汽车网络分布图.ppt

1 汽车电子控制技术 一 现代汽车的网络化信息娱乐及媒体系统安全舒适 便利系统动力传动系统 图l一1 车载网络结构 2 二 当今汽车电子控制的关键技术1 线控技术 control by wire 图1 2线性控制转向系统 汽车电子控制技术 3 汽车电子控制技术 2 车载网络技术一般来说 汽车通信网络可以划分为四个不同的领域 每个领域都有其独特的要求 现有的主流汽车总线协议都无法适应所有的要求 1 信息娱乐系统 2 高安全的线控系统 X By Wire 3 车身控制系统 4 低端控制系统 4 汽车电子控制技术 第一节汽车电子控制系统基础一 电子自动控制系统的一般组成 图1 4电子控制系统的一般组成 5 汽车电子控制技术 二 电子自动控制系统的分类电子工程自动控制系统的分类方式很多 一般有以下几种 1 按控制系统有无反馈环节分类2 按输入量变化的规律来分类3 按系统传输信号对时间的关系分类4 按系统输出量和输入量的关系分类另外 按系统主要组成元件的物理性质 可将控制系统分为电气控制系统 液压控制系统和电一液控制系统 6 汽车电子控制技术 三 汽车电子控制系统汽车电子控制系统可从两个方面进行分类 控制原理 车载集中控制系统信息传输 1 控制原理 图1 5汽车电子控制系统的基本组成 7 汽车电子控制技术 2 车载集中控制系统信息传输 图1 13汽车电子控制系统的三个层次 8 汽车电子控制技术 四 汽车电控单元的连接方式汽车电子控制系统是由多个控制单元 ECU 构成的复杂系统 每个电子控制单元其功能各不相同 它们相互配合才能完成整个任务 这些控制单元需要按一定的方式连接起来才能进行通信 常见是总线传输方式 在汽车内部用基于总线的网络结构 可以达到信息共享 减少布线 降低成本以及提高总体可靠性的目的 第二章详细介绍车载网络系统 9 汽车电子控制技术 第二章车载网络控制系统第一节车载网络控制系统概述一 车载网络控制系统的发展历程二 汽车网络技术的前景展望1 网络技术迅速在汽车中得到应用2 高速 实时 容错网络控制技术3 多媒体 高带宽的网络4 统一网络协议 10 汽车电子控制技术 三 车载网络控制系统的术语1 控制局域网 CAN ControllerAreaNetwork 2 多路传输3 模块4 数据总线 图2 1BUS总线 11 汽车电子控制技术 6 通信接口7 通信协议8 帧9 报文 图2 2总线系统之间的通信 12 汽车电子控制技术 四 CAN BUS的组成CAN BUS由控制器 收发器 数据传输终端 传输线组成 如图2 3所示 图2 3CAN BUS的组成 13 汽车电子控制技术 1 CAN总线的连接 图1 2所示 14 汽车电子控制技术 第二节CAN数据总线的传输原理与过程一 CAN数据总线的传输原理 图2 8大众途安汽车CAN总线系统原理框图 15 汽车电子控制技术 二 CAN总线的数据传递过程 1 信息格式转换与请求发送信息 图2 9CAN数据格式 图2 10CAN信息 16 汽车电子控制技术 3 发送信息如果总线空闲下来 事先存在发送存储器的 发动机转速信息 就会被发送出去 如图2 12所示 图2 12信息发送 17 汽车电子控制技术 4 接收过程 图2 13接收过程 18 汽车电子控制技术 图2 13确认位 应答场 图2 14监控层工作原理 数据正确 所有控制单元 图2 15接受层工作原理 可用仪表控制单元 19 汽车电子控制技术 第三节车载网络系统各个控制单元连接 图2 19汽车数据总线拓扑结构 汽车电子控制技术 21 汽车电子控制技术 一 动力传动系统CAN总线中的控制单元1 动力传动系统总线的连接 图2 20动力传动系统总线的连接 22 汽车电子控制技术 2 动力传动系统中控制单元的组成位置图2 21所示 为动力传动系统中控制单元的组成及其位置 图2 21 23 汽车电子控制技术 二 舒适 便利功能CAN总线控制单元1 舒适 便利功能CAN总线连接 图2 22舒适 便利系统总线的连接 24 汽车电子控制技术 2 舒适 便利系统控制单元的组成位置图2 23所示 为舒适 便利系统控制单元的组成及其位置 图2 23 汽车电子控制技术 25 汽车电子控制技术 三 信息娱乐系统CAN总线中的控制单元1 信息娱乐系统CAN总线的连接 图2 24信息娱乐系统总线的连接 26 汽车电子控制技术 2 信息娱乐系统中的控制单元的位置图2 