汽车电子 期末复习.doc

注：该文档摘自汽电课件, 部分内容还需各位从课件中自行归纳，请复习时以课件、书及课上所画重点为主，此文档仅做参考。汽车各电子控制系统名称 英文 功能 结构 控制原理或策略（略）汽车电子控制包括哪些动力总成电子控制动力性、经济性、舒适性 底盘电子控制舒适性、安全性、动力性 车身电子控制安全性、舒适性、方便性 信息通讯系统整车协调性、人-车-社会统一性汽车电子技术应用的三个阶段第一阶段 电子装置替代机械部件（器件层次） 60年代中期70年代末期 第二阶段 电子装置解决机械部件无法控制的复杂控制问题 （部件层次） 70年代末期90年代中期 第三阶段 广泛应用计算机网络与信息技术、使汽车更加自动化、智能化，解决人-车-社会系统问题 （整车集成） 90年代中期2010年 汽车电子技术发展趋势（汽车技术发展的目标：）1）环保节能2）安全3）驾驶乘坐环境舒适4）人车环境协调电子控制系统结构组成1、动态建模2、传感装置3、执行机构4、控制算法5、电子控制装置常用车用传感器及选用考虑因素1、温度传感器2、压力传感器3、控制流量传感器4、位置、角度传感器5、气体浓度传感器6、加速度传感器7、光量传感器8、液位传感器9、距离传感器10、电流传感器11、载荷传感器传感器选用测量范围，精度，分辨率，响应速度，另外还有稳定性、耐久性、经济性直接测量的传感器 例如：速度、加速度、位移 传感器处理电路：电压整流正流变方波去噪电涌放大执行机构类型 液压元件、气压元件、电器原件小功率采用：电器大功率：气压或液压 通常气压反应慢，用在大车，液压用小车电动机：直流、交流、步进控制阀：开关阀、比例阀（压力、流量）电磁鉄： 比例和开关 电磁离合器驱动电路：电路（电流）PWM继电器Mos管ECU的结构及功能ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据汽车电子控制系统的要求，进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。ECU基本组成：输入处理电路：输出处理电路：汽油发动机管理系统应有的功能 （1）喷油系统能提供正确的混合气空燃比的控制 （2）确保所有发动机的运行工况正确和精确的点火定时（3）能够检测和控制大量的其他参数，如怠速转速、废气再循环、空调运转和燃油蒸发排放电子控制汽油喷射系统优点： （1）各种工况下，精确控制空燃比 （2）雾化性能好，油气混合更均匀 （3）对气温和海拔高度变化适应性好 （4）多点喷射，各缸混合气分配均匀 （5）进气系统可实现最大充气效率优化设计，改善汽车动力性 （6）系统部件安装适应性好，发动机总体设计和整车布置方便微处理器控制的点火系统结构与原理：特点：点火时刻控制抛弃了真空调节和离心调节。点火时刻根据工况信号查表控制。根据转速、吸入空气量进行点火提前角查询点火控制系统结构输入信号电子点火系统点火信号的产生依靠传感器信号，而不是分电器上的凸轮控制白金触点的断开。无微处理器的点火系统只有一个传感器信号输入，高压电火花由此信号产生。有微处理器的点火系统，有多个传感器信号输入：基准位置、曲轴转角、转速、水温、进气压力（或进气量）、节气门位置等。其中基准位置、曲轴转角、转速，决定高压电火花的产生时刻，并使之与活塞运动同步。这些信号都是脉冲式信号，称为脉冲信号传感器（发生器）点火提前角的控制方法（1）启动点火时刻控制 启动期间，在规定转速下（一般为500r/min），进气歧管压力或进气量信号不稳定，点火时刻固定为初始点火提前角，一般由ECU中的备用电路进行控制，不需计算。（2）基本点火提前角 ECU根据汽油机转速信号和进气压力（量）信号，在存储器中查表得到该工况下的基本点火提前角。怠速触点断开 ECU信号：进气压力（量）、转速、节气门位置、 燃油选择开关、爆震信号怠速触点闭合 ECU信号：转速、节气门位置、空调信号（3）点火提前角的修正l 暖机修正 依据：冷却水温度、进气压力（量）、节气门位置l 过热修正 依据：节气门位置、冷却水温度l 空燃比反馈修正 依据：氧传感器、节气门位置、冷却水温度、 发动机转速l 怠速稳定性修正 依据：发动机转速、节气门位置、空调信号l 爆震修正 依据：爆震传感器，出现爆震推迟点火提前角l 最大和最小提前角控制 把实际点火提前角控制在某范围内，范围由实验决定 闭合角的控制方法闭合角 点火线圈初级电路通电时间所对应的曲轴转角。