电子控制技绪论

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1、机械工程学院汽车系张伟 13368252827;zhang_ 2011年4月18日汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟汽车电子控制技术绪论1.背景 2.汽车电子技术的发展历程 第一、二、三阶段 3.现代汽车电子技术应用状况 发动机、底盘部分、行驶安全方面的应用； 乘坐舒适性有关的实用电子技术； 车用信息系统中的新技术。 4.汽车电子技术的发展趋势 5.汽车电子技术的发展前景汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟1. 背 景(与汽车有关的课题)(1)问题的提出 汽车在方便人们造福人类的同时，也带来了如下问题： A.环境问题n全球性：地球温暖化、臭氧层破坏n区域性：酸雨、大气污染、噪

2、声、灰尘 B.安全问题n物质和生命财产的损失n道路堵塞和浪费。 C.能源问题n能源短缺(石油还能开采45年) (2)问题的解决 21世纪汽车发展趋势是：安全、节能、环保、舒适。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟要求提高汽车的各种性能 由于日益增强的安全、节能与净化要求和激烈的市场竞争。 (3)机械结构的局限 汽车经过100多年的发展，汽车产品在机械结构方面已经非 常完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽 车的性能己临近极限。 (4)技术措施及效果 汽车工业还须不断研发新技术，特别是电子技术和计算机控 制技术的不断发展，为汽车新技术发展提供了重要的技术 手段。通过增加汽车电

3、子设备的数量、促进汽车电子化已 成为夺取未来汽车市场的重要的有效手段。汽车已经由单 纯的机械产品发展成为高级的机电一体化产品。汽车电子 技术的迅猛发展极大地改善了汽车的各项性能。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟2.汽车电子技术的发展概况 现代汽车“架在四个车轮上的计算机控 制系统” (1)汽车电子技术发展简史 在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，涉及到发动 机控制技术、底盘控制技术、车身控制技术、车辆行驶 控制技术及信息通讯技术等方面。它的发展大致经历了 三个大的阶段 ：n第一阶段(20世纪6070年代末)电子化时期主要开发单独性的电子零部件，从而改善单个机械部件的 性能。如整

4、流器、调节器、晶体管无触点点火、闪光器 、电子时钟等。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟第二阶段(20世纪7090年代初)独立控制时期由于大规模集成电路、计算机技术和控制技术的 发展，开发一些独立的控制系统，如发动机控制系 统、ABS控制系统、安全气囊、巡航控制系统等。 该阶段是汽车电子化快速发展的时期，各个单独系 统的控制技术逐渐成熟。 第三阶段(20世纪90年代至现在)协调控制时期由于32位、64位微机的出现和控制技术的日趋成 熟，同时汽车电子技术多学科交叉的特点更加明显 ，汽车电子系统的设计更加从整体的角度来考虑。 开始广泛应用计算机网络与信息技术，使汽车更加 自动化、智能化、

5、并向汽车与社会环境的联结方向 转移。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟3.汽车电子技术的应用现状控制系统可分成四类：发动机控制系统、底盘控制系统 、车身控制系统及信息与通讯系统。各个系统采用的 电子技术如表1-1所示。 (1)电子技术在发动机部分的应用 电子控制喷油装置电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。电 子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状 态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和 净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的 供油控制规律、事先把这些客观规律编成程序存在微 机的存储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得 的空气流量、排气管中含氧量、进

6、气温度、发动机转 速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运 算、然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断 再调整供油量。这样就能够使发动机一直处于最优工 作条件下运行，从而使发动机的综合性能得到提高。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟电子点火装置(ESA)它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分 构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参 数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节、 这样可以节约燃料、减少空气污染。此外，新型 发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制 及自诊断操作等。一般认为，发动机电子控制装 置的节能效果在15以上，而效果更明显的则是 在环境保护方面。

7、除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还 有：废气再循环(EGR)、怠速控制(ISC)、电动油 泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气 门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发 及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都 或多或少地被应用。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟(2)电子技术在底盘部分的应用电控自动变速器(ECAT) ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器 工作状态及驾驶员所控制的各种参数、经过计算 机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置，从 而实现变速器换挡的最佳控制，即可得到最佳挡 位和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵 敏度高、能准确地反映行驶

8、负荷和道路条件等。 货车传动系的电子控制装置，能自动适应瞬时工 况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电 子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆 及其与变速机构间的连接。并通过电磁阀及气动 伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操 纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟防抱死制动系统(ABS)该系统是一种开发时间最长、推广应用最为迅速 的重要的安全性部件。它通过控制防止汽车制动 时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率 (1520)，从而使汽车在各种路面上制动时 ，车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较 大的侧向附着系数，以保证车辆制动

9、时不发生抱 死拖滑、失去转向能力等不安全的工况、提高汽 车的操纵稳定性和安全性，减小制动距离。驱动 防滑系统(ASR)也叫做牵引力控制系统(TCS或TRC) ，是ABS的完善和补充，它可以防止起动和加速时 的驱动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引 性能，又能改善其操作稳定性。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟电子转向助力系统电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的 液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。这种 微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统 比起来具有部件少、体积小、重量轻的特点，且 不会发生漏油等问题。目前应用的有电子控制前 轮、后轮及前后四轮转向系统。使用电控转向系

