第一章汽車電子控制技術(shù)概論

第一章汽車電子控制技術(shù)概論2023/12/28第一章汽車電子控制技術(shù)概論

第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用一、電子控制系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用為了提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)率先采用了電子控制系統(tǒng)。目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用的電子控制系統(tǒng)主要有以下幾種:(1)電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)EFI(EngineFuelInjectionSystem);(2)微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)MCIS(MicrocomputerControlIgnitionSystem);(3)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比反饋控制系統(tǒng)AFC(AirFuelRatioFeedbackControlSystem);(4)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制系統(tǒng)ISCS(IdleSpeedControlSystem);(5)發(fā)動(dòng)機(jī)斷油控制系統(tǒng)SFIS(SeverFuelInjectionSystem);(6)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制系統(tǒng)EDCS(EngineDetonationControlSystem);

下一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用(7)加速踏板控制系統(tǒng)EAP(ElectronicControlAcceleratorPedalSystem);(8)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)EIACS(EngineIntakeAirControlSystem);(9)燃油蒸汽回收系統(tǒng)FECS(FuelEvaporativeEmissionControlSystem);(10)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)EGR(ExhaustGasRecirculationControlSystem);(11)可變氣門定時(shí)控制系統(tǒng)VVT(VolatileValveTimingControlSystem);(12)汽車巡航控制系統(tǒng)CCS(VehicleCruiseControlSystem);(13)車載故障自診斷系統(tǒng)()BD(OnBoardSelf-DiagnosisSystem)下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用二、電子控制系統(tǒng)在汽車底盤上的應(yīng)用在汽車底盤上采用的電子控制系統(tǒng)主要有以下幾種:(1)電子控制自動(dòng)變速系統(tǒng)ECT(ElectronicControlledTransmissionSystem);(2)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS(Anti-lockBrakingSystem或Anti-SkidBrakingSystem);(3)電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD(ElectronicBrakeforceDistributingSystem);(4)電子控制制動(dòng)輔助系統(tǒng)EBA(ElectronicBrakeAssistSystem);(5)車身穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSC(VehicleStahilityControl)或車身動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)DSC(DynamicStabilityControlSystem)或電子控制穩(wěn)定性程序ESP(ElectronicallyControlledStahilityProgram);

下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用(6)驅(qū)動(dòng)輪防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)ASR(AccelerationSlipRegulationSystem)或牽引力控制系統(tǒng)TCS/TRC(TractionForceControlSystem);(7)電子調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)EMS(ElectronicModulatedSuspensionSystem);(8)電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(ElectronicallyControlledPowerSteeringSystem);(9)輪胎中央充放氣系統(tǒng)CIDC(CentralInflateandDeflateControlSystem);(10)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)管理系統(tǒng)ADM(AutomaticDrive-trainManagementSystem);(11)差速器鎖止控制系統(tǒng)VDLS(VehicleDifferentialLockControlSystem)下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用三、電子控制系統(tǒng)在汽車車身上的應(yīng)用在汽車車身上采用的電子控制系統(tǒng)主要有以下幾種:(1)輔助防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)SRS(SupplementalRestraintSystemAirBag);(2)安全帶緊急收縮觸發(fā)系統(tǒng)SRTS(Seat-BeltEmergencyRetractingTriggeringSystem(3)座椅位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMS(SeatAdjustmentPositionMemorySystem);(4)雷達(dá)車距報(bào)警系統(tǒng)RPW(RadarProximityWarningSystem);(5)倒車報(bào)警系統(tǒng)RVAS(ReverseVehicleAlarmSystem);(6)防盜報(bào)警系統(tǒng)DATA(GuardAgainstTheftandAlarmSystem);下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用(7)中央門鎖控制系統(tǒng)CLCS(CentralLockingControlSystem);(8)前照火J控制與清洗系統(tǒng)HAW(HeadlampAdjustmentandWashSystem);(9)擋風(fēng)玻璃刮水與清洗控制系統(tǒng)WWCS(Wash/WipeControlSystem);(10)自動(dòng)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)AHVC(AutomaticHeatingVentilatingAir-ConditioningSystem);(11)車載局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork);(12)車載計(jì)算機(jī)OBC(On-BoardComputer);(13)車載電話CT(CarTelephone);(14)交通控制與通信系統(tǒng)TCIS(TrafficControlandInformationSystem);

