汽車新技術(shù)1-8章課件全

第一章緒論第一章緒論

§1—1汽車發(fā)展的簡(jiǎn)要回顧

從汽車開(kāi)始至今已有一百多年了，當(dāng)今汽車已成為門對(duì)門的隨時(shí)都能利用的高度自由的運(yùn)輸工具，在社會(huì)上已占據(jù)相當(dāng)重要地位。汽車發(fā)展的歷史是和人類社會(huì)文明進(jìn)程密切結(jié)合的，據(jù)汽車界人士一致論斷，二十一世紀(jì)將是汽車的社會(huì)，世界上汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家正向著成熟化的汽車社會(huì)發(fā)展。世界汽車發(fā)展大致經(jīng)歷了七個(gè)階段。人類歷史上的第一部車是中華民族的祖先發(fā)明的。在公元前2000多年的夏初大禹時(shí)代，有一個(gè)叫奚仲的人，他發(fā)明的車由兩個(gè)車輪架起車軸，車軸固定在帶轅的車架上，車架附有車箱，用來(lái)盛放貨物。這就是世界上的第一輛車。最初的車輛，都是由人力來(lái)推動(dòng)的,稱為人力車。后來(lái)人們開(kāi)始用牛、馬拉車，稱為畜力車。據(jù)傳說(shuō)，畜力車是商湯的先祖相土和王亥共同發(fā)明的。1420年，有人制造出了一種滑輪車。人坐在車內(nèi)，借用人力使繩子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪。1649年，德國(guó)一個(gè)鐘表匠漢斯·郝丘制造了一臺(tái)發(fā)條式的汽車。愿望與設(shè)想時(shí)期像大多數(shù)重要技術(shù)發(fā)明一樣，汽車的發(fā)明也不是某一個(gè)人發(fā)明的，而是整個(gè)人類智慧的結(jié)晶，跨越了幾個(gè)時(shí)代，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展和演變而成為近代汽車的樣子。甚至到了今天，人們對(duì)汽車的探索還在繼續(xù)。回首汽車發(fā)展的每個(gè)重要階段，無(wú)數(shù)的先驅(qū)們?cè)诟鞣矫娑甲龀隽俗吭降呢暙I(xiàn)。1769年，

法國(guó)的尼古拉·居扭制造了第一輛大型的蒸汽動(dòng)力三輪車

（圖1—1）。這輛笨重的車子，據(jù)說(shuō)可以走32公里，最高時(shí)速0.8公里。

圖1—1第一輛蒸汽動(dòng)力車1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段

十九世紀(jì)，在英國(guó)，大量蒸汽動(dòng)力車輛已經(jīng)商業(yè)化，用這種龐大的車輛在城市之間粗劣的道路上來(lái)回運(yùn)送乘客和貨物。然而這些蒸汽車輛一般是一種一個(gè)樣，不是系列生產(chǎn)的。1825年英國(guó)公爵古涅制成了第一輛蒸汽公共汽車。這輛車的發(fā)動(dòng)機(jī)裝在后部，后軸驅(qū)動(dòng)，前軸轉(zhuǎn)向。它采用了巧妙的專用轉(zhuǎn)向軸設(shè)計(jì)，最前面兩個(gè)輪并不承擔(dān)車重，可由駕駛者利用方向舵柄輕便地轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過(guò)一個(gè)車轅，引導(dǎo)前軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向可以輕松自如。1831年古涅利用這輛車開(kāi)始了世界上最早的公共汽車運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)，所以這輛車也被認(rèn)為是世界最早的公共汽車。

