汽车电子控制系统.doc

第一章 绪 论1.1 汽车电子技术的发展背景汽车既可以用作生产运输，又可用作休闲、代步、旅游，汽车技术的发展是人类文明史的见证。随着经济、社会的发展，汽车成为人类密不可分的伙伴。当然，汽车行业的发展也带来了一些负面的影响，如随着汽车产量及保有量的增加，交通问题、安全问题、环境污染问题也日益严重。安全、节能和环保的新型的智能化汽车将在不远的将来成为人们生活中新的元素。1.1.1 安全、环保和节能推动了汽车技术的发展汽车安全是一个社会的灾难源，车辆驾驶员安全驾驶的安全性和制动安全性的主要来源是道路交通事故的问题。全世界每年约有50万人死于交通事故，在人类死亡的主要原因，目前每年因交通事故死亡的死亡总人数，每年约10万人，占1.5。为此，在科学和技术从汽车的主动安全和被动安全性，两方面的防滑控制系统接触人员正在设计。 HC和Nox混合在一起，在强光照射下，将会是一系列的光化学反应。而这些化学反应的产物是臭氧及各种化合物。臭氧（O3）具有强氧化性和毒性。 1963年，洛杉矶光化学烟雾事件的地区，以促进对空气污染的国家的重视。据统计，市区空气污染物一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）的，污染的主要来源是汽车尾气。因此，在世界各国日益严格的排放来自汽车，时效。此外，随着汽车保有量，汽车噪音是环保重点管理对象。因此，现代汽车一般都配有燃油喷射和点火控制，废气再循环和催化引擎去控制设备。人们仍然减少了机械噪声，振动隔离，噪声和其他方面的大量实验，并改善他们的工作。进入20世纪70年代，全球石油危机，世界各国的汽车能源保护问题的高度重视油耗是适当的规管限制，并成为汽车的主要标志报废。二十世纪末，美国政府3L/100Km，“3升车”的燃料。虽然传统的化油器和其他发动机部件已大大改善，仍不能满足排放和燃油消耗的两个主要的监管要求。可以看出，传统的技术已经力不从心，不仅容易应用的电控汽油喷射和电子点火装置，新技术，以实现突破。1.1.2 电子信息技术的发展推进了汽车电子控制化的进步汽车技术，尤其是较发达的国家在世界汽车电子控制技术的快速发展，前提是电子技术和计算机技术的飞速发展。二十世纪物理学革命，促使半导体技术，尤其是集成电路（IC）的LSI（LSI）和超大规模集成（VLSI）的电子元器件的发展，过渡到一个功能块和微型计算机的迅速发展，不仅非常强大，而且价格便宜，可靠性好，结构紧凑，敏捷的反应，迅速发展的汽车电子控制技术的发展。由于电子信息技术的发展成熟，近年来，嵌入式系统，局域网络CAN（控制器面网）数据总线DB（数据总线）技术，汽车电子控制系统集成作为汽车发展的必然趋势技术。原本是一个单一的项目，以控制燃油喷射控制，点火控制，排放控制，自动变速器控制，一个多功能的综合控制系统的发展，如：发动机电子控制技术，控制点火时间，发展到20世纪90年代初汽油喷射发动机的点火控制，排放控制和复杂的集中控制系统;世纪之交的发动机控制，电源控制系统或牵引力控制系统公司（TCS牵引力控制系统），牵引控制系统。另一个例子：整合戴姆勒 - 克莱斯勒汽车公司（戴姆勒 - 克莱斯勒），测量和控制制动系统（SBC电子感应制动系统），刹车踏板，转向角度，车轮转速，速度，所以信号的中风设置防防抱死制动（ABS的防抱死制动系统，防抱死制动系统）或电子稳定控制程序（ESP电子稳定程序）系统，以控制制动过程中。传感器技术和计算机技术，加快汽车智能化进程的发展。日本丰田汽车公司（丰田）和德国德科电子公司（德科），共同开发智能速度控制系统，司机可以选择在一定时间前面的滞后车辆（1.8秒，2.0秒，2.4s），通过前保险杠的雷达传感器，控制和前车保持一定的距离。德国德尔福电子公司（德尔福），信号被发送到系统中央控制器热管理系统，可以自动调节空气的温度，流量，流向，以满足所有船员反映服装的船员和心理。