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1、第一章 汽车电子技术的现状与发展本章教学要求:1、了解汽车电子控制技术的发展过程； 2、了解汽车电子控制技术的现状与发展趋势；教学方法：讲授法、启发式一、汽车电子控制技术的发展过程当前，电子技术在解决汽车所面临的油耗、安全、排放等方面正起着重要作用。电子控制技术发展过程经历了机械控制、电子电路控制、模拟电路控制和数字电路控制等过程。从汽车电子化发展进程来看，可分为四个阶段。第一阶段，1974年前，是汽车电子控制技术发展的初级阶段。汽车上运用电子技术主要是对汽车电器产品进行电子技术改造，以改善部分性能。如晶体管电压调节器、交流发电机及晶体管点火装置等。第二阶段，1974-1982年，是汽车电子控
2、制技术迅速发展阶段。在此期间，汽车广泛应用了集成电路和16位以下的微处理器。第三个阶段，1982-1990年，是位处理器在汽车上应用日趋成熟并向智能化发展阶段。 第四个阶段，从20世纪90年代以后，是汽车电子控制技术向只能化发展的高级阶段。其特征是强调以人-车-环境为主线的系统工程整体优化，主要体现在智能化上。随着人工智能技术的飞速发展，将人工智能用于汽车系统控制已成为不争的事实。二、汽车电子控制技术的现状与发展趋势 目前，国外汽车上应用较多、较为成熟的电子控制装置大致可分为四个方面 :1.仪表通信 仪表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、旅程计算器、
3、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警(灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等)。 仪表通信类即将采用的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图、多功能综合屏幕显示等。 2.发动机及传动系 发动机及传动系已经采用的技术主要有交流发电机的整流及集成调节器、电子点火(全晶体管式，集成式，无触点分电器式，一体化点火线圈式)、点火正时控制、废气再循环控制(氧传感器)、燃油喷射电子控制、电子控制化油器、柴油机最佳参数电子控制(喷射，进气，正时等)、发动机最佳参数电子控制(空燃比，点火，废气再
4、循环，怠速，爆燃控制，喷射控制等)、车速自动控制、柴油机启动控制、增压器自动控制、变速器电子控制、离合器电子控制、却系电子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置等。 发动机及传动系即将采用的新技术主要有发动机气缸电子控制、发动机和传动系综合控制、无级变速和自适应速度控制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子控制消声器、电子控制动力转向等。 3.安全方面安全方面已经采用的技术主要有电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置、电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、安全气囊自控装置、刮水器自动控制、速度控制(限速与恒速)、车窗自动控制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞
5、车间距报警、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制、明暗灯光控制、冲撞记录仪 、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等。 安全方面即将采用的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动控制、死角处障碍物报警、安全雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测安全自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。 4.舒适性方面 舒适性方面已经采用的技术主要有空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。舒适性方面将要采用的技术主要有全自动空调
6、(温度、湿度、清洁度、含氧量)系统、道路交通信息指示表、行驶路线最优化选择控制、声控驾驶等。 第二章 汽车发动机电子控制系统本章教学要求:1、了解汽车发动机电子控制系统的组成和分类； 2、熟练掌握燃油供给、空气供给工作原理；3、了解电子控制系统过程；4、掌握故障诊断系统的应用。重点：1燃油供给、空气供给工作原理；2电子控制系统过程。难点：1汽油机的进气和排放控制；2电子控制系统过程。教学方法：讲授法、讲练结合、启发式2-1 汽车发动机电子控制系统的组成与分类 一、 功用汽车发动机电子控制系统的功用是控制燃油喷射式发动机的空燃比和点火时刻。二、电控燃油喷射系统的基本组成 电控燃油喷射系统尽管类型
7、不少，品种繁多，但它们都具有相同的控制原则：即以电控单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。电控燃油喷射系统大致可分为空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个部分。三、电控燃油喷射系统分类1) 按喷油实现的方式分类在发动机电子控制系统中，按喷油实现的方式进行分类，可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种燃油喷射系统。(1) 机械式燃油喷射系统该系统采用连续喷射方式，可分为单点或多点喷射，其喷油量是通过空气计量板直接控制燃油流量调节柱塞来控制的，采用的是机械式计量方式，故由此得
8、名。(2) 机电混合式燃油喷射系统其特点是增加了一个电子控制单元(Electric Control Unit，ECU)。ECU可根据水温、节气门位置等传感器的输入信号来控制电液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况下的空燃比进行修正的目的。(3) 电子控制式燃油喷射系统电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数(包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由ECU根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。2) 按喷油器的喷射部位分类在发动机电子控制系统中
