汽车电器模块六

1、3/8/2022华新现代职业学院1汽车电器与电子控制技术（六）汽车电器与电子控制技术（六）SUCCESS3/8/2022华新现代职业学院2汽车电子技术的基本概念汽车电子技术的基本概念n汽车电子技术u汽车电子控制系统u车载电子信息系统3/8/2022华新现代职业学院3汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构n传感器nECUn执行器电子控电子控制单元制单元ECU传感器传感器传感器传感器传感器传感器执行器执行器执行器执行器执行器执行器3/8/2022华新现代职业学院4汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构n电子控制单元（电子控制单元（ECUECU）u一些一些ECUECU实物图实物图3/8/

2、2022华新现代职业学院5汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构nECU的组成u输入接口电路信号整形电平转换A/D转换等u微控制器（Microcontroller）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u输出接口电路驱动隔离D/A转换等 3/8/2022华新现代职业学院6汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构u传感器传感器u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号u作用：感受运行过程中诸如温度、压力、转速、位置、空气流

3、量、气作用：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体浓度等物理量的状态及变化情况u一些常用传感器：一些常用传感器： 3/8/2022华新现代职业学院7汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构n执行器执行器u是是ECUECU动作命令的执行者动作命令的执行者u各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁阀等各类执行器件：继电器、直流电机、步进电机、电磁阀等3/8/2022华新现代职业学院8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

4、小的模拟信号模拟信号数字（开关）信号3/8/2022华新现代职业学院9汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构nROMROM的作用：固化了的程序（厂家）；的作用：固化了的程序（厂家）；nRAMRAM的作用：修正数据（现场自适应值）。的作用：修正数据（现场自适应值）。3/8/2022华新现代职业学院10汽车电控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构n比例比例- -积分积分- -微分（微分（PIDPID）控制）控制 u也是闭环控制系统也是闭环控制系统u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3/8/2022华新现代职业学院11汽车电

5、控系统的基本结构汽车电控系统的基本结构n最优控制最优控制u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析计算给出最佳控制u如点火正时、喷油脉宽的控制如点火正时、喷油脉宽的控制n自适应控制自适应控制u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3/8/2022华新现代职业学院12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开环控制：输出量对控制单元没有影响n n 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3/8/2022华新现代职业学

6、院13汽车传感器汽车传感器n概述概述u一般是一般是将物理量将物理量电信号电信号n分类分类u种类繁多种类繁多n发展发展u集成化（集成化（IC）u智能化智能化u高精度等特殊要求高精度等特殊要求3/8/2022华新现代职业学院14汽车传感器汽车传感器n种类种类u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u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3/8/2022华新现代职业学院15汽车传感器汽车传感器n金属热电阻式金属热电阻式u电阻随温度而变化uR2=R11+a(t2-t1)a:电阻温度系数u常用金属

7、：铜、铂u主要用于高精度测量R1R2t1t2温度电阻3/8/2022华新现代职业学院16汽车传感器汽车传感器n半导体热敏电阻式半导体热敏电阻式u正温度系数（PTC）与负温度系数（NTC）u特点电阻随温度显著变化体积小，结构简单，价格低u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3/8/2022华新现代职业学院17汽车传感器汽车传感器n热电偶式热电偶式u温差电动势原理n特点u测量范围大：-271-2800u便于远距离测量n应用u汽车中主要用于测量高温（如排气温度）3/8/2022华新现代职业学院18汽车传感器汽车传感器n发动机用水温传感器发动机用水温传感器u作用：使作用：使E

8、CUECU根据水温修正喷油量根据水温修正喷油量u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）u结构（图）结构（图）u与与ECUECU的连接方法（图）的连接方法（图）u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）-2010-20400.9-1.304-7600.4-0.7202-3800.2-0.43/8/2022华新现代职业学院19汽车传感器汽车传感器3/8/2022华新现代职业学院20汽车传感器汽车传感器n发动机进气温度传感器发动机进气温度传感器u作用：修正喷油量u安装位置：一般在空气流量计内u结构及特性（图）u与ECU的

