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1、 汽车电子控制系统概述 长沙理工汽车技术培训中心arthars 现代汽车是以计算机为中心的高度自动化控制系统 汽车电子控制装置主要解决汽车所面临的安全 能源 污染三大问题 汽车电子控制系统概述 汽车电子控制系统概述 按照对汽车行驶性能作用的影响划分 可以把汽车电子产品归纳为两类 一类是汽车电子控制装置 汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用 即所谓 机电结合 的汽车电子装置 它们包括发动机 底盘 车身电子控制 例如电子燃油喷射系统 制动防抱死控制 防滑控制 牵引力控制 电子控制悬架 电子控制自动变速器 电子动力转向等 另一类是车载汽车电子装置 车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的
2、电子装置 它和汽车本身的性能并无直接关系 它们包括汽车信息系统 行车电脑 导航系统 汽车音响及电视娱乐系统 车载通信系统 上网设备等 汽车电子控制系统通常由传感器 电子控制器 ECU 和执行机构三部分所组成 汽车电子控制系统概述 汽车电子控制系统概述 传感器是系统中信息的输入部分 它用于感测控制系统外部的信息 并将得到的信息转换为电信号后传输给电控单元 输人信息是引起控制系统发生变化的原因 电控单元是控制系统的中枢 是系统中的信息处理部分 它通过处理 分析和计算输入信息形成控制指令 并将形成的控制决定传输给执行器 处理是控制系统对输入的响应过程 执行器则是控制系统的输出部分 它将电控单元形成的
3、控制指令转变为实现控制目标的物理运动 输出是系统根据输入产生的结果 发动机ECU硬件原理 脚踏板传感器 标定系统 其他ECU 车速传感器 喷油泵ECU 故障报警 电控EGR 巡航指示 启动预热 机油报警 CAN控制器 CAN控制器 油耗显示 CAN控制器 汽车电脑控制特点 1 高可靠性 2 抗振性3 工作温度宽 4 EMI能力5 电压电路保护6 抗腐蚀 污染能力 汽车电脑控制系统的应用 1 发动机2 底盘3 车身4 信息 汽车常用传感器的种类 温度传感器 功能 温度传感器可随时监测发动机的冷却液温度 进气温度 排气温度温度等等 以便修正各种控制参数 计算吸人气缸空气的质量流量以及进行排气净化处
4、理等等 常用的有冷却液温度传感器和进气温度传感器 冷却液温度传感器安装在发动机冷却液出水管上 其功用是检测发动机冷却液的温度 并将温度信号变换为电信号传送给ECU ECU根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间 从而使发动机工况处于最佳状态运行 进气温度传感器安装在进气管路中 其功用是检测进气温度 并将温度信号变换为电信号传送给电控单元ECU 进气温度信号是各种控制功能的修正信号 温度传感器结构原理 温度传感器的检测 空气流量传感器 功能 空气流量传感器又称为空气流量计是进气歧管空气流量传感器 其功用是检测发动机进气量大小 并将进气量信息转换成电信号输入电控单元 ECU 以供ECU计算确定喷
5、油时间 即喷油量 和点火时间 空气流量传感器信号是电控单元计算喷油时间和点火时间的主要依据 类型 汽车发动机燃油喷射系统采用的空气流量传感器有涡流式 热丝式和热膜式三种 安装位置 空气流量传感器通常安装在空气滤清器后的进气管路上 涡旋式空气流量传感器 涡旋式空气流量传感器的检测 热线式空气流量传感器 热线式空气流量传感器的检测 歧管压力传感器 功能 进气歧管绝对压力传感器 简称歧管压力传感器应用在D型EFI汽油喷射系统中 是通过检测节气门至进气歧管之间的进气压力来间接测量发动机的进气量反映发动机的负荷大小 并将压力信号转变为电信号输入发动机控制单元ECU 作为发动机基本喷油量控制和点火控制的依
6、据 安装位置 进气歧管绝对压力传感器有的安装在发动机驾驶室内 有的车型安装在发动机ECU控制盒内 但安装在进气歧管上的车型较多 类型 压力传感器的种类进气压力传感器按信号产生的原理可分为电压型和频率型两种 电压型有半导体压敏电阻式 膜盒传动的可变电感式 频率型有电容式和表面弹性波式 歧管压力传感器结构 歧管压力传感器工作原理 歧管压力传感器电路与参数 转速及转角位置传感器 4 转速及转角位置传感器 功能 转速及转角位置传感器是电子控制系统的主要部件 它是控制发动机点火正时 确认曲轴位置的信号源 曲轴位置传感器用于检测活塞上止点信号和曲轴转角信号 它也是测量发动机转速及车速 车轮转速 ABS中