25所示 为信息娱乐系统控制单元的组成及其位置 图2 25 27 汽车电子控制技术 第四节LIN BUS一 概述二 主要特性三 LIN的通信规则四 应用第五节CAN BUS局域网自我诊断 28 汽车电子控制技术 2 按喷射时序分 1 同时喷射 2 分组喷射 图1 4同时喷射 图1 5分组喷射 29 汽车电子控制技术 3 顺序喷射 图3 6顺序喷射 30 汽车电子控制技术 3 按空气量的检测方式分可将燃油喷射系统分为速度 密度型 D型 体积一流量型 L型 LD型 和质量一流量型 LH型 三种 图1 7压力型 D型 l一空气滤清器 2一节气门 3一进气总管 4一进气歧管绝对压力传感器 5一发动机控制模块 图1 8翼片式 L型 l一空气滤清器 2一测量叶片 3一进气总管 4一缓冲叶片 5一电位计 6一ECU 31 汽车电子控制技术 图1 9卡门涡流式 LD 型l一空气滤清器 2一ECU 3 6一超声波传感器 4一进气总管 5一节气门 7一涡流发生体 图1 10热线式 LH型 1一空气滤清器 2一热线 3一节气门 4一进气总管 5一热线式空气流量计 6一ECU 32 汽车电子控制技术 图1 11MotronicME7 1 1系统简图1 活性碳罐 2 空气切断阀 3 碳罐电磁阀 4 歧管压力传感器 5 喷油器 6 点火线圈和火花塞 7 凸轮轴位置传感器 8 二次空气泵 9 二次空气阀 10 空流量气计 11 节气门体 12 EGR阀 13 爆震传感器 14 曲轴位置传感器 15 冷却液温度传感器 16 氧传感器17 电控单元 18 诊断接口19 故障灯 20 防盗系统 21 油箱压力传感器 22 油箱 23 加速踏板 24 蓄电池 33 汽车电子控制技术 五 发动机管理系统的工作过程 图1 14发动机控制单元与整个网络系统 34 汽车电子控制技术 图1 16发动机电子控制系统 35 汽车电子控制技术 第二节燃油闭环控制子系统一 燃油闭环控制子系统的组成 图1 17燃油喷射系统 气缸组I1发动机控制单元13燃油泵14燃油泵25喷油器 气缸组I7带进气温度传感器的空气质量流量计19氧传感器 气缸组I11节气门控制单元113加速踏板模块14温度传感器G6215发动机转速传感器16油箱17滤清器18燃油轨19燃油压力调节器 气缸组II2发动机控制单元26喷油器 气缸组II8带进气温度传感器的空气质量流量计210氧传感器 气缸组II12节气门控制单元215发动机转速传感器 36 汽车电子控制技术 5 曲轴位置 凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器亦称点火信号发生器 用于点火正时控制 传统点火系统中的曲轴位置传感器是分电器凸轮轴和断电器 这里所说曲轴位置传感器是指用于电子点火系统的 无论传统的 还是电子曲轴位置传感器 除用于点火正时控制外 还是检测发动机转速的信号源 1 电磁感应式 图1 34电磁感应式曲轴和凸轮轴位置传感器 37 汽车电子控制技术 图1 35电磁感应式曲轴和凸轮轴位置传感器信号电压 38 汽车电子控制技术 图1 42光电效应式凸轮轴位置传感器1一驱动轮 2一遮光盘 3一分火头 39 汽车电子控制技术 图1 43光电效应式曲轴和凸轮轴位置传感器信号 40 汽车电子控制技术 6 氧传感器 1 两点式氧传感器 图1 44600 工作温度时两点式 探针的特性线a一浓混合气 空气不足 b一稀混合气 空气过剩 41 汽车电子控制技术 7 加速踏板信号 图1 53加速踏板传感器结构形式 a 单独的 b 吊挂式 c 座式FMPI1一传感器 2一汽车专用踏板 3 踏板支座 42 汽车电子控制技术 8 燃油泵 图1 58燃油泵工作示意图 图1 59电动汽油泵 43 汽车电子控制技术 9 喷油器发动机控制单元根据气缸作功顺序启动喷油器 发动机控制单元1启动气缸组I的喷油器 如图1 64所示 所有喷油器用固定夹直接固定在一根共用燃油轨上 并在相应进气门入口前直接喷射微小的雾化燃油颗粒 根据发动机的工况 喷入适量的燃油 发动机控制单元2启动气缸组II的喷油器 图1 64喷油器 44 汽车电子控制技术 10 燃油箱液面传感器燃油箱燃油液面传感器的任务是检测燃油箱中当前燃油的液面状态 并将相应的信号发送给控制单元和仪表盘上的指示仪表 除了电动燃油泵 燃油滤清器等部件外 还有燃油箱燃油液面传感器 