汽车电器与电控技术 课件 杨亚萍 第7-10章 汽车电子控制技术基础- 汽车车身电子控制系统

第7章汽车电子控制技术基础全球能源紧缺、环境保护和交通安全问题，促使汽车油耗法规、排放法规和安全法规的要求不断提高。汽车油耗法规和排放法规促进了汽车发动机电子控制技术的发展，汽车安全法规促进了汽车底盘和车身电子控制技术的发展；7.1汽车电子控制系统概述1.汽车电子控制系统发展的动因1电子技术水平不断提高，汽车电子控制系统已经成为国内外轿车的标准装备。第7章汽车电子控制技术基础2.现代汽车电子控制技术的应用2·发动机控制·变速器控制动力牵引系统车辆行驶姿态控制

·防抱死刹车控制·悬挂控制·巡航控制·防滑控制·动力转向控制

·安全控制·空调控制·显示仪表·自动操作控制·多路通讯系统车身内部控制·车载移动电话·导航·音响系统第7章汽车电子控制技术基础3.汽车电子控制系统的构成3电子控制单元ECU传感器传感器传感器执行器执行器执行器传感器：是电控系统获取外部信息的感受器，作用是将反映发动机运行状况的机械动作、热状态等物理量，转换成相应的模拟或数字电信号，并输送给电控单元ECU：是电控系统的核心，任务是向各种传感器提供他们所需要的基准电压（如2V，5V，9V，12V）接受传感器或其他装置输入的信号，并将他们转换为微机能处理的脉冲信号执行元件：在电控单元控制下，完成特定控制内容第7章汽车电子控制技术基础4.汽车发动机电控技术简介4发动机电子控制能最大限度地提高发动机的动力性，改善发动机运转的经济性，同时尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量。它是电子控制技术在汽车上应用的主要部分。第7章汽车电子控制技术基础5.汽车发动机电控系统的主要控制功能5电子燃油喷射控制控制功能包括喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制等功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性点火控制控制功能包括点火提前角控制、爆燃控制功用：根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程第7章汽车电子控制技术基础5.汽车发动机电控系统的主要控制功能6怠速控制功用：在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入档位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。排气净化控制功用：通过空燃比反馈控制、废气再循环控制等改善汽车的排放性。故障自诊断功用：用来提示驾驶员发动机存在故障，同时，系统将故障信息以设定的故障码形式存储于系统中，以帮助维修人员确定故障。第7章汽车电子控制技术基础6.汽车底盘电控技术7传动系统电子控制：电控自动离合器、自动变速器、电子差速器、电控四轮驱动系统等行驶系统电子控制：电子调节悬架转向系统电子控制：动力转向系统、四轮转向（4WS）控制制动系统电子控制：防抱死制动控制（ABS）、驱动防滑控制（ASR）、电子制动力分配(EBD)、紧急制动辅助装置(EVA)系统等。其他电控装置：巡航控制（CCS）、电子稳定程序（ESP）等。第7章汽车电子控制技术基础6.汽车传动系电控系统8一、自动变速器（ECT）

它是由车速传感器和节气门开度传感器将车速和节气门开度转换成电信号后作为电子控制装置ECU的输入信号，经ECT的ECU按照换档特性和换档规律，适时输出信号给电磁阀，利用电磁阀来控制油压回路，从而精确控制传动比，使汽车得到最佳档位和最佳换档时间。它与传统变速器比较，具有高精度动力传动效率、低油耗，改善换档舒适性，汽车行使的平稳性以及延长使用寿命等优点。二、电控四轮驱动系统（AWD）动力不仅可在前、后桥之间主动分配，也可在后桥左右两侧车轮间进行分配。当车辆过弯时，系统会将更多动力输送到处于弯道外侧的后轮上，从而主动制造内向偏航力矩，使车子在弯道中的行驶动态更稳定。第7章汽车电子控制技术基础7.转向系统电控技术9一、转向助力控制系统

全电子控制动力转向可提供回正力矩和阻尼力矩，从而获得最优转向回正特性，改善车辆行驶稳定性。此外，电子控制动力转向还可获得最优化的转向作用力特性，提高转向响应性。二、四轮转向（4WS）控制使汽车前后四个车轮均能进行转向操纵。采用该控制系统的目的是为了提高汽车在低速时的转向性能及在高速行驶时的转向能力。第7章汽车电子控制技术基础8.车轮防滑电控系统10一、防抱死制动ABS（Anti-LockBrakeSystem）ABS可以防止汽车制动时车轮被抱死，从而有效地避免由于车轮抱死而易出的交通事故。它充分利用了轮胎与路面之间的最大附着力，显著地提高了车辆制动时的方向稳定性和可操纵性，防止了制动时产生侧滑、甩尾等危险现象，缩短了制动距离，使制动效能得到充分发挥。二、驱动防滑系统（ASR）通过控制发动机的输出功率和驱动轮的制动系统等手段来控制驱动力，即在汽车起步，加速时减少驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面的附着力而导致车轮空转打滑，保持最佳的驱动力，改善汽车的方向稳定性和操纵性。第7章汽车电子控制技术基础9.悬架系统电控技术11电子调节悬架可根据不同的路面状况和车辆运动工况，自动控制车身高度，调整悬架的弹性刚度和阻尼，改善车辆行驶稳定性、操纵性、平顺性和乘坐舒适性。目前应用的主要有半主动悬架和主动悬架。第7章汽车电子控制技术基础12谢谢观看，再见！第7章汽车电子控制技术基础空气量是决定基本喷油量的参数，电子控制汽油喷射发动机为了在各种工况下都能够获得最佳空燃比的混合气，必须正确的测定每一瞬间吸入发动机的空气量，作为电控单元计算喷油量的主要依据；7.2空气流量传感器1.空气流量传感器作用13对发动机吸入的新鲜空气量进行直接或间接测量，并把测量结果转换成电压或频率信号输送到ECU，由ECU根据输入信号及其它参数计算出发动机每一工作循环吸入的新鲜空气质量流量。第7章汽车电子控制技术基础2.空气流量传感器类型14直接测量方式（L型）：空气的体积流量：翼片式、卡门旋涡式空气的质量流量：热线式、热膜式间接测量方式（D型）：大都采用测量进气歧管压力（绝对）的方式：进气歧管绝对压力传感器第7章汽车电子控制技术基础3.热线式空气流量气计结构15采样管2；70µm的铂丝热线3（发热体）；铂膜电阻4（也称为冷线）；A—进气气流

