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《現(xiàn)代汽車電子技術(shù)概論》主講教師:靳濤院系:電氣信息學(xué)院課程性質(zhì):全校選修課2/4/20231第1節(jié)汽車電子技術(shù)的發(fā)展概況

1.概述從第一輛汽車誕生到現(xiàn)在已有100多年的歷史?,F(xiàn)代汽車技術(shù)是現(xiàn)代高科技迅速發(fā)展的集中表現(xiàn),它實(shí)際上是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、控制工程、材料工程、生物工程和信息技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)交叉的產(chǎn)物?,F(xiàn)代汽車是架在四個(gè)車輪上的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。2/4/20232第二章汽車發(fā)展史§2.1汽車的產(chǎn)生和演化

§2.2世界汽車工業(yè)的形成和發(fā)展

§2.3汽車史上的三次重大變革

§2.4我國(guó)汽車工業(yè)及其發(fā)展前景

§2.5世界汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)2/4/20233

§2.1汽車的產(chǎn)生和演化

現(xiàn)代汽車的方面經(jīng)歷了幻想、探索、誕生、完善四個(gè)階段。

一、幻想期1.運(yùn)輸方式的飛躍(撬輪子發(fā)明牛馬車出現(xiàn))秦始皇--銅馬車,三國(guó)時(shí)的“木牛流馬”等。如下圖。2.車的設(shè)想二、探索期風(fēng)帆車

1600年,荷蘭人西蒙.

斯蒂芬,發(fā)明雙桅桿風(fēng)帆車。2/4/202342.蒸汽汽車1712年,英國(guó)人托馬斯.紐科門發(fā)明蒸汽機(jī)。1769年法國(guó)人古諾發(fā)明第一輛蒸汽汽車。1774年英國(guó)發(fā)明家瓦特研制出具有真正意義的動(dòng)力機(jī)械

——蒸汽機(jī)。2/4/20235三、誕生和完善期

1.汽車的誕生1801年法國(guó)化學(xué)家勒本提出以煤氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)原理;1838年英國(guó)人巴尼特研制勒原始的兩沖程煤氣機(jī);1860年,法國(guó)技師列諾爾制成第一輛實(shí)用的常壓煤氣發(fā)動(dòng)機(jī),并申請(qǐng)專利,開(kāi)始批量生產(chǎn),使內(nèi)燃機(jī)商品化。1862年法國(guó)人羅徹斯發(fā)表四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)理論,并取得專利;2/4/202361885年:卡爾.奔馳(德國(guó))單缸四沖程內(nèi)燃機(jī),三輪汽車奔馳(Benz,CarlFriedrich),德國(guó)工程師,出生于一個(gè)火車司機(jī)家庭,年青時(shí)受過(guò)技術(shù)方面的教育。1878年開(kāi)始研究新型內(nèi)燃機(jī),1879年首次研制成功火花塞點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。1882年開(kāi)始嘗試把發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在三輪車上,1885年他的三輪車試制成功,并于1886年1月29日獲得專利,被公認(rèn)為汽車的誕生日;1887年開(kāi)始把汽車作為商品出售;1894年生產(chǎn)出著名的“維洛”小客車,后置發(fā)動(dòng)機(jī)、雙人座、并且首先采用了橡膠充氣輪胎。2/4/202371892年:魯?shù)婪?狄賽爾(德國(guó))柴油機(jī)發(fā)明專利,四沖程柴油機(jī)魯?shù)婪?狄塞爾(RudolfDiesel,1858-1913),德國(guó)著名熱機(jī)工程師,柴油機(jī)的發(fā)明者。1892年,狄塞爾取得了用壓縮空氣點(diǎn)燃煤粉提供動(dòng)力的機(jī)械裝置的專利.一年后,奧古斯堡的MAN公司依據(jù)他的原理制造了第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī).狄塞爾卒于1913年,其他人繼承了他的工作.1924年,在柏林汽車展上展出了MAN公司制造的第一臺(tái)狄塞爾卡車發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油機(jī)).與此同時(shí)在曼海姆,一臺(tái)帶預(yù)燃燒室的狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)被裝載了奔馳車上。2/4/20238

2.汽車的發(fā)展完善

20世紀(jì)初,銷量最大的還是蒸汽汽車,電動(dòng)汽車也比內(nèi)燃汽車發(fā)展充分。在歐洲的城市公共交通中,電車占著優(yōu)勢(shì)。德國(guó)人發(fā)明汽車,但在汽車發(fā)展初期,貢獻(xiàn)最多的是法國(guó)人。