它也是汽油箱或柴油箱总成中的一个部件 以保证燃油能无故障地供给发动机 图1 69 图1 69燃油箱燃油液面传感器1 燃油箱 2 电动燃油泵 3 燃油箱燃油液面传感器 4 浮子 45 汽车电子控制技术 图1 70燃油箱燃油液面传感器结构1一插头 2一滑动触头弹簧 3一触头铆接点 4一电阻底板 5一定位销 6一双触头 7一浮子杠杆 8一浮子 9一燃油箱底板 46 汽车电子控制技术 第三节点火闭环控制子系统一 点火系统发展概况电子控制点火系统主要由传感器 电脑 ECU 和点火执行器三部分组成 如图1 71所示 图1 71电子控制点火系统 47 汽车电子控制技术 三 电子控制点火系统的分类1 按有无分电器分 1 有分电器式电子控制点火系统 2 无分电器式电子控制点火系统 又称直接点火系统 2 按控制方式分 1 闭环控制 2 开环控制 48 汽车电子控制技术 电子控制点火系统 图1 72点火控制系统 气缸组I1发动机控制单元13气缸组1带输出级的单火花点火线圈5气缸组1火花塞7带进气温度传感器的空气质量流量计19发动机转速传感器10温度传感器11节气门控制单元1 气缸组I13爆震传感器1与2 气缸组I15霍尔 凸轮轴 传感器1与3 气缸组I 气缸组II2发动机控制单元24气缸组II带输出级的单火花点火线圈6气缸组II火花塞8带进气温度传感器的空气质量流量汁29发动机转速传感器12节气门控制单元2 气缸组II14爆震传感器3与4 气缸组II16霍尔 凸轮轴 传感器2与4 气缸组II 49 汽车电子控制技术 四 爆震控制爆震控制是发动机ECU根据爆震传感器提供的爆震信号的强度和频度相应地推迟点火时间 防止爆震发生的控制 1 磁致伸缩式爆震传感器 图1 73磁致伸缩式爆震传感器 50 汽车电子控制技术 2 压电式爆震传感器 图1 74压电式爆震传感器的结构与安装l一压电陶瓷 2一振动质量 3一壳体 4一螺钉 5一接触片 6一插头 7一发动机体 振动速度 图1 75爆震传感器的电压信号a一缸内气体压力 b一滤波的压力信号 c一爆震传感器的电压信号 51 汽车电子控制技术 五 点火线圈此大众的点火线圈为单火花点火线圈 按点火系统分类属于无触点点火系统 除了无触点点火系统外还有有触点点火系统 1 有分电器式点火控制系统有分电器式点火系统电路如图1 76所示 图1 76有分电器式点火系统电路1一信号发生器2一ECU3一点火控制器4一点火线圈5一点火开关 52 汽车电子控制技术 2 无分电器的点火控制系统无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式两大类 1 二极管分配式 图1 77二极管分配式同时点火的无分电器点火系统工作原理图l一1 4缸触发信号2一电子点火控制器3一控制部分4一稳压器5 8一一次线圈6一高压二极管7一二次线圈9 2 3缸触发信号 53 汽车电子控制技术 2 点火线圈分配式点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞 有同时点火和单独点火两种形式 图1 78点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统1 同时点火 图1 78点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统 54 汽车电子控制技术 2 单独点火 图1 79单独点火式无分电器点火系统 55 汽车电子控制技术 第四节充气效率控制子系统充气效率控制有以下措施 可变气门 谐波增压 废气涡轮增压 一 可变气门可变气门技术包括可变配气正时技术和可变气门升程技术两部分 可变配气正时 variablevalvetiming VVT 指的是发动机进 排 气门的开启时刻和开启持续时间能随发动机工况的不同而发生改变 而可变气门升程 variablevalvelife VVL 指的是进 排 气门的升程能随发动机工况的不同而发生改变 可变气门技术的核心目的是充分利用气流的惯性和压差 实现进气充分和排气彻底 以提高发动机的动力性和经济性 正时 重叠角以及升程是调节气门的三个重要参数 大众辉腾可变正时调节如图1 80所示 56 汽车电子控制技术 图1 80大众辉腾正时调节管理系统 气缸组I1发动机控制单元13凸轮轴正时调节阀 气缸组I5带进气温度传感器的空气质量流量计17发动机转速传感器8温度传感器G629霍尔传感器1与3 