第一章 概述2015课件

1、四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术1汽车电子控制技术汽车电子控制技术学时： 理论教学 34学时 4学时实验 教材：冯渊 汽车电子控制技术 第二版 机械工业出版社考核方式：期末卷面成绩 60% 期中卷面成绩 18% 实验成绩 10% 平时成绩 12%四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术2一、课程的性质 本课程是车辆工程专业的学科专业课程，限选。 二、课程的目的及任务 通过本课程的教学，使学生全面而系统地学习汽车电子控制系统的构造及工作原理、控制理论，通过对几种典型的汽车电子控制系统实例的分析，使学生掌握有关汽车电子控制系统工作原理、控制理论基础与设计开发手段 四川理工学院机械工程学院汽

2、车电子控制技术3三、教学内容三、教学内容1）了解汽车电子控制系统的基本概念、基本理论）了解汽车电子控制系统的基本概念、基本理论 2）掌握汽车）掌握汽车电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统的基本组成与原理的基本组成与原理 3）掌握汽车）掌握汽车汽油机点火系统汽油机点火系统的基本组成与原理的基本组成与原理 4）了解发动机辅助电控系统（）了解发动机辅助电控系统（自学自学） 5）掌握）掌握自动变速器自动变速器的基本组成与原理的基本组成与原理 6）掌握）掌握汽车防滑控制系统汽车防滑控制系统的基本组成与原理的基本组成与原理 7）了解汽车行驶与安全控制系统的基本组成与）了解汽车行驶与安全控制系统的基本组成与原理

3、（原理（自学自学）四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术4第一章 汽车电子控制技术概述本章主要内容：本章主要内容：F 汽车电子技术的发展背景F 汽车电子控制技术的一般组成F 汽车电子控制技术基础知识四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术5四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术6汽车汽车发动机发动机底盘底盘车身车身电器设备电器设备汽车电器系统汽车电器系统保证汽车正常行使保证汽车正常行使提高汽车的整车性能提高汽车的整车性能汽车电子控制系统汽车电子控制系统四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术7四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术8始于20世纪60年代，分为三个阶段：第一阶段：第一阶段：

4、20世纪60年代中期到70年代中期 主要是为改善部分性能而对汽车电器产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机，硅二极管整流发电机提高发动机性能；第二阶段：第二阶段：20世纪70年代末期到90年代中期 为解决汽车安全、污染和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；第三阶段：第三阶段：20世纪90年代中期以后 电子技术从发动机扩展到底盘、车身及柴油机多个领域，各种电控系统日趋完善，汽车电子化已达到相当高的程度 一、安全、环保和节能推动了汽车电子技术的发展第一节第一节 汽车电子技术的发展背景汽车电子技术的发展背景四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术9减少汽车

5、修复时间 (自诊断系统)； 发动机故障发生率大大降低，自诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短汽车因发动机故障而停驶的时间。节油（节约燃油消耗10%15左右 ）；减少空气污染；减少交通事故；提高乘坐舒适性；三、汽车电子技术应用的优越性四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术10 现代汽车电子控制技术主要运用在发动机控制、底盘控制和车身控制系统等，见表1-1。车载局域网(LAN)控制技术汽车电控的发展必然趋势。汽车电子控制技术概述影片汽车电子控制技术概述影片汽车采用网络技术的根本目的: 以控制器局域网（Controller Area Network，CAN）为代表的数据总线（D

6、ata Bus）技术在此期间有了很大的发展。CAN总线将各种汽车电子装置连接成为车载网络 在车载网络中，各控制装置独立运行，完成各自的控制功能，同时还可以通过通信线为其它控制装置提供数据服务，实现信息共享。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术11当今衡量汽车先进水平和档次高低的主要标志汽车电子 化程度汽车外观汽车品牌 汽车设计人员和制造商普遍认为此方面是汽车结构革新和夺取未来汽车市场 的有效手段。汽油发动机加装EFI和三元催化器，可使有害排放物降低95以上；ABS,可使汽车在湿滑或冰雪路面上的事故率降低24-28；四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术12四川理工学院机械工程学院汽车电子

