汽车电器模块六PPT课件

1、11/25/20211汽车电子技术的基本概念汽车电子技术的基本概念 汽车电子技术 汽车电子控制系统 车载电子信息系统第1页/共84页11/25/20212汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 传感器 ECU 执行器电子控制单元ECU传感器传感器传感器执行器执行器执行器第2页/共84页11/25/20213汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 电子控制单元（电子控制单元（ECUECU） 一些一些ECUECU实物图实物图第3页/共84页11/25/20214汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 ECU的组成 输入接口电路 信号整形 电平转换 A/D转换等 微控制器（Micr

2、ocontroller） 是ECU的心脏部分，也称为MCU（Microcontrol Unit） 对输入信号进行分析运算处理，并向执行器发出操作命令 输出接口电路 驱动 隔离 D/A转换等 第4页/共84页11/25/20215汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 传感器传感器 功能：将某种变化的物理量（绝大部分是非电量）转化成对应的功能：将某种变化的物理量（绝大部分是非电量）转化成对应的电信号电信号 作用：感受运行过程中诸如温度、压力、转速、位置、空气流量、作用：感受运行过程中诸如温度、压力、转速、位置、空气流量、气体浓度等物理量的状态及变化情况气体浓度等物理量的状态及变化情况 一些

3、常用传感器：一些常用传感器： 第5页/共84页11/25/20216汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 执行器执行器 是是ECUECU动作命令的执行者动作命令的执行者 各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁阀等阀等第6页/共84页11/25/20217汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构CPURAMROMA/D转换输入处理输出处理放大执行器微控制器电子控制单元ECU传感器输入接口输出接口基准电压调节器小的模拟信号模拟信号数字（开关）信号第7页/共84页11/25/20218汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 RO

4、MROM的作用：固化了的程序（厂家）；的作用：固化了的程序（厂家）； RAMRAM的作用：修正数据（现场自适应的作用：修正数据（现场自适应值）。值）。第8页/共84页11/25/20219汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 比例比例- -积分积分- -微分（微分（PIDPID）控制）控制 也是闭环控制系统也是闭环控制系统 根据输出与预定值偏差的大小和变化情况随时调整控制根据输出与预定值偏差的大小和变化情况随时调整控制作用作用第9页/共84页11/25/202110汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构 最优控制最优控制 根据传感器信号经过分析计算给出最佳控制根据传感器信号经过分

5、析计算给出最佳控制 如点火正时、喷油脉宽的控制如点火正时、喷油脉宽的控制 自适应控制自适应控制 在外部环境条件变化时，能够自行调整或修改控制在外部环境条件变化时，能够自行调整或修改控制第10页/共84页11/25/202111汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构开环控制：输出量对控制单元没有影响 闭环控制：通过反馈环节修正控制量闭环控制：通过反馈环节修正控制量例：没有氧传感器的燃油喷射控制例：汽车自动空调控制第11页/共84页11/25/202112汽车传感器汽车传感器 概述概述 一般是将物理量电信号 分类分类 种类繁多 发展发展 集成化（IC） 智能化 高精度等特殊要求第12页/共8

6、4页11/25/202113汽车传感器汽车传感器 种类种类 按原理分类 金属热电阻式金属热电阻式 热敏电阻式热敏电阻式 热电偶式热电偶式 其它其它 按用途分类 水温传感器水温传感器 空气温度传感器空气温度传感器 进气、排气温度传感器进气、排气温度传感器 其它其它第13页/共84页11/25/202114汽车传感器汽车传感器 金属热电阻式金属热电阻式 电阻随温度而变化 R2=R11+a(t2-t1) a:电阻温度系数 常用金属：铜、铂 主要用于高精度测量R1R2t1t2温度电阻第14页/共84页11/25/202115汽车传感器汽车传感器 半导体热敏电阻式半导体热敏电阻式 正温度系数（PTC）与

7、负温度系数（NTC） 特点 电阻随温度显著变化 体积小，结构简单，价格低 应用 应用广泛，主要用于汽车水温、油温、进气温度、空调温度传感器第15页/共84页11/25/202116汽车传感器汽车传感器 热电偶式热电偶式 温差电动势原理 特点 测量范围大：-271-2800 便于远距离测量 应用 汽车中主要用于测量高温（如排气温度）第16页/共84页11/25/202117汽车传感器汽车传感器 发动机用水温传感器发动机用水温传感器 作用：使作用：使ECUECU根据水温修正喷油量根据水温修正喷油量 传感器：热敏电阻式（负温度系数）传感器：热敏电阻式（负温度系数） 结构（结构（图图） 与与ECUEC

