第一章第一節汽車電子技術的開展背景

第二節汽車電子控制系統的普通組成

第三節汽車電子控制技術根底知識第一節汽車電子技術的開展背景一、平安、環保和節能推進了汽車技術的開展

二、電子信息技術的開展，推進了汽車技術向集成與智能邁進

三、汽車電子技術運用的優越性一、平安、環保和節能推進了汽車技術的開展

汽車的平安性是人類社會的一大禍害，車輛的制動平安性、驅動平安性與行駛平安性是道路交通平安事故的三大主要根源。全世界每年由于交通事故死亡約50萬人，排在人類死亡緣由的第10位；我國目前每年因交通事故死亡占全國總死亡人數的1.5%，約每年10萬人。為此，科技人員從汽車的自動平安性和被動平安性兩個方面著手，設計了防滑控制系統、車輛姿態控制系統、智能防撞預警與應急維護系統、碰撞后的維護系統等一系列電子控制安裝。二、電子信息技術的開展，推進了汽車技術向集成與智能邁進圖1-1四層網絡構造二、電子信息技術的開展，推進了汽車技術向集成與智能邁進圖1-2網絡層次的開展三、汽車電子技術運用的優越性1.減少汽車修復時間汽車電氣設備的缺點約占汽車總缺點的1/3。由于汽車構造比較復雜，零部件比較多，任務環境不可控制(如道路條件，環境的溫度、濕度)，加上人為的要素，所以汽車的可靠性差，無缺點間隔時間短

2.節油汽車發動機采用電子綜合優化控制，與傳統的化油器式發動機相比，可以節約燃油耗費10%~15％左右。汽車是一個較復雜的多參數控制的機械，而且行駛條件隨機變化。對其采用優化控制后，計算機可以對控制對象的有關參數(如溫度、氣體壓力、轉速、排氣成分)進展適當采樣，然后進展數據處置

3.減少空氣污染用傳感器控制的發動機空燃比閉環控制系統，可以保證發動機處于實際空燃比附近任務。假設加裝廢氣再循環和三元催化凈化等安裝，不但可以節約燃油，而且廢氣中碳氫化合物(HC)的體積分數可降低40％，氮氧化合物(NOx)的體積分數可降低60%左右。

4.減少交通事故電子技術在汽車平安方面得到運用后，使整車的平安性能提高。交通事故主要由人的客觀要素和客觀要素所呵斥，減少人的客觀要素呵斥事故的電子安裝有：防止酒后駕車和駕駛員磕睡的電子安裝、檢查人的心思形狀和反響時間的電子安裝等；

表1-1現代汽車電子控制系統第二節汽車電子控制系統的普通組成一、電子控制系統的普通組成

二、自動控制系統的分類

三、汽車電子控制系統簡介

四、電子控制單元(ECU)的功能與組成一、電子控制系統的普通組成1.檢測反響單元該單元的功用在于經過各種傳感器檢測受控參數或其他中間變量，經放大、轉換后用以顯示或作為反響信號。2.指令及信號處置單元該單元接受人機對話隨機指令或定值、程序指令，并接受反響信號，普通具有信號比較、變換、運算、邏輯等處置功能。傳統的指令及信號處置單元多采用模擬電路，隨著微電子技術和計算機技術的開展，為工程控制系統提供了采用數字計算機指令和信號處置單元的能夠性。汽車上所用的指令及信號處置單元多為微處置機。3.轉換放大單元該單元的作用是將指令信號按不同方式進展相互轉換和線性放大，使放大后的功率足以控制執行器并驅動受控對象。4.執行器執行器直接驅動受控對象的部件，可以是電磁元件，如電磁鐵、電動機等；也可以是液壓或氣動元件，如液壓或氣壓任務缸及馬達。為了使驅動特性與受控對象的負荷特性相互匹配，還可附加變速機構，如液壓馬達和行星齒輪傳動的組合。5.動力源動力源為各單元提供能源，通常包括電氣動力源和流體動力源兩類。一、電子控制系統的普通組成圖1-3電子控制系統的普通組成二、自動控制系統的分類1.按控制系統有無反響環節分類

2.按輸入量變化的規律來分類

3.按系統傳輸信號對時間的關系分類

4.按系統輸出量和輸入量的關系分類

5.簡化的汽車電子控制系統模型1.按控制系統有無反響環節分類(1)開環控制系統假設系統的輸出量對系統的控制造用不產生影響(即無檢測反響單元)，那么稱為開環控制系統。

(2)閉環控制系統系統的輸出經過檢測反響單元前往來作用于控制部分，構成閉合回路，這種控制系統就稱為閉環控制系統，又稱為反響控制系統。2.按輸入量變化的規律來分類(1)恒值控制系統恒值控制系統的特點是，系統的輸入量是恒值，并要求系統的輸出量相應地堅持恒定值。

