汽车电子测控技术-1

1、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学主讲教师：赵永平主讲教师：赵永平汽车电子测控技术汽车电子测控技术本科生创新研修课程本科生创新研修课程哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车汽车是是20世纪最伟大的发明之一，是一种世纪最伟大的发明之一，是一种重要重要的的交通运输工具交通运输工具。汽车工业汽车工业是一个是一个技术密集型的技术密集型的产业产业，对其它行，对其它行业有很大业有很大的带动的带动作用，因此世界上作用，因此世界上许多许多国家都国家都把汽车工业把汽车工业作为国民经济作为国民经济的支柱产业的支柱产业。我国也把汽车工业我国也把汽车工业列为了我国的支柱列为了我国的支柱产业产业之一。之一。哈尔滨工业大学哈尔滨工业

2、大学发展了发动机电子管理系统来监测发动机缸内压力、发展了发动机电子管理系统来监测发动机缸内压力、爆震、气门定时等，并实行定时控制。爆震、气门定时等，并实行定时控制。采用高能无触点电子点火和电控汽油喷射系统。提高采用高能无触点电子点火和电控汽油喷射系统。提高汽车动力经济性、降低有害汽车动力经济性、降低有害气体的气体的排放排放。汽柴油机增压技术，使内燃机功率得以成倍提高。汽柴油机增压技术，使内燃机功率得以成倍提高。采用变排量技术的发动机，可满足不同运行工况对发采用变排量技术的发动机，可满足不同运行工况对发动机功率的要求。动机功率的要求。使使用用多气门（如每缸多气门（如每缸4个气门）和可变气门升程和

3、正个气门）和可变气门升程和正时技术。发动机速度较低时打开升程小的凸轮轴工作，以时技术。发动机速度较低时打开升程小的凸轮轴工作，以保证进气气流的速度；发动机速度较高时打开升程较大的保证进气气流的速度；发动机速度较高时打开升程较大的凸轮轴凸轮轴，以保证进气的流量。以保证进气的流量。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学发展了半自动自适应减振及悬架系统发展了半自动自适应减振及悬架系统、VDC动力稳定控制动力稳定控制系统系统、SCS车辆稳定性控制系统车辆稳定性控制系统(Stability Control System)、可、可变助动力转向系统变助动力转向系统(Variable-assist Power Stee

4、ring)、电控变速、电控变速箱、圆盘式无级变速器和五连杆双叉后悬挂系统等来增加汽车箱、圆盘式无级变速器和五连杆双叉后悬挂系统等来增加汽车乘坐的舒适性和汽车的驾驶性能。乘坐的舒适性和汽车的驾驶性能。发展发展并成为汽车标准配置的安全气囊并成为汽车标准配置的安全气囊。可。可为驾驶员及全车为驾驶员及全车乘客提供保护。乘客提供保护。ABS（制动防抱死系统）是提高汽车主动安全性的重要设（制动防抱死系统）是提高汽车主动安全性的重要设施，已成为汽车的标准配置施，已成为汽车的标准配置。汽车汽车自动求救电话安全系统对汽车碰撞后求助、车钥匙忘自动求救电话安全系统对汽车碰撞后求助、车钥匙忘在车内、忘记停车地点、行驶

5、中迷失方向等都能自动求助。激在车内、忘记停车地点、行驶中迷失方向等都能自动求助。激光雷达扫描防碰撞警报系统能扫描移动物体的加速度和相对距光雷达扫描防碰撞警报系统能扫描移动物体的加速度和相对距离，及时警告驾驶员刹车或避让。驾驶员疲劳警告离，及时警告驾驶员刹车或避让。驾驶员疲劳警告系统。系统。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学5、TCS驱动力控制系统（驱动力控制系统（Traction Control System）在主从）在主从动轮转速不一致产生滑动时，减少发动机功率输出而对驱动动轮转速不一致产生滑动时，减少发动机功率输出而对驱动力进行控制。力进行控制。6、轮胎动态检测装置。、轮胎动态检测装置。7、自动

6、驾驶系统使汽车在高速公路上实现自动巡航。、自动驾驶系统使汽车在高速公路上实现自动巡航。 系统的软件库解决图像识别和处理、自动驾驶决策和自系统的软件库解决图像识别和处理、自动驾驶决策和自动控制等。双目摄像系统随时检测交通状况。动控制等。双目摄像系统随时检测交通状况。 电子转向盘实现自动转向。电子转向盘实现自动转向。 电子自动变速超车系统控制汽车行驶速度以及自动灯光电子自动变速超车系统控制汽车行驶速度以及自动灯光喇叭系统和自动制动系统使汽车行驶更安全。喇叭系统和自动制动系统使汽车行驶更安全。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 研究开发了研究开发了汽车，汽车，汽车汽车零部件使用零部件使用，设，设计计出结构

7、更合理质量更轻的传动系零件等。出结构更合理质量更轻的传动系零件等。 过去过去汽车上使用的材料为钢材汽车上使用的材料为钢材65%，塑料，塑料11，铝仅占，铝仅占4%。在。在近近10年内年内，钢材，钢材使用率将由使用率将由65下降到下降到30。 研究研究表明，汽车上可使用铝材的地方全使用铝材，则整车表明，汽车上可使用铝材的地方全使用铝材，则整车质量可减轻质量可减轻382 .5kg，轿车质量每减轻轿车质量每减轻10，燃油耗可降低，燃油耗可降低8到到10。 使用使用来来降低汽车整车质量降低汽车整车质量。并具有耐腐蚀，并具有耐腐蚀，无毒且无毒且阻燃，阻燃，保温、抗老化、抗静电、防紫外保温、抗老化、抗静电

