汽车电控系统实习及课程设计任务书.doc

课 程 设 计汽车电控系统实习及课程设计实 习 及 课 程 设 计 任 务 书学院名称： 交通与汽车工程学院 课程代码：_8234590_专业： 车辆工程（汽车电子技术方向） 年级： 2008级 一、设计题目汽车电控系统实习汽车电控系统课程设计1、冷却水温度电控系统设计及仿真2、蓄电池电压电控系统设计及仿真3、机油压力电控系统设计及仿真4、发动机转速电控系统设计及仿真5、车速电控系统设计及仿真6、燃油量电控系统设计及仿真7、单轮ABS防抱死电控系统设计及仿真8、电控悬架高度调节系统设计及仿真9、电控液压助力转向系统设计及仿真10、自选题二、主要内容 参观实习汽车制造及电气产品制造企业，把体会及心得写在实习报告中。 汽车电控系统课程设计1、冷却水温度电控系统温度是反映发动机热负荷状态的重要参数， 为了保证电控单元能够精确地控制发动机正常运行，必须随时、连续、准确地监测发动机冷却液的温度，以便修正诸控制参数，准确计算喷油脉宽以及进行排气净化处理等。冷却液温度传感器（Coolant Temperature Sensor，CTS）通常又称为水温传感器，属负温度系数型热敏电阻式温度传感器，安装在发动机冷却液出水管上，其功能是检测发动机冷却液的温度， 并将温度信号转换为电信号传送给发动机电控单元，电控单元根据该信号修正喷油时间和点火时间，使发动机工况处于最佳运行状态。在本次课程设计中，除了水温过高或过低可以通过LED显示系统报警外，还要求对发动机水温进行控制设计，例如，若检测到发动机冷却液温度低于60，为保护行驶装置，自动变速器控制单元将进入“安全运行模式”，不会允许车辆升入超速档，汽车只能在90公里/每小时以下速度行驶。如果冷却液温度传感器故障或信号中断，发动机电控单元将启动备用模式，把水温值设定在 80左右，同时记录故障代码。各位同学可结合自己的具体情况进行控制设计。2、蓄电池电压电控系统汽车蓄电池的放电电压过低或则充电电压偏高，不仅会对蓄电池本身造成严重伤害，而且还会影响汽车的正常工作，本次课程设计的蓄电池电压电控系统不但要求在显示器件上实时显示蓄电池电压，并且当蓄电池过压或者欠压时发出声、光报警，还要采取必要的控制设计，比如通知驾驶人员及时采取相应措施，像提醒驾驶员“电压过低，请充电”的显示条目的设计，断开汽车上不必要的用电设备的供电，减小蓄电池的电量的进一步消耗等等。请结合自己的具体情况进行设计。3、机油压力电控系统机油压力是汽车发动机的重要参数之一.当机油压力过低时,可能损坏发动机,因此在汽车上需要安装机油压力电控系统，以监测发动机运行过程中的机油压力的变化情况。该系统通过压变式压力传感器测量发动机机油压力，输出至ECU，进而至机油压力表显示；当机油压力过低时，ECU将报警并采取相应控制措施保护发动机。在本次课程设计中，报警可采用声、光报警，例如，可采用机油压力警告灯来显示，机油压力警告灯闪亮，就说明机油压力有问题，需要停车检查并排除故障。通常发动机怠速工作时，发动机的机油压力不能低于0.03MPa，当发动机转速大于1800rmin时，机油压力不能低于0.18MPa。当发动机刚起动时，机油压力低于0.03MPa，机油压力警告灯应点亮，报警器应发响；当行车时，发动机转速较高，而机油压力低于0.18MPa时，警告灯应点亮，报警器应报警。报警后保护发动机的控制设计可根据各人的具体情况设计，例如，可采取在发动机燃烧油的油路上，串联安装一个活塞阀，该阀底端与润滑油油路相连通，由于润滑油均具有一定的压力，该压力即会把活塞阀推动，使燃烧油路通畅的供应燃油，发动机正常运转；若油泵坏了或者油路堵塞，润滑油路失去了压力，也就是机油压力过低时，发动机便会缺油运转，此时阀体在电控信号作用下就会把燃油隔断，发动机便会停转，从而自动实现了保护发动机的功能等等控制方式。