9、，按喷油器的喷射部位进行分类，又可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。 (1) 缸内喷射它是将喷油器安装于缸盖上直接向缸内喷油，因此需要较高的喷油压力(3到4MPa)。由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。现在已经不使用了。(2) 缸外喷射它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。在该方式中，喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故燃油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。相比而言，由于缸外喷射方式燃油的喷油压力(0.1到0.5MPa)不高，且结构简单，成本较低，故目前应用较为广泛。 3) 按喷油器数目分类在发动机燃油喷射控制系统中，按喷油器数目进行分类，又可分
10、为单点喷射和多点喷射两种形式。(1) 单点喷射 单点喷射系统是把喷油器安装在化油器所在的节气门段，通常用一个喷油器将燃油喷入进气流，形成混合气进入进气歧管，再分配到各个气缸中。(2) 多点喷射多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控制顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射，燃油直接喷射到各缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。4) 按喷油器的喷射方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形式。(1) 连续喷射在连续喷射系统中，燃油被连续不断地喷入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成可燃混合气，再被吸入气缸内。(2) 间歇喷射 又
11、称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。5) 按喷油器的喷射时序分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射时序可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式。 (1) 同时喷射同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关闭。(2) 分组喷射分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。(3) 顺序喷射顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。6) 按空气量的检测方式分类在发动机电子控制系统中，根据空气进气量的检测方式，可分为进气压力感应式和空气流量感应式两种。(1) 进气压力感应式进气压力
12、感应式是通过检测进气歧管的压力(真空度)和发动机的转速，推算发动机吸入的空气量，并计算燃油流量的速度。 (2) 空气流量感应式空气流量感应式又分为空气体积流量式和空气质量流量式。空气体积流量式计量进入气缸的空气的体积量，将该量转变成电信号，输送至ECU，ECU计算出与该体积的空气相适应的喷油量，以控制混合气空燃比的最佳值。空气质量流量式将进入气缸内空气的质量转换成电信号，输送给ECU，由ECU根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量，以控制最佳空燃比。四、电控燃油喷射系统的基本原理ECU通过绝对压力传感器或空气流量计的信号计量空气质量，并根据计算出的空气质量与目标空燃比比较即可确定每次燃烧所必需
13、的燃料质量。根据空气质量和发动机转速计算出的喷油时间称为基本喷油持续时间。各种传感器检测冷却水温度、进气温度、节气门开度等与发动机工况有关的参数后，对基本喷油持续时间进行修正，确定最佳喷油持续时间，使实际喷油持续时间接近由目标空燃比确定的喷油持续时间。2-2 燃油供给系统一、燃油供给系统的组成与作用燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼减振器、喷油总管、喷油器、冷启动喷油器及油管等组成。燃油供给系统的作用是向发动机及时地供应各种工况下所需要的燃油量。二、燃油供给系统的工作原理 液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。三、各部件的结构和工作原理1. 电动燃油泵电动
14、燃油泵的功能是从油箱中吸入燃油，将油压提高到规定值，然后通过供给系统送到喷油器。按结构的不同分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和侧槽式等。按安装位置的不同分为内装式和外装式。内装式电动燃油泵安装在油箱内部，优点是不易产生气阻和泄漏，有利于热油输送，且工作噪声小；外装式电动燃油泵串联在油箱外部的输油管路中，容易布置，但噪声大，且易产生气泡形成气阻，外装式一般采用滚柱式电动燃油泵。电动燃油泵主要由永磁式驱动电动机、泵体和外壳三部分组成。燃油泵中设有一安全阀，燃油泵工作压力升高到400kPa时，安全阀打开，燃油泵出油腔同时与吸油腔相通，燃油在泵内循环，避免供油压力过高。为了防止发动机停转时，供油压力突然下降
15、而引起燃油倒流，在燃油泵出油口安装了单向阀。当发动机熄火时，燃油泵停止转动，单向阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力，有利于发动机再次启动。2. 汽油滤清器汽油滤清器的作用是滤除汽油中的杂质，防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件。它装在电动汽油泵之后的输油管路中。它由纸质滤芯再串联一个棉纤维过滤网制成，过滤能力较大，有很好的滤清效果，能滤去直径大于0.01mm的杂质。其外壳为密封式铁壳，有一定的耐压能力。在正常使用情况下，这种汽油滤清器的使用寿命较长，汽车每行驶40000km才需更换。3. 汽油压力调节器 汽油压力调节器的作用是根据进气歧管压力的变化来调节进入喷油器的汽油压力，使两者保持恒定的压力差，压力调节在250kPa到300kPa范围内。汽油压力调节器一般位于分配油管的一端，由金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室，弹簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧预紧力，而且取决于进气歧管内的气体压力。4. 汽油脉动阻尼器汽油脉动阻尼器的作用是减小汽油管路中的压力波动，并抑制喷油器或汽油压力调节器在开启与关闭过