8、、防紫外线辐射，成型工艺可设计性线辐射，成型工艺可设计性好等特点。好等特点。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 个性化个性化设计按客户要求和设计者个性设计，从而使批设计按客户要求和设计者个性设计，从而使批量流水化生产变成单件或小批量生产。汽车专用化将汽车量流水化生产变成单件或小批量生产。汽车专用化将汽车用途分开，比如旅游、上班和购物用不同的汽车。概念车用途分开，比如旅游、上班和购物用不同的汽车。概念车（Concept Vehicle)是体现超前设计和制造水平的样车，不是体现超前设计和制造水平的样车，不具备经济规模生产，展示制造厂雄厚的科研和新产品开发具备经济规模生产，展示制造厂雄厚的科研和新产品开发

9、能力，起能力，起“引导消费引导消费”的作用。现在已有直接将概念车的作用。现在已有直接将概念车投投入生产入生产的趋势的趋势。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 汽车内燃机使用的代用燃料有醇类液体燃料（甲醇和乙汽车内燃机使用的代用燃料有醇类液体燃料（甲醇和乙醇），气体燃料（气态和液态天然气、气态和液态氢气、沼醇），气体燃料（气态和液态天然气、气态和液态氢气、沼气、液化石油气），同时开发燃料电池和其他电池的电动汽气、液化石油气），同时开发燃料电池和其他电池的电动汽车等。代用燃料可降低汽车的有害排放，同时扩大汽车动力车等。代用燃料可降低汽车的有害排放，同时扩大汽车动力能源范围。发动机采用高效低污染燃烧方式如

10、稀薄燃烧、排能源范围。发动机采用高效低污染燃烧方式如稀薄燃烧、排气再循环等来达到节能和环保要求。气再循环等来达到节能和环保要求。 我国我国 “九五九五”期间，加大了研究发展电动汽车的期间，加大了研究发展电动汽车的力度；力度； “十五十五”期间，提出建立汽车计算平台的概念，大力发期间，提出建立汽车计算平台的概念，大力发展汽车电子技术。展汽车电子技术。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学第一讲第一讲 总总 论论测量测量控制控制汽车汽车p 汽车上的测控技术汽车上的测控技术p 汽车零部件生产、整车组装过程中的测控技术汽车零部件生产、整车组装过程中的测控技术视频视频1视频视频2哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学在汽车

11、上进行测试在汽车上进行测试哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学电子技术电子技术的发展的发展相关的相关的社会背景社会背景汽车的发展汽车的发展+20世纪世纪60年代年代70年代年代80年代年代90年代年代发明晶体管发明晶体管发明集成电路发明集成电路发明光纤发明光纤发明微型计算机发明微型计算机光纤通信光纤通信卫星通信卫星通信第五代计算机第五代计算机人工智能人工智能排放控制排放控制第二次石油危机第二次石油危机温室效应问题温室效应问题石油危机石油危机采用晶体管实现采用晶体管实现维修方便、提高性能维修方便、提高性能发动机具备智能发动机具备智能功能，抑制排放功能，抑制排放更高智能程度低更高智能程度低排放，低燃油消耗

12、排放，低燃油消耗人工智能、人工智能、交通系统协调管理交通系统协调管理辅助驾驶辅助驾驶哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学最初电仅作为点火装置应用于汽车上。最初电仅作为点火装置应用于汽车上。 1886年年德国奔驰（德国奔驰（Benz）发明了利用电池和线圈）发明了利用电池和线圈 的的点火方点火方法，由此开发了车用点火装置，并第一次用于奔驰汽车上了之法，由此开发了车用点火装置，并第一次用于奔驰汽车上了之后，电用于照明灯。后，电用于照明灯。 1912年年卡迪拉克设计开发者之一的美国人弗朗克林一卡特卡迪拉克设计开发者之一的美国人弗朗克林一卡特灵（灵（Charles Franklin Kertering)首先发明

13、了启动装置，并首首先发明了启动装置，并首次应用于卡迪拉克汽车上。次应用于卡迪拉克汽车上。 1920年年美国开发研制出蓄电池一线圈式点火装置。美国开发研制出蓄电池一线圈式点火装置。 1930年年左右，博世公司开发研制出高压磁电式点火装置。左右，博世公司开发研制出高压磁电式点火装置。同年开发真空式车用收音机，但因真空管抗振性差，所占空间同年开发真空式车用收音机，但因真空管抗振性差，所占空间大，耗电量大等原因而未能得到普及。大，耗电量大等原因而未能得到普及。 1948年年发明了晶体管，并逐步替代了真空管。发明了晶体管，并逐步替代了真空管。 1958年年发明了发明了IC集成电路。集成电路。哈尔滨工业大

14、学哈尔滨工业大学 1960年年半导体元件开始应用于汽车上。最初是在交流发电半导体元件开始应用于汽车上。最初是在交流发电机整流器上采用硅二极管，之后在调压器、晶体管点火系等上机整流器上采用硅二极管，之后在调压器、晶体管点火系等上得到广泛应用。得到广泛应用。 1967年后年后，IC应用于汽车上。如应用于汽车上。如IC化电压调节器，化电压调节器，IC化点化点火模块等。同时，开发了模拟电路式汽油喷射装置、定车速装火模块等。同时，开发了模拟电路式汽油喷射装置、定车速装置、置、ABS控制装置、变速器控制装置等。但当时由于成本高而控制装置、变速器控制装置等。但当时由于成本高而未能普及，仅作为技术储备。未能普

