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1、,汽车电子控制技术知识培训材料（8-14章中）,营销公司 2010年11月,目 录,第1章 车载电源 第2章 起动系统 第3章 点火系统 第4章 照明与信号系统 第5章 仪表与指示灯系统 第6章 汽车其它电气设备 第7章 汽车电子燃油喷射控制系统 第8章 汽车电子控制技术基础 第9章 汽车电子防盗系统 第10章 电子点火控制系统,目 录,第11章 发动机怠速控制系统 第12章 汽车排放控制系统 第13章 发动机集中电子控制系统 第14章 电子控制自动变速器 第15章 电子控制防抱死制动系统(ABS) 第16章 电子控制防滑(ASR)系统 第17章 电子控制动力转向系统 第18章 电子控制悬架系
2、统 第19章 汽车巡航控制系统 第20章 汽车空调与空调控制系统,第8章 汽车电子控制技术基础,本章主要内容,汽车电子控制系统的基本组成 汽车传感器结构与工作原理 电子控制器的基本结构、工作原理 执行器的结构与工作原理,8.1 概 述,1.汽车电子控制技术发展概况20世纪60年代：燃油喷射、速度控制、制动防抱死等方面的电子控制装置，由晶体管分立元件组成；20世纪70年代初期：集成电路的应用；1976年，美国通用公司首次将微处理器应用于汽车发动机点火控制；20世纪90年代，信息技术在汽车上得到发展。电子化仪表、电子地图和GPS系统。,8.1 概 述,现代汽车：微处理器为控制核心的控制系统已广泛地
3、运用于汽车发动机、底盘及车身的各个系统中，汽车已成为机电一体化的产品。未来的汽车：高度智能化，应用功能强大的微型计算机，其综合处理信息的速度和能力更高，使各控制系统工作更加协调一致。红外摄像，微波雷达、激光雷达、超声波测距与测速雷达等汽车电子控制技术实现汽车自动驾驶也不会太遥远。,8.1 概 述,2.汽车电子控制系统的基本组成传感器电子控制器执行器传感器：将发动机的工况及状态、汽车的行驶工况和状态等物理参量转变为电信号，输送给电子控制器。电子控制器：对各传感器输入的电信号进行综合的处理，作出实时的判断，并输出控制信号。执行器：根据控制器的控制信号作出相应的控制动作，将控制参量迅速调整到设定的值
4、，使控制对象工作在设定的状态。,8.2 传感器,传感器的组成 传感器的分类 车用传感器的种类 传感器的发展趋势,8.2.1 传感器的组成,传感器由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。非电量 电量,敏感元件,转换元件,测量电路,辅助电源电路,8.2.1 传感器的组成,敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。 转换元件则将上述非电量转换成电参量。 测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分。,8.2.2 传感器的分类,按输入量分：温度、压力、速
5、度、加速度、位移、湿度等；按测量原理分：电磁原理、固体物理学理论；按结构与物理性质分：结构型、物性型。,8.2.3 传感器的发展趋势,传感器的固态化、小型化 传感器集成与多功能化 传感器的智能化,8.3 车用传感器,根据被测量分类：流量传感器位置传感器压力传感器温度传感器浓度传感器爆震传感器速度传感器碰撞传感器（加速度）,8.3.1 流量传感器,一、流量传感器概述 1. 空气流量传感器的功用与类型空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。（1）功用：电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷
6、油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。,8.3.1 流量传感器,（2）流量传感器类型根据检测进气量的方式分为D型（压力型）、L型（流量型）；按其结构型式可分为翼片式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。,8.3.1 流量传感器,D型（压力型）流量传感器：它依据发动机负荷状况，测出进气歧管中绝对压力的变化，并将其转换成电压信号，与转速信号一起送到ECU，作为确定基本喷油量的依据。怠速与加速时进气量相差40倍，最大流速达80m/s， D型流量传感器的检测精度不高，但价格低。 L
7、型（流量型）：检测吸入进气管的空气流量。分为体积型（翼片式、量芯式、卡门涡旋式）和质量型（热线式、热膜式 ），质量型空气流量传感器无运动部件，且气流流动阻力小工作性能稳定，检测精度高，但制造成本较高。热膜式寿命长。,8.3.1 流量传感器,2.翼片式空气流量传感器 （1）翼片式空气流量传感器工作原理与特点翼片式空气流量传感器是一种利用力矩平衡原理开发的流量传感器。特点：结构简单、价格低、可靠性较高。如丰田CAMRY(佳美)小轿车、丰田PREVIA(大霸王)小客车、马自达MPV多用途汽车等采用。,8.3.1 流量传感器,（2）翼片式空气流量传感器结构检测部件、电位计、调整部件、进气温度传感器和接
8、线插座等组成。,8.3.1 流量传感器,检测部件：由测量叶片和缓冲叶片组成。 测量叶片在主气道中随空气流量的变化而偏转，缓冲叶片在缓冲室偏转。 调整部件：即主气道下方的旁气道上的改变旁通进气量的CO调节螺钉，用来调节发动机怠速时的CO排放量。当怠速时的CO排放量过高，说明混合气过浓，应调节CO调节螺钉使进气量增加，反之，减少进气量。,8.3.1 流量传感器,电位计电位计的滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角度的变化(即进气量的变化)转换为电阻值的变化。电位计通过导线、连接器与ECU连接。ECU根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量 。,8.3.1 流量传感器
