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1、授课老师授课老师授课老师授课老师: : : : 郭瑞莲郭瑞莲郭瑞莲郭瑞莲2013-022013-022013-022013-02汽汽 车车 电电 子子 技技 术术1.11.1汽车汽车电子技术的发展状况电子技术的发展状况1.21.2汽车汽车电子技术的一般组成电子技术的一般组成1.31.3汽车电子技术基础知识汽车电子技术基础知识第一章 概 述n n节省能源节省能源节省能源节省能源 n n保护环境保护环境保护环境保护环境n n安全性安全性安全性安全性n n舒适性舒适性舒适性舒适性n n智能性智能性智能性智能性一一一一. . . . 汽车电子控制的必要性汽车电子控制的必要性汽车电子控制的必要性汽车电子
2、控制的必要性汽车汽车汽车汽车数量数量数量数量的发展带来以下要求：的发展带来以下要求：的发展带来以下要求：的发展带来以下要求： 采用电子控制技术采用电子控制技术采用电子控制技术采用电子控制技术可以根据汽车所处的可以根据汽车所处的可以根据汽车所处的可以根据汽车所处的实际工况相应进行实际工况相应进行实际工况相应进行实际工况相应进行实时实时实时实时控制。控制。控制。控制。1.1 1.1 汽车汽车电子技术的发展状况电子技术的发展状况2012年中国汽车产销双超1800余万辆,连续3年蝉联全球第一 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010/年柴油机排
3、放法规进程柴油机排放法规进程排放法规日趋严格：排放法规日趋严格：减少汽车修复时间减少汽车修复时间减少汽车修复时间减少汽车修复时间节油节油节油节油减少空气污染减少空气污染减少空气污染减少空气污染减少交通事故减少交通事故减少交通事故减少交通事故提高乘坐舒适性提高乘坐舒适性提高乘坐舒适性提高乘坐舒适性汽车电子技术应用的优点：汽车电子技术应用的优点：二二. . 汽车电子技术的发展历史汽车电子技术的发展历史第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：1974197419741974年以前年以前年以前年以前 特征：初级阶段特征：初级阶段特征：初级阶段特征：初级阶段 产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；
4、产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；产品：汽车收音机、交流发电机、电子点火器等；第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段：1974197419741974年年年年1982198219821982年年年年 特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、特征：迅速发展阶段（模拟集成电路、16161616位单片机）位单片机）位单片机）位单片机） 产品：产品：产品：产品：EFIEFIEFIEFI、EPSEPSEPSEPS、ECTECTECTECT、ABSABSABSABS、SRSSRSSRSSRS
5、第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：1982198219821982年年年年1990199019901990年年年年 特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段特征：汽车电子控制技术日趋成熟阶段 产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制产品：动力总成集中控制系统、整车集中控制第四阶段：第四阶段：第四阶段：第四阶段：1990199019901990年今年今年今年今 特征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段特征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段特
6、征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段特征：汽车电子控制技术向智能化发展的高级阶段 产品：汽车通讯与导航、汽车总线产品：汽车通讯与导航、汽车总线产品：汽车通讯与导航、汽车总线产品：汽车通讯与导航、汽车总线汽车电子技术发展趋势汽车电子技术发展趋势新技术新技术:传感器技术传感器技术微处理技术微处理技术多通道传输技术多通道传输技术数据传输载体方面的电子新技术应用数据传输载体方面的电子新技术应用汽车车载电子网络汽车车载电子网络燃烧技术燃烧技术后处理技术后处理技术燃料技术燃料技术 可变机构电子控制材料反应化学 改变性质 添加剂模拟测量实验催化化学 改变性质 发动机研究开发的三个技术方面发动机研究开发
7、的三个技术方面发动机的热平衡问题发动机的热平衡问题发动机的热平衡问题发动机的热平衡问题泵汽损失泵汽损失15% 15% 10%10%机械损失机械损失20%20%冷却损失冷却损失25%25%排气损失排气损失有用部分有用部分30%30% 消耗部分消耗部分消耗部分消耗部分70%70%70%70%1.1.1.1.发动机的电子技术发动机的电子技术发动机的电子技术发动机的电子技术三三. . 汽车发展中的新技术汽车发展中的新技术车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对车用计算机对发动机的控制是比较全面的，包括对供供供供