下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第一節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用(15)信息顯示系統(tǒng)IDS(InformationDisplaySystem);(16)聲音復(fù)制系統(tǒng)ESR(ElectronicSpeechReproductionSystem);(17)液面與磨損監(jiān)控系統(tǒng)FWMS(FluidsandFearPartsMonitoringSystems);(18)維修周期顯示系統(tǒng)LSID(Load-DependentServiceIntervalDisplaySystem)上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第二節(jié)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展一、汽車電子控制技術(shù)發(fā)展概況汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展過程，大致可分為電子電路控制、微型計(jì)算機(jī)控制和車載局域網(wǎng)控制三個(gè)階段第一階段(1953-1975年):電子電路控制階段，即采用分立電子元件或集成電路組成電子控制器進(jìn)行控制。汽車電子設(shè)備主要采用分立電子元件組成電子控制器，從而揭開了汽車電子時(shí)代的序幕。主要產(chǎn)品有二極管整流式交流發(fā)電機(jī)、電子式電壓調(diào)節(jié)器、電子式點(diǎn)火控制器、電子式閃光器、電子式間歇刮水控制器、晶體管收音機(jī)、數(shù)字時(shí)鐘等下一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第二節(jié)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展第二階段(1976-1999年):微型計(jì)算機(jī)控制階段，即采用模擬計(jì)算機(jī)或數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，控制技術(shù)向智能化方向發(fā)展。汽車電子設(shè)備普遍采用8位、16位或32位字長(zhǎng)的微處理器進(jìn)行控制，主要開發(fā)研制專用的獨(dú)立控制系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)。主要產(chǎn)品有微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)、電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火綜合控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比反饋控制系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、電子控制自動(dòng)變速系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)、四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、車身高度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、輪胎氣壓控制系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、座椅安全帶收緊系統(tǒng)、自動(dòng)防追尾碰撞系統(tǒng)、前照燈光束自動(dòng)控制系統(tǒng)、超速報(bào)警系統(tǒng)、車輛防盜系統(tǒng)、電子控制門鎖系統(tǒng)、自動(dòng)除霜系統(tǒng)、通信與導(dǎo)航協(xié)調(diào)系統(tǒng)、安全駕駛監(jiān)測(cè)與警告系統(tǒng)和故障自診斷系統(tǒng)等。下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第二節(jié)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展第三階段(2000年以后):車載局域網(wǎng)控制階段，即采用車載局域網(wǎng)LANDLocalAreaNetwork)對(duì)汽車電器與電子控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。汽車采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的根本目的:一是減少汽車線束;二是實(shí)現(xiàn)快速通信。二、汽車技術(shù)發(fā)展面臨的問題(一)能源緊缺問題能源既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，也是衡量綜合國(guó)力、國(guó)家文明發(fā)達(dá)程度和人民生活水平的重要指標(biāo)。人類社會(huì)發(fā)展的歷史證明，能源對(duì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)變革都帶來了重大而深遠(yuǎn)的影響。長(zhǎng)期以來，汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸和航海運(yùn)輸都是以石油與石油制品作為主要能源。除此之外，石油也是國(guó)防工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)和機(jī)械工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域的重要能源和原料。隨著人類生活條件的改善和生活水平的提高，世界汽車和國(guó)產(chǎn)汽車年產(chǎn)量、保有量及其消耗石油量逐年增加是必然的。下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第二節(jié)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展(二)環(huán)境保護(hù)問題目前，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心問題。環(huán)境保護(hù)問題既是影響世界各國(guó)能源決策和科技導(dǎo)向的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是促進(jìn)能源科技發(fā)展的巨大動(dòng)力。20世紀(jì)建立起來的龐大能源體系已無法適應(yīng)未來社會(huì)對(duì)高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的能源體系的要求，能源發(fā)展正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。(三)交通安全問題據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全世界一年中死于車禍的人數(shù)約100萬人，其中超過1萬人的有11個(gè)國(guó)家。下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第二節(jié)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展三、汽車技術(shù)發(fā)展對(duì)策(1)采用電子控制技術(shù)，提高汽車整體性能;(2)實(shí)施嚴(yán)格的油耗、排放和安全法規(guī);(3)開發(fā)利用新能源、汽車燃用替代燃料;(4)開發(fā)電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和其他新型燃料汽車。上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第三節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的分類一、按控制對(duì)象分類根據(jù)控制對(duì)象不同，汽車電子控制系統(tǒng)可分為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、底盤電子控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)三大類。具體分類情況如第一節(jié)電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用所述。二、按控制目標(biāo)分類根據(jù)控制目標(biāo)不同，汽車電子控制系統(tǒng)可分為動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與排放性、安全性、舒適性、操縱性和通過性控制系統(tǒng)六種類型，主要控制項(xiàng)目和控制功能如表1-1所示。其中，經(jīng)濟(jì)性與排放性控制系統(tǒng)具有雙重功能，既能降低燃油消耗量，又能降低有害氣體的排放量返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成一、汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成汽車車型不同、檔次不同，采用電子控制系統(tǒng)的多少也不盡相同。但是，汽車上每一個(gè)電子控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)都是由傳感器(傳感元件)與開關(guān)信號(hào)、電控單元ECU(ElectronicControlUnit)和執(zhí)行器(執(zhí)行元件)三部分組成，如圖1一3所示，這是汽車電子控制系統(tǒng)的共同特點(diǎn)。(一)傳感器傳感器是將各種非電量(物理量、化學(xué)量、生物量等)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的另一種物理量(一般為電量)的裝置。