由于蒸汽機(jī)過(guò)于笨重、熱效率低、運(yùn)行速度很慢，作為車輛的動(dòng)力源越來(lái)越顯得力不從心，于是急切的呼喚新的車用動(dòng)力源1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段蒸汽汽車的缺陷促使人們尋求一種質(zhì)量輕，功率大，可直接使燃料在氣缸中燃燒作功的內(nèi)燃機(jī)來(lái)做為汽車動(dòng)力。1862年，法國(guó)人羅徹斯發(fā)表了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)理論（該理論今天仍為內(nèi)燃機(jī)所采用），并取得四沖程的專利。1876年，一直從事煤氣機(jī)試驗(yàn)的德國(guó)人奧托運(yùn)用循環(huán)理論，試制成功了第一臺(tái)活塞與曲軸相結(jié)合，將煤氣與空氣的混合氣經(jīng)壓縮沖程后再點(diǎn)火燃燒的往復(fù)式四沖程煤氣機(jī)，為提高內(nèi)燃機(jī)的效率開(kāi)辟了新途徑。1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段直到卡爾·奔馳的汽車在德國(guó)制造出世界上公認(rèn)的第一輛汽車，才能說(shuō)汽車時(shí)代開(kāi)始了。

1886年奔馳生產(chǎn)了第一輛三輪汽車，該車上裝配了奔馳研制的單缸兩沖程汽油機(jī)，工作是完全獨(dú)立進(jìn)行的。

奔馳發(fā)明的第一輛車奔馳的妻子在試駕第一輛汽車

1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段隨著汽油汽化性好這一特點(diǎn)被研究者所注意，汽油開(kāi)始取代煤氣，在奧托四沖程煤氣機(jī)和梅巴克關(guān)于汽化器設(shè)想的基礎(chǔ)上，1886年，戴姆勒將他制造的排量為0.46L、功率0.82kW、轉(zhuǎn)速650r/min的發(fā)動(dòng)機(jī)（圖1-9）裝在一輛由美國(guó)制造的馬車上，最高車速達(dá)到18km/h。這輛車被公認(rèn)為是世界上第一輛汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的四輪汽車。1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段1889年法國(guó)人標(biāo)致研制成功齒輪變速器、差速器；

1891年法國(guó)人首次采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)，開(kāi)發(fā)出摩擦片式離合器；

1895年法國(guó)人米其林兄弟開(kāi)發(fā)出充氣式橡膠輪胎；

1898年法國(guó)的雷諾1號(hào)車采用了箱式變速器、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸和齒輪主減速器；1899年保時(shí)捷設(shè)計(jì)并制造了世界上第一輛串聯(lián)混合動(dòng)力汽車

1902年法國(guó)的狄第安采用了流傳至今的狄第安后橋半獨(dú)立懸架；1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段

在歐洲發(fā)明的第一輛簡(jiǎn)陋的三輪汽車引起了大洋彼岸年輕而富有創(chuàng)造力的美國(guó)的極大關(guān)注和興趣。1893年，杜里埃兄弟經(jīng)過(guò)不懈的努力，造出了美國(guó)的第一輛汽車。緊隨其后，亨利·蘭德成立了卡迪拉克公司名車卡迪拉克誕生。1903年，大衛(wèi)·別克創(chuàng)立了別克公司（圖1—4），亨利·福特成立了福特汽車公司（圖1—5），從此開(kāi)始了美國(guó)汽車發(fā)展的新紀(jì)元。圖1—4早期的別克車圖1—5早期的福特車1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段

在奔馳發(fā)明第一輛汽車后不到二十年的時(shí)間里，不僅在美國(guó)而且在歐洲一些國(guó)家也相繼誕生了不同品牌的名車名人。

1896年法國(guó)一個(gè)小五金商人的兒子阿爾芝·標(biāo)致創(chuàng)立了以獅子為商標(biāo)的標(biāo)致汽車公司（圖1—6），這就是現(xiàn)代標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的前身（圖1—7）。圖1—6早期的標(biāo)致車圖1—7早期的雪鐵龍汽車1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段圖1—8早期的雷諾車

1898年，路易絲·雷諾在法國(guó)創(chuàng)立了雷諾汽車公司（圖1—8），他研制的汽車率先使用軸傳動(dòng)，是變速器和萬(wàn)向節(jié)的先驅(qū)，從而奠定了雷諾名車的基礎(chǔ)。