8、油系统油系统油系统油系统( ( ( (喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等喷油量、喷油定时、燃油停供、燃油泵等) ) ) )、点火系点火系点火系点火系( ( ( (点火提前角、触点闭合角、爆震等点火提前角、触点闭合角、爆震等点火提前角、触点闭合角、爆震等点火提前角、触点闭合角、爆震等) ) ) )，以及，以及，以及，以及对对对对进气、怠速、排放进气、怠速、排放进气、怠速、排放进气、怠速、排放等的控制。汽车电子控制系统的输等的控制。汽车电子控制系统的输等的控制。汽车电子控制系统的输等的控制。汽车电子控制系统的输入信号由入信号
9、由入信号由入信号由转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆转速、温度、压力、流量、废气含氧量、爆震等多种传感器震等多种传感器震等多种传感器震等多种传感器提供。计算机对这些信息进行提供。计算机对这些信息进行提供。计算机对这些信息进行提供。计算机对这些信息进行计算、计算、计算、计算、分析、修正分析、修正分析、修正分析、修正后，输出一系列指令，通过执行器实现对后，输出一系列指令，通过执行器实现对后，输出一系列指令，通过执行器实现对后，输出一系列指令，通过执行器实现对发动机发动机发动机发动机可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增
10、压、可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增压、可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增压、可燃气混合比、点火正时、怠速、爆震、增压、废气净化废气净化废气净化废气净化等的自动控制。等的自动控制。等的自动控制。等的自动控制。1 1）汽油机供油及点火的控制技术）汽油机供油及点火的控制技术 控制目标：空燃比、点火时间、怠速控制目标：空燃比、点火时间、怠速控制目标：空燃比、点火时间、怠速控制目标：空燃比、点火时间、怠速汽油喷射式燃油供给系统汽油喷射式燃油供给系统优点优点 1)1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气；混合气； 2)2)供入各气缸内的混合气，其空
11、燃比相同，数供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等；量相等； 3)3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小；充气性能好。阻力小；充气性能好。 动力性动力性动力性动力性经济性经济性经济性经济性排放性排放性排放性排放性点火线圈点火线圈火花塞火花塞点火器点火器ECU各种各种传感传感器器1缸缸2缸缸3缸缸4缸缸5缸缸6缸缸电子点火技术电子点火技术1 提高次级电提高次级电提高次级电提高次级电压，改善发动压，改善发动压，改善发动压，改善发动机高速时的点机高速时的点机高速时的点机高速时的点火性能。火性能。火性能。火性能。3 大大减轻大大减轻大大减轻大大减轻
12、了点火系统了点火系统了点火系统了点火系统对外界的电对外界的电对外界的电对外界的电磁干扰。磁干扰。磁干扰。磁干扰。电子点火系统优点电子点火系统优点 点燃较稀的点燃较稀的点燃较稀的点燃较稀的混合气，从而有混合气，从而有混合气，从而有混合气，从而有利于改善发动机利于改善发动机利于改善发动机利于改善发动机的动力性、经济的动力性、经济的动力性、经济的动力性、经济性和排气净化性性和排气净化性性和排气净化性性和排气净化性能。能。能。能。22 2）EGREGR电子控制技术电子控制技术有效的降低有效的降低有效的降低有效的降低NOxNOxNOxNOx排放排放排放排放ECU控制的开环控制EGR系统工作过程3)3)电
13、控废气涡轮增压系统电控废气涡轮增压系统德国FEV电磁控制全可变气门机构福特ECV无凸轮电控液压可变配气机构无凸轮结构无凸轮结构无凸轮结构无凸轮结构链张紧器链张紧器凸轮轴凸轮轴正时齿轮总成正时齿轮总成No.2 凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴正时链齿轮正时链齿轮气门挺杆气门挺杆VVT-i (VVT-i (智能可变气门正时智能可变气门正时) ) Variable Valve TimingVariable Valve Timing 4)4)4)4)可变配气相位机构可变配气相位机构可变配气相位机构可变配气相位机构可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统VTE
14、CVTEC中凸轮中凸轮升程最大，升程最大，次凸轮次凸轮升程最升程最小。小。主凸轮主凸轮的形状适合发动机低速时的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；单气门工作的配气相位要求；中中凸轮凸轮的形状适合发动机高速时双的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。进气门工作的配气相位要求。丰田的VVT-i发动机 本田的i-VTEC发动机 5 5）缸内直喷汽油发动机（）缸内直喷汽油发动机（DFIDFI）缸内直喷式汽油机(GDI)经电控系统，进气冲程开始第一次喷油，形成稀薄均质混合物，第二次喷油在压缩上死点前形成混合气分层供给，然后点火燃烧。优点：改善冷起动HC和Co排放；降低PM排放；抑制爆
