《汽車(chē)電子控制技術(shù)基礎(chǔ)》PPT課件

1、第八章 汽車(chē)電子控制技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié) 概述一、汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程由分散控制到集中控制由分立元件控制到集成電路控制由模擬控制到數(shù)字（微處理器）控制二、汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展控制功能的進(jìn)一步集中應(yīng)用無(wú)線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能交通三、汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的組成 由傳感器，控制器，執(zhí)行器組成。傳感器控制器執(zhí)行器被控車(chē)輛四、汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的類型按控制器的結(jié)構(gòu)與工作方式分模擬控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)按控制器所具有的功能分單功能控制系統(tǒng)多功能控制系統(tǒng)由模擬電路組成，精度低，靈活性差核心是微處理器，精度高，擴(kuò)展靈活控制功能單一，微處理器獨(dú)立，如點(diǎn)火控制系統(tǒng)，燃油噴射控制系統(tǒng)等。具有多種控制功能，如發(fā)動(dòng)機(jī)

2、集中控制系統(tǒng)，動(dòng)力總成控制系統(tǒng)等。四、汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的類型按被控對(duì)象所屬的汽車(chē)部位分發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)底盤(pán)電子控制系統(tǒng) 點(diǎn)火控制系統(tǒng)車(chē)身電子控制系統(tǒng)燃油噴射控制系統(tǒng)怠速控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（ABS）防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（ASR）懸架電子控制系統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向電子控制系統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)自動(dòng)空調(diào)電子儀表安全氣囊電子防盜四、汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的類型按控制器的控制目標(biāo)分降低排放與油耗的控制系統(tǒng)提高安全與舒適性的控制系統(tǒng)主要指發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，變速器控制系統(tǒng)底盤(pán)控制系統(tǒng)，安全氣囊等汽車(chē)信息系統(tǒng)電子儀表，車(chē)載GPS，電子地圖等第二節(jié) 傳感器一、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器1.作用 提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置

3、信號(hào)，用于確定點(diǎn)火正時(shí)、噴油正時(shí)，產(chǎn)生噴油控制脈沖與控制燃油泵工作，在無(wú)分電器系統(tǒng)中和燃油順序噴射系統(tǒng)中，還用于產(chǎn)生判缸信號(hào)。2.類型 分為磁感應(yīng)式、光電式、霍爾效應(yīng)式三種。（1）磁感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器 1）導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子觸發(fā)式 一般裝于分電器內(nèi)或單獨(dú)的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。a.結(jié)構(gòu)b.信號(hào)型式2）安裝于飛輪處的傳感器a.型式1利用飛輪正時(shí)標(biāo)記產(chǎn)生曲軸位置信號(hào)2）安裝于飛輪處的傳感器型式2：利用飛輪齒圈缺齒產(chǎn)生曲軸位置信號(hào)（2）光電式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器原理同光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器（3）霍爾效應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器1）導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子觸發(fā)式結(jié)構(gòu)型式1 裝在分電器內(nèi)，兩轉(zhuǎn)子上下布置

4、。結(jié)構(gòu)型式2 裝在單獨(dú)的殼體內(nèi)（無(wú)分電器），兩轉(zhuǎn)子上下布置。結(jié)構(gòu)型式3 兩轉(zhuǎn)子與兩觸發(fā)元件分別裝在兩個(gè)殼體內(nèi)，有兩根傳感器軸分別驅(qū)動(dòng)。結(jié)構(gòu)型式4 兩轉(zhuǎn)子內(nèi)外布置，轉(zhuǎn)子側(cè)面裝兩觸發(fā)開(kāi)關(guān)。2）專用齒槽觸發(fā)式 在飛輪齒圈的邊緣有對(duì)稱的2組（或3組）槽，每組均布4槽。二、空氣流量傳感器1.作用 將發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，是確定基本噴油量、最佳點(diǎn)火提前角的重要參數(shù)。2.類型 量板式、熱絲（膜）式、卡門(mén)漩渦式等。（1）量板式（風(fēng)門(mén)式）空氣流量計(jì)1）原理 進(jìn)氣推動(dòng)量板轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑動(dòng)電位器滑片轉(zhuǎn)動(dòng)，量板轉(zhuǎn)動(dòng)角度與進(jìn)氣量成正比。2）結(jié)構(gòu)2）結(jié)構(gòu) 怠速旁通道：用于增加小負(fù)荷、怠速時(shí)進(jìn)氣量。CO調(diào)整螺釘用于調(diào)整

