汽车电子技术-课件.ppt

1、汽车电子技术,传统汽车电器,电源,用电设备,一、汽车电子技术的应用,蓄电池：6V、12V、24V,发电机：直流、交流,：,起动机,点火装置,照明装置,信号装置,刮水器、洗涤器,暖风与空调器,点火线圈、分电器、火花塞,大灯、雾灯、尾灯、牌照灯、室内灯等,转向灯、制动灯、示宽灯、电喇叭等,仪表：电流表(或电压表) 、水温表、 机油压力表、燃油表、车速/里程表等,第1页,国内普及,新型电子装置,硅整流交流发电机,电子调压器,发动机：燃油喷射控制（EFI）、进气压力控制、点火控制（ESA） 、爆震控制、怠速控制（ISC） 、排放控制（EGR）,底盘：传动系（自动变速器ECT、防滑差速器LSD）、转向系

2、（动力转向EPS、四轮转向4WS）、制动系（制动防抱死ABS）行驶系（驱动防滑ASR、巡行控制CCS）、悬架控制TEMS,安全性：自动安全带、安全气囊、雷达定位、倒车报警、防盗系统,电子点火器（点火）,电子闪光器（信号）,国外常见,车身：电动车窗（天窗）、电动门锁、电动后视镜、电动天线 、自动空调、自动坐椅、电视机、收放机,信息与通信：电子仪表显示、导航系统、车用电话、车用传真,（电源）,第2页,汽车上电子装置布置图,第3页,1、电源系统：包括蓄电池、发电机和调节器。 蓄电池与发电机并联，停车与起动时，蓄电池供电;工作后，发电机供电，并向蓄电池充电。,二、汽车电子系统的组成,蓄电池,发电机,去

3、仪表,第4页,转子磁极采用永磁材料的硅整流整体式三相同步交流发电机； 在低速时，发电机电压低于蓄电池电压，是他激，使电压升高； 在高速时，发电机电压高于蓄电池电压，是自激，使电压降低； 正常发电电压为13.5V-14,8V.,第5页,2、起动系统：包括起动电机和操纵装置。,M,操纵装置,起动电机,第6页,电磁控制强制啮合式单向离合器起动机,第7页,3、点火系统,传统蓄电池点火系统：包括点火线圈、断电器、分电器、点火开关等,晶体管电感放电点火和可控硅电容放电点火：包括点火线圈、控制电路、点火开关等,电子控制点火系统：包括点火线圈、ECU、点火开关等,点火系统,第8页,4、发动机电子控制系统 主要

4、有电子控制燃油喷射系统、电控化油器和发动机综合控制系统等，其作用是利用电子技术对发动机的燃油喷射、点火时刻、怠速转速、废气再循环等进行控制，从而获得最佳动力性、经济性并能降低污染。,5、底盘电子控制系统 目前主要有电子控制自动变速器、电子控制制动防抱死系统、电子控制悬架系统、电子控制动力转向系统、防撞安全气囊系统等。,第9页,6、照明及灯光信号系统 随着科技发展，汽车性能的提高，汽车的照明及信号系统广泛采用电子控制装置，如灯光延时控制、前大灯自动调光。,7、仪表系统 包括车速里程表、机油压力表、电流表、燃油量表等。其作用是将汽车的主要运行参数和状态参数及时地显示给驾驶员， 而且采用数字式代替原

5、来的电磁式。,8、附属电子系统 包括电控雨刮器、电控洗涤器、电动门窗、电动座椅、汽车空调等。其目的是提高驾驶的方便性与乘坐的舒适性,第10页,三、 汽车电子控制系统基本组成,汽车电子控制系统一般由传感器、控制单元和执行元件三大部分组成。,ECU 输入处理 计算处理 输出处理,被控制机械装置,执行元件,第一类传感器(机械装置的状态),第二类传感器(周围环境的状态),第三类传感器(对驾驶员指示操作),第11页,1、传感器, 空气流量传感器,主要用于计量进入气缸的空气量，有空气流量计和空气压力传感器两种。,空气流量计,第12页, 卡门旋涡式空气流量计,第13页, 叶片式空气流量计,第14页, 热线、

6、热膜式空气流量计,第15页,进气压力传感器,第16页,空气量越大（真空度越低）进气歧管压力越高硅膜片变形越大应变电阻变化越大电信号放大输出给发动机ECU,进气压力传感器工作原理,第17页, 节气门位置传感器,VCC：传感器电源端子，由ECU提供。 VTA：节气门开度信号端子。节气门开度越大，VTA-E2间电阻越大，开度电压信号越大。 IDL：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合；节气门打开时，怠速开关断开。E2：传感器通过ECU接地。,第18页,检测节气门位置传感器的工作电压（怠速时应大于200毫伏，全开时应小于4.8伏）。,第19页, 曲轴位置和转速传感器,第20页,转速传感器的安装,霍