15、及，仅作为技术储备。 1970年后年后，基于美国发布的关于安全、排放、油耗的三大，基于美国发布的关于安全、排放、油耗的三大法规，车用电子技术得到了迅速的发展。为此开发耗电量少的法规，车用电子技术得到了迅速的发展。为此开发耗电量少的IC。 1971年年，微机问世，并于，微机问世，并于1976年由通用汽车公司首先应年由通用汽车公司首先应用于汽车点火控制上。改善动力性和经济性。用于汽车点火控制上。改善动力性和经济性。 1980年以后年以后，尖端技术的发展，用户要求的多样化，以及，尖端技术的发展，用户要求的多样化，以及微机的普及和数字化控制的发展，使电子技术应用于整车控制微机的普及和数字化控制的发展，

16、使电子技术应用于整车控制上，使整车综合控制技术得到了全面的发展。上，使整车综合控制技术得到了全面的发展。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 最高车速（最高车速（km/h） 最大爬坡度（）最大爬坡度（） 0一一100 km加速时加速时间间（s） 驱动车轮输出功率驱动车轮输出功率(kW) 驱动车轮驱动力驱动车轮驱动力(kN) 汽车燃油消耗量（汽车燃油消耗量（L/100 km） 侧倾稳定角（侧倾稳定角（ ）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 额定转速（额定转速（r/min ) 怠速转速（怠速转速（r/min ) 发动机功率（发动机功率（kW） 发动机燃料消耗量发动机燃料消耗量g/(kWh) 单缸断火（油）转速下

17、降值（单缸断火（油）转速下降值（r/min ) 汽油车怠述排放汽油车怠述排放CO（）、（）、HC（10-6） 柴油车自由加速烟度（柴油车自由加速烟度（FSN) 排气温度（排气温度（） 异响异响 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 蓄电池电压（蓄电池电压（V) 初级电路电压（初级电路电压（V） 断电器触点间隙（断电器触点间隙（mm） 断电器触点闭合角（断电器触点闭合角（） 各缸点火波形重叠角（各缸点火波形重叠角（ ） 点火提前角（点火提前角（ ） 各缸点火电压值（各缸点火电压值（kV) 各缸点火电压短路值（各缸点火电压短路值（kV) 点火系最高电压值（点火系最高电压值（kV) 火花塞加速特性（火花塞加

18、速特性（kV) 电容器电容器容量（容量（F) 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 冷却液温度（冷却液温度（） 冷却液液面高度冷却液液面高度 散热器冷却液散热器冷却液入入口和出口温度（口和出口温度（） 风扇风扇传动传动张力张力N/(1015)mm 机油机油压力（压力（kPa） 机油机油温度（温度（） 机油机油含铁量（）含铁量（） 机油机油介电常数介电常数哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 燃油泵出口关闭压力燃油泵出口关闭压力（kPa） 空气滤清器进口压力（空气滤清器进口压力（kPa） 电喷发动机喷油量（电喷发动机喷油量（mL） 电喷发动机各缸喷油不均匀度（）电喷发动机各缸喷油不均匀度（） 气缸气缸压力（压力

19、（MPa) 曲轴箱曲轴箱窜气量（窜气量（L/min ) 气缸气缸漏气量（）漏气量（） 进气管进气管真空度（真空度（kPa)哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 传动传动系机械传动效率系机械传动效率 传动传动系游动间隙系游动间隙（ ） 异响异响 制动距离制动距离（m) 制动力制动力（N） 制动制动阻滞力（阻滞力（N) 驻驻车制动力（车制动力（N） 制动减速度制动减速度（m/s2） 制动制动系协调时间系协调时间（s） 制动制动完全释放时间（完全释放时间（s）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 车轮车轮侧滑量（侧滑量（m/km） 车轮车轮前束（前束（mm） 车轮车轮外倾角外倾角（ ） 主主销后倾角销后倾角（ ）

20、主主销内倾角销内倾角（ ） 转向转向轮最大转向角轮最大转向角（ ） 最小转弯半径最小转弯半径（m） 转向转向盘最大自由转动量盘最大自由转动量（ ） 转向转向盘外缘最大切向力（盘外缘最大切向力（N）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 车轮车轮不平衡量（不平衡量（g） 车轮车轮端面圆跳动（端面圆跳动（mm） 轮胎轮胎胎冠花纹深度（胎冠花纹深度（mm） 发光强度发光强度（cd) 光轴光轴偏斜量偏斜量（mm） 车速车速表允许误差（）表允许误差（） 喇叭喇叭A声级噪声（声级噪声（dB) 客车客车车内车内A声级噪声（声级噪声（dB) 驾驶员驾驶员耳旁耳旁A声级噪声声级噪声(dB)哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（1

21、）电子技术等多学科技术的发展）电子技术等多学科技术的发展（2）商家对扩大市场份额和附加利润的不断追求）商家对扩大市场份额和附加利润的不断追求（3）不断适应各个时期的社会背景（如高速公路）不断适应各个时期的社会背景（如高速公路 网、能源网、能源危机和环境污染等），满足人们对汽车危机和环境污染等），满足人们对汽车 使用性能的更高使用性能的更高要求（舒适性、安全性、操作方便和信息化等）。要求（舒适性、安全性、操作方便和信息化等）。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学1-路面传感器；路面传感器；2-碰撞检测传感器；碰撞检测传感器；3-吸收步行者冲击的车身结构；吸收步行者冲击的车身结构；4-吸收冲撞的车身结构；

22、吸收冲撞的车身结构；5-车速传感器、车速传感器、加速度传感器；加速度传感器；6-火灾检测传感器；火灾检测传感器；7-各种信息显示板（导行系统）；各种信息显示板（导行系统）；8-防水挡风玻璃；防水挡风玻璃；9-安全气囊；安全气囊；10-车车辆位置传感器；辆位置传感器；11、15、19-障碍物传感器（后方、侧方、前方）；障碍物传感器（后方、侧方、前方）；12-车门内侧锁定解除装置；车门内侧锁定解除装置；13-空气压空气压力传感器；力传感器；14-驾驶员状态传感器；驾驶员状态传感器；16-驱动记录仪；驱动记录仪；17-转向角传感器；转向角传感器；18-自动操纵装置；自动操纵装置；20-车辆之间距离车

