第1章 汽车电子技术概述1

1、2012年中国汽车产销双超1800余万辆,连续3年蝉联全球第一 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010/年柴油机排放法规进程柴油机排放法规进程排放法规日趋严格：排放法规日趋严格：汽车电子技术应用的优点：汽车电子技术应用的优点：燃烧技术燃烧技术后处理技术后处理技术燃料技术燃料技术 可变机构电子控制材料反应化学 改变性质 添加剂模拟测量实验催化化学 改变性质 发动机研究开发的三个技术方面发动机研究开发的三个技术方面泵汽损失泵汽损失15% 15% 10%10%机械损失机械损失20%20%冷却损失冷却损失25%25%排气损失排气损失有用部分有

2、用部分30%30% 1)1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气；的混合气； 2)2)供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等；数量相等； 3)3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小；充气性能好。气阻力小；充气性能好。点火线圈点火线圈火花塞火花塞点火器点火器ECU各种各种传感传感器器1缸缸2缸缸3缸缸4缸缸5缸缸6缸缸电子点火技术电子点火技术132 ECU控制的开环控制EGR系统工作过程德国FEV电磁控制全可变气门机构福特ECV无凸轮电控液压可变配气机构链张紧器链张

3、紧器凸轮轴凸轮轴正时齿轮总成正时齿轮总成No.2 凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴正时链齿轮正时链齿轮气门挺杆气门挺杆 中凸轮中凸轮升程最大，升程最大，次凸轮次凸轮升程最升程最小。小。主凸轮主凸轮的形状适合发动机低速时的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；单气门工作的配气相位要求；中中凸轮凸轮的形状适合发动机高速时双的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。进气门工作的配气相位要求。丰田的VVT-i发动机 本田的i-VTEC发动机 缸内直喷式汽油机(GDI)经电控系统，进气冲程开始第一次喷油，形成稀薄均质混合物，第二次喷油在压缩上死点前形成混合气分层供给，然后点火燃烧。优

4、点：改善冷起动HC和Co排放；降低PM排放；抑制爆震。 当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换阀控制机当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换阀控制机构关闭转换阀，此时空气沿着构关闭转换阀，此时空气沿着左图左图箭头所示的路径，经过细而箭头所示的路径，经过细而长的进气歧管进入气缸，使进气增多；当发动机高转速时，转长的进气歧管进入气缸，使进气增多；当发动机高转速时，转换阀开启，空气沿换阀开启，空气沿右上角图右上角图中箭头所示的路径，经过粗而短的中箭头所示的路径，经过粗而短的进气歧管进入气缸，使进气增多。进气歧管进入气缸，使进气增多。信息服务系统信息服务系统交通管理系统交通管理系统电子收费系统

5、电子收费系统地下停车场地下停车场车站车站公交优先系统公交优先系统交通管制中心交通管制中心交通支援系统交通支援系统7 7）汽车）汽车GPSGPS导航技术导航技术GDI-HPDI, LPDI GDI-HPDI, LPDI CVT(Continuosusly Variable Transmission 控控 制：支配、管理；制：支配、管理；控控 制制 量：被控制的物理量（控制目标）；量：被控制的物理量（控制目标）；操操 作作 量：为调节控制量而进行操作的物理量（电量）；量：为调节控制量而进行操作的物理量（电量）；控控 制制 对对 象：输入端有操作量，输出端有控制量的物理对象；象：输入端有操作量，输出

6、端有控制量的物理对象；控控 制制 装装 置：传感器、执行器、置：传感器、执行器、ECUECU；开开 环环 控控 制：制：闭闭 环环 控控 制：制：自学习控自学习控 制：制： 较简单的控制系统常采用所谓开环控制，它只是由控较简单的控制系统常采用所谓开环控制，它只是由控制装置改变被控对象的状态。在这种控制中，系统的制装置改变被控对象的状态。在这种控制中，系统的输出量对系统的控制作用没有影响输出量对系统的控制作用没有影响，既不需要对输出，既不需要对输出量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。当发出控制指令后，控制对象便开输入量进行比

7、较。当发出控制指令后，控制对象便开始工作，但始工作，但系统不能自动检测控制对象是否按控制指系统不能自动检测控制对象是否按控制指令的要求进行工作。令的要求进行工作。 开环开环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象开环开环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象举例：对汽油喷射系统的控制，事先把根据试验确定的发动机举例：对汽油喷射系统的控制，事先把根据试验确定的发动机各种工况的最佳喷油系数，存放在各种工况的最佳喷油系数，存放在ECUECU的存储器中。当发动机的存储器中。当发动机运转时，运转时，ECUECU在接收系统中各种传感器传来的信号后，经过处在接收系统中各种传

8、感器传来的信号后，经过处理，判断发动机运转工况，计算出最佳的喷油量，并根据计理，判断发动机运转工况，计算出最佳的喷油量，并根据计算结果控制喷油器的喷油时间，以算结果控制喷油器的喷油时间，以精确精确地控制混合气的空燃地控制混合气的空燃比，使发动机在接近比，使发动机在接近理想空燃比理想空燃比下运转。下运转。 闭环闭环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象反馈反馈目标目标监测监测所谓闭环控制所谓闭环控制，是指通过反馈环节将控制对象的，是指通过反馈环节将控制对象的输出信号输出信号引回到输入端，与引回到输入端，与ECUECU中存储的设定值相比较，求出中存储的设定值相比较，求出偏偏差值差