1889年法國(guó)人標(biāo)致研制成功齒輪變速器;1891年法國(guó)人首次采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后驅(qū)動(dòng),開(kāi)發(fā)出摩擦式離合器;1895年開(kāi)發(fā)出充氣式橡膠輪胎;1898年雷諾車采用變速箱、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸和齒輪主減速器。2/4/202393.汽車的大量生產(chǎn)美國(guó)人奧茲(olds)于1897年創(chuàng)立奧茲汽車公司,1901年生產(chǎn)和銷售425輛奧茲莫比爾(oldsmobile)牌轎車,1905年達(dá)6500輛,開(kāi)始了汽車大量生產(chǎn)的新紀(jì)元。1908年被并入通用汽車公司。

1913年福特發(fā)明勒科學(xué)設(shè)計(jì)的汽車流水生產(chǎn)線。福特T型轎車從1908年到1927年共生產(chǎn)1500萬(wàn)輛,一直到20世紀(jì)60年代才被德國(guó)大眾公司的甲殼蟲所打破。2/4/202310§2.2世界汽車工業(yè)的形成和發(fā)展

汽車工業(yè)的形成

1.19世紀(jì)末20世紀(jì)初歐洲、美國(guó)相繼出現(xiàn)一批汽車制造公司

1891年法國(guó)標(biāo)志汽車公司(標(biāo)志創(chuàng)立);1898年法國(guó)雷諾汽車公司(雷諾三兄弟);1899年意大利菲亞特汽車公司;1897年德國(guó)歐寶汽車公司;1906年英國(guó)勞斯-萊斯汽車公司;1919年法國(guó)雪鐵龍汽車公司。2/4/202311二、汽車工業(yè)的發(fā)展

1.美國(guó)汽車工業(yè)高度發(fā)達(dá)。

2.歐洲汽車工業(yè)興起和大發(fā)展。大眾汽車公司的“甲殼蟲”volkswagen風(fēng)靡全球。

3.日本汽車工業(yè)騰飛。

4.汽車工業(yè)發(fā)展重心由發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。如中國(guó)。2/4/2023122.德國(guó)著名汽車公司(1)戴姆勒-奔馳汽車公司

1883.10本茨創(chuàng)建;

1890年戴姆勒創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)公司;1926.6兩公司合并,本部在斯圖加特。(2)大眾汽車公司

1937.5波爾舍創(chuàng)建;品牌:大眾、奧迪、西亞特、斯柯達(dá)等。2/4/202313§2.3汽車史上的三次重大變革

汽車誕生于德國(guó),成長(zhǎng)與法國(guó),成熟于美國(guó),興旺于歐洲,挑戰(zhàn)于日本。

流水線大批量生產(chǎn):福特T型車汽車產(chǎn)品多樣化:大眾甲克蟲精益的生產(chǎn)方式:物美價(jià)廉的經(jīng)濟(jì)型轎車2/4/202314§2.4我國(guó)汽車工業(yè)及其發(fā)展前景

在舊中國(guó),幾乎沒(méi)、有自己生產(chǎn)的汽車,更談不上汽車工業(yè)。僅有些從國(guó)外進(jìn)口的汽車。

一.舊中國(guó)的汽車制造業(yè)2/4/202315新中國(guó)汽車工業(yè)的崛起

20世紀(jì)50年代,中國(guó)開(kāi)始建立自己的汽車工業(yè)。回顧50年的歷史,中國(guó)汽車工業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從小到大,創(chuàng)建、成長(zhǎng)和全面發(fā)展、高速發(fā)展四個(gè)歷史階段,取得了舉世矚目的成就。2/4/202316創(chuàng)建階段(1949~1965年)基本特征:

建立了一汽、實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)零突破;繼而建立南汽、上汽、濟(jì)汽、北汽。

1956年7月13日國(guó)產(chǎn)第一輛解放牌載貨汽車駛下總裝配生產(chǎn)線,從此結(jié)束了中國(guó)自己不能制造汽車的歷史。1966年以前,汽車工業(yè)共投資11億元,形成一大(一汽)四小(南汽、上汽、北汽和濟(jì)汽)5個(gè)汽車制造廠,年生產(chǎn)能力近6萬(wàn)輛、9個(gè)車型品種。1965年底,全國(guó)民用汽車保有量近29萬(wàn)輛。2/4/202317成長(zhǎng)階段(1966~1980年)

基本特征:

興建二汽、川汽、陜汽和陜齒三個(gè)主要生產(chǎn)軍用越野車的三線汽車廠;開(kāi)發(fā)礦用自卸車和重型汽車。

1966~1980年生產(chǎn)各類汽車?yán)塾?jì)163.9萬(wàn)輛;1980年全國(guó)民用汽車保有量169萬(wàn)輛,其中:載貨汽車148萬(wàn)輛。1975年?yáng)|風(fēng)140型卡車

2/4/2023183.改革開(kāi)放階段(1982~1993年)

在改革開(kāi)放方針指引下,汽車工業(yè)進(jìn)入全面發(fā)展階段,主要體現(xiàn)在:汽車?yán)袭a(chǎn)品(解放、躍進(jìn)、黃河車型)升級(jí)換代;調(diào)整商用車產(chǎn)品結(jié)構(gòu),改變“缺重少輕”的生產(chǎn)格局;建設(shè)轎車工業(yè),引進(jìn)技術(shù)和資金,生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)轎車形成生產(chǎn)規(guī)模;行業(yè)管理體制和企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制改革,汽車、摩托車車型品種、質(zhì)量和生產(chǎn)能力大幅增長(zhǎng)。

2/4/202319計(jì)算機(jī)發(fā)展史

1946年,美國(guó)物理學(xué)家莫奇利任總設(shè)計(jì)師,研制成功世界上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)ENIAC;第二代晶體管計(jì)算機(jī)(1956-1963);第三代集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1971);第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971-現(xiàn)在)2/4/202320一、電控系統(tǒng)的基本組成與類型二、傳感器的類型及功用

三、電子控制單元(ECU)的基本功能四、執(zhí)行元件的類型

第3節(jié)汽車電控系統(tǒng)的基本組成2/4/202321電控系統(tǒng)的基本組成

基本組成

任何一種電子控制系統(tǒng),其主要組成都可分為信號(hào)輸入裝置、電子控制單元(ECU)和執(zhí)行元件三部分。一、電控系統(tǒng)的基本組成與類型信號(hào)輸入裝置(傳感器)電子控制單元(ECU)執(zhí)行元件2/4/202322信號(hào)輸入裝置——各種傳感器,采集控制系統(tǒng)的信號(hào),并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸送給ECU;

電子控制單元——ECU,給各傳感器提供參考電壓,接受傳感器信號(hào),進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析處理后執(zhí)行器發(fā)出指令;

執(zhí)行元件——由ECU控制,執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。

2/4/202323類型:開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制方式比較簡(jiǎn)單,ECU只根據(jù)傳感器信號(hào)對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行控制,而控制的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)對(duì)其控制過(guò)程沒(méi)有影響。

開(kāi)環(huán)控制——ECU根據(jù)傳感器的信號(hào)對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制,但不去檢測(cè)控制結(jié)果;

閉環(huán)控制——也叫反饋控制,在開(kāi)環(huán)的基礎(chǔ)上,它對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行檢測(cè),并反饋給ECU。2/4/202324給傳感器提供電壓,接受傳感器和其他裝置的輸入信號(hào),并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào);儲(chǔ)存該車型的特征參數(shù)和運(yùn)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào);確定計(jì)算輸出指令所需的程序,并根據(jù)輸入信號(hào)和相關(guān)程序計(jì)算輸出指令數(shù)值;將輸入信號(hào)和輸出指令信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,確定并存儲(chǔ)故障信息。向執(zhí)行元件輸出指令,或根據(jù)指令輸出自身已儲(chǔ)存的信息;自我修正功能(學(xué)習(xí)功能)。三、電子控制單元(ECU)的基本功能2/4/202325噴油器、點(diǎn)火器、怠速控制閥、巡航控制電磁閥、節(jié)氣門控制電動(dòng)機(jī)、EGR閥、進(jìn)氣控制閥、二次空氣噴射閥、活性炭罐排泄電磁閥、油泵繼電器、風(fēng)扇繼電器、空調(diào)壓縮繼電器、自診斷顯示與報(bào)警裝置、儀表顯示器等。四、執(zhí)行元件的類型

2/4/202326車輛:先進(jìn)的車輛系統(tǒng),包括導(dǎo)航系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、安全氣囊、視覺(jué)增強(qiáng)、自動(dòng)巡航和自動(dòng)避撞系統(tǒng)等。

交通參與者:駕駛員及行人輔助系統(tǒng)。

道路:先進(jìn)的交通系統(tǒng)及道路管理系統(tǒng),包括導(dǎo)航系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、交通支援系統(tǒng)。

2/4/202327ETC系統(tǒng)2/4/202328

自動(dòng)避撞系統(tǒng)利用裝于車輛上的傳感器及計(jì)算機(jī)控制器

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