1-章汽车电子控制技术概论.ppt

第一章汽车电子控制技术概论,第一节汽车电子控制系统的应用第二节汽车电子控制技术的发展第三节汽车电子控制系统的分类第四节汽车电子控制系统的组成,第一节汽车电子控制系统的应用,一、电子控制系统在汽车发动机上的应用为了提高汽车的动力性、经济性和排放性能，汽车发动机率先采用了电子控制系统。目前，汽车发动机普遍采用的电子控制系统主要有以下几种:(1)电子控制发动机燃油喷射系统EFI(EngineFuelInjectionSystem);(2)微机控制发动机点火系统MCIS(MicrocomputerControlIgnitionSystem);(3)发动机空燃比反馈控制系统AFC(AirFuelRatioFeedbackControlSystem);(4)发动机怠速控制系统ISCS(IdleSpeedControlSystem);(5)发动机断油控制系统SFIS(SeverFuelInjectionSystem);(6)发动机爆震控制系统EDCS(EngineDetonationControlSystem);,下一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,(7)加速踏板控制系统EAP(ElectronicControlAcceleratorPedalSystem);(8)发动机进气控制系统EIACS(EngineIntakeAirControlSystem);(9)燃油蒸汽回收系统FECS(FuelEvaporativeEmissionControlSystem);(10)废气再循环控制系统EGR(ExhaustGasRecirculationControlSystem);(11)可变气门定时控制系统VVT(VolatileValveTimingControlSystem);(12)汽车巡航控制系统CCS(VehicleCruiseControlSystem);(13)车载故障自诊断系统()BD(OnBoardSelf-DiagnosisSystem),下一页,上一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,二、电子控制系统在汽车底盘上的应用在汽车底盘上采用的电子控制系统主要有以下几种:(1)电子控制自动变速系统ECT(ElectronicControlledTransmissionSystem);(2)防抱死制动系统ABS(Anti-lockBrakingSystem或Anti-SkidBrakingSystem);(3)电子控制制动力分配系统EBD(ElectronicBrakeforceDistributingSystem);(4)电子控制制动辅助系统EBA(ElectronicBrakeAssistSystem);(5)车身稳定性控制系统VSC(VehicleStahilityControl)或车身动态稳定性控制系统DSC(DynamicStabilityControlSystem)或电子控制稳定性程序ESP(ElectronicallyControlledStahilityProgram);,下一页,上一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,(6)驱动轮防滑转调节系统ASR(AccelerationSlipRegulationSystem)或牵引力控制系统TCS/TRC(TractionForceControlSystem);(7)电子调节悬架系统EMS(ElectronicModulatedSuspensionSystem);(8)电子控制动力转向系统EPS(ElectronicallyControlledPowerSteeringSystem);(9)轮胎中央充放气系统CIDC(CentralInflateandDeflateControlSystem);(10)自动驱动管理系统ADM(AutomaticDrive-trainManagementSystem);(11)差速器锁止控制系统VDLS(VehicleDifferentialLockControlSystem),下一页,上一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,三、电子控制系统在汽车车身上的应用在汽车车身上采用的电子控制系统主要有以下几种:(1)辅助防护安全气囊系统SRS(SupplementalRestraintSystemAirBag);(2)安全带紧急收缩触发系统SRTS(Seat-BeltEmergencyRetractingTriggeringSystem(3)座椅位置调节系统SAMS(SeatAdjustmentPositionMemorySystem);(4)雷达车距报警系统RPW(RadarProximityWarningSystem);(5)倒车报警系统RVAS(ReverseVehicleAlarmSystem);(6)防盗报警系统DATA(GuardAgainstTheftandAlarmSystem);,下一页,上一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,(7)中央门锁控制系统CLCS(CentralLockingControlSystem);(8)前照火J控制与清洗系统HAW(HeadlampAdjustmentandWashSystem);(9)挡风玻璃刮水与清洗控制系统WWCS(Wash/WipeControlSystem);(10)自动采暖通风与空气调节系统AHVC(AutomaticHeatingVentilatingAir-ConditioningSystem);(11)车载局域网LAN(LocalAreaNetwork);(12)车载计算机OBC(On-BoardComputer);(13)车载电话CT(CarTelephone);(14)交通控制与通信系统TCIS(TrafficControlandInformationSystem);,下一页,上一页,返回,第一节汽车电子控制系统的应用,(15)信息显示系统IDS(InformationDisplaySystem);(16)声音复制系统ESR(ElectronicSpeechReproductionSystem);(17)液面与磨损监控系统FWMS(FluidsandFearPartsMonitoringSystems);(18)维修周期显示系统LSID(Load-DependentServiceIntervalDisplaySystem),上一页,返回,第二节汽车电子控制技术的发展,一、汽车电子控制技术发展概况汽车电子控制技术的发展过程，大致可分为电子电路控制、微型计算机控制和车载局域网控制三个阶段第一阶段(1953-1975年):电子电路控制阶段，即采用分立电子元件或集成电路组成电子控制器进行控制。汽车电子设备主要采用分立电子元件组成电子控制器，从而揭开了汽车电子时代的序幕。主要产品有二极管整流式交流发电机、电子式电压调节器、电子式点火控制器、电子式闪光器、电子式间歇刮水控制器、晶体管收音机、数字时钟等,下一页,返回,第二节汽车电子控制技术的发展,第二阶段(1976-1999年):微型计算机控制阶段，即采用模拟计算机或数字计算机进行控制，控制技术向智能化方向发展。汽车电子设备普遍采用8位、16位或32位字长的微处理器进行控制，主要开发研制专用的独立控制系统和综合控制系统。主要产品有微机控制发动机点火系统、电子控制发动机燃油喷射系统、发动机燃油喷射与点火综合控制系统、发动机空燃比反馈控制系统、巡航控制系统、电子控制自动变速系统、防抱死制动系统、牵引力控制系统、四轮转向控制系统、车身高度自动调节系统、轮胎气压控制系统、安全气囊系统、座椅安全带收紧系统、自动防追尾碰撞系统、前照灯光束自动控制系统、超速报警系统、车辆防盗系统、电子控制门锁系统、自动除霜系统、通信与导航协调系统、安全驾驶监测与警告系统和故障自诊断系统等。,下一页,上一页,返回,第二节汽车电子控制技术的发展,第三阶段(2000年以后):车载局域网控制阶段，即采用车载局域网LANDLocalAreaNetwork)对汽车电器与电子控制系统进行控制。汽车采用网络技术的根本目的:一是减少汽车线束;二是实现快速通信。二、汽车技术发展面临的问题(一)能源紧缺问题能源既是国民经济发展的动力，也是衡量综合国力、国家文明发达程度和人民生活水平的重要指标。人类社会发展的历史证明，能源对生产力的发展和社会变革都带来了重大而深远的影响。长期以来，汽车运输、铁路运输、航空运输和航海运输都是以石油与石油制品作为主要能源。除此之外，石油也是国防工业、化学工业、冶金工业和机械工业等各个领域的重要能源和原料。随着人类生活条件的改善和生活水平的提高，世界汽车和国产汽车年产量、保有量及其消耗石油量逐年增加是必然的。,下一页,上一页,返回,第二节汽车电子控制技术的发展,(二)环境保护问题目前，环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心问题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时也是促进能源科技发展的巨大动力。20世纪建立起来的庞大能源体系已无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑战。(三)交通安全问题据世界卫生组织统计，全世界一年中死于车祸的人数约100万人，其中超过1万人的有11个国家。,下一页,上一页,返回,第二节汽车电子控制技术的发展,三、汽车技术发展对策(1)采用电子控制技术，提高汽车整体性能;(2)实施严格的油耗、排放和安全法规;(3)开发利用新能源、汽车燃用替代燃料;(4)开发电动汽车、混合动力汽车和其他新型燃料汽车。,上一页,返回,第三节汽车电子控制系统的分类,一、按控制对象分类根据控制对象不同，汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统、底盘电子控制系统和车身电子控制系统三大类。具体分类情况如第一节电子技术在汽车上的应用所述。二、按控制目标分类根据控制目标不同，汽车电子控制系统可分为动力性、经济性与排放性、安全性、舒适性、操纵性和通过性控制系统六种类型，主要控制项目和控制功能如表1-1所示。其中，经济性与排放性控制系统具有双重功能，既能降低燃油消耗量，又能降低有害气体的排放量,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,一、汽车电子控制系统的基本组成汽车车型不同、档次不同，采用电子控制系统的多少也不尽相同。但是，汽车上每一个电子控制系统的基本结构都是由传感器(传感元件)与开关信号、电控单元ECU(ElectronicControlUnit)和执行器(执行元件)三部分组成，如图1一3所示，这是汽车电子控制系统的共同特点。(一)传感器传感器是将各种非电量(物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于传输和处理的另一种物理量(一般为电量)的装置。,下一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,传感器相当于人的眼、耳、鼻、舌、身等五官。