7、的信号源 类型 传感器的结构形式有磁脉冲式 光电式和霍尔式三种 安装位置 通常安装在曲轴前端 凸轮轴前端 分电器内或飞轮上 磁感应转速及转角位置传感器 安装在飞轮壳上的曲轴位置传感器 磁感应式轮速传感器 磁感应式轮速传感器的检测 霍尔式转速传感器结构原理 霍尔式转速传感器原理和波形 霍尔式基准位置传感器 光电式转速及转角传感器原理 光电式转速及转角传感器结构 节气门位置传感器 功用 节气门位置传感器 TPS 是将节气门开度大小转变为电信号并输入电控单元ECU 以便ECU判别发动机工况 如怠速工况 部分负荷工况 大负荷工况等 并根据不同工况对混合气浓度的需求来控制喷油量 在装备电子控制自动变速器
8、的汽车上 节气门位置传感器还要输入变速器电控单元 作为确定变速器换挡时机和液力变矩器锁止时机的主要信号之一 类型 节气门位置传感器按传感器输出信号的类型不同可分为线性 量 输出型和开关 量 输出型两种 安装位置 各型汽车采用的节气门位置传感器都安装在节气门体上节气门轴的一端 开关型节气门位置传感器 线性输出型节气门位置传感器 氧传感器 功能 氧传感器安装在发动机的排气管上 作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气的空燃比浓稀信号 并将检测结果转变成电压信号输入ECU ECU根据氧传感器输入的信号 不断地对喷油脉宽进行修正 使混合气浓度保持在理想范围内 实现空燃比的反馈控制 使发动机在各种工
9、况下获得最佳浓度的混合气 使三元催化转化器更有效地起净化作用 减少汽车排气污染 类型 目前汽车上采用的氧传感器有氧化钛 Ti02 式和氧化锆 Zr02 式两种 氧化锆式氧传感器又分为加热型氧传感器和非加热型氧传感器两种 氧传感器结构 氧传感器工作原理 氧传感器工作特性 爆震传感器 功用 在发动机电子控制系统中 当点火时刻采用闭环控制时 爆震传感器将发动机爆震信号转换为电信号传递给ECU ECU根据爆震信号对点火提前角进行修正 从而使点火提前角保持最佳 同时能有效地抑制发动机爆震 类型 根据工作原理爆震传感器有磁伸缩式和压电晶体式两种 安装位置 一般爆震传感器都安装在发动机缸体侧面或汽缸盖上 爆
10、震传感器结构 爆震传感器信号波形 爆震传感器安装位置与电路 车高传感器 功能 用于变高度电控悬架中检测车身的高度 类型 以光电式为主 安装位置 前面安装在左右轮悬架上 后面则安装在车桥中央 车高传感器结构 车高传感器工作原理 车高传感器工作状态 车高传感器安装及工作状态 方向盘转角传感器 功能 用于检测转向盘的中间位置 转动方向 转动角度和转动速度 在电子控制悬架中 电子控制装置根据车速传感器信号和转角传感器信号 判断汽车转向时侧向力的大小 以控制车身的侧倾 类型 通常采用光电式 安装位置 转角传感器安装在转向轴管上 方向盘转角传感器结构 方向盘转角传感器工作原理 电子控制器 ECU或ECM
11、电子控制器的基本组成 电子控制器由输入回路 微机和输出回路三部分所组成 电子控制器的输入电路 输入回路又称为输入接口 由A D转换器和数字输人缓冲器两部分组成 缓冲器电路主要包括整形电路 波形变换电路 限幅电路和滤波电路等 输入回路的功用是将传感器输入的各种信号变换成微机能够接收的数字信号 单片计算机 单片机是将中央处理器CPU CentralProcessingUnit 存储器M Memory 定时器 计数器 输入 输出 I 0 接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机 电子控制器的输出电路 输出回路的是功用是根据单片机发出的指令 控制执行器执行具体动作 由于微机只能输出微弱的电信号 如喷油脉冲 点火信号等 不能直接驱动执行元件 因此必须通过输出回路对控制指令进行功率放大 译码或D A转换 变成可以驱动各种执行元件的强电信号 当执行器 如EFI旁通电磁阀 ECT锁止继动阀 ECT蓄压器背压调节阀等 需要线性电流量驱动时 单片机将控制占空比来控制输出回路的导通与截止 使流过执行器电磁线圈的平均电流逐渐增大或逐渐减小 因为占空比频率较高 所以流过执行器电磁线圈的平均电流不会脉动变化 认识电子控制器的内部结构1