9、,原理电路与接线插座（ E1 、E2为搭铁端）,8.3.1 流量传感器,有限流电阻的电路（12V电源）用于模拟控制系统，无限流电阻的电路（5V电源）用于数字计算机控制系统。电动燃油泵电路控制触点1（简称油泵触点）受检测部件控制。当发动机运转时，翼片稍微偏转后，油泵触点1就会闭合，燃油泵电路接通，为发动机工作供油；而当发动机熄火后，翼片在全闭位置，油泵触点打开，燃油泵电路断开，油泵停止工作。这样，在发生意外（翻车、撞车）事故时，防止油泵工作，燃油外溢造成火灾。进气温度传感器为负温度系数热敏电阻。,8.3.1 流量传感器,传感器工作原理：传感器测量片的推力力矩与测量片轴上复位卷簧弹力力矩的作用。当
10、发动机工作时，进气气流经过空气流量计推动测量片偏转，使其开启。测量片开启角度的大小取决于进气气流对测量片的推力力矩与测量片轴上复位卷簧弹力力矩的平衡状况。进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变。进气量愈大，气流对测量片的推力力矩愈大，测量片的开启角度也就愈大，电位计电阻变小，输出电压信号降低，故空气流量与信号电压成反比。,8.3.1 流量传感器,（3）翼片式流量传感器输出特性,8.3.1 流量传感器,为了避免电源电压UB对信号电压的影响,将信号电压US与电源电压UB的比值来计算进气量QAQA= CUS /UB 式中QA 体积流量，C常数， US /UB分压比对于有限流电阻的传感器，为了保证测量精
11、度，电压UC必须由稳压源提供，这样可根据VS（5V）端输出电压精确计算进气量。QA= C / US翼片式空气流量计为体积型，故要根据进气温度和大气压力对流量作修正。进气温度传感器与流量传感器作成一体，大气压力传感器安装在电控单元里。,8.3.1 流量传感器,3.涡流式流量传感器 （1）工作原理卡门涡流：在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流
12、速成正比。因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。,8.3.1 流量传感器,涡流式空气流量传感器根据卡尔曼涡流理论，利用超声波或光电信号检测涡流频率来测量空气流量。 超声波式（如丰田凌志LS400、台湾进口皇冠3.0） 光电式（如三菱吉普车、长丰猎豹、韩国现代）,8.3.1 流量传感器,当流体管道直径为D时，流量QA为 QA =,4,D2 v1 =,4,D2,StS,dS1,f,= C f,v1管道内流体的平均流速 S1 发生器管道两侧流通面积 S 管道总流通面积 C = dS1 D2/(4S t S),8.3.1 流量传感器,当管道与涡流发生器尺寸确定后，C为常数。故检测
13、涡流频率f，即可求得体积流量QA。涡流式传感器输出信号是与涡流频率成正比的脉冲数字信号，具有响应速度快、检测精度高、进气阻力小、无磨损等优点，但需根据进气温度、大气压力修正，成本高。,8.3.1 流量传感器,（2） 光电检测涡流式空气流量传感器结构主要由涡流发生器、发光二极管、光敏三极管、反光镜、张紧带、集成厚膜控制电路和进气温度传感器。,8.3.1 流量传感器,检测原理光电检测涡旋式流量传感器，其内有一只发光二极管和一只光敏三极管（在反光镜上部）。发光二极管发出的光束被一片反光镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。反光镜安装在一个很薄的金属簧片上，金属簧片用细薄的张紧带张紧在导压腔的外表面
14、上。金属簧片在进气气流旋涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。反光镜随簧片一同振动，因此被反射的光束也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束以同样的频率导通、截止。ECU根据光敏三极管导通、截止的频率即可计算出进气量。 涡旋式流量传感器检测的是体积流量，故要根据进气温度传感器修正温度变化引起的误差。,8.3.1 流量传感器,（3）超声波检测涡流式空气流量传感器结构主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接受器、集成控制电路和进气温度传感器、大气压力传感器。,8.3.1 流量传感器,检测原理在发动机运转时，超声波发射器不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波。当超声波
15、通过进气气流到达接收器时，由于受气流中旋涡的影响，使超声波的相位发生变化。ECU根据接收器测出的相应变化的频率，计算出单位时间内产生的旋涡的数量，从而求得空气流速和流量 。当发动机转速低时，进气量小，涡流频率低；反之，转速高，进气流量大，涡流频率高。如三菱、猎豹吉普车发动机700转/分时，涡流频率为25-45Hz，2000转/分，70-90Hz.,8.3.1 流量传感器,4.热丝式与热膜式流量传感器 （1）基本结构由感知空气流量的 铂金属丝或铂金属膜、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热丝或铂金属膜电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。 （2）特点响应
16、速度快，检测精度不受进气气流脉动的影响，进气阻力小、无磨损部件。目前大多数中高档车如别克、尼桑千里马、沃尔沃采用热丝式；马自达、捷达都市先锋、新捷达王、红旗CA7220E、桑塔纳2000GSi等采用热膜式。,8.3.1 流量传感器,结构,8.3.1 流量传感器,（3）工作原理把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂。,A：集成电路；RH：热线电阻 RK：温度补偿电阻 RA：精密电阻 RB：电桥电阻,8.3.1 流量传感器,原理电路,8.3.1 流量传感器,测量原理热丝或热膜温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热丝或热膜通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热丝或热膜RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热丝电流IH随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。,