1899年，意大利人喬瓦尼·阿涅利建立起都靈汽車廠，后來(lái)該廠用都靈汽車廠的縮寫(xiě)，改名為菲亞特汽車公司。1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段

1904年英國(guó)貴族子弟羅爾斯和工程師羅伊斯聯(lián)手合作，成立了羅爾斯·羅伊斯公司（圖1—9），這個(gè)公司生產(chǎn)的高級(jí)轎車以其杰出的質(zhì)量，優(yōu)良的性能，豪華的內(nèi)飾，古色古香的外型以及設(shè)備的完善考究而馳名世界，被認(rèn)為是世界名車之冠。圖1—9早期的羅爾斯羅依斯車；銀鬼1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段羅爾斯·羅伊斯車是英國(guó)王室成員用車，也是接待外國(guó)元首和政府首腦的用車，英國(guó)的達(dá)官貴人也爭(zhēng)相購(gòu)買這種車，以顯示自己的地位。從發(fā)明汽車的十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，汽車僅是發(fā)明家和富豪的財(cái)產(chǎn)，他們肯花錢制造具有最高性能的流行式汽車，但數(shù)量很少，在這個(gè)時(shí)代已形成了多種汽車的技術(shù)開(kāi)發(fā)，不過(guò)這是的汽車性能主要以富裕階層的個(gè)人趣味為目的。1．

第一階段：技術(shù)開(kāi)發(fā)階段2.第二階段：大量生產(chǎn)階段

圖1—101908年福特T型車

由于T型車結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，加上駕駛?cè)菀祝瑑r(jià)格低廉，因而深受美國(guó)人民的喜愛(ài)。由于它廣泛地被城市、農(nóng)村的普通家庭所采用，因此，美國(guó)老百姓認(rèn)為T型車改變了他們的生活。生活方式，思維方式和娛樂(lè)方式，使他們更自由，視野更廣闊，并產(chǎn)生了新的人與人之間的關(guān)系。

1908年亨利·福特首次推出T型車（圖1—10）。再以后近二十年的時(shí)間里，共計(jì)生產(chǎn)了1500余萬(wàn)輛T型車。

T型車在1908年推出時(shí)，主要是：四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，20馬力，120磅重（54.48千克），軸距100英寸（2.54米)，輕型T車售價(jià)825美元一輛,豪華型850美元一輛。1913年，福特成功使用了全世界第一條汽車生產(chǎn)流水裝配線，從而節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間降低了成本。

至一次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，福特已控制了北美乃至世界各地的汽車市場(chǎng)，地球上幾乎一半汽車是T型車。

2.第二階段：大量生產(chǎn)階段

第一次世界大戰(zhàn)期間福特T型車不能適應(yīng)歐洲泥濘的戰(zhàn)場(chǎng)，使很多汽車廠家意識(shí)到，一定要造一種萬(wàn)能車，因?yàn)榇塑囉赏λ构菊袠?biāo)承制，所以通常稱為威力斯萬(wàn)能車（General—PurposeWills），縮寫(xiě)為GPW，沒(méi)過(guò)多久又縮寫(xiě)為GP，也即Jeep，中文“吉普”。

吉普車帶二擋分動(dòng)器，四輪驅(qū)動(dòng)，并好保持外型低矮（避免偵察時(shí)讓敵人發(fā)現(xiàn)，另外也是為了減小火力目標(biāo)），該車還采用了可拆放風(fēng)擋和鋼管架支撐的篷頂。為了減輕自重，增大有限載荷能力，車身板件也是能省則省，沒(méi)有車門，僅是在側(cè)圍上開(kāi)了一個(gè)缺口，供上下車用，而且盡量采用曲線型整件側(cè)圍。底盤非常堅(jiān)固，離地間隙大。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)展，吉普車的生產(chǎn)數(shù)量逐步增加，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，生產(chǎn)的吉普車竟超過(guò)60萬(wàn)輛，美國(guó)軍隊(duì)開(kāi)到哪里，吉普車便跑到哪里，它的卓越性能和奇特造型產(chǎn)生了很多美妙的傳說(shuō)，這些戰(zhàn)爭(zhēng)遺留物掀起一股強(qiáng)勁的“吉普”風(fēng)，對(duì)后來(lái)世界各地越野車設(shè)計(jì)影響極為巨大。原蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)期間開(kāi)發(fā)的多棲越野車能在壞路上或在道路之外行駛，有能力克服人為的障礙，因此這種車型在戰(zhàn)爭(zhēng)條件下具有重要意義。3.第三階段：適用階段