23、辆之间距离传感器；传感器；21-步行者保护及防止撞倒前部结构；步行者保护及防止撞倒前部结构；22-提高目视性和目视性的照明系统提高目视性和目视性的照明系统先进的安全车辆系统（先进的安全车辆系统（ASV）概念）概念哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车汽车电子产品电子产品满足各种使用要求满足各种使用要求大量生产大量生产产品的延续性产品的延续性低成本低成本长期使用长期使用适应苛刻的使用环境适应苛刻的使用环境（电噪声、电压变动、温度、湿度及振动等）（电噪声、电压变动、温度、湿度及振动等）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 包括：包括： 燃油经济性、动力性、尾气排放、制动性、操纵稳定性、燃油经济性、动力性、尾气排

24、放、制动性、操纵稳定性、平顺性、安全性、弱附着路面的通过性等。平顺性、安全性、弱附着路面的通过性等。 为了满足人类多方面的需要，还有许多附加的功能，诸为了满足人类多方面的需要，还有许多附加的功能，诸如自动空调、安全气囊、电话、自动门窗、防盗、通信、自如自动空调、安全气囊、电话、自动门窗、防盗、通信、自动导航等各种其他自动装置。动导航等各种其他自动装置。 从测控系统的设计方面看，共性的问题是：从测控系统的设计方面看，共性的问题是：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学控制算法控制算法ECU能量输入能量输入外部扰动外部扰动执行机构执行机构被控对象被控对象动态模型动态模型传感装置传感装置动作要求动作要求偏差偏

25、差输出输出+控制系统的一般结构框图控制系统的一般结构框图哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 (1) 动态建模对于要满足给定要求的电子控制系统，通动态建模对于要满足给定要求的电子控制系统，通常都需要建立控制系统的动态模型（或标定系统的数据模常都需要建立控制系统的动态模型（或标定系统的数据模型）。型）。 (2) 为了实现对被控对象的精确控制，需要通过传感装为了实现对被控对象的精确控制，需要通过传感装置和测量电路测量被控对象的变化信息。置和测量电路测量被控对象的变化信息。 (3) 执行机构把期望的动作要求转化为准确的动作。执行机构把期望的动作要求转化为准确的动作。 (4) 控制算法根据测量信号（对象输出）

26、和期望的动作控制算法根据测量信号（对象输出）和期望的动作要求（要求（输入）输入）之间的偏差，基于系统的动态模型，进行控之间的偏差，基于系统的动态模型，进行控制器的设计，满足系统在不同条件下的使用要求。制器的设计，满足系统在不同条件下的使用要求。 (5) 电子控制装置又称作电子控制装置又称作ECU (Electronic Control Unit)，是，是实现控制算法（软件或程序）的载体实现控制算法（软件或程序）的载体硬件装置。硬件装置。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车电器与电控系统组成汽车电器与电控系统组成电源系统电源系统起动系统起动系统点火系统点火系统照明信号系统照明信号系统仪表系统仪表系统

27、辅助电器系统辅助电器系统电子控制系统电子控制系统1234567哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 电源系统电源系统由蓄电池、发电机及调节器等组成，两者并联，其由蓄电池、发电机及调节器等组成，两者并联，其作用是向全车用电设备提供低压电能。作用是向全车用电设备提供低压电能。 起动系统起动系统主要由起动机和起动继电器等组成。主要由起动机和起动继电器等组成。 点火系统点火系统主要由点火线圈、分电器、点火器、火花塞等组成，主要由点火线圈、分电器、点火器、火花塞等组成，其作用是产生高压电火花，在压缩行程接近上止点时点燃汽油机其作用是产生高压电火花，在压缩行程接近上止点时点燃汽油机气缸中的可燃混合气。气缸中的可燃

28、混合气。 照明信号系统照明信号系统包括各种照明及信号灯、电喇叭、蜂鸣器等，包括各种照明及信号灯、电喇叭、蜂鸣器等，其作用是确保车内外照明，提供安全行车所必需的信号，以保证其作用是确保车内外照明，提供安全行车所必需的信号，以保证各种运行条件下的人车安全。各种运行条件下的人车安全。 仪表系统仪表系统主要有电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车主要有电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯等，其作用是监视汽车上速里程表、发动机转速表和各种报警灯等，其作用是监视汽车上各系统的运转和运行状况。各系统的运转和运行状况。 辅助电器系统辅助电器系统主要包括空调装置、音响视听装置

29、、电动刮水主要包括空调装置、音响视听装置、电动刮水器、风窗洗涤器、点烟器、防盗装置、门窗玻璃升降器、座椅调器、风窗洗涤器、点烟器、防盗装置、门窗玻璃升降器、座椅调节器等，向驾驶员和乘客提供舒适、方便、娱乐的环境。节器等，向驾驶员和乘客提供舒适、方便、娱乐的环境。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 即计算机控制系统，是指由微即计算机控制系统，是指由微机控制的装置，包括发动机电控系统、底盘电控系机控制的装置，包括发动机电控系统、底盘电控系统、车身电控系统、空调控制系统和其他控制系统。统、车身电控系统、空调控制系统和其他控制系统。 其中其中发动机电控系统发动机电控系统主要有电控汽油喷射、电主要有电控汽油