4、发动机转速电控系统发动机转速信号常选用曲轴位置传感器进行检测，曲轴位置传感器（Crankshaft Position Sensor，CPS）又称为发动机转速传感器或曲轴转角传感器，其功用是采集曲轴转过的角度与速度 （发动机转速）信号，并将信号直接输入电控单元，以便确定点火时刻与喷油时刻。曲轴位置传感器信号是电控单元控制点火与喷油的主要信号，如果电控单元收不到该信号或信号超出规定的范围，发动机都不能运行，也没有“备用模式”可替代，但故障指示灯会常亮，电控单元会记录相应的故障码，指明应立即直接检修的部位。本次课程设计要求发动机转速信号可动态显示，在发动机运行过程中，当传感器出现故障导致信号中断时，发动机应立刻熄火而无法运转，可根据各人的具体情况进行控制设计。5、车速电控系统车速电控系统中的车速传感器（VSS）用于测量汽车的行驶速度，发动机控制模块（ECU）利用该信号来控制发动机怠速、汽车加减速期间的混合气浓度和点火正时。车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的控制，同时还可以用它来感受其它转动部位的速度和位置信号等，例如压缩机、离合器等。本次课程设计一方面要求所测量的车速信号经ECU处理和计算后，把相应的车速可在屏幕上动态显示。另一方面要求利用这个车速信号来进行控制设计，比如说，发动机怠速控制，自动变速器的变扭器锁止设计，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭控制设计以及巡航定速等其它功能，可根据各人的具体情况进行控制设计。6、燃油量电控系统汽车燃油量电控系统通常是由油位监测电路、油位显示电路、缺油警示电路和电源电路等组成，其中油箱油量检测通常是由水平检测器（一个与仪表板油量计串接的由浮标控制的浮筒式电位器系统）来完成的。当油箱储满燃油时，浮标动臂升起，将电位器的阻值调至最小（也有部分车型是将电位器的阻值调至最大），使油量计（实际上是一只毫安表）的指针作满标度的偏转；当油箱中的油量水平下降时，可变电阻器的阻值被调高（或调低），流过系统回路的电流将随之变化，油量计的指针读数也变小，从而使驾驶员在工作过程中对燃油存量及消耗情况一目了然，并及时准确地掌握加油的时机及加油量。本次课程设计的要求除了在仪表上能形象、直观地显示出汽车油箱内燃油的多少，还要求在油位降低至一定值时发出声光报警，以提醒驾驶员及时加油，比如油量满时绿灯亮，少于某个预定值时，橙色灯亮，油量快消耗尽时，红灯亮，并加以语音提示等等针对油量变化的控制设计，可根据各人的具体情况进行。7、单轮ABS防抱死电控系统设计及仿真车辆防抱死制动系统（ABS）已经广泛地应用于我国的汽车制造上，但是对于ABS的深入研究还在继续，以期得到制动效果更强、可靠性更佳的车辆防抱死制动系统，为ABS与其它装置配套使用打下基础。本次课程设计要求建立一种单轮车辆制动防抱死系统ABS的车辆模型，结合逻辑门限控制的方法，用Matlab/Simulink或其它仿真软件对所建立的数学模型编制仿真程序，通过对制动过程的模拟仿真，探讨不同因素对ABS 性能的影响，为汽车制动系统的设计开发提供参考。8、电控悬架车身高度调节系统设计及仿真电控空气悬架系统由电子控制单元(ECU)，高度传感器、空气弹簧、速度传感器、减震器，车高升降控制键盘等组成。ECU 通过高度传感器实时检测车身高度，间接获得车身垂直加速度，同时通过速度传感器检测车辆行驶速度。ECU 内保存若干指标高度和三级可调阻尼值，指标高度与弹簧的舒适性、驾驶安全性和与应用规范保持一致。车速在不同的行驶条件下由ECU 自动执行相应的指标高度，也可由驾驶员手动控制高度和阻尼值。通过比较高度传感器检测结果和指标高度，若高度差超过了一定的公差范围，电磁阀就会被激发，通过充放气将实际高度调整到指标高度。减震器阻尼力共三档，根据车身上升速度、加速度控制减震器，执行相应的阻尼力，从而满足汽车行驶平顺性和乘坐舒适型的要求。本次课程设计要求设计一种以单片机为控制核心的汽车电控空气悬架系统的车身高度调节系统。