(2)隨動控制系統隨動控制系統的特點是，輸入量是變化的(有時是隨機的)，并且要求系統的輸出量能跟隨輸入量的變化而作出相應的變化，故隨動系統又稱為伺服系統或跟蹤系統。

(3)過程控制系統該系統的輸出量是按給定的時間函數實現控制的。3.按系統傳輸信號對時間的關系分類(1)延續控制系統延續控制系統的特點是，控制造用的信號是延續量或模擬量。

(2)離散控制系統又稱采樣控制系統。4.按系統輸出量和輸入量的關系分類(1)線性系統線性系統的特點是，系統的輸出量和輸入量的關系是線性的，它的各個環節或系統都可以用線性微分方程來描畫，可以運用疊加原理和拉氏變換處理線性系統中的問題。

(2)非線性系統非線性系統的特點是，其中的一些環節具有非線性性質(例如出現飽和死區、滯環等)。5.簡化的汽車電子控制系統模型圖1-4傳感器、ECU和執行器之間的任務關系三、汽車電子控制系統簡介

(一)發動機控制部分

(二)底盤控制部分

(三)行駛平安系統

(四)信息系統

(五)附屬安裝(一)發動機控制部分1.電控點火安裝(ESA)該系統可使發動機在不同轉速、進氣量等要素下，在最正確點火提早角工況下任務，使發動機輸出最大的功率和轉矩，而將油耗和排放降低到最低限制。該系統分為開環和閉環兩種控制。電控點火安裝閉環控制系統經過爆燃傳感器進展反響控制，其點火時辰的控制精度比開環高，但排氣凈化差些。2.電控汽油放射(EFI)該系統根據各傳感器保送來的信號，能有效控制混合氣空燃比，使發動機在各種工況下空燃比到達較佳值，從而實現提高功率、降低油耗、減少排氣污染等效果。該系統可分為開環和閉環兩種控制。閉環控制是在開環控制的根底上，在一定條件下，由計算機根據氧傳感器輸出的含氧濃度信號修正燃油供應量，使混合氣空燃比堅持在理想形狀下。3.廢氣再循環控制(EGR)該系統是將一部分排氣中的廢氣引入進氣側的新穎混合氣中再次熄滅，以抑制發動機有害氣體氮氧化合物的生成。該系統能根據發動機的工況適時地調理參與廢氣再循環的廢氣循環率，以減少排氣中的有害氣體氮氧化合物。它是一種排氣凈化的有效手段。4.怠速控制(ISC)該系統能根據發動機冷卻液溫度及其他有關參數，如空調開關信號、動力轉向開關信號等，使發動機的怠速處于最正確形狀。除以上控制安裝外，發動機部分的控制內容還有：發動機輸出、冷卻風扇、發動機排量、氣門正時、二次空氣放射、發動機增壓、油氣蒸發控制及系統自診斷等。(二)底盤控制部分1.電控自動變速器(ECT)該安裝有多種方式。它能根據發動機節氣門開度和車速等行駛條件，按照換檔特性準確地控制變速比，使汽車處于最正確檔位。該安裝具有提高傳動效率、降低油耗、改善換檔溫馨性、提高汽車行駛平穩性以及延伸變速器運用壽命等優點。2.防滑控制系統防滑控制包括防抱死制動(ABS)、牽引控制(TCS)、驅動防滑(ASR)和車輛橫向穩定性控制系統(VSC)。該系統可以提高制動效能，防止汽車在制動、起步、驅動和轉彎時產生側滑，是保證行車平安和防止事故發生的重要措施。3.電子控制動力轉向電子控制動力轉向的方式較多，目前汽車動力轉向的開展趨勢為四輪轉向系統。它們分別顯示出不同的優越性，如有的可獲得最優化的轉向作用力特性、最優化的轉向回正特性，起到改善行駛的穩定性以及節能和降低本錢的作用；有的主要是為了提高轉向才干和轉向呼應性；有的主要用來改善高速行駛時的穩定性。目前電控前輪動力轉向較普及，經過控制轉向力，保證汽車原地或低速行駛時轉向輕便，而高速行駛時又確保平安。4.電控懸架(TEMS)該系統能根據不同的路面情況，控制車輛高度，調整懸架的阻尼特性及彈性剛度，改善車輛行駛的穩定性、支配性和乘坐溫馨性。5.巡航控制系統(CCS)該系統又稱恒速行駛系統。汽車在高速公路上長時間行駛時，翻開該系統的自動支配開關后，恒速行駛安裝將根據行駛阻力自動增減節氣門開度，使汽車行駛速度堅持一定。該系統可以減輕駕駛員長途駕駛之疲勞。(三)行駛平安系統1.平安氣囊(SRS)該系統是國外汽車上一種常見的被動平安安裝。在車輛相撞時，由電控元件用電流引爆安頓在轉向盤中央(有的在儀表盤板雜務箱后邊也安裝)等處氣囊中的滲氮物，迅速熄滅產生氮氣，瞬間充溢氣囊。