5、旁通面積，改變怠速時(shí)混合氣濃度。 阻尼板和穩(wěn)定室：用于減小量板震動(dòng)，減小電壓波動(dòng)。3）測(cè)量電路溫度傳感器：將體積流量修正為質(zhì)量流量相對(duì)電壓表示進(jìn)氣量：減小電源電壓波動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。燃油泵開(kāi)關(guān)4）優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，工作可靠，精度穩(wěn)定；進(jìn)氣阻力大，信號(hào)反應(yīng)慢；體積流量，需要進(jìn)行溫度與壓力修正。（2）卡門(mén)漩渦式空氣流量計(jì)1）原理 在進(jìn)氣道中設(shè)置錐形渦流發(fā)生器，空氣流過(guò)時(shí)，其后產(chǎn)生卡門(mén)漩渦，漩渦的頻率與空氣流速成正比，進(jìn)氣道截面積一定，因此漩渦的頻率與進(jìn)氣流量（體積流量）成正比。2）結(jié)構(gòu)類型 a.反光鏡檢測(cè)式 利用壓力變化檢測(cè)漩渦頻率2）結(jié)構(gòu)類型b.超聲波檢測(cè)式 利用空氣密度變化檢測(cè)漩渦頻

6、率。（3）熱線（膜）式空氣流量計(jì)1）原理 空氣帶走的熱量與空氣的質(zhì)量流量成正比。2）結(jié)構(gòu)類型按電熱體的放置位置：主流式、旁通式。按電熱體的結(jié)構(gòu)型式：熱絲式，熱膜式。（熱絲的自潔功能）3）測(cè)量電路 組成惠斯登電橋，熱絲在空氣流帶走熱量時(shí)溫度降低，電阻下降，電橋失衡。4）優(yōu)缺點(diǎn)測(cè)量范圍大，反應(yīng)靈敏，體積小；質(zhì)量流量，無(wú)需修正；電熱體易污染而影響精度。三、進(jìn)氣壓力傳感器1.作用 用于換算進(jìn)氣量（間接測(cè)量法）。 主要有壓電式、半導(dǎo)體壓敏電阻式、電容式、差動(dòng)變壓器式、表面彈性波式等。2.結(jié)構(gòu)類型 （1）半導(dǎo)體壓敏電阻式 a.原理 半導(dǎo)體應(yīng)變片受拉或受壓阻值會(huì)變化。 b.結(jié)構(gòu)c.特點(diǎn)線性度好，尺寸小，精度

7、高，相應(yīng)特性好，應(yīng)用廣泛。（2）電容式1）原理 進(jìn)氣壓力變化，引起構(gòu)成電容的膜片間距變化，電容量也就產(chǎn)生變化。頻率檢測(cè)法電壓檢測(cè)法2）結(jié)構(gòu)四、溫度傳感器1.作用 測(cè)溫，用于溫度修正或與溫度相關(guān)的控制。 多用熱敏電阻式溫度傳感器。2.原理電阻隨溫度變化。并聯(lián)式串聯(lián)式3.結(jié)構(gòu)類型半導(dǎo)體式、繞線式、晶體管式等類型PTC-正溫度系數(shù)熱敏電阻NTC-負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻CTC-躍變型熱敏電阻五、節(jié)氣門(mén)位置傳感器1.作用 獲得節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、節(jié)氣門(mén)開(kāi)啟速率、怠速狀態(tài)等信息，用于點(diǎn)火正時(shí)、燃油噴射、怠速等控制。2.類型 線性式、開(kāi)關(guān)式兩種。（1）線性式 加了怠速觸點(diǎn)的電位器。（2）開(kāi)關(guān)式 全閉觸點(diǎn)：怠速時(shí)閉合；