第二次世界大戰(zhàn)以后，不僅汽車成為不可缺少的公共和個(gè)人運(yùn)輸工具，而且汽車工業(yè)已成為牽動(dòng)很多基礎(chǔ)材料和相關(guān)零部件生產(chǎn)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。另外，汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促使產(chǎn)生很多新工業(yè)部如公路建筑等，反過(guò)來(lái)加速了汽車的普及。

美國(guó)：進(jìn)入50—60年代，美國(guó)的汽車業(yè)不僅帶動(dòng)了整個(gè)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且成為最大的產(chǎn)業(yè)，總產(chǎn)量比其他國(guó)家的總和還多。這個(gè)時(shí)期，他們完成了兼并大戰(zhàn)，使美國(guó)汽車成為通用、福特和克萊斯勒的天下。汽車產(chǎn)品走向多級(jí)化，成為世界第一商品。汽車由此發(fā)生質(zhì)的變化，從手工業(yè)作坊式的小工業(yè)發(fā)展成為資金密集、人員密集的現(xiàn)代化大產(chǎn)業(yè)，美國(guó)也譽(yù)為“綁在輪子上的國(guó)家”。

4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時(shí)代

日本：戰(zhàn)后五十年代，日本對(duì)基礎(chǔ)工業(yè)作了大量投資，原為小手工業(yè)作坊式的汽車廠，如日產(chǎn)、五十鈴、豐田、日野等公司才開(kāi)始加速發(fā)展，特別是1955年以后，當(dāng)日本經(jīng)濟(jì)已經(jīng)基本恢復(fù)元?dú)?，?zhǔn)備進(jìn)一步趕超歐美發(fā)達(dá)國(guó)家時(shí)，日本政府和一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)識(shí)到，為達(dá)到這個(gè)目的，單純依靠企業(yè)管理的改善已不可能，而必須使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度化方向發(fā)展，并確定一個(gè)能帶動(dòng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)起飛的“戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)”，才能使整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有一個(gè)飛躍。實(shí)現(xiàn)其趕超歐美的宏愿。眾所周知，這個(gè)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)就是汽車工業(yè)。在這一時(shí)刻，日本政府制定了一系列扶持汽車工業(yè)的法規(guī)、法例，使日本汽車工業(yè)迅速成長(zhǎng)起來(lái)，汽車產(chǎn)量由1955年68，932輛躍至1960年481，751輛，并且轎車在汽車總產(chǎn)量中的比重也由1950年5.3%上升到1960年的34.3%，進(jìn)入六十年代日本的汽車產(chǎn)量更是直線上升，1965年達(dá)到187萬(wàn)輛，創(chuàng)造了汽車發(fā)展史上的奇跡。4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時(shí)代

德國(guó)：六十年代也是原蘇聯(lián)幫助德國(guó)的汽車工業(yè)大發(fā)展的時(shí)代，十年中原蘇聯(lián)幫助德國(guó)汽車公司共生產(chǎn)了338萬(wàn)輛，平均每1000人的汽車占有量為236輛。因此，從第二次世界大戰(zhàn)后到六十年代中期稱為汽車發(fā)展的“產(chǎn)業(yè)化時(shí)代”，在這個(gè)時(shí)代汽車工業(yè)成為世界上最有活力的一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門。