9、连接（图）3/8/2022华新现代职业学院21汽车传感器汽车传感器1-绝缘套；绝缘套；2-塑料外壳；塑料外壳；3-插插座；座；4-铜垫圈；铜垫圈；5-热敏电阻热敏电阻3/8/2022华新现代职业学院22汽车传感器汽车传感器n用途用途u测量气体或液体压力n种类种类u金属应变片式u半导体应变片式（压敏电阻式）u压电式（压电晶体）u霍尔效应式（膜片变形引起磁场变化）u膜片式（膜片变形改变电容量）等3/8/2022华新现代职业学院23汽车传感器汽车传感器n进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器n结构结构u属于半导体应变片式（图）属于半导体应变片式（图）n原理（原理（图图）1-1-塑料外壳；塑料外壳；2-

10、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 4金属膜引线金属膜引线3/8/2022华新现代职业学院24汽车传感器汽车传感器n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：半导体压敏电阻3/8/2022华新现代职业学院25汽车传感器汽车传感器n概述概述n种类种类u叶片式叶片式u卡门涡旋式卡门涡旋式u热线（热膜）式热线（热膜）式u量芯式量芯式3/8/2022华新现代职业学院26汽车传感器汽车传感器n叶片式空气流量计叶片式空气流量计1 滑臂滑臂 2镀膜电

11、阻镀膜电阻 3进气歧管侧进气歧管侧 4叶片叶片5旁通进气道旁通进气道 6空气空气滤清器侧滤清器侧3/8/2022华新现代职业学院27汽车传感器汽车传感器n卡门涡旋式空气流量计卡门涡旋式空气流量计超声波式超声波式原理：受卡门涡流影响，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3/8/2022华新现代职业学院28汽车传感器汽车传感器n卡门涡旋式空气流量计卡门涡旋式空气流量计n反光镜式反光镜式原理：受涡流影响，镜片振

12、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3/8/2022华新现代职业学院29汽车传感器汽车传感器n热线式空气流量计热线式空气流量计1防护网防护网 2取样管取样管 3白金热线白金热线 4温度补偿电阻温度补偿电阻 5空气流空气流 6控制线路板控制线路板 7电连接器电连接器n基本结构基本结构3/8/2022华新现代职业学院30汽车传感器汽车传感器n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3

13、/8/2022华新现代职业学院31汽车传感器汽车传感器n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3/8/2022华新现代职业学院32汽车传感器汽车传感器n速度传感器的用途速度传感器的用途u发动机转速u车速u轮速n速度传感器的分类速度传感器的分类u磁脉冲式 u光电式u霍尔效应式3/8/2022华新现代职业学院33汽车传感器汽车传感器n安装在变速器输出轴上安装在变速器输出轴上n原理图：原理图：1停车锁定齿轮停车锁定齿轮 2车速传感器车速传感器 3永久磁铁永久磁铁 4感应线

14、圈感应线圈 5ECU及接口及接口3/8/2022华新现代职业学院34汽车传感器汽车传感器n磁脉冲式（电磁感应式）磁脉冲式（电磁感应式）u安装在分电器上安装在分电器上u结构原理图结构原理图3/8/2022华新现代职业学院35汽车传感器汽车传感器n光电式光电式u安装在分电器上安装在分电器上u结构原理图：结构原理图：1-信号处理装置；信号处理装置； 2-光敏光敏晶体管；晶体管；3-发光二极管；发光二极管；4-转子；转子；5-盖板；盖板；6-转子板转子板；7-120用二极管；用二极管；8-1用二极管；用二极管；9-1信号信号检测窗；检测窗；10-120信号检信号检测窗测窗3/8/2022华新现代职业学

15、院36汽车传感器汽车传感器n传感器按原理分类传感器按原理分类u可变电阻式（节气门位置可变电阻式（节气门位置)u舌簧开关式（液位高度）舌簧开关式（液位高度）u光电式（转向）光电式（转向）u磁敏电阻式（转向）磁敏电阻式（转向）n位置与角度传感器的应用位置与角度传感器的应用u节气门位置检测节气门位置检测u液位检测液位检测u车高检测车高检测u转向转向(动力转向动力转向,四轮转向四轮转向)3/8/2022华新现代职业学院37汽车传感器汽车传感器n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；滑动触点；4-4-电阻电阻3/8/2022华新现代职业