15、震。6 6）进气电子控制技术）进气电子控制技术ACISACISACISACIS（谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高谐振控制进气系统）：改变进气歧管的有效长度，提高从低速到高速的所有转速范围内的动力性。从低速到高速的所有转速范围内的动力性。从低速到高速的所有转速范围内的动力性。从低速到高速的所有转速范围内的动力性。 当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换阀控制机构当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换阀控制机构关闭转换阀，此时空气沿着关闭转换阀，此时空气沿着左图左图箭头所示的路径
16、，经过细而长箭头所示的路径，经过细而长的进气歧管进入气缸，使进气增多；当发动机高转速时，转换的进气歧管进入气缸，使进气增多；当发动机高转速时，转换阀开启，空气沿阀开启，空气沿右上角图右上角图中箭头所示的路径，经过粗而短的进中箭头所示的路径，经过粗而短的进气歧管进入气缸，使进气增多。气歧管进入气缸，使进气增多。1 1 1 1）自动变速器技术）自动变速器技术）自动变速器技术）自动变速器技术电控有级式变速电控有级式变速电控有级式变速电控有级式变速2.2.底盘系统电子控制技术底盘系统电子控制技术2 2）安全制动的电子技术（）安全制动的电子技术（ABSABS）3 3）自动油压悬挂技术）自动油压悬挂技术4
17、 4）汽车空调的电子技术）汽车空调的电子技术5 5）汽车安全气囊的电子控制（）汽车安全气囊的电子控制（SRSSRS）SRSSRSSRSSRS控制电路控制电路控制电路控制电路汽车智能运输系统：汽车智能运输系统：汽车智能运输系统：汽车智能运输系统：由人、车辆、道路和信由人、车辆、道路和信由人、车辆、道路和信由人、车辆、道路和信息组成息组成息组成息组成汽车智能运输系统的功能汽车智能运输系统的功能汽车智能运输系统的功能汽车智能运输系统的功能6 6）汽车的电子通信技术）汽车的电子通信技术信息服务系统信息服务系统交通管理系统交通管理系统电子收费系统电子收费系统地下停车场地下停车场车站车站公交优先系统公交优
18、先系统交通管制中心交通管制中心交通支援系统交通支援系统7 7）汽车）汽车GPSGPS导航技术导航技术 汽车导驶系统信息装置的控制汽车导驶系统信息装置的控制汽车导驶系统信息装置的控制汽车导驶系统信息装置的控制 汽车导驶系统汽车导驶系统汽车导驶系统汽车导驶系统( ( ( (又称又称又称又称汽车导向行驶系统汽车导向行驶系统汽车导向行驶系统汽车导向行驶系统) ) ) )是指通过汽车内的导驶信息装置是指通过汽车内的导驶信息装置是指通过汽车内的导驶信息装置是指通过汽车内的导驶信息装置显示地显示地显示地显示地图、汽车位置、运动轨迹、目的地方向和距离等图、汽车位置、运动轨迹、目的地方向和距离等图、汽车位置、运
19、动轨迹、目的地方向和距离等图、汽车位置、运动轨迹、目的地方向和距离等，从而为，从而为，从而为，从而为引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用：引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用：引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用：引导汽车行驶提供大量信息的系统。该系统作用：可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线；可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线；可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线；可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线；能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置
20、，以及到达能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离；目的地的方向和距离；目的地的方向和距离；目的地的方向和距离；如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况；如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况；如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况；如与交通信息系统相结合，能提供交通动态情况；还可以提供天气预报等信息。还可以提供天气预报等信息。还可以提供天气预报等信息。还可以提供天气预报等信息。8 8）车内）车内CANCAN总线技术总线技术GDI-HPDI, LPDI GDI-HPDI, LPDI CVT(Continuosusly Variable Transmissi