1—防护网；2—采样管；3——铂丝热线；4—铂薄膜电阻；5—控制线路板；6—接线插头第7章汽车电子控制技术基础4.惠斯通电桥16惠斯通电桥由惠斯通于1843年发明，通常用来准确测量10-106欧姆的电阻。电桥平衡条件：若B、D两点之间的电位相等，即KG开关接通时检流计指针为零，这种状态称作电桥平衡。此时：第7章汽车电子控制技术基础5.热线式空气流量计工作原理17当空气流过一个温度比他高的发热物体时，空气从发热物体吸收的热量与流过该发热体的空气质量具有一定的对应关系。空气流过热线，发生热量的交换，热线变冷电阻变小。惠斯通电桥不平衡；增大流过热线的电流加热热线，直至电桥平衡；加热热线所需的电流与流过热线的空气质量成对应关系。质量流量不变的情况下，温度变化也会使带走的热量发生变化，解决的方法布置一个温度补偿电阻Rr（冷线）。第7章汽车电子控制技术基础6.热线式空气流量计的输出特性18第7章汽车电子控制技术基础7.热线式空气流量计的特点19优点：响应速度快（几毫秒）；测量精度高；进气阻力小；结构紧凑，不会磨损；可直接测量进气空气的质量流量等优点。缺点：热线表面易受尘埃玷污，影响精度，在其控制电路中设有自洁电路，当ECU收到发动机熄火的信号时，ECU将控制自洁电路接通，将热线加热到1000℃并持续1s左右，将粘附在热线上的尘埃烧掉。第7章汽车电子控制技术基础8.热膜式空气流量传感器20是热丝式传感器的改进产品，其发热元件采用平面形铂金属膜电阻器，增加了发热体的强度，提高了工作可靠性，且无需加热清洁电路。1-控制电路2-通往发动机3-热膜4-上流温度传感器5-金属护网第7章汽车电子控制技术基础21谢谢观看，再见！第7章汽车电子控制技术基础是向ECU提供发动机的转速和曲轴转角信号。发动机转速是ECU判断发动机运行工况、选择程序和确定初始控制参数的主要依据，也是ECU对发动机一个工作循环吸入空气量进行计算所必需的基本参数。7.3曲轴位置与凸轮轴位置传感器1.曲轴位置传感器作用222.凸轮轴位置传感器作用是向ECU提供关于发动机基准气缸所处的工作行程和活塞运动方向的信号，一般称为判缸信号。第7章汽车电子控制技术基础根据电磁感应定律，当导体在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的感应电势为1.磁电感应原理237.2磁电感应式位置传感器第7章汽车电子控制技术基础2.磁电感应式传感器结构24第7章汽车电子控制技术基础3.磁电感应式传感器原理25线圈、磁铁静止不动，测量齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿，齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次，线圈中产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的乘积。F－磁动势；RC－磁阻；eL－自感电动势；N－线圈匝数；第7章汽车电子控制技术基础3.磁电感应式传感器工作过程26第7章汽车电子控制技术基础3.磁电感应式传感器工作过程27第7章汽车电子控制技术基础4.磁电感应式传感器应用28磁感应式传感器用于检测曲轴位置信号和发动机转速。信号盘上空缺两个轮齿产生的畸变交变电压信号是ECU判别基准汽缸上止点及计算点火正时的初始基准。第7章汽车电子控制技术基础4.磁电感应式传感器应用29曲轴旋转一圈产生58个规则的交流电压信号和一个畸变的交变电压信号。1个规则交流电压信号的周期为6°曲轴转角。把1个周期信号所经历的时间除以6，就能得到1°曲轴转角的时间度量基准。测定10个信号周期所经历的时间t，就可以计算出发动机的转速。第7章汽车电子控制技术基础30谢谢观看，再见！第7章汽车电子控制技术基础根据驾驶者的驾驶意图调节进入进气总管的空气量；节气门位置传感器（TPS）直接安装在节气门体上。节气门的开度（进气管通径的变化）由节气门位置传感器来检测，并将节气门的位置信号传递给ECU。节气门开度信号主要反映发动机的负荷变化。7.4节气门位置传感器与温度传感器1.节气门位置传感器31第7章汽车电子控制技术基础2.节气门位置传感器32把节气门的开度信号转换为电信号，ECU根据节气门位置传感器输出的信号，对实际喷油量进行修正。线性量输出型节气门位置传感器最主要的特点是反映节气开度的输出电压与节气门的百分比开度成线性关系。第7章汽车电子控制技术基础3.线性输出型节气门位置传感器的结构和电路33VCC—电源；VTA—节气门开度输出信号；ID—怠速触点信号；E2—地线；1—电阻体；2—检测节气门开度的动触点；3—检测怠速位置的动触点第7章汽车电子控制技术基础4.线性输出型节气门位置传感器的工作原理34当节气门开度变化时，电刷2、3在电阻体1上滑动，VTA与E2之间的电阻值发生变化；若E2与VCC间的电压不变，则E2和VTA间的电压与电阻，也即节气门的开度；由于E2和VTA间的电阻与节气门百分比开度成线性，故E2和VTA间的电压也与节气门百分比开度成线性关系。1—怠速触点信号；2—节气门开度输出电压