9、值，将此差值信号再去控制被控对象的输出信号，其，将此差值信号再去控制被控对象的输出信号，其传输途径形成一个闭合环路。由于闭环控制是通过反馈传输途径形成一个闭合环路。由于闭环控制是通过反馈来实现的，所以也叫作反馈控制。来实现的，所以也叫作反馈控制。 在闭环控制中，在闭环控制中，传感器传感器用于检测指令信息、外界变化信息以用于检测指令信息、外界变化信息以及被控对象的状态信息，并将其转换成电信号输给控制装置及被控对象的状态信息，并将其转换成电信号输给控制装置。控制装置控制装置则计算出被控对象的当前状态则计算出被控对象的当前状态( (称为被控量，或系称为被控量，或系统的输出量统的输出量) )与所希望的

10、状态与所希望的状态( (称为输入信号称为输入信号) )之差。并根据这之差。并根据这一偏差一偏差( (称为误差信号称为误差信号) )，按一定规律产生出控制信号，然后，按一定规律产生出控制信号，然后经过放大，送给执行器。经过放大，送给执行器。执行器执行器用于驱动被控对象运动，直用于驱动被控对象运动，直到它的状态达到所希望的状态为止。这种把系统的输出或系到它的状态达到所希望的状态为止。这种把系统的输出或系统的另外一些受控变量与系统的输入作比较后，形成的控制统的另外一些受控变量与系统的输入作比较后，形成的控制称为闭环控制。称为闭环控制。 传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象反馈反馈

11、目标目标监测监测ECUECU喷油器喷油器发动机发动机ECUECU喷油器喷油器发动机发动机空燃比空燃比/ /氧传感器氧传感器 自学习控制系统也是一种闭环控制系统，它具有自学习控制系统也是一种闭环控制系统，它具有辨识、判断、积累经验和学习的功能。在控制系辨识、判断、积累经验和学习的功能。在控制系统的特性事先不能确切知道，或不能确切地用数统的特性事先不能确切知道，或不能确切地用数学方法描述时，采用自学习控制可以在工作过程学方法描述时，采用自学习控制可以在工作过程中不断地测量、估计系统的特性，并决定最优控中不断地测量、估计系统的特性，并决定最优控制方案，实现性能指标最优控制。这种控制方法制方案，实现性

12、能指标最优控制。这种控制方法在新型轿车的电控系统中应用越来越多。在新型轿车的电控系统中应用越来越多。 特点特点：学习修正量始终储存在：学习修正量始终储存在ECUECU的存储器中，即使在点的存储器中，即使在点火开关断开时也不消除。当下一次这种运转工况出现时，火开关断开时也不消除。当下一次这种运转工况出现时，就能根据此学习修正量对空燃比偏差进行修正。就能根据此学习修正量对空燃比偏差进行修正。 空燃比的自学习控制过程空燃比的自学习控制过程 例如：由于某种原因，流过空气流量传感器的空气量减少，例如：由于某种原因，流过空气流量传感器的空气量减少，将造成实际空燃比偏离理论空燃比，致使混合气偏浓，假若将造成

13、实际空燃比偏离理论空燃比，致使混合气偏浓，假若实际空燃比较理论空燃比浓实际空燃比较理论空燃比浓1010，则进行反馈控制时其反馈，则进行反馈控制时其反馈修正值的中心位置为修正值的中心位置为0.90.9的位置的位置( (即减少即减少1010) )，此时相当于实，此时相当于实际空燃比偏离理论空燃比际空燃比偏离理论空燃比0.10.1若使反馈修正值的中心回到理论若使反馈修正值的中心回到理论空燃比空燃比1.01.0的位置上，根据空燃比中心值的偏离量，即可确定的位置上，根据空燃比中心值的偏离量，即可确定自学习控制修正值约为自学习控制修正值约为0.90.9。ECUECU求出自学习修正值后，将该求出自学习修正值

14、后，将该值存人存储器中，值存人存储器中，在以后使用过程中，把符合当前条件的自在以后使用过程中，把符合当前条件的自学习修正值，都反映到喷射时间上，做到学习修正值，都反映到喷射时间上，做到持续进行修正持续进行修正。因。因为自学习控制修正值能随运转条件变化立即反映出来为自学习控制修正值能随运转条件变化立即反映出来( (反映到反映到喷射时间上喷射时间上) )，所以提高了，所以提高了过渡工况运转的空燃比控制精度过渡工况运转的空燃比控制精度。 A AD D转换器转换器 在汽车电子控制系统中，最主要的在汽车电子控制系统中，最主要的输入接口输入接口是是传感器接口。而从传感器中输入的参数往往是传感器接口。而从传

15、感器中输入的参数往往是连续变化的模连续变化的模拟量拟量，如温度、压力、流量、位移量等。，如温度、压力、流量、位移量等。 模拟量不能送入微机进行运算，而必须把模拟量不能送入微机进行运算，而必须把模拟量转换成二模拟量转换成二进制数码进制数码表示的数字信号，才能送到微机中进行算术或逻辑表示的数字信号，才能送到微机中进行算术或逻辑运算。能够将模拟量转换成数字量的器件称为模、数转换器运算。能够将模拟量转换成数字量的器件称为模、数转换器。由于传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，而微机只。由于传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，而微机只能接受数字信号一种形式，所以传感器输入的模拟信号要经能接受数字信号一种形式，所以传感器输入的模拟信号要经过相应的处理电路后，再经过过相应的处理电路后，再经过A/DA/D转换器转换，才以数字量的转换器转换，才以数字量的形式送入中央处理器形式送入中央处理器CPU. CPU. 1）简述汽油机汽车的主要排放物？2）简述CO在汽油机中的生成原因？3）简述HC在汽油机中的生成原因？4）简述NOX在汽油机中的生成原因？1）简述汽油机汽车的主要排放物？2）简述CO在汽油机中的生成原因？222CO2COO2222H O=2H +O222CO