预计智能汽车导航系统，嵌入式计算机，彩色显示器和卫星定位系统（GPS）技术，蓝牙（Bluetooth）应用的集合，但这种技术的定位，将在中国迅速推广。网络是车辆在未来的必然选择，设定发动机控制，底盘控制，车身控制，网络安全，通信，娱乐也是指日可待的汽车之一。1.1.3 汽车电子技术应用的优越性由于新技术的开发和应用电子技术，计算机技术和IT，汽车电子控制精确控制，范围，适应性和情报等方面取得了长足的进步，实现全面优化汽车的运作。因此，电子控制汽车有一个明显的优势，减少排放污染，降低油耗，提高安全性和舒适性。1、减少汽车修复时间汽车约1/3的汽车总故障的电气设备故障。更多更复杂的车辆结构，部件，工作环境，可以不控制（如道路状况，环境温度，湿度），和人的因素，所以汽车的可靠性尤为重要，电气设备在汽车零部件的比例在增加，电气设备的故障率也随之增加。因为装配有电子控制系统的车辆配备有完善的自我诊断系统，加快了汽车自身故障的诊断，从而缩短了汽车修复的时间。2、节油汽车发动机使用的最优控制，与传统的化油器发动机相比，可以节省约10至15的燃料消耗。汽车是一个比较复杂的多参数的机械控制，驾驶条件下，随机变化。其最优控制，计算机可以控制对象的参数（如温度，气体压力，速度，排气组成）适当的采样和数据处理，并最终控制的执行机构的汽车，这将使在车辆最好的条件，以达到节油的目的。发动机部件的优化控制，电子控制点火，电控汽油喷射和混合气浓度控制装置，除了封闭缸发动机控制节油装置，怠速控制，废气再循环控制的优化设置。3、减少空气污染发动机空燃比传感器控制的闭环控制系统可以保证。废气再循环和二进制催化净化装置的安装，不仅可以节省燃料尾气中的碳氢化合物（HC）的体积分数可降低40，氮氧化物（NOx）的体积分数可以减少60。4、减少交通事故电子技术已应用在汽车安全方面，车辆的安全性能。主要的主观和客观因素，主观降低电子设备造成的事故造成的意外：电子设备，以防止酒后驾驶和司机瞌睡，检查人的精神状态和反应时间的电子设备，电子设备，以减少意外因客观原因。5、提高乘坐舒适性汽车的乘坐舒适性，控制噪音，空气的温度和湿度的调节，和实时性的舒适感。俗称为舒适，主要是指振动乘客的适应程度。从道路，轮胎，发动机和传动系统，通过不同的渠道传递到身体的振动，振动幅度和频率，对人体有更大的影响。使用电子技术，根据经营机动车辆和道路状况，及时控制减震器阻尼和其他参数，以提高乘坐舒适性。室内温度，湿度，照明等，根据环境条件和自动控制的要求，在合适的水平。目前，发达国家的汽车电子应用已占到汽车的价格超过25的推广和应用量子力学和纳米技术的重大发现，将进一步促进汽车技术的发展。预计到豪华轿车的峰值功率电子设备在过去10年将达到汽车总成本的40，消费电子设备也将出席2千瓦3KW增长8KW10KW。广泛应用于汽车电气设备，根据8千瓦14V汽油车电气系统（电池12V）电流是570A。因此，美国，欧洲和其他汽车制造商和零部件供应商讨论12/14V转换为第36/42V汽车电器系统，预计到42V汽车电气系统已经为时不远。1.2 汽车传感器的发展趋势促进汽车自动化，高档化，电子化的发展都离不开车用传感器的发展与创新。在世界上几乎所有国家的汽车生产商都对车用传感器的研究和开发非常重视，对传感器的研究与开发投入了大量的成本。传感器技术是现代汽车的灵魂的观点现在已经被世界各地普遍认可。比较发达的汽车电子，自动化程度都比较高，就越依赖，无论国内与国外这个情况都大体相同，都把传感器的开发作为重点项目。 现代汽车传感器的发展趋势：智能化，集成化，多功能，小型化。技术的发展方向：（1）开展基础研究，发现新现象，开发新材料和引进新技术;（2）改进传感器的应用领域和功能。1.2.1发现新现象 传感器的基本原理是利用各种化学反应、物理现象和生物效应等，所以传感器发展的重要基础是发现新效应与新现象。1.2.2研究应用开发新材料传感器技术的发展的另一个重要基础是功能材料的开发与应用。