第7章汽车电子控制技术基础温度是反映发动机热负荷状态的重要参数；温度传感器的作用是检测发动机冷却液、进气和排气温度等，并将其转变为电信号输送给电控单元ECU,ECU根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间，从而获得浓度较为合适的混合气和最佳点火提前角温度传感器的种类很多，有热敏电阻式、热电偶式、扩散电阻式、半导体晶体管式等。目前在汽车电子控制系统中使用最多的是热敏电阻式温度传感器。5.温度传感器作用35第7章汽车电子控制技术基础5.温度传感器应用36传感器名称主要作用发动机冷却液温度传感器检测发动机冷却液的温度，用于点火时间和喷油量的修正控制；怠速稳定、自动变速器变矩器锁止控制；发动机排放控制等进气温度传感器检测进气的温度，用于点火时间和喷油量修正控制燃油温度传感器检测燃油箱中燃油的温度，用于喷油量修正控制自动变速器油温度传感器检测变速器油箱中的温度，用于变速器换挡、自动变速器油循环控制车厢温度传感器检测车厢内的温度，用于汽车空调温度自动控制车外温度传感器检测车厢外的温度，用于汽车空调蒸发器处的制冷剂温度，用于空调温度自动控制蒸发器温度传感器检测汽车空调蒸发器处的制冷剂温度，用于空调温度自动控制排气温度传感器检测三元催化反应器的温度，用于排气温度报警第7章汽车电子控制技术基础6.热敏电阻37热敏电阻是用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的新型测温元件有三种基本类型：正温度系数（PTC）：以MZ为其型号负温度系数（NTC）：以MF为其型号临界温度系数（CTR）：可作开关器件第7章汽车电子控制技术基础7.冷却液温度传感器38冷却液温度传感器安装在发动机冷却液出水管上冷却液温度传感器与ECU的连接如图所示当冷却液温度低时，热敏电阻阻值增大，信号THW的分压值高；反之，则信号THW的分压值低当信号THW的分压高，ECU可判断冷却液温度低，此时发动机可能处于冷启动或暖机工况第7章汽车电子控制技术基础39谢谢观看，再见！第7章汽车电子控制技术基础安装位置：燃油分配管上作用：在ECU的控制下，把雾化良好的汽油喷入进气道或气缸中分类：7.5执行器概述1.电磁式喷油器40轴针式喷油器单孔式喷油器多孔式喷油器第7章汽车电子控制技术基础2.轴针式喷油器41

（1）结构进油孔端有滤网，用于过滤燃油中的杂质；喷油器阀体由针阀、弹簧、衔铁组成，弹簧的作用是当喷油器停止工作时，通过弹力使阀体复位；电磁线圈通电后能够产生磁力第7章汽车电子控制技术基础2.轴针式喷油器42

（2）工作原理当喷油器的电磁线圈接通电流时，线圈会产生电磁吸力吸引针阀，针阀压缩弹簧而向上移动（升程大约0.1~0.2mm）。针阀上移时，阀门打开，燃油从喷孔喷出；由于阀座上制有螺旋油道和2~4个喷孔，当具有一定压力的燃油沿螺旋油道喷出时，会产生形状小于35°的圆锥喷雾，与空气混合形成雾化良好的混合气体；当喷油器电磁线圈电流切断时，电磁吸力消失，针阀在弹簧弹力作用下将阀门关闭，喷油停止第7章汽车电子控制技术基础3.点火系统43作用：点火系统的作用是将汽油发动机工作时吸入气缸的可燃混合气，在压缩行程终了时，及时地用电火花点燃可燃混合气，并满足可燃混合气充分燃烧及发动机工作稳定的性能要求，使汽油发动机顺利地实现从热能到机械能的转变。第7章汽车电子控制技术基础4.点火系统的分类44按照初级电路的控制方式分类（1）传统点火系利用机械开关（即触点的闭合和打开）来控制点火线圈初级电流的通断，完成点火工作的。（2）电子点火系利用半导体器件（如晶体三极管、晶闸管等）作为开关来控制点火线圈初级电流的通断，完成点火工作。随着对汽车发动机燃油经济性和排放指标的要求越来越高，传统点火系已无法适应现代发动机的点火要求，目前已逐渐被电子点火系统所取代。