下一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成傳感器相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、舌、身等五官。在汽車電子控制系統(tǒng)中，傳感器的功用是將汽車各部件運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)(各種非電量信號(hào))轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)并輸送到各種電控單元。車用傳感器安裝在汽車上的不同部位。汽車型號(hào)和檔次不同，裝備傳感器的多少也不相同。有的汽車只有幾只傳感器(如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)只有6~8只)，有的汽車裝備有50多只傳感器。一般來說，汽車裝備傳感器越多，則其檔次就越高。下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成(二)電控單元ECU汽車電子控制單元(ECU)簡(jiǎn)稱電控單元，又稱為汽車電子控制器或汽車電子控制組件，俗稱“汽車電腦”。電控單元是以單片微型計(jì)算機(jī)(即單片機(jī))為核心所組成的電子控制裝置，具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等功能。電控單元是汽車電子控制系統(tǒng)的控制中心，其主要功用是分析處理傳感器采集的各種信息，并向受控裝置(即執(zhí)行器或執(zhí)行元件)發(fā)出控制指令。下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成(三)執(zhí)行器執(zhí)行器又稱為執(zhí)行元件，是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行器的功用是接收電控單元ECU)發(fā)出的指令，完成具體的執(zhí)行動(dòng)作。二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)EEC或EELS(EngineElectronicControlSystem)又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS(EngineManagementSystem)。桑塔納2000GSi,3000型轎車采用了莫特朗尼克(Motronic)M3.8.2型發(fā)動(dòng)機(jī)，其電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1一4所示(圖注中代號(hào)G70,G28等為原廠維修資料代號(hào))，系統(tǒng)采用的控制部件及其安裝位置分別如圖1一5和圖1一6所示)下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成(一)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器與開關(guān)信號(hào)1.傳感器桑塔納2000GSi,3000型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)采用的傳感器有空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、怠速節(jié)氣門位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器(兩只傳感器與節(jié)氣門控制組件J338制作成一體)、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器、爆震傳感器和車速傳感器。節(jié)氣門控制組件J338又稱為節(jié)流閥體，由怠速節(jié)氣門位置傳感器G88、節(jié)氣門位置傳感器G69、怠速控制電機(jī)V60和怠速開關(guān)F60組成。怠速節(jié)氣門位置傳感器G88安裝在節(jié)流閥體內(nèi)并與怠速控制電機(jī)V60連接在一起;節(jié)氣門位置傳感器G69安裝在節(jié)氣門軸上。兩只節(jié)氣門位置傳感器的功用都是檢測(cè)節(jié)氣門開度信號(hào)并輸入電控單元J220。在M3.8.2型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的進(jìn)氣量采用了直接控制節(jié)氣門開度的方式進(jìn)行控制，下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成所以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速范圍內(nèi)工作時(shí)，電控單元J220將根據(jù)怠速節(jié)氣門位置傳感器G88提供的信號(hào)調(diào)節(jié)怠速時(shí)的節(jié)氣門開度;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在怠速以外的工況時(shí)，電控單元J220將根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器(;69提供的信號(hào)進(jìn)行控制。2.開關(guān)信號(hào)在汽車電子控制系統(tǒng)中，不僅采用了傳感器信號(hào)，而且采用了開關(guān)信號(hào)。桑塔納2000GSi,3000型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)采用的開關(guān)信號(hào)有以下幾種:(1)點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)IGN(IgnitionSwitch)，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通“點(diǎn)火(IG)"擋位時(shí)，向電控單元(ECU輸人一個(gè)高電平信號(hào)(2)啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)STA(StartSwitch)，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通“啟動(dòng)(ST)"擋位時(shí)，向電控單元(ECU輸人一個(gè)高電平信號(hào)。

下一頁上一頁返回第一章汽車電子控制技術(shù)概論第四節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的組成(3)空調(diào)開關(guān)信號(hào)A/C(AirConditioning)，當(dāng)空調(diào)開關(guān)接通時(shí)，向電控單元提供接通空調(diào)系統(tǒng)的信號(hào)。(4)電源電壓信號(hào)UBAT，向電控單元提供蓄電池端電壓信號(hào)(5)空擋安全開關(guān)信號(hào)NSW(NeutralSecuritySwitc