7、控制技术13 汽车车型不同、档次不同，采用电子控制系统的多少也不尽相同。但是，汽车上每一个电子控制系统的基本结构都是由传感器传感器( (传感元件传感元件) )与开关信号、电控单元与开关信号、电控单元ECU (Electronic ECU (Electronic Control Unit)Control Unit)和执行器执行器( (执行元件执行元件) )三部分组成，如图所示，这是汽车电子控制系统的共同特点。第二节第二节 汽车电子控制系统的一般组成汽车电子控制系统的一般组成四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术14汽车电子控制系统的基本组成 传感器 ECU执行器电子控制单元ECU传感器传感器传

8、感器执行器执行器执行器向ECU提供汽车运行状况和发动机工况接收来自传感器的信息，经信息处理发出相应的控制指令给执行器执行ECU的专项指令，从而完成控制的目的四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术15 桑塔纳桑塔纳20002000轿车汽油发动机电子控制系统组成轿车汽油发动机电子控制系统组成 信号输入装置信号输入装置（“G G”代表传感器）代表传感器） ECUECU（“J J”代表控制器）代表控制器） 执行器执行器（“N N”代表执行器）代表执行器）四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术16四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术17四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术18四川理工学院机械

9、工程学院汽车电子控制技术19四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术20四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术21电控单元ECU 汽车电子控制单元(ECU)简称电控单元，又称为汽车电子控制器或汽车电子控制组件，俗称“汽车电脑汽车电脑”。 电控单元是以单片微型计算机(即单片机)为核心所组成的电子控制装置，具有强大的数学运算、逻辑判断、数据处理与数据管理等功能。 四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术22ECUECU的安装位置及作用的安装位置及作用作用：发动机管理系统，接收各种作用：发动机管理系统，接收各种输入信号并加以处理，输出执行命令输入信号并加以处理，输出执行命令四川理工学院机械工程学院

10、汽车电子控制技术23实际是一实际是一个单片机个单片机控制系统控制系统四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术24 电子控制器（ ECU ）基本组成四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术25 数字信号输入电路：转速传感器、漩涡式空气流量计等输出的以脉冲数或脉冲的疏密计量被测参数的脉冲信号，档位开关信号 模拟信号输入电路：冷却液温度传感器、节气门位置传感器、热式空气流量传感器等连续信号四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术26 模拟信号输入回路 滤波滤波 放大放大 A/DA/D转换器的工作过程转换器的工作过程0低电平低电平 1高电平高电平四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术27输入回路输入

11、回路 输入回路输入回路 信号转换信号转换1-传感器；2-模拟信号；3-放大器；4-A/D转换器；5-CPU；6-DA转换器；7-功率晶体管（或驱动器）； 8-模拟信号；9-执行器；10-存储器；11-稳压器四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术28 输出回路输出回路 驱动 隔离 D/A转换等 计算机输出的电信号是数字信号，而有些执行器需要计算机输出模拟信号。因此，输出接口需要DA（数模）转换器。同时，由于计算机输出的电信号较弱，不能直接控制执行器。输出电路中大多采用由大功率晶体管组成的输出驱动器，由计算机输出信号控制晶体管的导通与截止，从而控制执行器的搭铁回路。四川理工学院机械工程学院汽车电

12、子控制技术29执行器名名 称称驱动能源驱动能源应用范畴（系统）应用范畴（系统）电动机直流电动机电能刮水器伺服电动机电能节气门开度步进电动机电能节气门开度、电子悬架阻尼与刚度控制控制阀2/2电磁阀液压气动ABS、 ASR3/3电磁阀液压气动ABS、 ASR 比例压力阀液压气动离合器控制、CVT金属带夹紧力控制比例流量阀液压气动CVT连续速比控制继电器电能电磁阀驱动、电动机驱动电磁铁比例电能电磁离合器、比例液压阀开关电能开关电磁阀执行器根据ECU输出的控制信号执行某项控制功能四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术30四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术31四川理工学院机械工程学院汽车电子控制