电子点火系与传统点火系原理相同。第7章汽车电子控制技术基础5.传统点火系统45组成传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器和火花塞等部分组成各部分作用点火线圈的作用是将12V的低压电转变为15～20kV的高压电分电器包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。断电器的作用是用来接通或切断点火线圈初级电路。配电器的作用是将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送往各缸的火花塞。火花塞的作用是将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花点燃混合气。

第7章汽车电子控制技术基础6.传统点火系统的基本原理46传统点火系是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的12V低压电，经点火线圈和断电器转变为15～20kV的高压电，由分电器按一定规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙而点燃混合气。第7章汽车电子控制技术基础7.点火系统的工作原理47第7章汽车电子控制技术基础7.点火系统的工作原理48第7章汽车电子控制技术基础8.电子点火系统49微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制单元（电子控制器）ECU、点火器、点火线圈、配电器、火花塞等组成，如图所示。1—各种传感器2—ECU3—点火器4—点火线圈5—火花塞第7章汽车电子控制技术基础50谢谢观看，再见！7汽车电子控制技术基础51ECU的定义ECU的基本功能ECU的基本组成ECU的控制程序7.6ECU概述7.6.1定义52ECU原指发动机控制单元（EngineControlUnit），但是随着汽车电子的迅速发展，ECU泛指汽车上所有电子控制系统的控制单元（ElectronicControlUnit）。而原来的发动机ECU被很多公司称之为EMS，即发动机管理系统（EngineManagementSystem）。ECU是汽车电子控制系统的核心元件。7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础7.6.2ECU的基本功能53

能够接收传感器和其他装置输入的信号

具有存储、计算、分析、处理信息的功能

具有输出功能

自诊断、报警与保护功能

自适应学习功能

通迅功能7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础7.6.3ECU的基本组成54ECU由微处理器、输入/输出电路、电源、通讯电路等组成。ECU的标准接口与传感器、执行器、电源等，以及局域网中的其他ECU相连。7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础557.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述ECU所处理的输入信号主要有2种形式：模拟信号、数字信号。输入处理电路7汽车电子控制技术基础567.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述输入处理电路数字信号处理7汽车电子控制技术基础577.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述输入处理电路模拟信号处理7汽车电子控制技术基础滤波和电平变换电路包括信号滤波、电平变换等；模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号提供给微处理器。587.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述输出处理电路模拟量输出通道7汽车电子控制技术基础

把微处理器输出的数字量变为连续的模拟量，以控制执行机构。597.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述输出处理电路数字量输出通道7汽车电子控制技术基础

负载与微处理器之间通常需要放大、隔离和驱动电路。607.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述微处理器功能：根据所存程序，对各种传感器送来的信号进行运算和判断，把处理结果，如喷油指令信号、点火指令信号等，送至输出电路，从而控制执行器。ST公司的微处理器7汽车电子控制技术基础617.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述电源电路

向ECU供电的电路称为ECU的电源电路。ECU电源模块包括为MCU、信号处理模块、传感器供电的低压电源模块，以及为驱动电路提供电源的高压电源模块。7汽车电子控制技术基础

发动机启动时蓄电池的电压波动627.6.3ECU的基本组成7.6ECU概述通迅电路

ECU通过通讯电路实现它与外部之间的信息交换。通过通讯模块不仅可以实现ECU的调试，还可以进行ECU的程序升级以及故障诊断。通过通讯电路，ECU可与车内其他ECU形成局域网。7汽车电子控制技术基础637.6.4

ECU的控制程序7.6ECU概述

ECU的控制程序存储在ECU中，支配电控系统完成管理、数据采集、计算处理、输出控制、系统监控与自诊断等。控制程序随控制系统所完成任务的不同而不同。7汽车电子控制技术基础主程序控制子程序647.6.4

ECU的控制程序7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础ECU的控制模式有开环控制和闭环控制。657.6.4

ECU的控制程序7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础开环控制方式不接受

反馈信号X喷油量是微处理器计算出来的，并不需要对实际的空燃比进行真正的监测。发动机667.6.4

ECU的控制程序7.6ECU概述7汽车电子控制技术基础闭环控制方式发动机反馈信号

ECU接收到氧传感器反馈的空燃比信号，经过分析、比较及计算后，对喷油量再进行修正。677.6ECU概述7汽车电子控制技术基础ECU的定义ECU的基本功能ECU的基本组成ECU的控制程序燃油喷射（FuelInjection）就是用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气道或气缸内。其目的是提高燃油雾化质量，改进燃烧，改善发动机性能。电控燃油喷射则是采用电动喷油器，由电子控制单元根据发动机运行工况和使用条件，将适量的燃油喷入进气道或气缸内，实现对发动机供油量的精确控制。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.1燃油喷射的概念第8章汽车发动机电子控制系统68按喷油器的布置分类进气道喷射系统（单点喷射和多点喷射）缸内喷射系统8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统6970进气道喷射中的单点喷射进气道喷射中的多点喷射缸内直喷按喷射装置的控制方式分类机械式燃油喷射系统（K系统）机电结合式汽油喷射系统（KE系统）电控式燃油喷射系统8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统71机械式燃油喷射系统（K系统）博世公司研制的K-Jetronic系统在20世纪五六十年代开始运用于汽车上，如早期的奔驰（Benz）和奥迪（Audi）等。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统7273机械式燃油喷射系统（K系统）机电结合式汽油喷射系统（KE系统）。KE系统在K系统的基础上，增加了电子控制单元，以德国博世公司生产的KE-Jetronic系统最具代表性。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统7475机电结合式汽油喷射系统（KE系统）电控式燃油喷射系统（ElectronicFuelInjection，EFI）由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三部分组成。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统7677