21、on 3.3.混和动力车技术混和动力车技术1.2 1.2 汽车汽车电子控制的一般组成电子控制的一般组成一一一一. . . .控制装置和电控系统控制装置和电控系统控制装置和电控系统控制装置和电控系统组成：传感器、执行器、组成：传感器、执行器、组成：传感器、执行器、组成：传感器、执行器、ECUECUECUECU传感器ECU执行机构控制对象反馈反馈目标目标监测监测电量电量电量电量电量电量汽车电子控制系统汽车电子控制系统 控控 制：支配、管理；制：支配、管理；控控 制制 量：被控制的物理量（控制目标）；量：被控制的物理量（控制目标）；操操 作作 量：为调节控制量而进行操作的物理量（电量）；量：为调节控
22、制量而进行操作的物理量（电量）；控控 制制 对对 象：输入端有操作量，输出端有控制量的物理对象；象：输入端有操作量，输出端有控制量的物理对象；控控 制制 装装 置：传感器、执行器、置：传感器、执行器、ECUECU；开开 环环 控控 制：制：闭闭 环环 控控 制：制：自学习控自学习控 制：制：二二. .几个基本概念几个基本概念开环控制定义：开环控制定义：较简单的控制系统常采用所谓开环控制，它只是由控较简单的控制系统常采用所谓开环控制，它只是由控制装置改变被控对象的状态。在这种控制中，系统的制装置改变被控对象的状态。在这种控制中，系统的输出量对系统的控制作用没有影响输出量对系统的控制作用没有影响，
23、既不需要对输出，既不需要对输出量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。当发出控制指令后，控制对象便开输入量进行比较。当发出控制指令后，控制对象便开始工作，但始工作，但系统不能自动检测控制对象是否按控制指系统不能自动检测控制对象是否按控制指令的要求进行工作。令的要求进行工作。 开环开环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象开环开环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象举例：对汽油喷射系统的控制，事先把根据试验确定的发动机举例：对汽油喷射系统的控制，事先把根据试验确定的发动机各种工况的最佳喷油系
24、数，存放在各种工况的最佳喷油系数，存放在ECUECU的存储器中。当发动机的存储器中。当发动机运转时，运转时，ECUECU在接收系统中各种传感器传来的信号后，经过处在接收系统中各种传感器传来的信号后，经过处理，判断发动机运转工况，计算出最佳的喷油量，并根据计理，判断发动机运转工况，计算出最佳的喷油量，并根据计算结果控制喷油器的喷油时间，以算结果控制喷油器的喷油时间，以精确精确地控制混合气的空燃地控制混合气的空燃比，使发动机在接近比，使发动机在接近理想空燃比理想空燃比下运转。下运转。 开环控制过程：开环控制过程：闭环闭环传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象反馈反馈目标目标监测监
25、测所谓闭环控制所谓闭环控制，是指通过反馈环节将控制对象的，是指通过反馈环节将控制对象的输出信号输出信号引回到输入端，与引回到输入端，与ECUECU中存储的设定值相比较，求出中存储的设定值相比较，求出偏偏差值差值，将此差值信号再去控制被控对象的输出信号，其，将此差值信号再去控制被控对象的输出信号，其传输途径形成一个闭合环路。由于闭环控制是通过反馈传输途径形成一个闭合环路。由于闭环控制是通过反馈来实现的，所以也叫作反馈控制。来实现的，所以也叫作反馈控制。 闭环控制定义：闭环控制定义：闭环控制过程：闭环控制过程：在闭环控制中，在闭环控制中，传感器传感器用于检测指令信息、外界变化信息以及用于检测指令信
26、息、外界变化信息以及被控对象的状态信息，并将其转换成电信号输给控制装置。被控对象的状态信息，并将其转换成电信号输给控制装置。控制装置控制装置则计算出被控对象的当前状态则计算出被控对象的当前状态( (称为被控量，或系统称为被控量，或系统的输出量的输出量) )与所希望的状态与所希望的状态( (称为输入信号称为输入信号) )之差。并根据这一之差。并根据这一偏差偏差( (称为误差信号称为误差信号) )，按一定规律产生出控制信号，然后经，按一定规律产生出控制信号，然后经过放大，送给执行器。过放大，送给执行器。执行器执行器用于驱动被控对象运动，直到用于驱动被控对象运动，直到它的状态达到所希望的状态为止。这
27、种把系统的输出或系统它的状态达到所希望的状态为止。这种把系统的输出或系统的另外一些受控变量与系统的输入作比较后，形成的控制称的另外一些受控变量与系统的输入作比较后，形成的控制称为闭环控制。为闭环控制。 传感器传感器ECUECU执行机构执行机构控制对象控制对象反馈反馈目标目标监测监测例如，对例如，对例如，对例如，对发动机空燃比发动机空燃比发动机空燃比发动机空燃比的控制，是通过安装在排气的控制，是通过安装在排气的控制，是通过安装在排气的控制，是通过安装在排气管上的管上的管上的管上的氧传感器氧传感器氧传感器氧传感器，根据排气中氧含量的变化，检测，根据排气中氧含量的变化，检测，根据排气中氧含量的变化，
28、检测，根据排气中氧含量的变化，检测出进入发动机的混合气的空燃比值，并把它反馈输出进入发动机的混合气的空燃比值，并把它反馈输出进入发动机的混合气的空燃比值，并把它反馈输出进入发动机的混合气的空燃比值，并把它反馈输入入入入ECUECUECUECU中，与设定的空燃比相比较，求出误差信号，中，与设定的空燃比相比较，求出误差信号，中，与设定的空燃比相比较，求出误差信号，中，与设定的空燃比相比较，求出误差信号，控制喷油时间，使空燃比值保持在理想值附近。因控制喷油时间，使空燃比值保持在理想值附近。因控制喷油时间，使空燃比值保持在理想值附近。因控制喷油时间，使空燃比值保持在理想值附近。因此，闭环控制可以消除发