7、尔式传感器,光电式传感器,第21页,用欧姆表测量曲轴位置传感器A、B接线柱之间的电阻，正常应为无电阻，否则更换传感器。,第22页, 温度（水、气）传感器,作用：感知冷却液温度和进气温度，并将信号输送到电脑，来控制修正喷油量。,第23页,检查测试该传感器和线束电阻，热机时传感器电阻应小于1000欧，发动机控制器线束接线柱与该传感器接头之间的电阻应小于1欧，否则应检修线束。,工作原理：采用热敏电阻传感器，具有负温度系数热敏电阻特性，即冷却液温度升高，热敏电阻值降低 。,第24页, 氧传感器,第25页,氧传感器的结构与工作原理,氧传感器,第26页,测试氧传感器电阻，其阻值应在5-7欧，若无限大，应更

8、换氧传感器。,混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较低 ； 混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较高 。,第27页, 爆震传感器,第28页,压电效应：当缸体振动时，配重受振动影响产生加速度，压电元件受到加速度惯性力的作用而产生电压信号。,爆震传感器结构与原理,第29页,2、ECU总成,ECU根据各传感器输入数据计算相应的技术参数(如空气/燃油混合量、喷油时间喷油压力等)，然后输出指令使相应的执行元件动作，实现控制。,第30页,开环控制：就是车内的电脑按照预先设定的程序来调整喷油量、进气量等相关参数，不涉及自身对尾气的检测。 闭环控制：是指在车的排气管的三元催化器

9、附近安装氧传感器，以检测尾气中氧的浓度并把数值传回电脑，电脑再基于测定的氧浓度值来调整喷油和进气等相关量值；也就是说电脑对发动机进气、进油和排放实施整个过程的监测，形象地说就是“闭环控制”。,第31页,3、执行元件,包括电动汽油泵、油压调节器、喷油器、电磁线圈、伺服电机、电磁怠速开关、电磁阀、怠速控制装置等。, 电动油泵,第32页, 油压调节器,油压调节器功用：使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。 喷油压力 = 供油压力进气管压力。,第33页, 喷油器,第34页,喷油嘴电路短路或断路。在20时喷油嘴接柱间电阻应为14.5歐姆1.2欧姆；喷油嘴进油口如果堵塞，更换喷油嘴。,第

10、35页, 燃油分配器,燃油分配管与其他元件的连接关系：,燃油分配管功用： 将汽油均匀等压输送给各缸喷油器。,第36页, 油压脉冲衰减器,功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统保持压力稳定. 原理：油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀，膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压。,第37页, 怠速控制阀,一般采用旁通空气式 。 怠速时，节气门完全关闭，怠速进气量由怠速控制阀控制的旁通空气道提供。怠速控制阀的类型： 步进电机型 旋转电磁阀型 占空比控制电磁阀型 开关控制电磁阀型,作用：根据发动机运行情况，与电脑配合自动调节进入空气量。,第38页, 点火线圈组件,作用：产生脉冲高压，用于点火,第

11、39页,汽油喷射技术始于是20世纪30年代，最初是为航空发动机设计的，50年代开始用于汽车发动机； 汽油喷射系统在国外轿车上应用已很广泛，美、日、德等国生产的排量在2.0L以上的轿车发动机几乎都采用了汽油喷射系统； 目前，我国大部分国产轿车上也装备了汽油喷射系统，如奥迪、桑塔纳、大众、捷达、红旗、宝来等轿车。,四、 电子控制汽油喷射系统,第40页,电控燃油喷射系统示意图,第41页,汽油燃油喷射系统,第42页,实验证明: 在柴油喷射过程中，高压油管各处的压力是随时间和位置不同而变化的。柴油的可压缩性质和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压

12、力波动会引起二次喷油现象,由于二次喷油不可能完全燃烧，,五、 柴油高压共轨喷射系统,第43页,高压共轨喷射系统是一个高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环控制系统。,于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量，并使油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低速区域容易产生上述现象。为了解决柴油机燃油压力变化所造成的缺陷，现代柴油机采用了一种称之为“共轨”的电喷技术。,第44页,系统主要由;供油泵、带调压阀的共轨管、电控喷油器、各种传感器和电控单元组成。,1、高压共轨电控燃油喷射系统的结构,第45页,ECU 根据传感器实时检测到的各种运行参数，与其中