在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将汽车各部件运行的状态参数(各种非电量信号)转换成电量信号并输送到各种电控单元。车用传感器安装在汽车上的不同部位。汽车型号和档次不同，装备传感器的多少也不相同。有的汽车只有几只传感器(如发动机控制系统只有68只)，有的汽车装备有50多只传感器。一般来说，汽车装备传感器越多，则其档次就越高。,下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,(二)电控单元ECU汽车电子控制单元(ECU)简称电控单元，又称为汽车电子控制器或汽车电子控制组件，俗称“汽车电脑”。电控单元是以单片微型计算机(即单片机)为核心所组成的电子控制装置，具有强大的数学运算、逻辑判断、数据处理与数据管理等功能。电控单元是汽车电子控制系统的控制中心，其主要功用是分析处理传感器采集的各种信息，并向受控装置(即执行器或执行元件)发出控制指令。,下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,(三)执行器执行器又称为执行元件，是电子控制系统的执行机构。执行器的功用是接收电控单元ECU)发出的指令，完成具体的执行动作。二、汽车发动机电子控制系统的组成发动机电子控制系统EEC或EELS(EngineElectronicControlSystem)又称为发动机管理系统EMS(EngineManagementSystem)。桑塔纳2000GSi,3000型轿车采用了莫特朗尼克(Motronic)M3.8.2型发动机，其电子控制系统的结构简图如图1一4所示(图注中代号G70,G28等为原厂维修资料代号)，系统采用的控制部件及其安装位置分别如图1一5和图1一6所示),下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,(一)发动机传感器与开关信号1.传感器桑塔纳2000GSi,3000型轿车发动机电子控制系统采用的传感器有空气流量传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、怠速节气门位置传感器和节气门位置传感器(两只传感器与节气门控制组件J338制作成一体)、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、爆震传感器和车速传感器。节气门控制组件J338又称为节流阀体，由怠速节气门位置传感器G88、节气门位置传感器G69、怠速控制电机V60和怠速开关F60组成。怠速节气门位置传感器G88安装在节流阀体内并与怠速控制电机V60连接在一起;节气门位置传感器G69安装在节气门轴上。两只节气门位置传感器的功用都是检测节气门开度信号并输入电控单元J220。在M3.8.2型发动机电子控制系统中，发动机怠速时的进气量采用了直接控制节气门开度的方式进行控制，,下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,所以当发动机在怠速范围内工作时，电控单元J220将根据怠速节气门位置传感器G88提供的信号调节怠速时的节气门开度;当发动机工作在怠速以外的工况时，电控单元J220将根据节气门位置传感器(;69提供的信号进行控制。2.开关信号在汽车电子控制系统中，不仅采用了传感器信号，而且采用了开关信号。桑塔纳2000GSi,3000型轿车发动机电子控制系统采用的开关信号有以下几种:(1)点火开关信号IGN(IgnitionSwitch)，当点火开关接通“点火(IG)"挡位时，向电控单元(ECU输人一个高电平信号(2)启动开关信号STA(StartSwitch)，当点火开关接通“启动(ST)"挡位时，向电控单元(ECU输人一个高电平信号。,下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,(3)空调开关信号A/C(AirConditioning)，当空调开关接通时，向电控单元提供接通空调系统的信号。(4)电源电压信号UBAT，向电控单元提供蓄电池端电压信号(5)空挡安全开关信号NSW(NeutralSecuritySwitch)，在装备自动变速器的汽车上，用于检测自动变速器的挡位选择开关是否处于空挡位置。,下一页,上一页,返回,第四节汽车电子控制系统的组成,(二)发动机执行器桑塔纳2000GSi,3000型轿车发动机电子控制系统采用的执行器有电动燃油泵、电磁喷油器、怠速控制电动机(在节气门控制组件J338内)、活性炭罐电磁阀、点火控制器和点火线圈。(1)电动燃油泵，用于供给发动机电子控制系统规定压力的燃油(2)电磁喷油器，用于接收ECU发出的喷油脉冲信号，计量燃油喷射量(3)怠速控制电动机，用于调节发动机的怠速转速。(4)活性炭罐电磁阀，用于控制回收发动机内部(曲轴箱、气门室、燃油箱等)的燃油蒸气，减少碳氢化合物的排放量，从而减少排气污染。(5)点火控制器和点火线圈，用于接收电控单元发出的控制指令，适时接通或切断点火线圈初级电流，并产生高压电点着可燃混合气。,上一页,返回,表1-1汽车电子控制系统的控制目标与控制项目,下一页,返回,表1-1汽车电子控制系统的控制目标与控制项目,下一页,上一页,返回,表1-1汽车电子控制系统的控制目标与控制项目,上一页,返回,图1一3汽车电子控制系统的基本组成,返回,图1一4桑塔纳轿车用M3.8.2型发动机电子控制系统结构简图,返回,图1一5桑塔纳2000GSi,3000型轿车发动机电子控制系统控制部件的组成,返回,图1一6桑塔纳2000GSi,3000型轿车发动机电子控制系统控制部件的安装位省,返回,