29、动机性能差异或因喷油器此，闭环控制可以消除发动机性能差异或因喷油器此，闭环控制可以消除发动机性能差异或因喷油器此，闭环控制可以消除发动机性能差异或因喷油器磨损、老化等引起的性能变化，其工作稳定性好，磨损、老化等引起的性能变化，其工作稳定性好，磨损、老化等引起的性能变化，其工作稳定性好，磨损、老化等引起的性能变化，其工作稳定性好，并可达到较高的控制精度。并可达到较高的控制精度。并可达到较高的控制精度。并可达到较高的控制精度。 闭环控制举例：闭环控制举例：空燃比开环控制系统举例：空燃比开环控制系统举例：空燃比开环控制系统举例：空燃比开环控制系统举例：控制原则：根据发动机所处工况，按事先规定的喷油量
30、大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按事先规定的喷油量大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按事先规定的喷油量大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按事先规定的喷油量大小来控制发动机的空燃比制发动机的空燃比制发动机的空燃比制发动机的空燃比; ; ; ;控制原理：传感器信号控制原理：传感器信号控制原理：传感器信号控制原理：传感器信号ECUECUECUECU喷油器；喷油器；喷油器；喷油器；特特特特 点：空燃比的控制结果对点：空燃比的控制结果对点：空燃比的控制结果对点：空燃比的控制结果对ECUECUECUECU来讲是未知的；来讲是未知的；来讲是未知的；来讲是未知的；节气门位置传感器节气门位置传感器
31、节气门位置传感器节气门位置传感器进气流量传感器进气流量传感器进气流量传感器进气流量传感器转速传感器转速传感器转速传感器转速传感器进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器水温传感器水温传感器水温传感器水温传感器ECUECU喷油器喷油器发动机发动机控制原则：根据发动机所处工况，按一定的控制策略大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按一定的控制策略大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按一定的控制策略大小来控控制原则：根据发动机所处工况，按一定的控制策略大小来控 制发动机的空燃比制发动机的空燃比制发动机的空燃比制发动机的空燃比; ; ; ;控制原理：传感器信号控制原理：传感器信号控制
32、原理：传感器信号控制原理：传感器信号ECUECUECUECU喷油器；喷油器；喷油器；喷油器；特特特特 点：点：点：点：ECUECUECUECU可根据空燃比的实际控制结果对喷油量进行调节。可根据空燃比的实际控制结果对喷油量进行调节。可根据空燃比的实际控制结果对喷油量进行调节。可根据空燃比的实际控制结果对喷油量进行调节。节气门位置传感器节气门位置传感器节气门位置传感器节气门位置传感器进气流量传感器进气流量传感器进气流量传感器进气流量传感器转速传感器转速传感器转速传感器转速传感器进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器水温传感器水温传感器水温传感器水温传感器ECUECU喷油器喷油器发
33、动机发动机空燃比闭环控制系统空燃比闭环控制系统空燃比空燃比/ /氧传感器氧传感器补充补充-自学习控制：自学习控制：自学习控制系统也是一种闭环控制系统，它具有自学习控制系统也是一种闭环控制系统，它具有辨识、判断、积累经验和学习的功能。在控制系辨识、判断、积累经验和学习的功能。在控制系统的特性事先不能确切知道，或不能确切地用数统的特性事先不能确切知道，或不能确切地用数学方法描述时，采用自学习控制可以在工作过程学方法描述时，采用自学习控制可以在工作过程中不断地测量、估计系统的特性，并决定最优控中不断地测量、估计系统的特性，并决定最优控制方案，实现性能指标最优控制。这种控制方法制方案，实现性能指标最优
34、控制。这种控制方法在新型轿车的电控系统中应用越来越多。在新型轿车的电控系统中应用越来越多。 特点特点：学习修正量始终储存在：学习修正量始终储存在ECUECU的存储器中，即使在点的存储器中，即使在点火开关断开时也不消除。当下一次这种运转工况出现时，火开关断开时也不消除。当下一次这种运转工况出现时，就能根据此学习修正量对空燃比偏差进行修正。就能根据此学习修正量对空燃比偏差进行修正。 空燃比的自学习控制过程空燃比的自学习控制过程例如：由于某种原因，流过空气流量传感器的空气量减少，将例如：由于某种原因，流过空气流量传感器的空气量减少，将造成实际空燃比偏离理论空燃比，致使混合气偏浓，假若实造成实际空燃比
35、偏离理论空燃比，致使混合气偏浓，假若实际空燃比较理论空燃比浓际空燃比较理论空燃比浓1010，则进行反馈控制时其反馈修，则进行反馈控制时其反馈修正值的中心位置为正值的中心位置为0.90.9的位置的位置( (即减少即减少1010) )，此时相当于实际，此时相当于实际空燃比偏离理论空燃比空燃比偏离理论空燃比0.10.1若使反馈修正值的中心回到理论空若使反馈修正值的中心回到理论空燃比燃比1.01.0的位置上，根据空燃比中心值的偏离量，即可确定自的位置上，根据空燃比中心值的偏离量，即可确定自学习控制修正值约为学习控制修正值约为0.90.9。ECUECU求出自学习修正值后，将该值求出自学习修正值后，将该值