16、学院38汽车传感器汽车传感器n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，加速时：加减速触点闭合，ACC1ACC1、ACC2ACC2交替通断，则视交替通断，则视为加速。为加速。 减速时：加减速触点断减速时：加减速触点断开。开。 节气门开度足够小：节气门开度足够小：IDL=ONIDL=ON 节气门开度足够大：节气门开度足够大：PSW=ONPSW=ON1-ACC2；2-ACC1；3-PSW；4-IDL；5-加减速检测加减速检测3/8/2022华新现代职业学院39汽车传感器汽车传感器n风窗玻璃洗涤液位传感器风窗玻璃洗涤液位传感器3/8/2022华新现代职业学院40汽车传感器汽

17、车传感器n加速度与振动传感器加速度与振动传感器u本质相同n常用类型常用类型u偏心锤式、钢球式、半导体式、光电式等n应用应用u加速度传感器用于ABS、SRS等u振动传感器用于感受发动机爆震3/8/2022华新现代职业学院41汽车传感器汽车传感器n基本原理基本原理u爆震的产生原因uECU对爆震的处理爆震判别爆震处理：调整点火提前角u爆震传感器磁致伸缩式（磁应变式）压电式3/8/2022华新现代职业学院42汽车传感器汽车传感器n结构原理结构原理n通用、日产公司多用通用、日产公司多用原理：当发动机原理：当发动机爆震时，传感器爆震时，传感器在在7kHz频率出现频率出现共振，磁铁导磁共振，磁铁导磁率变化，

18、磁场变率变化，磁场变化产生电信号输化产生电信号输出。出。1-外壳；外壳；2-铁心；铁心；3-永磁永磁3/8/2022华新现代职业学院43汽车传感器汽车传感器n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；连接头；2、10-O形圈；形圈；3-基座；基座；4-共振板；共振板；5-压电元件压电元件原理：发原理：发动机爆震动机爆震时，引起时，引起振动板共振动板共振，压电振，压电元件产生元件产生电压信号电压信号3/8/2022华新现代职业学院44汽车传感器汽车传感器n非共振型（三菱、雷诺多用）非共振型（三菱、雷诺多用）1.传感器性能传感器性能 2传感器传感器+滤波器滤波器性能实例性

19、能实例1平衡重块平衡重块 2压电元件压电元件原理：发动机爆震时，外壳与平衡重块相原理：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因无共振作用，故处理电路需要滤波器3/8/2022华新现代职业学院45汽车传感器汽车传感器n二氧化锆（二氧化锆（ZrO2）型氧）型氧传感器传感器u属于u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u原理（图）u输出特性（图）3/8/2022华新现代职业学院46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

20、压越高3/8/2022华新现代职业学院47汽车传感器汽车传感器1废气废气 2锆管锆管 3电极电极 4弹簧弹簧 5绝缘座绝缘座 6引出电极引出电极 7大气大气 8铜质护管铜质护管 9加热元件加热元件 10加热元件引线端子加热元件引线端子 11、12信号输出端子信号输出端子3/8/2022华新现代职业学院48汽车传感器汽车传感器n二氧化钛（二氧化钛（TiO2）型）型氧传感器氧传感器u属于u结构（图）u输出特性（图）缺氧时表面电阻小3/8/2022华新现代职业学院49有关排放的基本知识有关排放的基本知识n1 1、碳氢化合物（、碳氢化合物（HCHC）-HCHC排放物是由于不完全排放物是由于不完全燃烧造