8、U的连接方法（的连接方法（图图） 特性特性冷却水温度冷却水温度电阻值（电阻值（k）冷却水温度冷却水温度电阻值（电阻值（k）-2010-20400.9-1.304-7600.4-0.7202-3800.2-0.4第17页/共84页11/25/202118汽车传感器汽车传感器第18页/共84页11/25/202119汽车传感器汽车传感器 发动机进气温度传感器发动机进气温度传感器 作用：修正喷油量 安装位置：一般在空气流量计内 结构及特性（图） 与ECU的连接（图）第19页/共84页11/25/202120汽车传感器汽车传感器1-绝缘套；2-塑料外壳；3-插座；4-铜垫圈；5-热敏电阻第20页/共8

9、4页11/25/202121汽车传感器汽车传感器 用途用途 测量气体或液体压力 种类种类 金属应变片式 半导体应变片式（压敏电阻式） 压电式（压电晶体） 霍尔效应式（膜片变形引起磁场变化） 膜片式（膜片变形改变电容量）等第21页/共84页11/25/202122汽车传感器汽车传感器 进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器 结构结构 属于半导体应变片式（属于半导体应变片式（图图） 原理（原理（图图）1-1-塑料外壳；塑料外壳；2-2-滤滤波器；波器；3-3-混合集成混合集成电路；电路；4-4-压力转换压力转换元件；元件；5-5-滤清器滤清器1 1应变丝；应变丝；2 2基底基底3 3引线；引线；4

10、4金属膜引线金属膜引线第22页/共84页11/25/202123汽车传感器汽车传感器 半导体压力传感器原理半导体压力传感器原理R1-R4：半导体压敏电阻第23页/共84页11/25/202124汽车传感器汽车传感器 概述概述 种类种类 叶片式叶片式 卡门涡旋式卡门涡旋式 热线（热膜）式热线（热膜）式 量芯式量芯式第24页/共84页11/25/202125汽车传感器汽车传感器 叶片式空气流量计叶片式空气流量计1 滑臂 2镀膜电阻 3进气歧管侧 4叶片5旁通进气道 6空气滤清器侧第25页/共84页11/25/202126汽车传感器汽车传感器 卡门涡旋式空气流量计卡门涡旋式空气流量计超声波式原理：受

11、卡门涡流影响，超声波相位发生变化，与气流速度有关。将此相位信号放大整形送ECU。1信号发射器 2涡流稳定板 3超声波发生器 4涡流发生器 5至进气歧管 6旋涡 7超声波接收器 8信号接收器 9至电脑 10旁通进气道 11、12空气 13整流网第26页/共84页11/25/202127汽车传感器汽车传感器 卡门涡旋式空气流量计卡门涡旋式空气流量计n反光镜式原理：受涡流影响，镜片振动，反光方向周期变化，由光敏晶体管感受光束抖动频率1反光镜 2发光二级管 3簧片 4光敏晶体管 5旋涡 6导压孔 7涡流发生器 8整流网第27页/共84页11/25/202128汽车传感器汽车传感器 热线式空气流量计热线

12、式空气流量计1防护网 2取样管 3白金热线 4温度补偿电阻 5空气流 6控制线路板 7电连接器n基本结构第28页/共84页11/25/202129汽车传感器汽车传感器 热膜式空气流量计热膜式空气流量计1控制电路 2至进气歧管 3热膜4温补电阻 5屏蔽网 6空气1温补电阻控制电路 2热膜 3屏蔽网4进气 5电桥电路电阻 6滤网第29页/共84页11/25/202130汽车传感器汽车传感器 量芯式空气流量计量芯式空气流量计原理：气流推动量芯移动，带动电位计滑臂转动，引起电阻及电压变化，并与空气流速有关。（a）外形结构 （b）内部结构1传感器量芯 2线束插座第30页/共84页11/25/202131

13、汽车传感器汽车传感器 速度传感器的用途速度传感器的用途 发动机转速 车速 轮速 速度传感器的分类速度传感器的分类 磁脉冲式 光电式 霍尔效应式第31页/共84页11/25/202132汽车传感器汽车传感器 安装在变速器输出轴上安装在变速器输出轴上 原理图：原理图：1停车锁定齿轮 2车速传感器 3永久磁铁 4感应线圈 5ECU及接口第32页/共84页11/25/202133汽车传感器汽车传感器 磁脉冲式（电磁感应式）磁脉冲式（电磁感应式） 安装在分电器上 结构原理图第33页/共84页11/25/202134汽车传感器汽车传感器 光电式光电式 安装在分电器上 结构原理图：1-信号处理装置； 2-光