随着材料科学的进步人们可以在各种材料的制造过程中随意控制其中的成分，所以各种传感器用的功能性材料才得以面世。例如，各种气体传感器的制造就离不开控制制造各种半导体中氧化物的成分。有机材料也可以作为功能材料。最近光纤材料也被发现可以作为功能性材料使用，这个发现引起了许多国内外专家的高度关注。1.2.3采用新工艺传感器的生产工艺，决定了传感器性能的好坏。更新传感器的制造工艺有利于提高传感器的性能，甚至还会发现新型的传感器。这对于传感器的发展至关重要。1.2.4研究多功能集成传感器多功能集成传感器的研究是传感器的开发和敏感元器件及相同的功能更为敏感元件在一个芯片上集成多种功能的一个重要方向。例如，日本开发出一种复合材料的压阻式传感器，芯片可以检测车辆的压力和温度。1.2.5研究智能式传感器有一种类似微型计算机的传感器，它具有检测，判断，信息处理等功能。这就是智能传感器。它的功能与传统传感器相比有许多独特的地方。例如，他可以决定传感器的工作状态，校正测量，以减少环境因素如温度所造成的错误，解决了硬件与软件的完整的数据计算和处理难的问题;世界上的车辆传感器的硬件基础，使用软件来解决汽车电气干扰，环境（温度，温度梯度，污染严重等）和车辆参数测量引起的其他问题。第二章 汽车电子控制系统的组成2.1 汽车电子控制系统的一般组成 在一般情况下，控制系统由传感器，电子控制单元（ECU）和执行机构三部分组成。传感器物理量的测定，测定的金额转换成电信号，根据预先设定的，这个结果作为一个信号，输出的信号处理电路，执行器接受信号和必要的物质转口。电子控制单元（ECU）的计算机，存储设备（系统），以适应不同类型的电路的对象，包括输入和输出缓冲电路，电子控制单元（ECU的电子控制单元）电路适当的选择，简单的模拟电路和数字逻辑电路。传感器和执行器，可视为一个手，脚的信号处理电路，以及他们的表现是好还是坏，成为在确定控制系统的整体功能和性能的关键因素。汽车电子控制系统的核心是电子控制单元（ECU），关键技术是传感器2.1.1 电子控制单元（ECU）大多数ECU电路结构类似的控制功能，改变依赖于软件和输入和输出模块的变化与控制系统，完成不同任务和不同。 ECU的主要输入电路，A / D转换（模拟/数字转换器），微型计算机，输出电路四个部分组成。 一般电池和内置电源电路，以确保微处理器和接口电路电压+5 V。即使在发动机启动和工作条件，更大的汽车电池电压的波动，也可以提供稳定的ECU +5 V电压，从而保证系统的正常运行。2.1.2 汽车传感器在发动机，底盘和车身系统中，汽车传感器负责收集和传播信息，发出指令，以实现电子控制执行器的信号处理计算机（电子控制单元）。传感器是一个非常重要的设备中的电子控制和自诊断系统，及时识别的外部变化和系统本身的变化，根据不断变化的信息来控制自己的系统。 这些传感器和电子控制装置的汽油直喷发动机，电子点火提前，自动变速器，自动空调，集中控制的共享功能。2.1.3 执行器由ECU执行器控制，并具体执行控制功能的设备。当执行器是由ECU升磁化线圈接地电路控制励磁线圈，有些是由ECU电子控制电路，电子点火控制器，如控制。在控制系统驱动器有以下几种：（1）电磁离合器、（2）电磁喷油器、（3）怠速控制阀、（4）点火控制装置（点火模块）、（5）进气控制阀、（6）二次空气喷射阀、（7）废气再循环阀、（8）车速控制电磁阀、（9）自动变速器档位电磁阀、（10）冷却风扇继电器、（11）锁止电磁阀、（12）电动汽油泵与继电器、（13）增压器释压电磁阀、（14）调压电磁阀、（15）空调压缩机继电器、（16）活性碳I电磁阀等。2.2 电子控制系统的简要工作过程发动机电子控制系统为例，简要介绍了汽车电子控制系统的工作过程。当发动机启动时，ECU投产，一些情节序列或步骤，将CPU从ROM中删除。这些程序可以被用来控制点火正时，喷油，怠速。控制CPU的指令周期执行