控制技术 PPT课件

汽车电子控制技术 ElectronicControlTechnologyforAutomobile 1 1 课程概况 课程名称 汽车电子控制技术课程性质 专业课先修课程 汽车构造 汽车理论 汽车电器 单片机接口技术适用专业 车辆工程考核方式 考试成绩比例80 平时成绩比例20 2 课程内容 课程内容两部分 1汽车发动机电子控制技术 发动机电控汽油喷射技术 汽油机点火控制技术 发动机辅助电控技术2汽车底盘电子控制技术 自动变速器技术 汽车行驶控制系统 3 选用教材 汽车电子控制技术尹力主编天津科学技术出版社2010 121世纪汽车专业 十一五 规划新教材 4 主要参考书 汽车电子控制系统的原理与检修王遂双编北京理工大学出版社2000汽车电子控制技术冯崇毅编机械工业出版社2001 5 课程概况汽车电子控制技术是汽车的重要组成部分 其性能的好坏直接影响到汽车的动力性 经济性 可靠性 安全性 排气净化及舒适性 例如 为使汽车发动机获得最高的经济性 需靠点火系统才能在最适当的时间点火 为使汽车在制动过程中有良好的操纵性能 需采用电子控制防抱死制动装置 为保证汽车工作可靠 行驶安全 则有赖于各种其他电子控制系统的正常工作 6 汽车电子控制系统和很多汽车电器也是典型的机电一体化系统 是机械电子专业学生今后就业一大领域 本专业开设这门课程也是其专业具有交通特色之一 课程性质 任务和特点汽车电器及电子控制系统的组成及特点汽车电器及电子控制系统的发展趋势 课程概况 7 课程性质 任务和特点 1 性质 是一门随汽车电器及电子控制系统发展而不断发展的应用性质的专业课 2 任务 讲授各种汽车电器及电子控制系统的构造 原理 特性 使用维护和设计基础知识等内容 3 特点 涉及的知识面广 涉及的相关知识有 电化学 电工学 电子学 微机原理 汽车构造 内燃机原理 光学 机械学 传感技术 自动控制和信息技术等 实践性强 课程内容在不断更新和发展 8 汽车电器与电子控制系统的组成和特点 1 组成 基本的汽车电器主要由以下六个系统组成 电源系统 发电机 电压调节器 蓄电池 起动系统 起动机 起动继电器 起动开关 蓄电池 点火系统 分电器 点火线圈 火花塞 点火开关 电源等 照明及信号系统 前照灯 制动信号灯 转向信号灯 示廓灯 倒车灯 喇叭 喇叭继电器 闪光继电器等 仪表系统 电流表 水温传感器及水温表 机油压力传感器及机油压力表 燃油量传感器及燃油量表 发动机转速表 车速表 里程表等 辅助电器设备系统 电动挡风玻璃刮水器 晶体管电动汽油泵 收录机 车门玻璃电动升降器 电子防盗器等 9 汽车电器与电子控制系统的组成和特点 现代汽车除上述六大基本系统外还具有以下一些电子控制系统 发动机电子控制燃油喷射系统 电子控制自动变速系统 制动防抱死及驱动防滑转控制系统 巡航控制系统 安全气囊及安全带控制系统 电子控制动力转向系统 汽车悬架控制系统 10 本田 雅阁 2 2EX轿车 96款 ABS控制器 型号 ABS8 SV4 L 11 12 单片微机 电磁阀驱动器 接线插口 13 14 汽车电器及电子控制系统的发展趋势 总的发展趋势为 一般电气器件电子器件微电脑控制器件 电子技术正成为支撑现代汽车工程的基础技术之一 使现代汽车迅速成为机电一体化和多种高新技术综合集成的系统 15 16 2 17 现代汽车电子设备可分为以下几类 一 发动机电子控制设备有 电子点火装置 电子燃油喷射系统 防爆燃系统 汽缸变排量控制系统 汽车发电机调节系统 柴油机快速起动系统 发动机气门正时控制系统 二 保证行车安全的电子控制设备有 制动防抱死系统 ABS 驱动防滑系统 电子控制式气囊和安全带装置 灯光照明距离调节系统 轮胎压力调节系统 防撞车报警系统 汽车离地间隙调节系统 汽车事故记录仪 驾驶员异常情况检验仪 三 乘坐舒适 操纵方便性电子控制设备有 速度控制调节系统 自动变速系统 自适应空调控制系统 座椅调节系统 