4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時(shí)代

70年代初，受中東戰(zhàn)爭(zhēng)及石油危機(jī)的影響，世界汽車銷售量急劇下降，市場(chǎng)嚴(yán)重萎縮，這對(duì)汽車制造業(yè)特別是中小規(guī)模的廠家簡(jiǎn)直是致命的打擊，世界汽車市場(chǎng)的格局發(fā)生了重大的變化。石油危機(jī)的爆發(fā)時(shí)日本的以將其省油、價(jià)廉的小汽車打入美國(guó)市場(chǎng)，搶占了約30%原屬于美國(guó)的轎車市場(chǎng)，從此引發(fā)出一場(chǎng)愈演愈烈的日美汽車戰(zhàn)。越來(lái)越嚴(yán)重的汽車排放污染問(wèn)題以及70年代美國(guó)政府制定的嚴(yán)格的排污法規(guī)，又給汽車業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了陰影。在這個(gè)階段，人們意識(shí)到汽車是“行走兇器”，汽車造成廢氣污染，汽車引起的振動(dòng)噪聲以及汽車導(dǎo)致的石油危機(jī)等。汽車的普及使原社會(huì)系統(tǒng)中產(chǎn)生了各種傾軋和摩擦現(xiàn)象，為了求得社會(huì)相容，人們開(kāi)始研制低公害汽車和低油耗汽車。

5.第五階段：摩擦?xí)r代

從80年代中以后汽車開(kāi)始進(jìn)入高級(jí)化時(shí)代，濃縮著人類文明的汽車業(yè)又展現(xiàn)出一幅波瀾壯闊的畫(huà)卷，老牌群雄勢(shì)不可擋，新的競(jìng)爭(zhēng)者也是當(dāng)仁不讓，把世界汽車工業(yè)推向一個(gè)更高的階段。1988年，全世界共生產(chǎn)汽車4850萬(wàn)輛，其中日本生產(chǎn)1270萬(wàn)輛，西歐1850萬(wàn)輛，美國(guó)1119萬(wàn)輛，日本、美國(guó)、德國(guó)、西班牙、意大利六國(guó)的產(chǎn)量就占70%。這些汽車生產(chǎn)大國(guó)利用自己的優(yōu)勢(shì)，加速企業(yè)兼并，推動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步提高了壟斷程度和競(jìng)爭(zhēng)能力。在美日等國(guó)汽車業(yè)龍頭的帶領(lǐng)下，一些現(xiàn)代工業(yè)較發(fā)達(dá)國(guó)家亦不甘落后，且成績(jī)驕人。例如1981年的巴西汽車產(chǎn)量為78萬(wàn)輛，到1993年已達(dá)到139萬(wàn)輛。韓國(guó)的汽車產(chǎn)量增加勢(shì)頭更猛，1981年只生產(chǎn)了15萬(wàn)輛汽車，到1993已達(dá)到200萬(wàn)輛。這些新的汽車大國(guó)的崛起，著實(shí)令原有的汽車大國(guó)不敢小覷，使世界汽車的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。

6.第六階段：高級(jí)化時(shí)代

汽車進(jìn)入高級(jí)化時(shí)代的標(biāo)志之一是：隨著世界汽車量的大幅度增加，使得汽車成為人們?nèi)招枭钪胁豢扇鄙俚墓ぞ?。高?jí)化的第二個(gè)標(biāo)志是：人們?cè)絹?lái)越追求汽車駕駛的舒適性、安全性以及環(huán)境的適應(yīng)性。

環(huán)境保護(hù)和不斷提高的安全技術(shù)方面的要求對(duì)汽車工業(yè)產(chǎn)生重大影響。而解決此類問(wèn)題的最佳手段就是利用電子技術(shù)，而汽車電子技術(shù)的發(fā)展使汽車的一些性能指標(biāo)達(dá)到了前所未有的高度，這時(shí)汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)烈的刺激。作為汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)的質(zhì)量和成本已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化，即成本已退居次要位置，而質(zhì)量也不再僅靠可靠性和舒適性（包括方便性），在這方面落后的廠家必將喪失競(jìng)爭(zhēng)力，單純依靠?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)沒(méi)有出路。