8、全開(kāi)觸點(diǎn)：大于50%時(shí)閉合。 應(yīng)用較少。六、氧傳感器1.作用 檢測(cè)排氣中的氧含量，用于空燃比的反饋控制。2.類型 氧化鋯型、氧化鈦型。（1）氧化鋯型1）原理 高溫下，氧化鋯在兩側(cè)的氧濃度差下，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。（氧電池）2）結(jié)構(gòu)與特性 鋯管表面涂鉑，用于催化CO與O2反應(yīng)，提高靈敏度。（2）氧化鈦型 1）原理 氧化鈦的電阻隨氧濃度的降低而減小。（氧電阻）2）結(jié)構(gòu)與工作特性 多孔氧化鈦用于檢測(cè)氧含量； 實(shí)心氧化鈦用于補(bǔ)償溫度對(duì)其電阻的影響。氧化鈦的工作特性七、爆燃傳感器1.作用檢測(cè)缸體振動(dòng)，用于判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆震。2.類型壓電晶體式、磁電式。（1）壓電晶體式1）原理石英晶體在受到壓力時(shí)會(huì)其表明會(huì)產(chǎn)生

9、電荷。（壓電效應(yīng)）2）結(jié)構(gòu)與工作特性共振型：在發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，石英晶體與質(zhì)量塊產(chǎn)生共振，輸出電壓高很多倍。非共振型：需要專門(mén)的濾波電路識(shí)別是否共振。（2）磁電式 由永磁鐵、繞有感應(yīng)線圈的鐵芯組成，鐵芯移動(dòng)時(shí)，線圈上將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。 傳感器的固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震振動(dòng)頻率是一致的，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，信號(hào)顯著增大。八、車(chē)速/車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器1.作用 車(chē)速傳感器：測(cè)量變速器輸出軸轉(zhuǎn)速，用于換算車(chē)速； 輪速傳感器：測(cè)量車(chē)輪轉(zhuǎn)速，用于換算車(chē)速、車(chē)輪滑轉(zhuǎn)/滑移率、車(chē)輪減速度，用于ABS控制。2.類型 車(chē)速傳感器：磁感應(yīng)式、光電式、霍爾式、舌簧開(kāi)關(guān)式、磁阻式等； 輪速傳感器：磁感應(yīng)式、光電式、霍爾式。 磁感

10、應(yīng)式、光電式、霍爾式與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器原理相同。3.結(jié)構(gòu)與原理（1）舌簧開(kāi)關(guān)式車(chē)速傳感器 兩觸點(diǎn)臂被磁化為異性磁極時(shí)閉合，被磁化為同性磁極時(shí)斷開(kāi)。（2）磁阻式車(chē)速傳感器 磁阻元件（MRE）的特性：當(dāng)元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度改變時(shí)，其電阻也隨之改變。（3）磁感應(yīng)式輪速傳感器 原理與其它磁感應(yīng)式傳感器相同，其觸發(fā)齒輪或齒圈裝于輪轂內(nèi)，隨車(chē)輪一起旋轉(zhuǎn)，傳感器裝于固定不同的部件上。按照其鐵芯端部形狀分為鑿式和柱式兩種。九、車(chē)身位移傳感器1.作用 用于檢測(cè)車(chē)身相對(duì)于車(chē)橋的位移，計(jì)算車(chē)身位移和振動(dòng)情況。多用光電式。2.原理 遮光轉(zhuǎn)子上有特制的透光槽，兩邊布置四個(gè)發(fā)光二極管和光敏三極管，透光槽的長(zhǎng)度與位置保

11、證遮光盤(pán)在不同的轉(zhuǎn)角上四個(gè)光敏元件的輸出不同，共有16鐘組合。 不同的組合代表不同的車(chē)高。2. 結(jié)構(gòu)十、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器1.作用 測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向，計(jì)算車(chē)輛可能出現(xiàn)的側(cè)傾情況，用于控制懸架的剛度與阻尼。多用光電式。2.原理 遮光盤(pán)上均布有透光槽，轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)遮光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出電壓脈沖。 有兩組光電管，輸出信號(hào)相差90度，用于判定轉(zhuǎn)動(dòng)方向。十一、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器 1.作用 測(cè)量駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩，用于調(diào)整電動(dòng)助力的大小。主要有電感式、電位計(jì)式兩種。 2.電感式轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器 電感電橋，無(wú)力矩時(shí)，平衡；有作用力矩時(shí)，電感變化，電橋失衡。3.電位計(jì)式轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器 扭力桿變形，使電位計(jì)滑動(dòng)