36、存人存储器中，存人存储器中，在以后使用过程中，把符合当前条件的自学在以后使用过程中，把符合当前条件的自学习修正值，都反映到喷射时间上，做到习修正值，都反映到喷射时间上，做到持续进行修正持续进行修正。因为。因为自学习控制修正值能随运转条件变化立即反映出来自学习控制修正值能随运转条件变化立即反映出来( (反映到喷反映到喷射时间上射时间上) )，所以提高了，所以提高了过渡工况运转的空燃比控制精度过渡工况运转的空燃比控制精度。自学习控制举例：自学习控制举例：电子控制单元的构成及功能电子控制单元的构成及功能 电子控制单元电子控制单元电子控制单元电子控制单元ECU(ElectronicECU(Electr
37、onicECU(ElectronicECU(Electronic Control Unit) Control Unit) Control Unit) Control Unit)是一种电子是一种电子是一种电子是一种电子综合控制装置，又称车用计算机，它包括硬件与软件两部分。综合控制装置，又称车用计算机，它包括硬件与软件两部分。综合控制装置，又称车用计算机，它包括硬件与软件两部分。综合控制装置，又称车用计算机，它包括硬件与软件两部分。硬件是计算机系统中所有实际装置的总称，它由硬件是计算机系统中所有实际装置的总称，它由硬件是计算机系统中所有实际装置的总称，它由硬件是计算机系统中所有实际装置的总称，它由
38、输入接口输入接口输入接口输入接口、微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机( ( ( (微机微机微机微机) ) ) )、输出接口输出接口输出接口输出接口等构成，如图所示。等构成，如图所示。等构成，如图所示。等构成，如图所示。 软件是相对硬件而言的，它主要包括软件是相对硬件而言的，它主要包括软件是相对硬件而言的，它主要包括软件是相对硬件而言的，它主要包括ECUECUECUECU运行所需的各种运行所需的各种运行所需的各种运行所需的各种程序、基本数据以及一些工况修正系数的数据储存等。基本程序、基本数据以及一些工况修正系数的数据储存等。基本程序、基本数据以及一些工况修正系数的数据储存等。基本程序、基本
39、数据以及一些工况修正系数的数据储存等。基本数据是通过大量试验获得的，是满足微机控制汽车的各种性数据是通过大量试验获得的，是满足微机控制汽车的各种性数据是通过大量试验获得的，是满足微机控制汽车的各种性数据是通过大量试验获得的，是满足微机控制汽车的各种性能的最重要的保证。软件中所编制的一系列程序，应能满足能的最重要的保证。软件中所编制的一系列程序，应能满足能的最重要的保证。软件中所编制的一系列程序，应能满足能的最重要的保证。软件中所编制的一系列程序，应能满足功能强、运算处理迅速、控制准确、实时性强与效率高等多功能强、运算处理迅速、控制准确、实时性强与效率高等多功能强、运算处理迅速、控制准确、实时性
40、强与效率高等多功能强、运算处理迅速、控制准确、实时性强与效率高等多方面的要求。方面的要求。方面的要求。方面的要求。 输入接口输入接口 A AD D转换器转换器 在汽车电子控制系统中，最主要的在汽车电子控制系统中，最主要的输入接口输入接口是传是传感器接口。而从传感器中输入的参数往往是感器接口。而从传感器中输入的参数往往是连续变化的模拟连续变化的模拟量量，如温度、压力、流量、位移量等。，如温度、压力、流量、位移量等。 模拟量不能送入微机进行运算，而必须把模拟量不能送入微机进行运算，而必须把模拟量转换成二模拟量转换成二进制数码进制数码表示的数字信号，才能送到微机中进行算术或逻辑表示的数字信号，才能送
41、到微机中进行算术或逻辑运算。能够将模拟量转换成数字量的器件称为模、数转换器。运算。能够将模拟量转换成数字量的器件称为模、数转换器。由于传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，而微机只能由于传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，而微机只能接受数字信号一种形式，所以传感器输入的模拟信号要经过接受数字信号一种形式，所以传感器输入的模拟信号要经过相应的处理电路后，再经过相应的处理电路后，再经过A/DA/D转换器转换，才以数字量的形转换器转换，才以数字量的形式送入中央处理器式送入中央处理器CPU. CPU. 输入接口输入接口 1.3 汽车发动机电子控制技术的基础知识一一.A/F.A/F及影响及影响 理论理
42、论A/F=14.7A/F=14.7 功率功率A/F=12A/F=12 经济经济A/F=16A/F=161 1、空燃比与发动机动力性及经济性的关系、空燃比与发动机动力性及经济性的关系功率空燃比：火焰燃烧速度功率空燃比：火焰燃烧速度快，燃烧压力高，发出功率快，燃烧压力高，发出功率最大；最大；经济空燃比：保证燃料完全经济空燃比：保证燃料完全燃烧；燃烧；2 2 2 2、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系汽油成分：汽油成分：汽油成分：汽油成分：碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物完全燃烧物：完全燃烧物：完全燃烧物：完全燃烧物：COCOCOC