21、成的，它实际上是未燃烧的汽油。燃烧造成的，它实际上是未燃烧的汽油。n2 2、一氧化碳（、一氧化碳（COCO）- -是一种无色、无味、有毒是一种无色、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。的气体是燃烧过程中碳氢化合物不完全燃烧的产物。n3 3、氮氧化合物（、氮氧化合物（NOXNOX）- -是在气缸内高温下由氧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。和氮化合而生成的，有毒，与空气结合形成硝酸。n4 4、二氧化碳（、二氧化碳（CO2CO2）- -是燃料燃烧的必然产物，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。是燃烧效率高低的标志，该

22、值越高发动机效率越高。n5 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。3/8/2022华新现代职业学院50有关排放的基本知识有关排放的基本知识n空气成分：空气成分：3/8/2022华新现代职业学院51有关排放的基本知识有关排放的基本知识n理想燃烧理想燃烧3/8/2022华新现代职业学院52有关排放的基本知识有关排放的基本知识n废气排放比例废气排放比例3/8/2022华新现代职业学院53有关排放的基本知识有关排放的基本知识n理论空燃比理论空燃比：3/8/2022华新现代职业学院54有关排放的基本知识有关排放的基本知识n五气分析：五气分析：3/8/2022华

23、新现代职业学院55有关排放的基本知识有关排放的基本知识n混合气浓稀比较：混合气浓稀比较：3/8/2022华新现代职业学院56有关排放的基本知识有关排放的基本知识n稀混合气：稀混合气：3/8/2022华新现代职业学院57n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u种类直流电机控制电机步进电机u应用起动机 ，油泵，刮水器，电动门窗座椅，电动后视镜，中控门锁等3/8/2022华新现代职业学院58n基本结构原理基本结构原理u结构u原理u励磁方式及对特性的影响n应用应用u起动机u电动油泵u雨刷3/8/2022华新现代职业学院59n概述概述u伺服电机的特点响应速度定位精度u应用电子节气门，后视

24、镜等定位控制n伺服电机的控制伺服电机的控制（图）3/8/2022华新现代职业学院60n概述概述u步进电机的特点用脉冲电压控制定位精度高无累积误差u应用场合怠速通道控制（怠速调节阀）3/8/2022华新现代职业学院61怠速空气控制原理怠速空气控制原理3/8/2022华新现代职业学院62n基本结构基本结构u定子线圈一般二相或四相（ABABABAB）u转子：使用永久磁铁，所以有固定的极性n工作原理工作原理u示意图3/8/2022华新现代职业学院63n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：11-01-00-103/8/2022华新现代职业学院64n概述概述u基本作用u分类电流继

25、电器电压继电器中间继电器热继电器u触点种类常开触点常闭触点3/8/2022华新现代职业学院65n概述概述n基本工作原理（图）基本工作原理（图）n喷油器电磁阀（喷油器）喷油器电磁阀（喷油器）u针式与孔式喷油器针式与孔式喷油器u喷油器驱动电路喷油器驱动电路 电流型电流型 电路阻抗较小，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油器适用于高阻型喷油器，或带附加电阻的低阻型喷油器3/8/2022华新现代职业学院66n真空膜片式废气再循环阀真

26、空膜片式废气再循环阀u由进气管处真空驱动膜片n电磁式废气再循环阀电磁式废气再循环阀u结构（图）u占空比控制u驱动控制电路(图)3/8/2022华新现代职业学院67n电磁式废气再循环阀电磁式废气再循环阀3/8/2022华新现代职业学院68n电磁式电磁式EGREGR阀驱动电路阀驱动电路3/8/2022华新现代职业学院69n基本功能：角位移控制基本功能：角位移控制n基本结构基本结构u定子：线圈定子：线圈u转子：磁铁转子：磁铁u工作原理工作原理3/8/2022华新现代职业学院70n应用举例应用举例u怠速旁通道进气量控制3/8/2022华新现代职业学院71n汽油泵部分主要由一个汽油泵部分主要由一个或两个叶轮、外壳和泵或两个叶轮、外壳和泵盖组成。当叶轮旋转时，盖组成。当叶轮旋转时，叶轮边缘的叶片把汽油叶轮边缘的叶片把汽油从进油口压向出油口。从进油口压向出油口。n特点是供油压力的脉动特点是供油压力的脉动小，供油系统中不需