13、预存的标准参数相比较、计算后，把目标值通过指令输送到高压电磁阀或压电喷油器，从而控制其喷油量、喷油正时、喷油时间和喷油速率；同时，ECU根据共轨压力传感器送来的参数和目标喷油压力比较形成闭环控制，通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。,2、共轨电喷技术原理,第46页,柴油机共轨式电控燃油系统的原理,第47页,柴油机共轨式电控燃油喷射技术集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。它不仅能实现喷射压力和喷油量的控制，而且还能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气的排放量，其特点为：(1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方

14、便，并且可控参数多，利于柴油机燃烧过程的全程优化。,3、共轨电喷技术特点,第48页,(2)采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。(3)系结构移植方便，适应范围广，与目前的小、中型及重性柴油机均能很好匹配，因而市场前景看好。,第49页,发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，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

15、温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。,4、 EGR(废气再循环),第50页,但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。,第51页,ABS是Anti-

16、lockBrakingSystem缩写。世界上最早的ABS系统是首先在飞机上应用的，后来又成为高级轿车的标准配备，现在则大多数轿车都装有ABS。 众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到底就把汽车停下，这时由于车轮容易发生抱死不转动，从而使汽车发生危险工况，比如前轮抱死引起汽车失去转弯能力，后轮抱死容易发生甩尾事故等等。,六、防抱死制动系统(ABS),第52页,安装ABS就是为解决刹车时车轮抱死这个问题的，装有ABS的汽车，能有效控制车轮保持在转动状态而不会抱死不转，从而大大提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车

17、制动性能。ABS是通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检测各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率(由滑移率了解汽车车轮是否已抱死)，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，,第53页,命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态。因此，ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。,第54页,安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置。安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头

18、部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。安全气囊面世以来，已经挽救了许多人的性命。,七、安全气囊(SRS),第55页,研究表明，有气囊装置的轿车发生正面撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。安全气囊主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀，气囊容量约在(50-90)L。,第56页,同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。

19、 除了驾驶员侧有安全气囊外，有些轿车前排也安装了乘客用的安全气囊(即双安全气囊规格)，乘客用的与驾车者用的相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。另外，有些轿车还在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊。,第57页,安全气囊的工作原理,典型的安全气囊系统包括两组成部分：探测碰撞点火装置（或称传感器）， 气体发生器的气囊（或称气囊）。当传感器开关启动后，控制线路即处于开始工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话，才会是安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易损部位，因此，安全气囊控制系统都具有自备的电源以确保作用的发挥。,第58页

20、,汽车的安全性分为主动安全和被动安全。主动安全是指汽车防止发生事故的能力；被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力。 安全气囊属于被动安全。 在判定施放安全气囊正确后，控制回路便会将电流送至点火器，接着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。,第59页,同时点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能。并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞的实现。 据计算，正规的安全气囊必须在汽车发生碰撞后0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，之后，驾

21、驶者才会撞上气囊。通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。,第60页,电子技术应用于发动机管理系统，除燃料喷射系统和点火功能等基本功能外，还有车载诊断（OBD）功能。OBD是英文On-Board Diagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。 OBD是一种自动诊断汽车问题的程序。当系统出现故障时，故障（MIL）灯或检查发动机（Check Engine）警告灯亮，同时动力总成控制模块（PCM）将故障信息存入存储器，,八、OBD及其他,第61页,通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。有针对性地去检查有关部位、元件和线

22、路，将故障排除。一种比OBD更先进的OBD-在90年代中期产生，它实行标准的检测程序，不必使用专用的特殊工具。美国汽车工程师协会（SAE）制定了一套标准规范，要求各汽车制造企业按照OBD-的标准提供统一的诊断模式，做到只要有一台仪器就可通过统一的插座对各种汽车进行检测。,第62页,为此各大汽车制造企业改变了电控系统的许多方面，在90年末期，进入北美市场的汽车都按照新标准设置车载诊断系统。 按照新标准，汽车上的相关联接器、位置、代码都实行标准化，不再各行其是。都有一个通用的标准诊断测试联接器，简称DLC。DLC有一个16针的插头，使用标准的联接件，汽车的参数能通过任何按照OBD-标准结构的检测仪器读取； DLC的标准安装位置在驾驶员侧边仪表板下面，要能够看得见；,第63页,对电控系统的所有零部件使用一套标准的术语、缩写和定义，不管什么品牌的车显示的故障代码符号和含义是一样的；车辆识别信号能自动传输到检测仪器上，当车辆发生故障时能够记录并存入车载电脑存储器