收录机 电视机等音响系统 车内噪声控制系统 电子控制式动力转向系统 四轮转向控制系统 4WS 四轮驱动控制系统 4WD 主动悬挂系统 汽车语音控制系统 18 四 汽车工况信息及通讯电子控制设备有 汽车工况检测和提示系统 油耗指示仪 电子仪表板 保养间隔指示仪 汽车车轮监测仪 汽车状态监测与故障诊断系统 汽车定位导向装置 19 4 20 5 21 汽车电器及电子控制系统的发展趋势 总的发展趋势为 一般电气器件电子器件微电脑控制器件电子技术正成为支撑现代汽车工程的基础技术之一 使现代汽车迅速成为机电一体化和多种高新技术综合集成的系统 计算机网络和信息技术不仅可以把汽车各个部件的独立控制模块联接成一个整体 使汽车朝着自动化 智能化方向发展 而且使汽车与环境和社会的有机融合成为可能 例如 智能车辆高速公路 IVHS 车辆信息系统 VICS 汽车办公室等 22 7 23 课程章节 第一章概述第二章传感器第三章电控汽油喷射系统第四章汽油机点火控制第五章发动机辅助电控系统第六章典型发动机集中控制系统第七章自动变速器第八章汽车防滑控制系统第九章汽车行驶控制系统 24 第一章概述 本章讨论三个方面的内容 1汽车电子技术的发展背景2汽车电子控制系统的一般组成3汽车电子控制技术基础知识 25 第一节汽车电子技术的发展背景 一 汽车电子技术的发展历程 基本概念 汽车电子的概念汽车电子 用于汽车控制 开发和车载设备管理的各类电子装置 狭义上讲是汽车内部的电子系统 广义上还包括车外电子系统 与汽车相关的交通 通信等设施和平台 26 汽车电子的分类按照物理位置上分车外电子 车际网络设施 通信网络 定位导航 智能交通 车内电子 车载电子 汽车电子控制系统 按照对汽车行驶性能作用的影响分为两类 汽车电子控制系统 汽车电子控制系统和车上的机械系统配合使用 即机电一体化控制系统 包括发动机 底盘和车身电子控制 车载电子装置 是指在汽车环境条件下能够独立使用的电子装置 和汽车本身的动力行驶性能无关 如导航系统 音响 车载通信系统和上网设备等 27 汽车电子车外电子车内电子车际网络设施 通信网络定位导航 智能交通车载电子 导航系统 汽车电子控制系统音响 车载通信系统和上网设备发动机电子控制底盘电子控制车身电子控制 28 汽车电子技术的发展历程汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车工业需求推动下进行的 其发展历程分为四个阶段 第一阶段 1950年 1970年 电子技术开始应用到汽车零件的开发 其特征 晶体管 个别零部件的应用 第二阶段 1970年 1990年 电子技术应用于汽车部件的开发 其特征 微处理器 汽车各大总成部件功能的集成 出现了大量高可靠性 高效率的复杂电子控制系统 29 第三阶段 1990年 2000年 车载网络阶段采用先进的微电子技术 车载网络技术 集成智能功率器件 智能传感器 大容量非易失存储器 专用集成电路 形成汽车上的分布式 网络化的电子控制系统 车辆通过网络连成一个多ECU 多节点的有机整体 汽车性能更加完善 技术特征 功能多样化 各种智能化控制功能 自动巡航 自动启停 自动避撞 技术一体化 机 液 电 磁一体化系统集成化 各系统综合集成控制通信网络化 以CAN总线为基础的整车各大总成信息共享的分布式控制系统 车载移动通信 30 第四阶段 2000年以后 车际网络阶段目前 美国 欧洲 日本在完善汽车之外的交通 通信等平台设施 将车际通信和网络纳入整个国家信息系统 统一进行平台建设 例如驾驶员信息系统 智能交通系统 公路自动收费系统 定位导航系统等 汽车电子技术的发展趋势汽车在满足安全 节能 环保的同时 将进一步满足人们的生活需要 向舒适 便利 高效 数字化 信息化 智能化发展 汽车将成为开放分布式车上系统控制平台 车际网络技术 智能汽车和智能交通系统 31 汽车电子工业的类型 32 二 汽车电子的发展背景 