14、敏晶体管；3-发光二极管；4-转子；5-盖板；6-转子板；7-120用二极管；8-1用二极管；9-1信号检测窗；10-120信号检测窗第34页/共84页11/25/202135汽车传感器汽车传感器 传感器按原理分类传感器按原理分类 可变电阻式（节气门位置) 舌簧开关式（液位高度） 光电式（转向） 磁敏电阻式（转向） 位置与角度传感器的应用位置与角度传感器的应用 节气门位置检测 液位检测 车高检测 转向(动力转向,四轮转向)第35页/共84页11/25/202136汽车传感器汽车传感器 线性节气门位置传感器线性节气门位置传感器1-1-旋转方向；旋转方向；2-2-转子；转子；3-3-滑动触点；滑动

15、触点；4-4-电阻电阻第36页/共84页11/25/202137汽车传感器汽车传感器 编码式节气门位置传感器编码式节气门位置传感器加速时：加减速触点闭合，ACC1ACC1、ACC2ACC2交替通断，则视为加速。 减速时：加减速触点断开。 节气门开度足够小：IDL=ONIDL=ON 节气门开度足够大：PSW=ONPSW=ON1-ACC2；2-ACC1；3-PSW；4-IDL；5-加减速检测第37页/共84页11/25/202138汽车传感器汽车传感器 风窗玻璃洗涤液位传感器风窗玻璃洗涤液位传感器第38页/共84页11/25/202139汽车传感器汽车传感器 加速度与振动传感器加速度与振动传感器

16、本质相同 常用类型常用类型 偏心锤式、钢球式、半导体式、光电式等 应用应用 加速度传感器 用于ABS、SRS等 振动传感器 用于感受发动机爆震第39页/共84页11/25/202140汽车传感器汽车传感器 基本原理基本原理 爆震的产生原因 ECU对爆震的处理 爆震判别 爆震处理：调整点火提前角 爆震传感器 磁致伸缩式（磁应变式） 压电式第40页/共84页11/25/202141汽车传感器汽车传感器 结构原理结构原理 通用、日产公司多用通用、日产公司多用原理：当发动机爆震时，传感器在7kHz频率出现共振，磁铁导磁率变化，磁场变化产生电信号输出。1-外壳；2-铁心；3-永磁第41页/共84页11/

17、25/202142汽车传感器汽车传感器 共振型（丰田、克莱斯勒多用）共振型（丰田、克莱斯勒多用）1-连接头；2、10-O形圈；3-基座；4-共振板；5-压电元件原理：发动机爆震时，引起振动板共振，压电元件产生电压信号第42页/共84页11/25/202143汽车传感器汽车传感器 非共振型（三菱、雷诺多用）非共振型（三菱、雷诺多用）1.传感器性能 2传感器+滤波器性能实例1平衡重块 2压电元件原理：发动机爆震时，外壳与平衡重块相对位移，引起压电元件受力产生电压信号 因无共振作用，故处理电路需要滤波器第43页/共84页11/25/202144汽车传感器汽车传感器 二氧化锆（二氧化锆（ZrO2）型氧

18、传感器）型氧传感器 属于 结构（图） 一般用带加热器的传感器 4条引线：2加热电阻线+2信号线 原理（图） 输出特性（图）第44页/共84页11/25/202145汽车传感器汽车传感器大气侧铂电极废气侧铂电极原理：废气中氧气越少，管内外氧离子浓度差越大，信号电压越高第45页/共84页11/25/202146汽车传感器汽车传感器1废气 2锆管 3电极 4弹簧 5绝缘座 6引出电极 7大气 8铜质护管 9加热元件 10加热元件引线端子 11、12信号输出端子第46页/共84页11/25/202147汽车传感器汽车传感器 二氧化钛（二氧化钛（TiO2）型氧传感器）型氧传感器 属于 结构（图） 输出特

19、性（图）缺氧时表面电阻小第47页/共84页11/25/202148有关排放的基本知识有关排放的基本知识 1 1、碳氢化合物（、碳氢化合物（HCHC）-HCHC排放物是由于不完全燃烧造成排放物是由于不完全燃烧造成的，它实际上是未燃烧的汽油。的，它实际上是未燃烧的汽油。 2 2、一氧化碳（、一氧化碳（COCO）- -是一种无色、无味、有毒的气体是一种无色、无味、有毒的气体是燃烧过程中碳氢化合物不完全燃烧的产物。是燃烧过程中碳氢化合物不完全燃烧的产物。 3 3、氮氧化合物（、氮氧化合物（NOXNOX）- -是在气缸内高温下由氧和氮化是在气缸内高温下由氧和氮化合而生成的，有毒，与空气结合形成硝酸。合而