10、 可以获得最优化的转向作用力特性，最优化的转 向回正特性，提高汽车的转向能力和转向响应特 性，可以提高汽车低速时的机动性以及高速行驶 时的稳定性。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟适时调节的自适应悬挂系统当汽车的载荷发生变化时，一般汽车的悬挂装 置高度就会改变，当制动时前悬挂的高度会降 低。转弯时内侧悬挂的高度会升高。这不仅影 响到乘客的舒适性，还会影响操纵稳定性等。 装用自适应悬挂系统后，则根据悬挂装置的瞬 时负荷，自动地适时调节悬架弹簧的刚度和减 震器的阻尼特性，以适应当时的负荷，保持悬 挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行 驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。汽车电子控制技

11、术重庆大学机械学院汽车系 张伟巡航控制系统(CCS)当汽车以高速长途行驶时，可用事先预定 的车速行驶。装用常速巡行自动控制系统 后，恒速行驶装置将根据行车阻力自动调 整节气门开度，驾驶员不必经常踏油门以 调整车速。若遇爬坡，车速有下降趋势， 微机控制系统则自动加大节气门开度；在 下坡时，又自动关小节气门开度，以调节 发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换 低速挡或制动时，这种控制系统则会自动 断开。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟(3)电子技术在行驶安全方面的应用 安全气囊系统如果说ABS是汽车最重要的主动安全性部件， 那么安全气囊就是最重要的被动安全性部件。 安全气囊系统由触发装

12、置、气体发生器和气囊 三部分所组成，触发装置包括传感器、电子控 制装置、储备电源和监控装置。电子控制系统 接受加速度传感器发来的信号，并进行分析， 以制定是否发生碰撞事故，然后，对气体发生 器发出指令，由电流点燃气囊中的“药物”并吹 胀气囊，整个操作时间约需003秒。触发装置 中的监控装置可连续自监控，确保整个气囊系 统在任何时候都处于准备工作状态。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟行驶动力学调节系统(FDR或VDC) 这是一种新型的主动行驶安全性系统。 用以取代现在汽车装用的ABS和ABSASR 。行驶动力学调节系统的基本特点在于 它不仅保持并改进了ABS和ABSASR的基 本作

13、用，即在制动和驱动加速过程中调 节纵向力，而且还可以进行横向动力学 的调节，从而在汽车的所有行驶工况下( 如全部或部分制动、自由滚动、驱动、 各向滑移、载荷变化等)，都可避免故障 发生，实现汽车的安全操纵。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟防撞系统在汽车行驶的过程中，当两车间的距离减小到一 定程度时，该系统会自动报警，若汽车继续行 驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车的 制动系统将车辆停止。在某些车辆上，还会自 动显示车后障碍物的距离，从而有效地防止倒 车时发生碰撞事故。 安全带控制该装置在汽车发生任何碰撞的情况下，可以 瞬间束紧安全带。在现代的智能汽车上，当ECU 确认驾驶员和

14、乘客将安全带正确使用时，发动 机才能被起动。汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟照明控制该系统可以在汽车前照灯照明的范围内， 随着方向盘的转动而转动，并能够在汽车 通过隧道时自动开启，在夜间会车时自动 转换远近光以达到防眩目；还有的车在前 照灯突然失效时能自动启动应急照明等。除此之外，像自动门窗装置、车门自动 闭锁装置、防盗装置、车钥匙忘拔报警装 置、语音开门装置、倒车雷达等各种各样 的安全装置也在现代汽车上得到了广泛的 应用。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟(4)与乘坐舒适性有关的实用电子技术全自动空调系统利用电子控制自动空气调节装置可对车 厢内的温度预选、左右侧的不同

15、温度、局 部温度、厢内气流控制等作自动调节，从 而大大提高乘员的舒适性。 自动座椅该装置是人体工程技术与电子技术结合 的产物，它能够使座椅适应乘客的不同体 型，以满足乘客乘坐的舒适性。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟(5)车用信息系统中的电子新技术随着汽车电子化的发展，车辆行驶所需的信息量 越来越大，需要采集的信息已经远远超过了最初 的诸如车速、里程、水温、油压、气压等最基本 的项目范围，而逐渐向全面反映车辆工况和行驶 动态等功能发展，因此车辆的信息系统也日惭成 为电子技术应用最密集的领域。它不仅涵盖了车 辆基本操纵功能，而且逐渐延伸到车辆安全性、 人车智能交流及人车与外界环境信

16、息交流等方面 。而现在汽车领域电子技术应用的最新成果和技 术也是最多地应用于车辆的各系统的电子控制和 信息的处理方面。 汽车电子控制技术重庆大学机械学院汽车系 张伟车用导航系统可以根据驾驶员提供的目标资料，提供距离最短而且能绕开 车辆密度较高的最佳行驶路线。它装有电子地图，可以 显示出前方道路、并采用卫星导航。现在汽车导航图示 仪已逐步演变成一个集安全、娱乐、导航为一体的综合 系统，包括车载计算机、GPS接收机和竖立在汽车仪表板 上的一个小屏幕显示器。当输入目的地后，就会显示最 佳行车路线。行驶过程中，计算机不断发出指令，指导 驾驶员正确驾驶，并通过卫星接收机，从全球定位卫星 获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情 况，并不断地修正路线，直至将汽车导引至距目的地最 近的停车场。在日本，汽车导航图仪已逐步成为广受欢迎的热点产品。 GPS(全球定位系统)、ATIS(导前交通服务系统)、VICS( 道路交通信息系统)的综合运用将促使汽车导