安全 环保 节能推动汽车技术发展 电子信息技术发展推动汽车技术集成和智能 汽车电子技术应用的优越性 安全 节能 环保 舒适 维修 33 第二节汽车电子控制系统的一般组成 一 电子控制系统的一般组成电子控制系统一般由检测反馈单元 指令及信号处理单元 转换放大单元 执行器和动力源 34 检测反馈单元 通过传感器检测受控参数或其它中间变量 放大转换后用来显示信号或者反馈信号 指令及信号处理单元 接受指令或反馈信号 进行比较 变换 运算 逻辑推理等处理 转换放大单元 将指令信号按不同方式进行相互转换和线性放大 使功率足以控制执行器和驱动受控对象 执行器 直接驱动受控对象 动力源 为各单元提供能源 35 二 自动控制系统的分类工程自动控制系统分类方式有以下几种 按控制系统有无反馈分为 开环控制系统 闭环控制系统 按输入量变化的规律分为 恒值控制系统 随动控制系统 过程控制系统 按系统传输信号对时间的关系分为 连续控制系统 离散控制系统 按系统输入量和输出量的关系分为 线性系统 非线性系统 36 ECU根据传感器的信号对执行器进行控制 但不去检测控制结果 开环控制系统 37 也叫反馈控制 在开环的基础上 它对控制结果进行检测 并反馈给ECU 氧传感器 闭环控制系统 38 简化的汽车电子控制系统模型信号输入装置 各种传感器 采集控制系统的信号 并转换成电信号输送给ECU 电子控制单元 ECU 给各传感器提供参考电压 接受传感器信号 进行存储 计算和分析处理后向执行器发出指令 执行器 由ECU控制 执行某项控制功能的装置 39 三 汽车电子控制系统简介汽车电子控制系统分为以下四种 发动机和动力传动集中控制系统发动机集中控制系统 自动变速控制系统 防滑控制系统等 底盘综合控制和安全系统车辆稳定控制系统 巡航控制系统 防撞控制系统 智能车身电子系统自动座椅系统 智能照明系统 夜视系统 防盗系统 通信与信息 娱乐系统 车载电子 导航系统 音响系统 交通信息系统等 40 发动机电子控制系统组成 41 42 43 第三节汽车电子控制技术基础知识 一 汽油机的排放与净化二 汽油机对点火系统的要求 44 一 汽油机的排放与净化 HC 碳氢化合物 的生成机理燃料不完全燃烧 混合气过浓过稀 怠速减速暖车HC排放增加 CO的生成机理局部缺氧 低温不完全燃烧 CO含量取决于空燃比 NOx NO2 NO 的生成机理空气高温反应 温度越高 高温时间越长 氧气越浓NOx生成量越多 45 影响排放中有害气体生成的因素 空燃比 A F CO 低于理论空燃比14 7浓度大 16附近起数值低 HC 17以内 随空燃比增大排放减少 大于17 燃烧不良排放浓度增加 NOx 15 5 16排放浓度最大 点火时刻CO 点火时刻对CO影响不大 过分推迟没时间氧化 排放会增加 HC 推迟点火排气温度上升 促进氧化 HC浓度下降 NOx 点火提前 燃烧温度增加 排放浓度增加 46 排气净化的后处理 二次空气供给装置空气送到各缸排气门附近 利用排气高温 使排放HC和CO再燃烧 三元催化转换器现代汽车普遍应用 后续章节将具体介绍 废气再循环 EGR 用于减少NOx的排放量 后续章节将具体介绍 47 二 汽油机对点火系统的要求 发动机对点火系的要求三个基本要求 能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压影响电压因素有 电极间隙和形状 电极温度和极性 混合气压力和温度 发动机工况 火花应具有足够能量火花能量 火花电压 火花电流 火花持续时间发动机正常工作所需能量很小 1 5mJ 起动 怠速 节气门急剧打开 为保证可靠点火 需较高能量 50 80mJ 48 最佳点火提前角 点火时刻不同发动机最佳点火提前角不同 同一发动机不同工况最佳点火提前角不同 影响因素 发动机转速 转速越高 最佳提前角越大 负荷 同一转速下 负荷增大 混合气增多 燃烧速度加快 点火最佳提前角减小 空