43、O2 2 2 2，H H H H2 2 2 2O O O O 不完全燃烧物：不完全燃烧物：不完全燃烧物：不完全燃烧物：COCOCOCO，HC HC HC HC ，NONONONOX X X X生成机理（复习）：生成机理（复习）：生成机理（复习）：生成机理（复习）：1）简述汽油机汽车的主要排放物？2）简述CO在汽油机中的生成原因？3）简述HC在汽油机中的生成原因？4）简述NOX在汽油机中的生成原因？1）简述汽油机汽车的主要排放物？汽油机汽车排放物的主要来源汽油机汽车排放物的主要来源汽油机汽车排放物的主要来源汽油机汽车排放物的主要来源1-1-蒸蒸蒸蒸发发发发排排排排放放放放（HCHC） 2-2-曲
44、曲曲曲轴轴轴轴箱箱箱箱排排排排放放放放（HCHC、COCO） 3- 3- 蒸蒸蒸蒸发发发发排排排排放放放放（HCHC）4-4-尾尾尾尾气气气气排排排排放放放放（COCO、HCHC、NONOX X） 5-5-曲曲曲曲轴轴轴轴箱箱箱箱排排排排放放放放（HCHC、COCO）一氧化碳一氧化碳一氧化碳一氧化碳COCOCOCO是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物，局部缺氧或低温下产物。间产物，局部缺氧或低温下产物。间产物，局部缺氧或低温下产物。间产物，局部缺氧或低温下产物。 2）简述CO在汽油
45、机中的生成原因？或者在高温条件下，或者在高温条件下，或者在高温条件下，或者在高温条件下，COCO2 2 2 2和和和和HH2 2 2 2OO发发发发生生生生热热热热离解反离解反离解反离解反应应应应而生成而生成而生成而生成COCO，其反，其反，其反，其反应为应为应为应为：而且反而且反而且反而且反应应应应生成的生成的生成的生成的HH2 2 2 2又可能使又可能使又可能使又可能使COCO2 2 2 2重新重新重新重新还还还还原生成原生成原生成原生成COCO，有：，有：，有：，有：汽油机排气中的碳氢化合物汽油机排气中的碳氢化合物汽油机排气中的碳氢化合物汽油机排气中的碳氢化合物HCHC的生成机理有：的生
46、成机理有：的生成机理有：的生成机理有：壁面火焰淬熄壁面火焰淬熄壁面火焰淬熄壁面火焰淬熄狭隙效应狭隙效应狭隙效应狭隙效应燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧润滑油膜和积碳的吸收和解吸等。润滑油膜和积碳的吸收和解吸等。润滑油膜和积碳的吸收和解吸等。润滑油膜和积碳的吸收和解吸等。 3 3 3 3）简述）简述）简述）简述HCHCHCHC在汽油机中的生成原因？在汽油机中的生成原因？在汽油机中的生成原因？在汽油机中的生成原因？生成生成生成生成NONO的因素有三个：的因素有三个：的因素有三个：的因素有三个：1)1)温度温度温度温度 高温时，高温时，高温时，高温时，NONO的平衡浓度高，生
47、产速率也大。的平衡浓度高，生产速率也大。的平衡浓度高，生产速率也大。的平衡浓度高，生产速率也大。在氧充足时，温度是生成在氧充足时，温度是生成在氧充足时，温度是生成在氧充足时，温度是生成NONO的重要因素。的重要因素。的重要因素。的重要因素。2 2）氧浓度）氧浓度）氧浓度）氧浓度 在高温条件下，氧的浓度是生成在高温条件下，氧的浓度是生成在高温条件下，氧的浓度是生成在高温条件下，氧的浓度是生成NONO的重的重的重的重要因素。在氧浓度低时，即使温度高，要因素。在氧浓度低时，即使温度高，要因素。在氧浓度低时，即使温度高，要因素。在氧浓度低时，即使温度高，NONO的生成也的生成也的生成也的生成也受到抑制
48、。受到抑制。受到抑制。受到抑制。3 3）反应滞留时间）反应滞留时间）反应滞留时间）反应滞留时间 由于由于由于由于NONO的生成反应比燃烧反应慢，的生成反应比燃烧反应慢，的生成反应比燃烧反应慢，的生成反应比燃烧反应慢，所以即使在高温下，如果反应停留的时间段，则所以即使在高温下，如果反应停留的时间段，则所以即使在高温下，如果反应停留的时间段，则所以即使在高温下，如果反应停留的时间段，则NONO的生成量也受到限制。的生成量也受到限制。的生成量也受到限制。的生成量也受到限制。4 4 4 4）简述）简述）简述）简述NOXNOXNOXNOX在汽油机中的生成原因？在汽油机中的生成原因？在汽油机中的生成原因？
49、在汽油机中的生成原因？ A/FA/FA/FA/F影响影响影响影响COCOCOCO形成形成形成形成 A/FA/FA/FA/F影响影响影响影响HCHCHCHC形成形成形成形成 燃烧温度及燃烧温度及燃烧温度及燃烧温度及A/FA/FA/FA/F（氧的浓度）氧的浓度）氧的浓度）氧的浓度）影响影响影响影响NONONONOX X X X 形成形成形成形成2 2 2 2、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系、空燃比与排气成分的关系氧浓度增加，氧浓度增加，氧浓度增加，氧浓度增加，但燃烧温度先但燃烧温度先但燃烧温度先但燃烧温度先增高后降低增高后降低增高后降低增高后降低3 3、理想
50、发动机的空燃比要求、理想发动机的空燃比要求 1/41/4负荷以下：汽缸充气量负荷以下：汽缸充气量负荷以下：汽缸充气量负荷以下：汽缸充气量下降，压缩压力和压缩温下降，压缩压力和压缩温下降，压缩压力和压缩温下降，压缩压力和压缩温度变小，燃烧不稳定，需度变小，燃烧不稳定，需度变小，燃烧不稳定，需度变小，燃烧不稳定，需要加浓混合气。要加浓混合气。要加浓混合气。要加浓混合气。 冷启动：缸内温度低，汽油冷启动：缸内温度低，汽油冷启动：缸内温度低，汽油冷启动：缸内温度低，汽油难于汽化，需要加浓混合气。难于汽化，需要加浓混合气。难于汽化，需要加浓混合气。难于汽化，需要加浓混合气。 1/4 -3/4 1/4 -