着重阐述其硬件电路系统和具体电路控制程序设计。通过电路仿真软件的仿真演示，验证本系统相对于被动悬架系统有效的改善了悬架动行程，自动调节控制车身高度，改善了车辆乘坐的舒适型。9、电控液压助力转向系统设计及仿真汽车电控液压助力转向系统能够有效地提高汽车的燃油经济性、操纵稳定性、驾驶舒适性和主动安全性等多方面的性能,同时又具有环保特性。因此,电控液压助力转向系统成为动力转向技术研究的焦点。电控液压助力转向系统是一种依靠电动机带动液压泵提供转向助力的转向系统,助力大小由电子控制单元(ECU)计算并控制,能根据车辆的运行状态和驾驶员的转向操作,实时提供与之相适应的助力,使汽车在低速行驶转向时具有良好的轻便性,在高速行驶转向时具有更好的稳定性。本次课程设计要求对电控液压助力转向系统进行简单设计，例如针对车辆低速行驶时的轻便性和高速行驶时的路感的控制策略，采用电动机转速、电流双闭环PID控制方法调节直流电动机的转速,保证系统具有良好的稳态性能和动态性能，通过对电控液压助力转向系统的动力学分析,建立基于AMESim和Simulink的系统联合仿真模型，进行无刷直流电动机、助力液压缸及转向特性仿真试验,仿真结果应表明有效地改进了汽车的响应速度和操纵稳定性。10、自选题各位同学也可根据自身工作实际，选取合适课题。所选课题难度应不低于以上九题。三、具体要求及应提交的材料通过设计使学生能运用模电、数电、汽车电控系统原理与设计、C程序设计、汽车电器及电子技术、微机控制与接口技术、汽车测试基础、发动机电子控制技术等课程的基础理论，正确认识现代汽车各个电控系统的实际结构以及实现部分具体控制程序的设计方法，提高汽车电控系统控制程序设计和软件仿真的基本能力。1、具体要求1）正确理解汽车各电控系统的设计思想和原则；2) 掌握汽车电控系统控制程序设计和程序仿真的步骤和方法；3) 能正确综合应用汽车电控系统原理与设计、微机原理及测试、C程序设计等知识；4）学会有关资料、手册和国家标准的使用；5）进一步掌握MCS-51的内容，了解I/O口扩展芯片的特点等，设计的系统必须有结构框图、线路原理图、控制程序设计原则、控制程序总体说明与流程框架图；控制程序的仿真实现等，此项要在仿真软件中体现。在时间和条件允许的情况下，用实验板搭接线路进行调试。6）实习及设计期间，不得缺勤，指导教师经常指导答疑。 2、应提交的材料 提交实习报告和设计说明书，其具体要求如下：1) 实习报告和课程设计说明书应书写在学院统一印制的实习报告和课程设计（论文）说明书上，书写应认真，字迹工整，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。2) 论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。有电控原理图，程序流程图，仿真结果及其分析等说明。3) 课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应包括控制程序清单、电路原理图。4) 课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。5）最后提交档案时如果条件许可的话可以全班刻录一张光盘，里面按每个同学的姓名各建立一个目录，目录里应包含此次课程设计的一切相关内容的电子文档。四、主要技术路线提示收集资料 分析设计任务 设计总体方案 硬件选取控制软件设计 进行软件调试仿真 撰写说明书五、进度安排参观、实习汽车企业及汽车电器制造企业一周；汽车电控系统课程设计二周。其中课程设计具体安排如下：内容 天数资料收集及整理 1.5硬件参数选取及确定 1控制程序总体规划 1程序流程框架图的确定 1上机编程 2程序仿真调试 1.5撰写设计说明书 2六、推荐参考资料(不少于3篇)1台力：微型计算机控制技术.中国水利水电出版社.2001.（1）.1241362张毅刚：新编MCS-51单片机应用设计.