30、喷射、电控点火、怠速控制、排放控制、进气控制等；控点火、怠速控制、排放控制、进气控制等； 底盘电控系统底盘电控系统主要有防抱死制动控制、驱动防主要有防抱死制动控制、驱动防滑控制、电控自动变速器、电控悬挂系统、电控动滑控制、电控自动变速器、电控悬挂系统、电控动力转向系统、电控巡航系统等；力转向系统、电控巡航系统等； 车身控制系统车身控制系统主要有安全气囊控制系统、电子主要有安全气囊控制系统、电子灯光控制系统、信息显示系统等。灯光控制系统、信息显示系统等。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车电气系统的特点：汽车电气系统的特点：1) 低压低压汽车电系的额定电压为汽车电系的额定电压为12V或或24V; 2

31、) 直流直流蓄电池为直流电源，其放电后必须用直蓄电池为直流电源，其放电后必须用直 流电对其充电，故汽车电系为一直流电系；流电对其充电，故汽车电系为一直流电系；3) 单线制单线制从电源到用电设备只用一根导线连从电源到用电设备只用一根导线连 接，而将发动机、底盘等金属机体作为公共导接，而将发动机、底盘等金属机体作为公共导 线；线；4) 负极搭铁负极搭铁采用单线制时将电源的负极接到车采用单线制时将电源的负极接到车 架上，俗称负极搭铁。架上，俗称负极搭铁。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学动力传动装置的控制动力传动装置的控制车辆控制车辆控制车身控制车身控制领航系统领航系统汽油机的控制汽油机的控制柴油机的控制

32、柴油机的控制变速箱的控制变速箱的控制汽油喷射（汽油喷射（EFI）点火控制（点火控制（ESA）怠速控制（怠速控制（ISC）EGR控制控制进气系统控制进气系统控制VE型电控分配泵型电控分配泵TICG泵泵高压共轨式喷射系统高压共轨式喷射系统泵喷嘴泵喷嘴单体泵单体泵悬挂系统悬挂系统定车速系统定车速系统转向控制转向控制ABS控制控制牵引力控制牵引力控制4WS控制控制空调自动控制空调自动控制数字仪表化数字仪表化刮水器控制刮水器控制高速车门自动锁死控制高速车门自动锁死控制障碍物探测障碍物探测安全气囊安全气囊防盗系统防盗系统整车控制整车控制哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 随着电子技术的发展，汽车电子控制装置普遍

33、采用的是随着电子技术的发展，汽车电子控制装置普遍采用的是以微处理器为核心的数字系统，它具有很强功能的信息处理以微处理器为核心的数字系统，它具有很强功能的信息处理技术能力。技术能力。 为了最大限度地提高汽车的使用性能，如燃油经济性、为了最大限度地提高汽车的使用性能，如燃油经济性、动力性，系统工作的可靠性，乘员舒适性、安全性，操作方动力性，系统工作的可靠性，乘员舒适性、安全性，操作方便性等，电子控制装置需要各种必要的信息，以实现各类精便性等，电子控制装置需要各种必要的信息，以实现各类精确控制。传感器用来提供这些必要的信息。在某些汽车上，确控制。传感器用来提供这些必要的信息。在某些汽车上，传感器就多

34、达传感器就多达50多个。多个。 例如，提高发动机性能，关键在于精确控制燃油喷射量例如，提高发动机性能，关键在于精确控制燃油喷射量和点火时间。确定这两个参数就需要许多信息，在汽车上就和点火时间。确定这两个参数就需要许多信息，在汽车上就得装用温度传感器、空气流量传感器、曲轴位置传感器以及得装用温度传感器、空气流量传感器、曲轴位置传感器以及测定排气中氧气浓度传感器等。测定排气中氧气浓度传感器等。 可以说，汽车电子技术成功与否在很大程度上取决于传可以说，汽车电子技术成功与否在很大程度上取决于传感器。感器。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学车用传感器，按检测项目可分为：车用传感器，按检测项目可分为： 1) 温

35、度传感器；温度传感器； 2) 压力传感器；压力传感器； 3) 空气流量传感器；空气流量传感器； 4) 位置、角度传感器；位置、角度传感器； 5) 气体浓度传感器；气体浓度传感器； 6) 转速传感器；转速传感器； 7) 加速度传感器；加速度传感器； 8) 光量传感器；光量传感器； 9) 液位传感器；液位传感器； 10) 距离传感器；距离传感器； 11) 电流传感器；电流传感器； 12) 载荷传感器等。载荷传感器等。 设计或选用传感器时，除考虑传感器的测量范围、设计或选用传感器时，除考虑传感器的测量范围、精度、分辨率、响应速度等基本因素应符合要求之外，精度、分辨率、响应速度等基本因素应符合要求之外

36、，还要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。还要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 a电子燃油喷射控制电子燃油喷射控制 (1) 电控燃油喷射（电控燃油喷射（EFI，Electronic Fuel Injection) 1) 喷油量控制。喷油量控制。电子控制单元电子控制单元(ECU)根据空气流量传感器或根据空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、冷却进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器等所提供的信号，计算喷油脉冲宽度即喷油量。液温度传感器等所提供的信号，计算喷油脉冲宽度即喷油量。发动机各种工况下的最佳喷油量存储在

37、电子控制单元的存储器发动机各种工况下的最佳喷油量存储在电子控制单元的存储器中。中。 2) 喷油正时控制。喷油正时控制。当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，ECU除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。但在电子控将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。但在电子控制间歇喷射系统中，采用独立喷射时，电子控制单元还要对喷制间歇喷射系统中，采用独立喷射时，电子控制单元还要对喷射燃油的气缸辨别信号进行分析，根据发动机各缸的点火顺序射燃油的气缸辨别信号进行分析，根据