51、3/4 负荷：燃烧稳定，负荷：燃烧稳定，负荷：燃烧稳定，负荷：燃烧稳定，需要经济混合气。需要经济混合气。需要经济混合气。需要经济混合气。 3/43/4以上负荷：需要功率空以上负荷：需要功率空以上负荷：需要功率空以上负荷：需要功率空燃比。燃比。燃比。燃比。二二二二. . . .点火时间及影响点火时间及影响点火时间及影响点火时间及影响复习：发动机对点火系的要求：复习：发动机对点火系的要求：能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压（0.80.81 1万伏；起动万伏；起动1.71.7万伏；大于万伏；大于2.82.8万伏）万伏）火花应具有足够的能量火花应具有足够的能量具有最佳
52、点火提前角（点火时刻）具有最佳点火提前角（点火时刻）二二二二. . . .点火时间及影响点火时间及影响点火时间及影响点火时间及影响1 1 1 1、缸内点火压力的变化、缸内点火压力的变化、缸内点火压力的变化、缸内点火压力的变化缸内点火压力的变化缸内点火压力的变化 最佳点火时间：活塞达上止最佳点火时间：活塞达上止最佳点火时间：活塞达上止最佳点火时间：活塞达上止点时，火焰达大半个燃烧室。点时，火焰达大半个燃烧室。点时，火焰达大半个燃烧室。点时，火焰达大半个燃烧室。（燃烧最大压力出现在上止（燃烧最大压力出现在上止（燃烧最大压力出现在上止（燃烧最大压力出现在上止点点点点10101010o o o o左右
53、，发动机发出最大左右，发动机发出最大左右，发动机发出最大左右，发动机发出最大功率）功率）功率）功率） 过大，混合气压力尚未充过大，混合气压力尚未充过大，混合气压力尚未充过大，混合气压力尚未充分上升，着火延迟时间变大，分上升，着火延迟时间变大，分上升，着火延迟时间变大，分上升，着火延迟时间变大，压缩功增大，热损失增大，压缩功增大，热损失增大，压缩功增大，热损失增大，压缩功增大，热损失增大， 爆震（敲缸）爆震（敲缸）爆震（敲缸）爆震（敲缸） 减小，活塞下行时混合气减小，活塞下行时混合气减小，活塞下行时混合气减小，活塞下行时混合气才燃烧，汽缸内压力降低，才燃烧，汽缸内压力降低，才燃烧，汽缸内压力降低
54、，才燃烧，汽缸内压力降低，后燃增加，热损失增大。后燃增加，热损失增大。后燃增加，热损失增大。后燃增加，热损失增大。2 2 2 2、排气成分与点火时间的关系、排气成分与点火时间的关系、排气成分与点火时间的关系、排气成分与点火时间的关系点火提前角增大，点火提前角增大，点火提前角增大，点火提前角增大，HCHCHCHC、NONONONOX X X X增加；增加；增加；增加； 增大，燃烧废气温度高；增大，燃烧废气温度高；增大，燃烧废气温度高；增大，燃烧废气温度高；爆震；爆震；爆震；爆震； 减小，燃烧废气温度低，减小，燃烧废气温度低，减小，燃烧废气温度低，减小，燃烧废气温度低，后燃增加，后燃增加，后燃增加
55、，后燃增加， HCHCHCHC、NONONONOX X X X降低。降低。降低。降低。 3 3 3 3、影响最佳点火提前角的因素、影响最佳点火提前角的因素、影响最佳点火提前角的因素、影响最佳点火提前角的因素发动机转速：转速高，发动机转速：转速高，发动机转速：转速高，发动机转速：转速高，增大；增大；增大；增大；负荷：负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，负荷：负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，负荷：负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，负荷：负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，减小；减小；减小；减小；汽油辛烷值：低牌号，汽油辛烷值：低牌号，汽油辛烷值：低牌号，汽油辛烷值：低牌号，减小，以防爆震减小
56、，以防爆震减小，以防爆震减小，以防爆震 ；进气压力：进气压力减小，混合气雾化变坏，燃烧进气压力：进气压力减小，混合气雾化变坏，燃烧进气压力：进气压力减小，混合气雾化变坏，燃烧进气压力：进气压力减小，混合气雾化变坏，燃烧速度变慢，速度变慢，速度变慢，速度变慢， 增大；增大；增大；增大；冷却水温：水温低，冷却水温：水温低，冷却水温：水温低，冷却水温：水温低，增大；水温高，为降低排放，增大；水温高，为降低排放，增大；水温高，为降低排放，增大；水温高，为降低排放，降低。降低。降低。降低。 空燃比：最佳点火提前角呈二次曲线变化（与燃烧速度有关）空燃比：最佳点火提前角呈二次曲线变化（与燃烧速度有关）空燃比：最佳点火提前角呈二次曲线变化（与燃烧速度有关）空燃比：最佳点火提前角呈二次曲线变化（与燃烧速度有关）点火提前角点火提前角空燃比空燃比燃烧速度燃烧速度空燃比空燃比闭合角的控制闭合角的控制理想的闭合角应随着发动机转速的增加而增加。理想的闭合角应随着发动机转速的增加而增加。理想的闭合角应随着发动机转速的增加而增加。理想的闭合角应随着发动机转速的增加而增加。恒流控制恒流控制其它控制其它控制:小结小结汽车电子控制技术的应用与发展汽车电子控制技术的应用与发展汽车电子控制系统的概述汽车电子控制系统的概述汽车汽车发动机电子控制技术的基础知识发动机电子控制技术的基础知识