电控式汽油喷射系统其电子控制系统主要由电控单元（ElectronicControlUnit，ECU）、各种传感器和执行器三部分构成。ECU通过对各种传感器的信号进行运算获得发动机的运行状况，发出指令控制喷油器的喷油时刻和喷油量，从而精确控制各工况的空燃比。①开环控制方式。②闭环控制方式。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统7879

开环控制方式

闭环控制方式根据喷油方式进行分类连续喷射系统（ContinuousFuelInjection，CFI）。在发动机运转期间，燃油连续不断的喷射，主要用于机械式和机电结合式汽油喷射系统。间歇喷射系统。在发动机运转期间，燃油按照一定的规律间歇喷射，电控式燃油喷射系统都采用间歇喷射。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统8081间歇喷射时序分类（a）同时喷射；（b）分组喷射；（c）顺序喷射进气量的检测方式分类直接测量式。直接测量式燃油喷射系统利用空气流量计直接测量单位时间内吸入进气管的空气流量。间接测量式。间接测量式燃油喷射系统通过对其他参数（进气歧管绝对压力、节气门开度和发动机转速）的测量，并经过计算处理得到进气量的值。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.2燃油喷射系统的分类第8章汽车发动机电子控制系统828.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3

电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统83空气供给系统用于向发动机提供新鲜空气，并测量进入气缸的空气量。按怠速进气量的控制方式不同，空气供给系统分为旁通空气式和直接供气式两种，如图所示。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3

电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统8485

（a）旁通空气式（b）直接供气式

空气供给系统1—空气滤清器；2—空气流量传感器；3—怠速控制阀；4—进气歧管；5—动力腔；6—节气门体燃油供给系统向发动机提供混合气燃烧所需的燃油，主要由油箱、电动汽油泵、输油管、燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油分配管（燃油导轨）、喷油器和回油管等组成。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3

电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统8687

燃油供给系统1—油箱；2—电动汽油泵；3—输油管；4—回油管；5—喷油器；6—燃油压力调节器；7—燃油分配管；8—燃油滤清器信号输入装置包括各种传感器和开关。发动机传感器安装在发动机的不同部位，用于检测发动机运行状态的各种参数，并将其转换成计算机能够识别的电信号输入ECU。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3

电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统88ECU接收各种传感器和控制开关输入的发动机工况信号，根据内部预先编制的控制程序和存储的试验数据，通过数学计算和逻辑判断确定适应发动机工况的喷油时间和点火提前角等参数，并将这些参数转换为电信号控制各种执行元件动作，从而使发动机保持最佳运行状态。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统89执行器又称为执行元件，是电控系统的执行机构。执行器用于接受ECU的控制指令，完成具体的控制动作。发动机电控燃油喷射系统常用的执行器主要功用如下所述。8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.3

电控燃油喷射系统的基本组成第8章汽车发动机电子控制系统90喷油器控制：发动机各种传感器信号输入ECU后，ECU根据数学计算和逻辑判断结果，发出脉冲信号指令控制喷油器喷油。喷油正时控制：同时喷油控制、分组喷油控制、顺序喷油控制8.1发动机电控燃油喷射系统8.1.4

电控燃油喷射系统的控制原理第8章汽车发动机电子控制系统9192（a）控制电路（b）控制信号波形（c）正时关系同时喷射控制电路与正时的关系93（a）控制电路（b）正时关系分组喷射控制电路与正时的关系94（a）控制电路（b）气缸判别信号（c）曲轴转速与转角信号

（d）正时关系顺序喷射控制电路与正时的关系95谢谢大家！第8章汽车发动机电子控制系统8.2.1发动机电控点火系统的组成968.2发动机电控点火系统传感器、（电脑）ECU、点火控制器、点火线圈、火花塞等第8章汽车发动机电子控制系统（电脑）ECU97第8章汽车发动机电子控制系统点火控制器98第8章汽车发动机电子控制系统点火线圈99a）“口”字形铁心b）“日”字形铁心1-初级绕组2-磁力线3-铁心4-次级绕组第8章汽车发动机电子控制系统火花塞1001-接线螺母2-瓷绝缘体3-金属杆4、8-内密封圈5-壳体6-导电玻璃7-密封垫圈9-侧电极10-中心电极第8章汽车发动机电子控制系统1018.2.2实例电路分析丰田卡罗拉轿车点火系统电路图第8章汽车发动机电子控制系统1028.2.3点火系统控制