13、技术32四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术33对汽车进行稳对汽车进行稳态加速工况法态加速工况法检测，检测，NOX超超标。标。 查看该车发动机查看该车发动机控制单元的零件控制单元的零件号为号为L06A906018EL，控制单元型号错控制单元型号错误。将原尾缀为误。将原尾缀为EL的控制单元更的控制单元更换成尾缀换成尾缀EK的控的控制单元制单元 ，故障排，故障排除除捷达捷达AT车型车型 发动机微机控制系统？发动机微机控制系统？发动机电脑？发动机电脑？任务载体任务载体四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术34进气控制进气控制排放控制排放控制警告控制警告控制自诊断控制自诊断控制失效保护控失效保护

14、控制制应急备用控应急备用控制等制等燃油控制燃油控制点火控制点火控制发动机微机控制系统的功能 四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术35供油控制供油控制 ：喷油量控制、喷油正时控制：喷油量控制、喷油正时控制 点火控制：点火时刻控制、点火能量控制点火控制：点火时刻控制、点火能量控制 进气控制进气控制 ：怠速控制、电控节气门控制：怠速控制、电控节气门控制排放控制：废气在循环控制、油箱蒸气排放控制排放控制：废气在循环控制、油箱蒸气排放控制 警告控制：各种指示和报警装置警告控制：各种指示和报警装置 失效保护控制：元件失效后的控制失效保护控制：元件失效后的控制 应急备用控制：控制系统故障，强制运行，不至

15、于熄火应急备用控制：控制系统故障，强制运行，不至于熄火 冷却风扇控制、发电机控制、起动机控制等功能冷却风扇控制、发电机控制、起动机控制等功能发动机微机控制系统功能发动机微机控制系统功能自诊断控制：诊断故障自诊断控制：诊断故障 发动机微机控制系统的功能 四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术36传感器传感器发发动动机机控控制制单单元元PCM空气流量传感器空气流量传感器燃油泵燃油泵喷油器喷油器点火器点火器点火线圈点火线圈进气压力传感器进气压力传感器节气门位置传感器节气门位置传感器进气温度传感器进气温度传感器发动机转速发动机转速/曲轴位置传感器曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器冷却液温

16、度传感器冷却液温度传感器氧传感器氧传感器爆震传感器爆震传感器点火控制点火控制供油控制供油控制执行器执行器怠速阀怠速阀节气门节气门进气控制进气控制EGR阀阀EVAP阀阀排放控制排放控制 发动机微机控制系统的组成 四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术37 汽车电路信号的类型1.直流电压信号 汽车中的直流电压信号主要是指直流电源的信号和传感器产生的模拟信号。直流电源信号有蓄电池电压（12V）和PCM输出给传感器的参考电压（5V）。产生模拟信号的传感器有叶片式进气流量传感器、热线式（热膜式）进气流量传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器、发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器、燃油量传感器、废气

17、循环阀位置传感器等。控制模块根据控制模块根据直流电压信号直流电压信号的大小识别传感的大小识别传感器信息器信息 。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术38汽车电路信号的类型2.交流电压信号 汽车中的交流电压信号主要是指传感器产生的交流电压信号，包括电磁感应式曲轴（凸轮轴）位置传感器、爆震传感器、电磁感应式车速传感器、电磁感应式轮速传感器等。控制模块根据交流电压信号的控制模块根据交流电压信号的频率频率和和幅值幅值识别传感器信息识别传感器信息 。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术39汽车电路信号的类型3.频率调制信号 汽车中的频率调制信号主要是指传感器产生的频率可变信号，包括数字式进气流量

18、传感器、数字式进气压力传感器、光电式和霍尔式车速传感器、光电式和霍尔式曲轴（凸轮轴）位置传感器等。控制模块根据频率调制控制模块根据频率调制信号的频率信号的频率变化识别变化识别传感器信息。传感器信息。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术40 汽车电路信号的类型4.脉宽调制信号 汽车中的脉宽调制信号主要是指由控制模块产生的控制执行器工作的脉宽可调的输出信号，包括喷油器、怠速控制电机、点火器、初级点火线圈、废气循环电磁阀、油箱蒸汽排放电磁阀等。控制模块通过改变脉宽调制信号的脉宽控制执行器的工作 。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术41 汽车电路信号的类型5.串行数据信号 串行数据信号是指汽