38、发动机各缸的点火顺序和发动机工况的不同而将喷油时间控制在最佳时刻。和发动机工况的不同而将喷油时间控制在最佳时刻。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学3) 怠速控制怠速控制(ISC)。发动机在汽车制动、空调压缩机发动机在汽车制动、空调压缩机工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同的怠速工况下，由的怠速工况下，由ECU控制怠速控制阀，使发动机控制怠速控制阀，使发动机处在最佳怠速稳定转速下运转。处在最佳怠速稳定转速下运转。4) 进气增压控制。进气增压控制。进气谐波增压控制是进气谐波增压控制是ECU根据发根据发动机转速传感器检测到的发动机转速信号，控制增动机转

39、速传感器检测到的发动机转速信号，控制增压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机的充气效率。保证获得最佳增压值。的充气效率。保证获得最佳增压值。5) 发电机输出电压的控制。发电机输出电压的控制。电子控制单元根据发动电子控制单元根据发动机转速传感器输人的转速、蓄电池温度等信息，控机转速传感器输人的转速、蓄电池温度等信息，控制励磁电流实现对发电机输出电压的控制。制励磁电流实现对发电机输出电压的控制。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学6) 排放控制。排放控制。废气再循环（废

40、气再循环（EGR）控制是当发动机的废气排放）控制是当发动机的废气排放温度达到一定值时，温度达到一定值时，ECU根据发动机的转速和负荷信号，控制根据发动机的转速和负荷信号，控制EGR阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降低排气中低排气中NOx 的排放量。的排放量。7) 电子节气门控制。电子节气门控制。在电控加速踏板中安装有一个电位器作为在电控加速踏板中安装有一个电位器作为传感器，它可把加速踏板的位置信息输入传感器，它可把加速踏板的位置信息输入ECU，ECU再根据发再根据发动机的工况，计算节气门位置的理论值，该理论值与发动机运动机的工况

41、，计算节气门位置的理论值，该理论值与发动机运行参数、加速踏板位置有关。可在燃油消耗优化的前提下，发行参数、加速踏板位置有关。可在燃油消耗优化的前提下，发挥较好的加速性。挥较好的加速性。 8) 冷起动喷油器控制。冷起动喷油器控制。为了提高发动机低温时冷机起动性能，为了提高发动机低温时冷机起动性能，在进气总管上安装了一个冷起动喷油器，其喷油时间由定时开在进气总管上安装了一个冷起动喷油器，其喷油时间由定时开关控制，或由电子控制单元和起动喷油器定时开关同时控制。关控制，或由电子控制单元和起动喷油器定时开关同时控制。ECU根据发动机冷却液温度信息，在冷机起动时加浓混合气，根据发动机冷却液温度信息，在冷机

42、起动时加浓混合气，以使起动顺利。以使起动顺利。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学9)燃油泵控制与燃油泵泵油量控制。燃油泵控制与燃油泵泵油量控制。在电控燃油喷射系统中，在电控燃油喷射系统中，燃油泵的控制方式有两种，一种是当点火开关打开后，燃油泵的控制方式有两种，一种是当点火开关打开后，ECU使使燃油泵运转燃油泵运转23s，以产生必要的油压。另一种控制方式是只有，以产生必要的油压。另一种控制方式是只有发动机运转时，燃油泵才投入运转。当发动机高转速、大负荷发动机运转时，燃油泵才投入运转。当发动机高转速、大负荷工作时，燃油泵高速运转以增加供油量；当发动机在低转速、工作时，燃油泵高速运转以增加供油量；当发动

43、机在低转速、小负荷工作时，燃油泵低速运转，以减少供油量。小负荷工作时，燃油泵低速运转，以减少供油量。10）断油控制。）断油控制。发动机的断油控制分为减速断油控制和超速断发动机的断油控制分为减速断油控制和超速断油控制。减速断油控制是汽车正常行驶中，驾驶员突然放松加油控制。减速断油控制是汽车正常行驶中，驾驶员突然放松加速踏板，速踏板，ECU根据转速信号将自动切断燃油喷射控制电路，使根据转速信号将自动切断燃油喷射控制电路，使燃油喷射中断，而当发动机转速下降到临界转速时，又能自动燃油喷射中断，而当发动机转速下降到临界转速时，又能自动恢复供油。超速断油控制是发动机加速时，当转速超过安全转恢复供油。超速断

44、油控制是发动机加速时，当转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将会在临界转速时将会在临界转速时切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速。切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学11）停车起动控制。）停车起动控制。在汽车停车数秒后，停车起动系在汽车停车数秒后，停车起动系统会发出控制信号将燃油切断。统会发出控制信号将燃油切断。 12）自诊断与报警。）自诊断与报警。当电子控制系统出现故障时，当电子控制系统出现故障时，ECU会点亮仪表板上的会点亮仪表板上的“发动机检查（发动机检查（CHECK ENGINE SOON）指示

45、灯，提醒驾驶员，发动机指示灯，提醒驾驶员，发动机已经出现故障，应立即停车检修。已经出现故障，应立即停车检修。ECU将故障以故将故障以故障码的形式存储在障码的形式存储在ECU的存储器中，维修人员通过的存储器中，维修人员通过诊断插座，使用专用诊断仪或采用人工方法读取故障诊断插座，使用专用诊断仪或采用人工方法读取故障信息。信息。 13）安全保险与备用功能。）安全保险与备用功能。当当ECU检测到电控系统检测到电控系统出现的故障时，会自动按照出现的故障时，会自动按照ECU预先设置的数据，预先设置的数据，使发动机保持运转，但发动机的性能有所下降，以便使发动机保持运转，但发动机的性能有所下降，以便尽快送到维