内容点火提前角的控制、通电时间的控制、爆震控制发动机排放中的污染物主要包括一氧化碳，碳氢，氮氧化合物，二氧化硫及碳烟颗粒等。其中CO是烃燃料在局部不完全燃烧时的产物，烃燃料在发动机内燃烧出现局部缺氧或低温现象或部分CO2氢气还原成CO；8.3发动机排放控制8.3.1发动机排放中的污染物第8章汽车发动机电子控制系统103HC是未燃的燃料和不完全燃烧或裂解反应的碳氢化合物和小量氧化反应的中间产物。由于汽缸壁表面的冷凝作用，火焰传播无法传播到汽缸壁表面，致使汽缸壁表面的混合气无法燃烧或充分燃烧形成了激冷层。最后排入大气。NOx是空气在燃烧室内高温条件下，由氧和氮反应生成的，其中排出的NOx中大部分是NO，NO2较少。8.3发动机排放控制8.3.1发动机排放中的有害物质第8章汽车发动机电子控制系统104汽车专门控制汽车排放的装置，这些装置种类较多，按控制方法不同，可分为机内净化，机外净化两种。机内净化技术，改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制有害气体的产生的净化。机外净化技术在发动机外部附加装置，使排出的废气进行净化后再排入大气。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.2发动机的净化技术第8章汽车发动机电子控制系统105机内净化技术通过改善点火时刻，配气相位和优化燃烧室结构，从而改善发动机的燃烧状况。通常采用恒温进气空气滤清器和废气在循环系统来改善混合气品质。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.3发动机机内净化技术第8章汽车发动机电子控制系统106恒温进气空气滤清器可以在发动机冷起动之后向发动机供给热空气，从而减少一氧化碳和碳氢的排放，又改善了发动机低温运转性能。废气再循环是将5%到20%的废气再引入进气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室，使最高燃烧温度降低，从而减少氮氧化合物的生成量，8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.3发动机机内净化技术第8章汽车发动机电子控制系统107

108ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度等参数信息，将排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，并抑制了NOX的再次生成的净化装置。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.3发动机机内净化技术第8章汽车发动机电子控制系统109二次空气喷射，这种方法是将新鲜空气喷射到排气门附近，使高温废气和空气接触混合，以便未燃CH、CO进一步燃烧，达到排气净化的目的。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统110曲轴箱强制通风装置，主要用来减少HC等有害气体从曲轴箱内排入大气。发动机工作时有部分可燃混合气和燃烧产物会经汽缸活塞环窜入曲轴箱内，它们含有碳氢等有害气体，应进行净化，曲轴箱强制通风装置的作用是将窜入曲轴箱内的，混合气引入气缸内燃烧掉，它有开式、屏蔽式和闭式三种形式。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统111目前多采用闭式曲轴箱强制通风装置，此种装置也称为PCV装置，主要由PCV阀及进、排气管路组成。利用曲轴箱通风系统和进气系统之间的压力差，通过PCV阀调节吸入气缸内的窜气量，当发动机高速运转时，PCV阀的流量要比低速要高，同时当发动机发生回火时，PCV阀应及时切断通风防止曲轴箱爆炸。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统112柴油机微粒过滤器，柴油机排放的最突出问题是排气冒黑烟，这是燃料不完全燃烧的产物，柴油机微粒过滤器主要对其进行过滤，由滤芯和燃烧室等组成。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统113工作时，柴油机排气经排气歧管，流过滤清器滤芯，达到净化目的，为了清除积存在过滤器滤芯上的微粒，以恢复其工作能力和减少排气阻力，在过滤器入口处设置一个燃烧室，燃油经喷油器喷入该燃烧室，经电热塞点火，将积存在过滤器滤芯上的炭烟微粒燃烧掉。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统114燃油蒸发排放控制系统（FEC）又称燃油蒸汽回收系统，其功用就是防止燃油蒸汽排入大气而污染环境，同时还可节约能源。利用活性炭罐吸附燃油箱、曲轴箱、气门室和燃油管路中挥发的燃油蒸汽，当发动机启动后，再将活性炭罐中吸附的燃油送入燃烧室燃烧，不仅能使燃油蒸汽排放减少（燃油蒸汽的排放量降低95%以上），而且还能节约资源。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统1151161171-进气口；2-节气门；-3-进气歧管；4-炭罐电磁阀；5-燃油蒸汽；6-活性炭罐炭罐电磁阀开度的大小由ECU根据电磁阀两端的压差决定，ECU改变占空比的大小，即可控制电磁阀阀门开度。占空比越大，平均电流越大，电池阀门开度就越大，反之占空比越小，阀门开度越小。当炭罐电磁阀阀门开启时，在压差作用下，活性炭罐内部储存的饱和燃油蒸气便经电磁阀阀门流入进气歧管，并与新鲜空气混合形成再生气流，再被吸入燃烧室燃烧，从而避免燃油蒸汽排入大气污染环境。8.3发动机电控燃油喷射系统8.3.4发动机机外净化技术第8章汽车发动机电子控制系统118119谢谢大家！第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.4汽油机空燃比反馈控制原理120TitleinhereTitleinhereTitleinhere空燃比反馈控制的目的空燃比反馈控制系统组成空燃比反馈控制原理西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.4.1空燃比反馈控制的目的121空燃比反馈控制系统，全称为发动机空燃比反馈控制系统（AFC），在控制系统中，凡是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，就称为闭环控制系统，否则为开环控制系统。8.4汽油机空燃比反馈控制原理空燃比反馈控制系统组成第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.4.1空燃比反馈控制的目的1221.控制对象：理论空燃比：14.7:1；2.控制方法：脉宽控制（PWM控制）；3.反馈信号：氧传感器；4.控制目标：使HC、CO、NOx三种有害物均降到最低。8.4汽油机空燃比反馈控制原理排气净化率曲线第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering123空燃比反馈控制系统是在燃油喷射系统的基础上增设氧传感器而构成，发动机工作时，电控单元（ECU）根据传感器的信号电压来判断可燃混合气是偏浓还是偏稀，再发出控制指令对喷油量进行修正。8.4汽油机空燃比反馈控制原理8.4.2空燃比反馈控制的系统组成空燃比反馈控制系统组成ECU第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering124一、氧传感器空燃比反馈控制系统的反馈信号来自氧传感器，氧传感器安装在排气管上，1个或2个，分别位于三元催化转换器前端和后端。安装在前端用于空燃比反馈控制，后端用于检测三元催化转换器工作效率。8.4汽油机空燃比反馈控制原理8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理大气尾气尾气电压第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理125一、氧传感器氧化锆式氧传感器氧化钛式氧传感器8.4汽油机空燃比反馈控制原理氧化锆式氧传感器气体浓度与电压的关系第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1268.4汽油机空燃比反馈控制原理二、氧化锆式氧传感器工作条件1.发动机温度高于60℃2.氧传感器自身温度高于300℃3.发动机工作在怠速工况和部分负荷工况8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1278.4汽油机空燃比反馈控制原理三、空燃比反馈控制过程氧传感器输出电压的平均值为限制电平。当U>0.5V，混合气浓，空燃比小；当U<0.5V，混合气稀，空燃比大；8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理空燃比反馈控制特性曲线示意图第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1288.4汽油机空燃比反馈控制原理四、空燃比反馈控制条件1.发动机冷却液温度达到正常工作温度（80℃）；2.发动机运行在怠速工况和部分负荷工况；3.氧传感器温度达到正常工作温度4.氧传感器输入ECU的信号电压变化频率不低于10次/min。8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1298.4汽油机空燃比反馈控制原理以下情况发动机ECU实行开环控制1.发动机启动工况；2.发动机暖机工况；3.发动机大负荷工况；4.加速工况；5.减速工况；6.氧传感器温度低于正常工作温度。8.4.3空燃比反馈控制系统工作原理第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering130课后提问：1.空燃比的理论空燃比是多少；2.排气中的三种主要有害物质是什么？3.氧传感器的作用是什么？4.空燃比反馈控制的工作条件？课后预习：1.废气再循环系统的作用；2.废气再循环控制系统的工作原理。第8章汽车发动机电子控制系统谢谢西安航空学院第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.5废气再循环系统控制原理132TitleinhereTitleinhereTitleinhere废气再循环的目的废气再循环控制方式电控EGR系统组成及原理西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.5.1废气再循环的目的133废气再循环系统（EGR）又称尾气再循环系统，是指将发动机排出的部分废气引入进气管，与新鲜空气混合后再吸入汽缸参与工作循环的过程。8.5废气再循环系统控制原理废气再循环系统组成第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.5.1废气再循环的目的134