19、车电路各控制模块之间、控制模块与故障诊断仪之间的相互通信的信号 。四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术421.ECU1.ECU电源电路电源电路1）ECU外部电源电路ECU外部电源电路是指为ECU提供电源的电路，即ECU与电源相连的电路。包括常火线和点火开关控制火线。 ECU的电路分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术432） ECU内部电源电路 ECU内部电源电路将外部电源电压12V14V转变为恒定的5V电压，为微处理器和传感器提供工作电压。 ECU的电路分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术442. ECU2. ECU搭铁电路搭铁电路 E1端子直接搭铁，是ECU搭铁电路；E2

20、端子连接传感器，经ECU内部与E1端子连接，是传感器搭铁电路；E01、E02端子直接搭铁，经ECU内部与执行器连接，是执行器搭铁电路。 ECU的电路分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术453. 3.输出信号电路输出信号电路 ECU输出信号电路是指连接控制执行器工作的电路，控制执行器的信号一般是脉宽调制的数字信号，ECU采用内部的固态开关进行控制。 控制方式有两种，一种是ECU控制接通或断开执行器的电源端，称电源控制，其缺点是若执行器电路搭铁短路，可能会损坏ECU，所以应用较少；另一种是ECU控制接通或断开执行器的搭铁端，称搭铁控制，若执行器电路搭铁短路，不会损坏ECU，所以应用较多。

21、四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术46车型车型：捷达：捷达AT车型。车型。症状症状：对汽车进行稳态加速工况法检测，：对汽车进行稳态加速工况法检测，NO超标。超标。诊断诊断：清洗喷油器、燃烧室积炭，更换火花塞，均未见效。查看该车发：清洗喷油器、燃烧室积炭，更换火花塞，均未见效。查看该车发动机控制单元的零件号为动机控制单元的零件号为L06A906018EL，控制单元型号错误。，控制单元型号错误。修复修复：在将原尾缀为：在将原尾缀为EL的控制单元更换成尾缀的控制单元更换成尾缀EK的控制单元后，再次的控制单元后，再次检测，废气排放合格。检测，废气排放合格。分析分析：该系统的控制单元零件号有：该系

22、统的控制单元零件号有4种尾缀：种尾缀：G、EL、EK及及GE。尾缀。尾缀G表示系统装备三元催化器但版本较低，是过渡型；表示系统装备三元催化器但版本较低，是过渡型；EL表示系统无三表示系统无三元催化装置；元催化装置；EK表示系统装备三元催化装置，不带防盗；表示系统装备三元催化装置，不带防盗；GE表示系表示系统装备三元催化装置，带防盗。经检查，该车装备了三元催化装置，统装备三元催化装置，带防盗。经检查，该车装备了三元催化装置，无防盗，所以应安装尾缀为无防盗，所以应安装尾缀为EK的发动机控制单元。的发动机控制单元。 案例案例1：控制单元型号错误。：控制单元型号错误。案例分析案例分析四川理工学院机械工

23、程学院汽车电子控制技术47案例案例1：控制单元型号错误。：控制单元型号错误。案例分析案例分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术48车型：车型：捷达捷达GTX车型。车型。症状症状:发动机起动困难。发动机起动困难。诊断：诊断：连接故障诊断仪连接故障诊断仪V.A.G1552检检测发动机控制系统，无故障码。起测发动机控制系统，无故障码。起动发动机时发现电动燃油泵不工作，动发动机时发现电动燃油泵不工作，且无高压火。后来又发现发动机控且无高压火。后来又发现发动机控制单元有时不能通讯，故决定检查制单元有时不能通讯，故决定检查发动机控制单元的发动机控制单元的电源线和接地线电源线和接地线，发现控制单元旁边