氣囊的作用是在駕駛員與轉向盤之間、前座乘員與儀表板間構成一個緩沖軟墊，防止硬性撞擊而受傷。此安裝一定要與平安帶配合運用，否那么效果大為降低。2.雷達防撞系統該系統有多種方式。有的在汽車行駛中，當兩車的間隔小到平安間隔時，即自動報警，假設繼續行駛，那么會在即將相撞的瞬間，自動控制汽車制動器將汽車停住；有的是在汽車倒車時，顯示車后妨礙物的間隔，有效地防止倒車事故發生。3.驅動防滑控制系統(ASR)該系統是在防抱死制動系統的根底上開發的，兩系統有許多共同組件。該系統安裝利用驅動輪上的轉速傳感器，當感遭到驅動輪打滑時，控制元件便經過制動或經過油門降低轉速，使之不再打滑。它本質上是一種速度調理器，可以在起步和彎道中速度發生急劇變化時，改善車輪與地面間的附著力，提高其平安性。該系統安裝在雪地或濕滑路面上，較能發揚其特性。4.平安帶控制系統該系統在汽車發生任何撞擊的情況下，可瞬間束緊平安帶。有的汽車上只需當計算機確認駕駛員和乘客平安帶運用正確無誤時，發動機才干被起動。5.前照燈控制系統該系統可在前照燈照明范圍內，隨著轉向盤的轉動而轉動，并能在會車時自動啟閉和防眩。(四)信息系統1.信息顯示與報警系統該系統可將發動機的工況和其他信息參數，經過微處置機處置后，輸出對駕駛員更有用的信息，并用數字顯示、線條顯示或聲光報警。顯示的信息除冷卻液溫度、油壓、車速、發動機轉速等常見的內容外，還有瞬時耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、車外溫度等。根據駕駛員的需求，可隨時調出顯示這些信息。監視和報警的信息主要有：燃油溫度、冷卻液溫度、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動液量、手制動、車門未關嚴等。當出現不正常景象或自診斷系統測出有缺點時，立刻由聲光報警。2.言語信息系統過去普通訊息顯示都是靠駕駛員查看儀表，用視覺感知，這樣容易呵斥脫漏。如今出現了言語信息，包括語音報警和語音控制兩類。語音報警是在汽車出現不正常情況，如冷卻液溫度、水位、油位不正常，制動液缺乏和蓄電池充電值偏低等情況時，計算機經過邏輯判別，輸出信息至揚聲器，發出模擬人的聲音向駕駛員報警，如“水位不正常〞、“請加油〞等，多數還同時用燈光報警。語音控制是用駕駛員的聲音來指揮和控制汽車的某個部件、設備進展動作。3.車用導航系統與定位系統該系統是近幾年研討的新課題。它可在城市或公路網范圍內，定向選擇最正確行駛道路，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置，以及到達目的地的方向和間隔。這本質是汽車行駛向智能化開展的方向，再進一步就可成為無人駕駛汽車。4.通訊系統這方面真正運用且采用最多的是汽車，在美國、日本、歐洲等興隆國家較普及。目前的程度在不斷地提高，除車與路之間、車與車之間、車與飛機等交通工具之間的通話外，還可經過衛星與國際網相聯，實現行駛過程中的國際間通訊，實現網絡信息交換、圖像傳輸等。(五)附屬安裝1.全自動空調(EA/C)該安裝突破單一的空氣溫度調理功能，根據設計在車內的各種溫度傳感器(車內溫度、大氣溫度、日照強度、蒸發器溫度、發動機冷卻液溫度等)輸入的信號，由計算機進展平衡溫度演算，對進氣轉換風門、混合風門、水閥、加熱斷電器、緊縮機、鼓風機等進展控制；根據乘客要求，堅持車內的溫度等小氣候處于最正確值(人體覺得最溫馨的形狀)。2.自動座椅該安裝是人體工程技術與電子控制技術相結合的產物，它能使座椅順應乘客的不同體型，滿足乘客的溫馨性的要求。3.音響／音像車內裝有立體音響、CD等。放音系統可實現立體聲補償、立體聲音響自動選臺，顯示器實現數碼選臺。四、電子控制單元(ECU)的功能與組成1.ECU的功能

2.ECU的組成1.ECU的功能1)接受傳感器或其他安裝輸入的信息，給傳感器提供參考(基準)電壓：2V、5V、9V、12V，將輸入的信息轉變為微機所能接受的信號。