8.5废气再循环系统控制原理第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering135EGR的控制方式有2种：机械控制式电子控制式8.5废气再循环系统控制原理8.5.2废气再循环的控制方式第8章汽车发动机电子控制系统西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering136一、废气再循环系统组成电子控制式EGR系统由各种传感器、控制开关、ECU、EGR电磁阀和EGR阀组成。传感器和控制开关有曲轴位置传感器、空气流量传感器、进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、点火起动开关等。8.5废气再循环系统控制原理8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理第8章汽车发动机电子控制系统电控EGR系统的组成西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理137执行器有EGR电磁阀和EGR阀（真空阀），同时配有NOx传感器、EGR阀开度传感器等，用于EGR的反馈控制，也有的取消EGR阀，直接采用EGR线性电磁阀直接控制废气循环量。8.5废气再循环系统控制原理第8章汽车发动机电子控制系统电控EGR系统的组成西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1388.5废气再循环系统控制原理二、电控EGR系统工作原理1.EGR阀及其开度传感器2.EGR电磁阀3.EGR线性电磁阀4.Nox传感器8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理第8章汽车发动机电子控制系统EGR系统组成西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1398.5废气再循环系统控制原理8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理第8章汽车发动机电子控制系统三、电控EGR系统控制原理当发动机工作时，ECU首先根据各种传感器信号判定发动机工况，确定是否需要EGR以及废气循环量的大小，然后向EGR电磁阀输出占空比可变的控制脉冲信号，通过调节EGR阀的开度来实现最佳EGR率的控制。

电控EGR的占空比数据西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1408.5废气再循环系统控制原理8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理第8章汽车发动机电子控制系统三、电控EGR系统控制原理数据存储：ROM：只读存储器RAM：读写存储器电控EGR系统控制精度使EGR率可达25%左右。