传统点火系统 闭合角由凸轮形状决定，闭合时间受转速影响微处理器控制点火系统 闭合角高速时大，保证点火能量，低速时小，保证线圈不会过热烧坏。闭合角并可随蓄电池电压调节爆震及其控制爆震定义：末端混合气不等到火焰传到，自行着火燃烧，造成瞬时爆发燃烧的现象，称为爆震。轻微爆震有利于提高输出功和热效率，剧烈爆震，造成发动机过热输出功率下降，活塞烧结或气门烧蚀等。爆震与点火时刻的关系：点火过早易发生爆震爆震与发动机扭矩的关系：发动机发出最大扭矩的点火时刻接近开始产生爆震的点火时刻1、爆震及其控制原理2、爆震信号的检测三种方法：检测汽缸压力（精度高，传感器耐久性差，安装困难） 检测燃烧噪声（非接触式，耐久性高，精度和灵敏性低） 检测机体震动（目前使用的方法）（1）爆震传感器的构造磁致伸缩式爆震传感器 利用磁致伸缩效应的加速度计，传感器在特定的频率区产生异常高的输出电压，分离该信号作为爆震信号压电式爆震传感器 利用结晶和陶瓷多晶体的压电效应或掺硅压敏电阻效应等原理制成。共振型（由自振频率与爆震频率相同的振子和能够检测震动压力并将其转换为电信号的压电元件构成）和非共振型（利用压电元件直接检测爆震信号）两种。另外，也有在火花塞的垫圈部位直接装上压电元件，根据燃烧压力检测爆震信号的爆震控制策略 点火提前角调整策略根据爆震强度和爆震频度确定点火提前角的调整策略当检测到爆震信号后，对点火时刻的调整可用硬件或软件实现。硬件调整三种方法：慢慢地推迟点火，一步步地减少修正量（爆燃会持续一段时间）迅速大幅度推迟点火，再慢慢地恢复到原点火时刻（立即停止爆燃，但推迟持续时间较长，油耗增加）大幅度推迟点火，且快速复原（立即停止爆震，点火时刻变动大，有时会引起扭矩波动）电喷系统类型控制目标 理论空燃比控制 将空燃比控制在理论空燃比14.7:1附近。 稀薄燃烧系统控制 丰田公司1984年开发，基准空燃比为21.5:1开环控制利用控制MAP图进行控制，特点是只受发动机运行工况参数变化的控制，并按事先设定在计算机中的控制规律工作。结构简单、响应快，控制精度依赖于MAP图精度。当发动机参数变化时，影响控制精度。闭环控制利用氧传感器的反馈信号，修正喷油量，使空燃比保持在设定值的附近。特点：空燃比控制精度高，可消除产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，结构汽油喷射控制系统的组成及工作过程作用：根据发动机运转工况和车辆运行状况确定最佳喷油量，并控制喷油器喷油。组成：传感器、ECU、执行机构另外：电源开关继电器（主继电器）、电路断开继电器（控制燃油泵接通的继电器）等各类继电器，以及控制冷启动喷油器的热定时开关。传感器及执行机构传感器空气流量计，压力传感器，水温传感器，进气温度传感器 ，发动机转速和曲轴位置传感器，节气门位置传感器，氧传感器主要执行元件喷油器，控制策略根据进气量控制燃油喷射量，是混合气在车辆行驶的所有工况下都具有最佳的空燃比，从而提高汽油机的动力性、经济性，减少排气污染。闭环控制和开环控制相结合ABS原理（略）ABS组成：由三大部分组成： 轮速传感器、压力调节器、电子控制装置高附着系数控制技术低附着系数控制技术当汽车在低附着路面上制动时，车轮轮缸压力较低，轮缸压力降低或增长的速度也应较慢汽车参考速度的计算汽车参考速度Vref是根据对角线布置的前后轮的平均速度乘以其半径而得到的。因此有两个参考速度。在调节开始前，即在t1时刻，两参考速度均沿一定斜率在减少。如果其中一个参考速度的斜率较大，这组车轮的参考速度不用作整车参考速度计算。整车参考速度选用的是最后到达门限值S1的那组车轮的参考速度。此后，整车参考速度的计算即遵循在相位1阶段的斜率而逐步减少。用整车的参考速度代替汽车的实际速度，滑动率的计算存在一定误差。为精确计算汽车的实际速度，一些ABS系统应用G传感器。G传感器感知车轮的减速度，并用此补偿汽车的参考速度误差。G传感器有水银型、单摆型和应变仪型。