46、修站检修。尽快送到维修站检修。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(2) 电子点火控制电子点火控制 1) 点火提前角（点火提前角（Electronic Spark Advance）控制。）控制。在在ECU的存储器中存储着发动机在各种工况下最佳点火提前角。发动的存储器中存储着发动机在各种工况下最佳点火提前角。发动机运转时，机运转时，ECU根据发动机的转速和负荷信号确定基本提前角，根据发动机的转速和负荷信号确定基本提前角，并再根据其他信号进行修正，最后确定最佳点火提前角。以控并再根据其他信号进行修正，最后确定最佳点火提前角。以控制点火系统的工作。制点火系统的工作。 2) 通电时间（闭合角）与恒流控制（通

47、电时间（闭合角）与恒流控制（Dwell Control)。点火点火线圈初级电路在断开时需要保证足够大的断开电流，以使次级线圈初级电路在断开时需要保证足够大的断开电流，以使次级线圈产生足够高的次级电压。同时，线圈产生足够高的次级电压。同时，ECU根据蓄电池电压及发根据蓄电池电压及发动机转速信号等，控制点火线圈初级电路的通电时间。动机转速信号等，控制点火线圈初级电路的通电时间。 3) 爆燃控制爆燃控制(Knock Control)。当当ECU接收到爆燃传感器输接收到爆燃传感器输人的电信号后，人的电信号后，ECU对该信号进行处理并判断是否即将产生爆对该信号进行处理并判断是否即将产生爆燃，当检测到爆燃

48、信号后，燃，当检测到爆燃信号后，ECU立即推迟发动机点火提前角，立即推迟发动机点火提前角，采用反馈控制避免爆燃产生。采用反馈控制避免爆燃产生。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学b底盘控制底盘控制 (1) 电控自动变速器（电控自动变速器（ECT) 自动变速器控制系统根据节气门开度和车速信号计算换档自动变速器控制系统根据节气门开度和车速信号计算换档时刻，向相应的电磁阀通电，使换档阀动作，接通主油道和执时刻，向相应的电磁阀通电，使换档阀动作，接通主油道和执行阀的通路，挂上相应的档位。电子控制系统按照换档规律精行阀的通路，挂上相应的档位。电子控制系统按照换档规律精确地控制档位；自动变速器控制系统使用多个传

49、感器，如超速确地控制档位；自动变速器控制系统使用多个传感器，如超速档直接档离合器转速传感器、档直接档离合器转速传感器、1号车速传感器和号车速传感器和2号车速传感器，号车速传感器，用于换档时间控制。用于换档时间控制。 (2) 电控防抱死制动电控防抱死制动(ABS) 电控防抱死制动系统可以防止车辆制动时车轮抱死，提高电控防抱死制动系统可以防止车辆制动时车轮抱死，提高制动效能，防止汽车侧滑，保证行车安全，防止发生交通事故。制动效能，防止汽车侧滑，保证行车安全，防止发生交通事故。在现代轿车上，在现代轿车上，ABS系统多采用双回路控制，即在车轮上安装系统多采用双回路控制，即在车轮上安装使用两个、三个或四

50、个车轮轮速传感器。当某一个车轮将被抱使用两个、三个或四个车轮轮速传感器。当某一个车轮将被抱死时，死时，ECU根据车速信号，将发出指令使控制电磁阀打开或关根据车速信号，将发出指令使控制电磁阀打开或关闭控制油路，实行防抱死制动控制。闭控制油路，实行防抱死制动控制。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 (3) 电控动力转向电控动力转向(Electronic Control Power Steering) 电子控制动力转向系统，由车速传感器、和转矩传感器输入信号给电子控制动力转向系统，由车速传感器、和转矩传感器输入信号给ECU，ECU根据输人信号，确定助力转矩的大小和方向，通过电磁离合器和减速机根据输人信号

51、，确定助力转矩的大小和方向，通过电磁离合器和减速机构，将转矩加到转向机构上，实现电子动力转向。构，将转矩加到转向机构上，实现电子动力转向。 (4) 电控悬架电控悬架 电子控制悬架在汽车行驶过程中，它的刚度和阻尼可以随时调节，使其电子控制悬架在汽车行驶过程中，它的刚度和阻尼可以随时调节，使其达到最佳行驶平顺性和操纵稳定性。在电子控制悬架系统中的控制装置主要达到最佳行驶平顺性和操纵稳定性。在电子控制悬架系统中的控制装置主要有有ECU、信号输人装置和输出装置。信号输人装置主要有车速传感器、高度、信号输人装置和输出装置。信号输人装置主要有车速传感器、高度传感器、转角传感器、节气门位置传感器等，信号输出

52、装置即执行器。传感传感器、转角传感器、节气门位置传感器等，信号输出装置即执行器。传感器将信号输入器将信号输入ECU，经，经ECU处理后发出指令，由执行器控制悬架的刚度和阻处理后发出指令，由执行器控制悬架的刚度和阻尼力，使汽车平稳行驶。尼力，使汽车平稳行驶。 (5) 巡航控制巡航控制(CC) 汽车行驶中，可利用巡航汽车行驶中，可利用巡航(Cruise Control)控制装置对车速进行自动控制，控制装置对车速进行自动控制，即驾驶员的脚离开加速踏板后，汽车仍能按选定的速度稳定行驶，不需要反即驾驶员的脚离开加速踏板后，汽车仍能按选定的速度稳定行驶，不需要反复调节节气门大小，这样可以减少速度变化和驾驶

53、员长时间操作带来的疲劳。复调节节气门大小，这样可以减少速度变化和驾驶员长时间操作带来的疲劳。巡航控制系统主要由电子模块、速度控制传感器、电磁阀等组成。速度传感巡航控制系统主要由电子模块、速度控制传感器、电磁阀等组成。速度传感器是利用速度表轴驱动的装置，传感器输出的电压输入电子模块。电子模块器是利用速度表轴驱动的装置，传感器输出的电压输入电子模块。电子模块接收驾驶员控制开关与速度传感器输入的信号，通过电磁阀调整供给伺服装接收驾驶员控制开关与速度传感器输入的信号，通过电磁阀调整供给伺服装置的真空程度，进行车速控制。置的真空程度，进行车速控制。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学c安全行驶控制安全行驶控制