24、的搭铁点接线柱发现控制单元旁边的搭铁点接线柱上有一层油漆。上有一层油漆。 案例案例2： ECU搭铁不良。搭铁不良。案例分析案例分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术49修复修复：打磨紧固后进行测试，打磨紧固后进行测试，起动正常。起动正常。 分析：分析：该车曾因出事故而做该车曾因出事故而做过钣金和喷漆修理，当时过钣金和喷漆修理，当时对这个接地点的油漆没有对这个接地点的油漆没有清除，修复后的一段时间清除，修复后的一段时间没有出现故障，时间久后没有出现故障，时间久后此处接地不良，使此处接地不良，使ECUECU搭搭铁不良，铁不良，ECUECU不能工作，不能工作，最终导致车辆不能起动。最终导致车辆

25、不能起动。 案例分析案例分析四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术50学习小结学习小结1.发动机微机控制系统的功能有：供油控制、点火控制、进气控制（怠速控制、电控节气门控制、巡航控制、可变进气道控制、可变配气相位控制、废气涡轮增压控制等）、排放控制（主要包括废气在循环控制、油箱蒸气排放控制、二次空气喷射控制、三元催化器等）、警告控制、自诊断控制、失效保护控制、应急备用控制等。2.发动机微机控制系统主要由传感器、动力控制模块ECU和执行器等组成，传感器检测发动机运行的各种工作参数，并送给动力控制模块ECU；ECU分析传感器信号，产生并输出控制信号，送给执行器；执行器接收ECU的控制信号而动作，

26、从而实现各种控制功能.四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术513.汽车电路信号主要有模拟信号和数字信号两大类，模拟信号有直流电压信号和交流电压信号，数字信号有频率调制信号、脉宽调制信号和串行数据信号等。4. 微机控制系统电路可分为ECU电源电路、ECU搭铁电路、信号输入电路（连接传感器）、信号输出电路（连接执行器）、串行数据电路（连接电脑、诊断座）等。5.发动机微机控制系统使用和检修中要注意ECU防机械撞击、防振、防水、防热、防过电压、防磁。学习小结学习小结四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术52补充知识补充知识一、混合气浓度描述一、混合气浓度描述空燃比空燃比：可燃混合气中，空气与燃料

27、的质量比。：可燃混合气中，空气与燃料的质量比。 （欧美和日本等国常用）（欧美和日本等国常用）理论混合气：理论混合气：空燃比为14.7的可燃混合气。 大于14.7为稀混合气；小于14.7为浓混合气过量空气系数过量空气系数 ( (我国常用我国常用) )(kg)燃油质(kg)空气质(A/F)空燃比量量浓混合气稀混合气理论混合气量燃料所需的理论空气质完全燃烧量燃料实际供给的空气质燃烧111kg11kg四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术53二、可燃混合气成分对发动二、可燃混合气成分对发动机性能的影响机性能的影响 可燃混合气的浓度对发动机的性能影响很大，直接影响动力性、经济性与排放性。 通过试验通过

28、试验( (发动机转速一定，节气门全开，即空气量为定值，改变汽油量孔尺寸，以获得不同)证明：证明：发动机的功率和耗油率都是随着过量空气系数变化而变化的。 1.燃油消耗率 2.功率 四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术54(1) (1) 理论混合气（理论混合气（=1=1）：）：由于混合时间和空间的限制以及气缸内废气的影响，这种混合气并不能完全燃不能完全燃烧烧。(2) (2) 稀混合气（稀混合气（11）: :为实际上可能完全燃烧的混合气,它可保证所有汽油分子获得足够的空气而完全燃烧.因而经济性最好,故称经济混经济混合气合气，值多在1.051.15范围内。 但若1.051.15，将会使燃烧速度减小燃烧速度减小，热量损失增大，发动机过热，加速性变坏. 若严重过稀，造成气管回火气管回火1.燃油消耗率 2.功率四川理工学院机械工程学院汽车电子控制技术55(3) (3) 浓混合气（浓混合气（11）：）： 值在0.850.95范围内时，汽油分子较多，燃烧速度最快，热量损失小，平均有效压力和发动机功率大，称功率混功率混合气，合气，但燃烧不完全，经济性较差。当1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。 四川理工学院机械工程学院汽车电子