低附着路面系数估算逻辑控制参数Bosch逻辑门限值控制方法采用的门限值主要有车轮角减速度门限a1、车轮角加速度门限a2、车轮角加速度第二门限Ak以及参考滑移率第一门限S1和第二门限S2。压力的调节方式主要为增压、减压、保压、阶梯增压和阶梯减压，采用何种调节方式则由门限值决定。ABS匹配试验主要调整的参数除了上述5个门限值外，还包括阶梯增压控制的增压时间常数和保压时间常数、阶梯减压控制的减压时间常数和保压时间常数等车辆6自由度模型如图所示。其中X、Y和Z分别表示向前的位移、向右的位移和垂直位移（向下为正）；横摆角（车辆坐标系轴与地面坐标系X轴在地平面内的夹角）；航向角（车辆速度矢量与X轴的夹角）；质心侧偏角（轴与车辆速度矢量的夹角）。 车辆状态参数模型 算法车辆动力学二自由度模型 车辆动力学三自由度模型 ESP专用控制类型，原理及组成基于纵向外力可改变轮胎力幅值与分布特性的原理，通过ABS、TCS和DYC解决汽车在制动、驱动和转向时的稳定性问题。ESC集成了ABS/TCS/DYC功能，是汽车主动安全领域一个里程碑式的技术。原理及组成组成部分（1）液压控制单元（包含ECU和压力传感器）；（2）轮速传感器；（3）转向盘转角传感器；（4）横摆角速度和侧向加速度传感器；（5）与发动机管理系统通讯ASR,EPS,电控悬架，ACC, 4WD, 4WS驱动防滑系统 ASR转向电子控制（电控助力转向）EPS电控悬架巡航控制（Cruise Control） ACC4轮驱动 4WD4轮转向 4WS十种车身电子控制系统 作用及名称 （略）安全气囊作用组成，工作原理，控制技术控制器的作用 控制器可以是简单的串并联电路，也可以是基于微处理器的控制系统。后者一般将电子传感器与控制单元做在一起，且有自诊断功能，称为SDM(sensing and diagnosis module)或ASDM(airbag system diagnosis module)作用：诊断系统状态；保证正确点火；驱动气体发生器；汽车黑匣子控制系统的组成（2） 微处理电路：CPU、内存、与计算机的通讯口、信号灯等 传感器适配电路：将传感器输出信号转变为CPU可处理信号 数据采集与处理电路：传感器信号经A/D转换为数字量，交CPU处理 气囊点火驱动电路：驱动气体发生器，使其点火充气OBD系统的优点改善在用车的排放性能（排放）快速对车辆的排放性能进行诊断（排放）改善车辆的维修服务（标准化的故障代码、冻结帧数据） （维修）任一技师使用同一个诊断仪器诊断任何根据标准生产的汽车 （维修）改善了零部件的可靠性（安全）在驾驶员注意前提出故障警告，避免进一步的损坏（安全）标准化代码含义SAEJ2010（SAE：美国汽车工程师协会 Society of Automotive Engineers）规定了一个5位标准故障代码，第1位是字母，后面4位是数字首位字母表示设置故障码的系统。当前分配的字母有4个：“P”代表动力系统，“B”代表车身，“C”代表底盘，“u”代表未定义的系统。第2位字符是0、1、2或3，意义如下：0SAE(美国汽车工程师协会)定义的通用故障码：1汽车厂家定义的扩展故障码；2或3随系统字符(P，B，C或U)的不同而不同。动力系统故障码(P)的2或3由SAE留作将来使用；车身或底盘故障码的2为厂家保留，车身或底盘故障码的3由SAE保留。第3位字符表示出故障的系统：1燃油或空气计量故障；2燃油或空气计量故障；3点火故障或发动机缺火；4辅助排放控制系统故障；5汽车或怠速控制系统故障；6电脑或输出电路故障。7变速器控制系统。最后两位字符表示触发故障码的条件。不同的传感器、执行器和电路分配了不同区段的数字，区段中较小的数字表示通用故障，即通用故障码；较大的数字表示扩展码，提供了更具体的信息，如电压低或高，响应慢，或信号超出范围。 OBDII诊断座接口定义n 2 J1850（Bus+）n 10 J1850（Bus-）n 7 ISO 9141 Kn 15 ISO 9141 Ln 6 J-2284 CAN Highn 14 J-2284 CAN Lown 16 Vcc 4 5 GNDn 1 3 8 11 12 13 NCOBDII通讯协议类型 ISO 9141-2：1994（1996年修订） “道路车辆- 诊断系统 第2部