2)存儲、計算、分析處置信息，計算出輸出值所用的程序，存儲該車型的特點參數，存儲運算中的數據(隨存隨取)，存儲缺點信息。

3)運算分析。

4)輸出執行命令。

5)自我修正功能(自順應功能)。圖1-5ECU的組成

1—傳感器2—模擬信號3—輸入回路4—A/D轉

換器5—輸出回路6—執行元件7—微機

8—數字信號9—ROM/RAM記憶安裝2.ECU的組成(1)輸入回路輸入ECU的傳感器信號有兩種：一種是模擬信號(圖1-6a)，如：熱線式空氣流量計的輸出信號和冷卻液溫度傳感器的輸出信號等；另一種是數字信號(圖1-6b)，如卡門旋渦式空氣流量計的輸出信號和轉速傳感器的輸出信號等。

(2)A/D轉換器由傳感器輸入的模擬信號，微機不能直接處置，故要用A/D轉換器將模擬信號轉換成數字信號，再輸入微機。

(3)微型計算機微機的功用是根據發動機任務的需求，把各種傳感器送來的信號用內存的程序(微機處置的順序)和數據進展運算處置，并把處置結果如汽油放射控制信號、點火控制信號等送往輸出回路。(1)輸入回路圖1-6傳感器輸入信號的種類

a)模擬信號b)數字信號(2)A/D轉換器圖1-7輸入回路的作用

1—除去雜波2—輸入回路(2)A/D轉換器圖1-8模擬信號轉換處置

1—空氣流量計2—輸入回路3—轉換器4—微機(3)微型計算機1)中央處置器(CPU)。

2)存儲器。

3)輸入/輸出安裝。

4)輸出回路。1)中央處置器(CPU)。圖1-9微型電子計算機的構成

1—存儲器2—信息轉送通路

3—輸入/輸出1)中央處置器(CPU)。1-10.tif2)存儲器。圖1-11輸出回路

1—微型計算機2—輸出回路3—噴油器第三節汽車電子控制技術根底知識一、汽油機的排放與凈化

二、汽油機對點火系統的要求

三、汽車制動與側滑

四、驅動與側滑

五、轉向系、傳動系與支配穩定性一、汽油機的排放與凈化1.HC(碳氫化合物)的生成機理HC產生的緣由除燃料的不完全熄滅外，缸壁淬冷也是排氣中HC的主要來源。由于汽油機中混合氣的熄滅是依托火焰傳播進展的。2.CO的生成機理CO是燃料熄滅的中間產物。排氣中CO主要是在部分缺氧或低溫下由于烴的不完全熄滅產生的。3.NOx的生成機理NOx是空氣在熄滅室的高溫條件下，由氧和氮的反響所構成的，它和其他廢氣成分不同，不是來自燃料。發動機所排出的NOx，雖含有少量的NO2，但大部分是NO。排氣中的NO在大氣中氧化成NO2，通常把NO2和NO統稱為NOx(氮的氧化物)。二、汽油機對點火系統的要求1.發動機對點火系的要求

2.閉合角控制

3.恒流控制1.發動機對點火系的要求(1)能產生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓火花塞電極間產生火花時的電壓，稱為擊穿電壓。

(2)火花應具有足夠的能量要使混合氣可靠點燃，火花塞產生的電壓應具有一定的能量(火花能量=火花電壓×火花電流×火花繼續時間)。

(3)最正確點火提早角/點火時辰(點火提早角)不同發動機的最正確點火提早角各不一樣，并且同一發動機在不同工況和運用條件下的最正確點火提早角也不一樣。(1)能產生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓火花塞電極間產生火花時的電壓，稱為擊穿電壓。

(2)火花應具有足夠的能量要使混合氣可靠點燃，火花塞產生的電壓應具有一定的能量(火花能量=火花電壓×火花電流×火花繼續時間)。

(3)最正確點火提早角/點火時辰1)發動機轉速。

2)負荷。

3)空燃比。

4)進氣壓力。

5)冷卻液溫度。2.閉合角控制圖1-12閉合角3.恒流控制圖1-13根本閉合角控制電路3.恒流控制圖1-14恒流控制點火線圈一次電流3.恒流控制圖1-15恒流控制電路原理圖3.恒流控制圖1-16車輪在制動時的受力情況三、汽車制動與側滑1.汽車制動性能的評價目的

2.車輪制動時的受力分析

3.附著系數與滑動率的關系1.汽車制動性能的評價目的汽車制動性能的評價目的主要有三個，即制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩定性。2.車輪制動時的受力分析(1)地面制動力地面制動力是一個與汽車的行駛方向相反的力，由地面提供，經過輪胎作用于汽車上，讓汽車減速或停頓。

(2)制動器制動力在輪胎周緣抑制制動器摩擦轉矩所需的力稱為制動器制動力，用Fμ表示。

(3)附著力

(4)地面制動力、制動器制動力與輪胎—道路附著力之間的關系汽車在制動過程中