电控EGR的占空比数据西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering1418.5废气再循环系统控制原理8.5.3废气再循环系统的组成及工作原理第8章汽车发动机电子控制系统四、电控EGR系统停止废气再循环控制的条件1.发动机起动时；2.发动机怠速时；3.发动机转速低于900r/min或高于3200r/min（上下限值取决于发动机型号）。转速低进行EGR控制容易导致转速不稳，转速高时为了保证发动机输出足够动力。西安航空学院车辆工程学院XI’ANAERONAUTICALUNIVERSTITYSchoolofVehicleEngineering142课后提问：1.什么是废气再循环，EGR率一般是多少？2.电控EGR系统系统组成部件有哪些？3.电控EGR系统实施EGR的条件有哪些？课后预习：1.汽车底盘电子控制技术主要内容；2.思考ABS、ASR、ESP的主要区别是什么。第8章汽车发动机电子控制系统谢谢西安航空学院汽车电器与电控技术授课教师：王鑫144西安航空学院第9章汽车底盘电子控制系统组成：传感器、开关、ECU和执行器9.6自动变速器控制原理9.6.1电控自动变速器组成145第9章汽车底盘电子控制系统结构区别146第9章汽车底盘电子控制系统主要传感器147节气门位置传感器车速传感器自动变速器温度传感器第9章汽车底盘电子控制系统主要信号开关148超速挡开关驱动模式开关空挡起动开关制动灯开关第9章汽车底盘电子控制系统149控制单元第9章汽车底盘电子控制系统150执行机构换挡电磁阀锁止离合器电磁阀油压电磁阀第9章汽车底盘电子控制系统1519.6.2自动变速器控制原理升、降挡控制第9章汽车底盘电子控制系统超速档控制152第9章汽车底盘电子控制系统变矩器锁止控制153第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.1制动时地面附着系数与滑动率关系154

将车轮滑移率s控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.2电子控制单元155传感器与开关信号电子控制单元（ECU）执行器或执行元件第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.3液压控制单元156普通制动系统的液压装置ABS液压控制总成结构ABS制动压力调节器制动助力器双腔式制动主缸制动轮缸储液室双液压管路电动泵储能器主控制阀电磁控制阀控制开关第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.4控制单元组成157输入电路计算电路输出电路安全保护电路第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.5控制电路158159第9章汽车底盘电子控制系统9.1汽车防抱死制动系统9.1.6工作原理160

逻辑门限值控制方式第9章汽车底盘电子控制系统9.2.1ASR系统的作用1619.2汽车驱动防滑转系统ASR第9章汽车底盘电子控制系统1629.2.2ASR系统的组成与工作原理行驶车辆传感器ECU执行机构发动机驱动轮制动器ASR的工作原理第9章汽车底盘电子控制系统1639.2.3ASR系统的制动压力调节器工作过程第9章汽车底盘电子控制系统1649.2.3.1单独方式的工作过程两个调压缸两个三位三通电磁阀高压蓄压器增压泵压力控制开关储液器第9章汽车底盘电子控制系统165一个3/3电磁阀I蓄压器增压泵压力控制开关单向阀9.2.3.2组合方式的工作过程第9章汽车底盘电子控制系统9.3.1ESP系统的作用1669.3车身稳定性控制系统ESP主动安全性防止车辆侧滑发生意外事故ESP被动安全性在事故中减少侧面碰撞发生几率beteiligtesFahrzeugUnfallstelle第9章汽车底盘电子控制系统1679.3.2ESP系统的组成1、ABS控制单元2、液压控制单元3、制动压力传感器4、侧向加速度传感器5、横摆率传感器6、ASR/ESP按钮7、方向盘转角传感器8、制动灯开关9-12、轮速传感器13、自诊断14、制动系统警报灯15、ABS警报灯16、ASR/ESP警报灯17、车辆和驾驶状态18、发动机控制调整19、变速箱控制调整第9章汽车底盘电子控制系统1689.3.3ESP系统的工作原理第9章汽车底盘电子控制系统1699.3.4ESP系统的油路控制过程分配阀N225(a)高压阀N227(b)进液阀(c)出液阀(d)制动分泵(e)回流泵(f)行使动态调节液压泵(g)制动助力器(h)部件组成第9章汽车底盘电子控制系统1709.3.5ESP系统的油路控制过程建立压力保持压力卸压第9章汽车底盘电子控制系统9.4汽车转向电子控制系统9.4.1转向系统发展历程171第9章汽车起动机9.4.2电动助力转向基本结构172

组成：转矩、转角传感器、控制单元ECU、电动机、电磁离合器以及减速机构。9.4汽车转向电子控制系统第9章汽车起动机9.4.3电动助力转向系统分类173

转向柱助力式

齿轮助力式

齿条助力式9.4汽车转向电子控制系统第9章汽车起动机9.4.4转矩传感器174（1）电动机；（2）蜗杆；（3）蜗轮；（4）力矩传感器机构；（5）电位器；（6）电动机接插线；（7）力矩传感器接插线；（8）吸能套管；（9）转向盘锁装置；（10）开关支架；（11）下支架；（12）减振垫片9.4汽车转向电子控制系统第9章汽车起动机9.4.5电磁离合器结构175

作用：控制助力电动机与减速机构的结合和分离。9.4汽车转向电子控制系统第9章汽