54、 (1) 安全气囊系统安全气囊系统 (SRS) 辅助乘员保护系统（辅助乘员保护系统（SRS, Supplemental Restraint System），简称），简称SRS安全气囊。安全气囊。SRS属于被动式安全系统，它是由安全气囊和带预紧装置属于被动式安全系统，它是由安全气囊和带预紧装置的安全带组成。当车辆发生前方一定角度的高速碰撞时，汽车前端的碰撞的安全带组成。当车辆发生前方一定角度的高速碰撞时，汽车前端的碰撞传感器和与传感器和与SRS电脑安装在一起的安全传感器就会检测到汽车突然减速的电脑安装在一起的安全传感器就会检测到汽车突然减速的信号，并将信号传送到信号，并将信号传送到SRS电脑；电

55、脑；SRS经过计算和比较后，立即向经过计算和比较后，立即向SRS气气囊组件内的电热引爆管发出点火指令，引爆电雷管，使点火药粉受热爆炸，囊组件内的电热引爆管发出点火指令，引爆电雷管，使点火药粉受热爆炸，产生的气体充人气囊，保护驾驶员和乘客的安全。与此同时安全带预紧装产生的气体充人气囊，保护驾驶员和乘客的安全。与此同时安全带预紧装置也引爆，使安全带收缩，减少二次冲击对乘员的伤害。置也引爆，使安全带收缩，减少二次冲击对乘员的伤害。 (2) 防撞系统防撞系统 为防止汽车追尾事故发生，安全车距自动控制装置中的多卜勒雷达（用为防止汽车追尾事故发生，安全车距自动控制装置中的多卜勒雷达（用作测速和测距传感器）

56、可以测出两车的距离、车速、相对车速等有关信息，作测速和测距传感器）可以测出两车的距离、车速、相对车速等有关信息，输入电脑后经过比较，若实测距离小于安全距离，电脑发出报警信息，若输入电脑后经过比较，若实测距离小于安全距离，电脑发出报警信息，若驾驶员未采取措施，执行器就会自动对汽车的制动系统起作用，使汽车减驾驶员未采取措施，执行器就会自动对汽车的制动系统起作用，使汽车减速，防止事故发生。当车距超过安全车距时，制动系统恢复正常，这样对速，防止事故发生。当车距超过安全车距时，制动系统恢复正常，这样对安全车距进行自动控制。安全车距进行自动控制。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 (3) 驱动防滑系统驱动防滑

57、系统(ASR, Automatic Slip Regulation) ASR的作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽的作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮打滑。车在非对称路面或转弯时驱动轮打滑。ABS和和ASR都需要轮速传感器输入都需要轮速传感器输入信号，都是对车轮滑移进行控制，因此信号，都是对车轮滑移进行控制，因此ABS和和ASR的的ECU组合在一起，四组合在一起，四个轮速传感器产生的车轮转速信号输入个轮速传感器产生的车轮转速信号输入ECU，ECU确定驱动车轮的滑移率确定驱动车轮的滑移率等。当滑移率超过规定值时，等。当滑移率超过规

58、定值时，ECU使副节气门步进电机动作，关小节气门，使副节气门步进电机动作，关小节气门，即减少发动机输出功率避免滑移；或者对发生滑移的驱动轮直接制动。由即减少发动机输出功率避免滑移；或者对发生滑移的驱动轮直接制动。由压力传感器和轮速传感器产生的信号反馈给压力传感器和轮速传感器产生的信号反馈给ECU，实行反馈控制，进一步，实行反馈控制，进一步降低驱动轮的滑移率，使之达到防止驱动轮滑转的要求。降低驱动轮的滑移率，使之达到防止驱动轮滑转的要求。 (4) 前照灯控制前照灯控制 安装在仪表板上的日照传感器在受到日光照射时会产生微弱电流，电安装在仪表板上的日照传感器在受到日光照射时会产生微弱电流，电流大小与

59、受光量成正比。这个电流经放大后控制继电器，即控制前照灯的流大小与受光量成正比。这个电流经放大后控制继电器，即控制前照灯的打开或关闭。在夜间行车时，为减少来往行车灯光的相互干扰，前照灯具打开或关闭。在夜间行车时，为减少来往行车灯光的相互干扰，前照灯具有远近光照射功能。这其中，日照传感器可以感受车外明暗情况，实现远有远近光照射功能。这其中，日照传感器可以感受车外明暗情况，实现远近光自动调节。驾驶员也可根据需要调整室内控制器，控制日照传感器放近光自动调节。驾驶员也可根据需要调整室内控制器，控制日照传感器放大器作用时所需光的强弱，以使系统根据环境灯光的明暗程度进行远近光大器作用时所需光的强弱，以使系统

60、根据环境灯光的明暗程度进行远近光的自动调节。的自动调节。 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学d信息传输信息传输 (1) 信息的显示与报警信息的显示与报警 电子信息中心可以监控发动机的工况及其他信息，当出电子信息中心可以监控发动机的工况及其他信息，当出现不正常情况时，可随时报警。报警系统传感器有机油压力现不正常情况时，可随时报警。报警系统传感器有机油压力传感器、各类液量传感器、温度传感器等，这些传感器向电传感器、各类液量传感器、温度传感器等，这些传感器向电脑提供信息，必要时启动报警电路进行报警。脑提供信息，必要时启动报警电路进行报警。 (2) 语音提示语音提示 语音提示包括语音警告和语音控制。语音警告