20、生成的，有毒，与空气结合形成硝酸。 4 4、二氧化碳（、二氧化碳（CO2CO2）- -是燃料燃烧的必然产物，是燃烧是燃料燃烧的必然产物，是燃烧效率高低的标志，该值越高发动机效率越高。效率高低的标志，该值越高发动机效率越高。 5 5、氧气（、氧气（O2O2）- -是空燃比检测的重要参考。是空燃比检测的重要参考。第48页/共84页11/25/202149有关排放的基本知识有关排放的基本知识 空气成分：空气成分：第49页/共84页11/25/202150有关排放的基本知识有关排放的基本知识 理想燃烧理想燃烧第50页/共84页11/25/202151有关排放的基本知识有关排放的基本知识 废气排放比例废

21、气排放比例第51页/共84页11/25/202152有关排放的基本知识有关排放的基本知识 理论空燃比理论空燃比：第52页/共84页11/25/202153有关排放的基本知识有关排放的基本知识 五气分析：五气分析：第53页/共84页11/25/202154有关排放的基本知识有关排放的基本知识 混合气浓稀比较：混合气浓稀比较：第54页/共84页11/25/202155有关排放的基本知识有关排放的基本知识 稀混合气：稀混合气：第55页/共84页11/25/202156 汽车常用的电动机种类及应用汽车常用的电动机种类及应用 种类 直流电机 控制电机 步进电机 应用 起动机 ，油泵，刮水器，电动门窗座椅

22、，电动后视镜，中控门锁等第56页/共84页11/25/202157 基本结构原理基本结构原理 结构 原理 励磁方式及对特性的影响 应用应用 起动机 电动油泵 雨刷第57页/共84页11/25/202158 概述概述 伺服电机的特点 响应速度 定位精度 应用 电子节气门，后视镜等定位控制 伺服电机的控制伺服电机的控制（图）第58页/共84页11/25/202159 概述概述 步进电机的特点 用脉冲电压控制 定位精度高 无累积误差 应用场合 怠速通道控制（怠速调节阀）第59页/共84页11/25/202160怠速空气控制原理怠速空气控制原理第60页/共84页11/25/202161 基本结构基本结

23、构 定子线圈 一般二相或四相（ABABABAB） 转子：使用永久磁铁，所以有固定的极性 工作原理工作原理 示意图第61页/共84页11/25/202162 永磁式步进电机控制电路永磁式步进电机控制电路A，B相通电顺序：11-01-00-10第62页/共84页11/25/202163 概述概述 基本作用 分类 电流继电器 电压继电器 中间继电器 热继电器 触点种类 常开触点 常闭触点第63页/共84页11/25/202164 概述概述 基本工作原理（基本工作原理（图图） 喷油器电磁阀（喷油器）喷油器电磁阀（喷油器） 针式与孔式喷油器针式与孔式喷油器 喷油器驱动电路喷油器驱动电路 电流型电流型 电

24、路阻抗较小，电流上升快，需要限流电路电路阻抗较小，电流上升快，需要限流电路 适用于低阻型喷油器适用于低阻型喷油器电压型电压型 电路阻抗较大，电流上升慢电路阻抗较大，电流上升慢 适用于高阻型喷油器，或带附加电阻的低阻型喷适用于高阻型喷油器，或带附加电阻的低阻型喷油器油器第64页/共84页11/25/202165 真空膜片式废气再循环阀真空膜片式废气再循环阀 由进气管处真空驱动膜片 电磁式废气再循环阀电磁式废气再循环阀 结构（图） 占空比控制 驱动控制电路(图)第65页/共84页11/25/202166 电磁式废气再循环阀电磁式废气再循环阀第66页/共84页11/25/202167 电磁式电磁式E

25、GREGR阀驱动电路阀驱动电路第67页/共84页11/25/202168 基本功能：角位移控制基本功能：角位移控制 基本结构基本结构 定子：线圈 转子：磁铁 工作原理第68页/共84页11/25/202169 应用举例应用举例 怠速旁通道进气量控制第69页/共84页11/25/202170 汽油泵部分主要由一汽油泵部分主要由一个或两个叶轮、外壳个或两个叶轮、外壳和泵盖组成。当叶轮和泵盖组成。当叶轮旋转时，叶轮边缘的旋转时，叶轮边缘的叶片把汽油从进油口叶片把汽油从进油口压向出油口。压向出油口。 特点是供油压力的脉特点是供油压力的脉动小，供油系统中不动小，供油系统中不需要设置减振器，易需要设置减振器，易于小型化，适合装在于小型化，适合装在油箱内，简化供油系油箱内，简化供油系统管路，降低噪声。统管路，降低噪声。由于它输送率低，故由于它输送率低，故主要用于低压且输送主要用于低压且输送量大的