气缸组I11机油温度 气缸组II2发动机控制单元24凸轮轴正时调节阀 气缸组II6带进气温度传感器的窄气质量流量计27发动机转速传感器10霍尔传感器2与4 气缸组II 57 汽车电子控制技术 二 发动机排放污染物的控制措施1 燃油蒸发控制系统 图1 92广州本田雅阁乘用车燃油蒸发 EVAP 控制系统 58 汽车电子控制技术 2 排气再循环系统排气再循环量通常以EGR率来表示 它反映再循环废气量占总进气量的百分率 图1 94不同占空比脉冲电压控制的排气再循环系统 59 汽车电子控制技术 第六节巡航控制子系统一 巡航控制系统 CCS 图1 105计算机巡航控制系统 60 汽车电子控制技术 二 自动车距控制 APC 自动车距控制系统 简称APC 是传统的定速巡航装置 CCS 的扩展 CCS将车速调节到驾驶员预设的车速 APC系统以同样的方式实现驾驶舒适功能 另外 当前方车辆比本车速度慢时 自动调整本车速度 图1 115匀速 图1 116前方有车辆减速 61 汽车电子控制技术 图1 117前方插入车辆减速图1 118前方车辆加速或变道 62 汽车电子控制技术 APC主要适合于在高速公路和城间公路进行直线行驶 为了实现上述功用 自动车距控制由多功能方向盘 仪表板上的APC显示器 油门踏板 制动踏板 车距控制传感器 电子制动助力器等组成 如图1 120所示 图1 120 自动车距控制系统 图1 120 自动车距控制系统 图1 120 自动车距控制系统 图1 120自动车距控制系统 63 汽车电子控制技术 5 制动助力器控制单元制动助力器控制单元的作用是控制制动压力的建立和释放 图1 131制动助力器控制单元 64 汽车电子控制技术 6 防盗报警装置 图1 132CAN总线继电器执行专门的开启程序 65 汽车电子控制技术 7 电子制动助力器 EBS APC系统中的电子制动助力器 EBS 的任务是启动制动器 以控制到前方车辆的距离 图1 133电子制动助力器结构 66 汽车电子控制技术 8 CAN网络中的数据流车距控制传感器通过制动助力器控制单元内的总线继电器与动力传动系统CAN总线相连 车距控制传感器同下列控制单元交换信息 制动助力器控制单元 发动机控制单元 组合仪表 转向柱电子装置控制单元 自动变速箱控制单元 带有EDL的ABS控制单元 67 汽车电子控制技术 第四章自动变速器电子控制系统第一节自动变速器概述一 自动变速器发展历程1 液力自动变速器阶段2 电控液力变速器阶段3 智能控制变速器阶段二 自动变速器的分类1 按汽车驱动方式分类汽车驱动方式的不同 自动变速器可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器两种 如图2 1 2 2所示 68 汽车电子控制技术 4 电子控制系统控制系统一般由传感器 电子控制单元和执行元件三部分组成 如图2 6所示 图2 6电子控制系统 69 汽车电子控制技术 三 液压控制系统液压控制系统由油泵 主调压阀 副调压阀 速控阀 换档阀等组成 如图2 27所示 图2 27自动变速器液压式控制系统 70 汽车电子控制技术 四 电子控制系统控制系统一般由传感器 电子控制单元和执行元件三部分组成 如图2 51所示 图2 51电子控制系统 71 汽车电子控制技术 一 传感器1 节气门位置传感器 如图2 52所示 信号通过发动机控制单元传递至自动变速箱控制单元 图2 52节气门位置传感器连接 72 汽车电子控制技术 第六章安全气囊第一节安全气囊系统概述一 安全气囊系统的发展历程二 安全气囊系统的分类1 按碰撞类型分2 按照安全气囊安装数目分3 按照安全气囊的触发机构分三 安全气囊系统的组成安全气囊系统主要由传感器 气囊组件 电控装置 ECU 等组成 如图2 1所示 73 汽车电子控制技术 74 G179驾驶员侧侧面安全气囊碰撞传感器G180副驾驶员侧侧面安全气囊碰撞传感器G283前部安全气囊碰撞传感器 驾驶员侧G284前部安全气囊碰撞传感器 副驾驶员侧G256驾驶员侧后部侧面安全气囊碰撞传感器G257副驾驶员侧后部侧面安全气囊碰撞传感器E24驾驶员侧安全带拉紧器E25副驾驶员侧安全带拉紧器G452座椅坐人识别压力传感器E224用于关闭副驾驶员侧安全气囊的开关K19安全带指示K75安全气囊指示J533数据总线诊断接口 在左侧脚部空间内 中控台附近