable Valve Timing 4)4)可变配气相位机构可变配气相位机构可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统VTECVTEC 中凸轮升程最大，次凸轮升程最 小。 主凸轮的形状适合发动机低速时 单气门工作的配气相位要求；中 凸轮的形状适合发动机高速时双 进气门工作的配气相位要求。丰田的VVT-i发动机 本田的i-VTEC发动机 5 5）缸内直喷汽油发动机（）缸内直喷汽油发动机（DFIDFI）缸内直喷式汽油机(GDI)经电控系统，进气冲程 开始第一次喷油，形 成稀薄均质混合物， 第二次喷油在压缩上 死点前形成混合气分 层供给，然后点火燃 烧。 优点：改善冷起动HC和 Co排放；降低PM排放；抑制爆震。6 6）进气电子控制技术）进气电子控制技术ACISACIS（谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高 从低速到高速的所有转速范围内的动力性。从低速到高速的所有转速范围内的动力性。 当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换阀控制机构 关闭转换阀，此时空气沿着左图箭头所示的路径，经过细而长 的进气歧管进入气缸，使进气增多；当发动机高转速时，转换 阀开启，空气沿右上角图中箭头所示的路径，经过粗而短的进 气歧管进入气缸，使进气增多。1 1）自动变速器技术）自动变速器技术电控有级式变速电控有级式变速2.2.底盘系统电子控制技术底盘系统电子控制技术2 2）安全制动的电子技术（）安全制动的电子技术（ABSABS）3 3）自动油压悬挂技术）自动油压悬挂技术4 4）汽车空调的电子技术）汽车空调的电子技术5 5）汽车安全气囊的电子控制（）汽车安全气囊的电子控制（SRSSRS）SRSSRS控制电路控制电路汽车智能运输系统：汽车智能运输系统： 由人、车辆、道路和信由人、车辆、道路和信 息组成息组成汽车智能运输系统的功能汽车智能运输系统的功能6 6）汽车的电子通信技术）汽车的电子通信技术信息服务系统交通管理系统电子收费系统地下停车场车站公交优先系统交通管制中心交通支援系统7）汽车GPS导航技术 汽车导驶系统信息装置的控制汽车导驶系统信息装置的控制 汽车导驶系统汽车导驶系统( (又称又称汽车导向行驶系统汽车导向行驶系统) )是指通过汽车内的导驶信息装置是指通过汽车内的导驶信息装置显示地显示地 图、汽车位置、运动轨迹、目的地方向和距离等图、汽车位置、运动轨迹、目的地方向和距离等，从而为，从而为 引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用：引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用： 可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线；可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线； 能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达 目的地的方向和距离；目的地的方向和距离； 如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况；如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况； 还可以提供天气预报等信息。还可以提供天气预报等信息。8 8）车内）车内CANCAN总线技术总线技术GDI-HPDI, LPDI CVT(Continuosusly Variable Transmission 3.3.混和动力车技术混和动力车技术1.2 1.2 汽车汽车电子控制的一般组成电子控制的一般组成一一. .控制装置和电控系统控制装置和电控系统组成：传感器、执行器、组成：传感器、执行器、ECUECU传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象反馈反馈目标目标监测监测电量电量电量电量电量电量汽车电子控制系统汽车电子控制系统 控 制：支配、管理； 控 制 量：被控制的物理量（控制目标）； 操 作 量：为调节控制量而进行操作的物理量（电量）； 控 制 对 象：输入端有操作量，输出端有控制量的物理对象； 控 制 装 置：传感器、执行器、ECU；开 环 控 制： 闭 环 控 制： 自学习控 制：二二. .几个基本概念几个基本概念开环控制定义：开环控制定义： 较简单的控制系统常采用所谓开环控制，它只是由控 制装置改变被控对象的状态。在这种控制中，系统的 输出量对系统的控制作用没有影响，既不需要对输出 量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与 输入量进行比较。当发出控制指令后，控制对象便开 始工作，但系统不能自动检测控制对象是否按控制指 令的要求进行工作。 开环传感器ECU执行机构控制对象开环传感器ECU执行机构控制对象举例：对汽油喷射系统的控制，事先把根据试验确定的发动机各种工况的最佳喷油系数，存放在ECU的存储器中。当发动机运转时，ECU在接收系统中各种传感器传来的信号后，经过处理，判断发动机运转工况，计算出最佳的喷油量，并根据计算结果控制喷油器的喷油时间，以精确地控制混合气的空燃比，使发动机在接近理想空燃比下运转。 开环控制过程：开环控制过程：闭环传感器ECU执行机构控制对象反馈目标监测所谓闭环控制，是指通过反馈环节将控制对象的输出信号引回到输入端，与ECU中存储的设定值相比较，求出偏差值，将此差值信号再去控制被控对象的输出信号，其传输途径形成一个闭合环路。由于闭环控制是通过反馈来实现的，所以也叫作反馈控制。 闭环控制定义：闭环控制定义：闭环控制过程：闭环控制过程： 在闭环控制中，传感器用于检测指令信息、外界变化信息以 及被控对象的状态信息，并将其转换成电信号输给控制装置 。控制装置则计算出被控对象的当前状态(称为被控量，或系 统的输出量)与所希望的状态(称为输入信号)之差。并根据这 一偏差(称为误差信号)，按一定规律产生出控制信号，然后 经过放大，送给执行器。执行器用于驱动被控对象运动，直 到它的状态达到所希望的状态为止。这种把系统的输出或系 统的另外一些受控变量与系统的输入作比较后，形成的控制 称为闭环控制。 传感器ECU执行机构控制对象反馈目标监测 例如，对例如，对发动机空燃比发动机空燃比的控制，是通过安装在排气的控制，是通过安装在排气 管上的管上的氧传感器氧传感器，根据排气中氧含量的变化，检测，根据排气中氧含量的变化，检测 出进入发动机的混合气的空燃比值，并把它反馈输出进入发动机的混合气的空