12、。十二、減速度傳感器1.作用 測(cè)量制動(dòng)時(shí)的減速度，ABS系統(tǒng)根據(jù)減速度值判定路面情況，選用不同的控制策略。（G傳感器）2.差動(dòng)變壓器式3.水銀開(kāi)關(guān)式十三、碰撞傳感器1.作用 檢測(cè)車(chē)輛碰撞時(shí)的減速度，判定碰撞強(qiáng)度，決定是否使安全氣囊點(diǎn)火。2.分類機(jī)械觸點(diǎn)式電子式偏心錘式滾球式滾柱式水銀開(kāi)關(guān)式用作安全傳感器，只有碰撞時(shí)才接通氣囊電源，防止氣囊誤爆。碰撞傳感器十四、光照傳感器1.作用 檢測(cè)日光或燈光光照強(qiáng)度，用于空調(diào)控制和前照燈自動(dòng)變光。常用光電池式和光敏電阻式。2.半導(dǎo)體光敏電阻式3.二極管光敏電阻式第三節(jié) 電子控制器電子控制器通常被簡(jiǎn)稱為ECU（Electric Control Unit），接受

13、各傳感器和開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)，經(jīng)分析判斷后，輸出控制信號(hào)到執(zhí)行器，是車(chē)輛電控系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)中樞。ECU由輸入電路、微處理器、輸出電路組成。一、輸入電路包括信號(hào)處理電路與傳感器電源電路兩部分。1.數(shù)字信號(hào)處理電路數(shù)字信號(hào)是指頻率信號(hào)（方波、脈沖等）、開(kāi)關(guān)信號(hào)。2.模擬信號(hào)處理電路模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電壓或電流量。需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。3.傳感器電源（1）自發(fā)電型傳感器： 不需要電源，如磁電式、電池型傳感器；（2）電阻型傳感器： 電源電壓是信號(hào)的基準(zhǔn)電壓。（3）其它類型傳感器： 需要穩(wěn)定的電源電壓。二、微處理器 微處理器是ECU的核心，由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、IO接口組成。 1.中央處理器CPU2.

14、存儲(chǔ)器用于記憶程序與數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）:保存程序與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）:保存修正參數(shù)與中間結(jié)果ROMPROMEPROMEEPROM三、輸出電路 由信號(hào)處理與驅(qū)動(dòng)電路組成。 驅(qū)動(dòng)電路的兩種型式：1.控制執(zhí)行器的接地通路2.控制執(zhí)行器的電源通路第四節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受ECU的驅(qū)動(dòng)與控制信號(hào)，調(diào)整控制參數(shù)。執(zhí)行器機(jī)械運(yùn)動(dòng)型非機(jī)械運(yùn)動(dòng)型電動(dòng)機(jī)類電磁閥類如：點(diǎn)火線圈、加熱電阻等直流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)串激式并激式混激式永磁式激磁式直動(dòng)式旋轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)工作方式定位工作方式脈動(dòng)工作方式永磁轉(zhuǎn)子式永磁定子式一、電機(jī)類執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.普通直流電機(jī) 多用永磁式和并激式。2.步進(jìn)電機(jī) 按步旋轉(zhuǎn)，可控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向。用于定位控制。（1）結(jié)構(gòu) 永磁轉(zhuǎn)子（8對(duì)磁極，交錯(cuò)排列）、AB兩定子（每個(gè)定子有8對(duì)爪極和兩個(gè)繞向相反的繞組）（2）原理四個(gè)線圈順序通電，生成定子磁極移動(dòng)。二、電磁閥類執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.直動(dòng)電磁閥類執(zhí)行機(jī)構(gòu) 通電后鐵芯產(chǎn)生直線移動(dòng)。（1）開(kāi)關(guān)工作方式 只有通電與斷電兩種狀態(tài)，