6.第六階段：高級(jí)化時(shí)代

高級(jí)化時(shí)代的標(biāo)志之三是：人們對(duì)七十年代的全球能源危機(jī)已經(jīng)淡忘，美國(guó)人又開(kāi)始追求大型豪華轎車了，1990年底特律人恢復(fù)了那曾是不可動(dòng)搖“愈大愈好”的信念。同時(shí)大型豪華轎車又成為世界車型的熱點(diǎn)。九十年代初，在美國(guó)，大型豪華轎車的復(fù)活不是偶然的，是當(dāng)代電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)迅猛發(fā)展的必然結(jié)果。高技術(shù)已對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。汽車工業(yè)也不例外，借助于高技術(shù)，汽車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性和舒適性等方面，將得到依靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)所不能達(dá)到的改進(jìn)。這也是九十年代汽車工業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)。

6.第六階段：高級(jí)化時(shí)代從九十年代開(kāi)始，汽車又進(jìn)入了一個(gè)電子化時(shí)代，主要表現(xiàn)在汽車的智能化方面。也就是說(shuō)汽車裝上“大腦”，讓汽車“學(xué)會(huì)思考”?？梢灶A(yù)計(jì)智能汽車將成為下一個(gè)世紀(jì)的主要交通工具。智能汽車概念的出現(xiàn)只是近幾年的事。長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)诔浞窒硎芷嚲薮蟊憷耐瑫r(shí)，也開(kāi)始為它的前途擔(dān)憂：道路不堪重負(fù)，堵車常見(jiàn)，事故不斷。單就美國(guó)而言，在一些大城市里，人們每年由于堵車而浪費(fèi)的時(shí)間就達(dá)人均110小時(shí)，美國(guó)一年因交通事故造成的直接或間接損失更高達(dá)1700億美元?，F(xiàn)實(shí)迫使人們改變以往依靠增修道路，加強(qiáng)管理來(lái)改善交通狀況的思路，而尋求更科學(xué)的方法。既然事故時(shí)造成交通阻塞的最直接也時(shí)最主要的原因，那么，緩解交通阻塞的最有效的辦法就是讓車“學(xué)會(huì)”預(yù)防事故。其次，在事故發(fā)生的情況下，使汽車能夠在智能交通管理系統(tǒng)的指揮下，繞道而行。

7.第七階段：電子化時(shí)代

因?yàn)橹悄芷囋谲嚿砀鞑课挥袔资畟€(gè)各類傳感器，猶如千里眼，順風(fēng)耳，能提供各種信息，由車載主控計(jì)算機(jī)（微處理器）對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)控。另外，智能汽車還裝有事故規(guī)避系統(tǒng)，它隨時(shí)以光，聲形式向汽車司機(jī)提供車體周圍必要的信息，從而有效地防止事故的發(fā)生。專家預(yù)言，由人工駕駛，電腦提供輔助信息的第一代智能汽車可望在未來(lái)十年中獲得長(zhǎng)足進(jìn)步，而且完全可以相信，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，具有自動(dòng)駕駛功能的第二代智能汽車的出現(xiàn)已為期不會(huì)很遠(yuǎn)。在簡(jiǎn)單回顧汽車發(fā)展的各個(gè)階段后，可以看出，汽車進(jìn)入社會(huì)的時(shí)間在世界各地是不一樣的。

例如，歐洲是在技術(shù)開(kāi)發(fā)階段進(jìn)入的，

美國(guó)是在大量生產(chǎn)時(shí)代進(jìn)入的，

日本是在產(chǎn)業(yè)化時(shí)代進(jìn)入的，

韓國(guó)是在高級(jí)化時(shí)代進(jìn)入的，

而我國(guó)是在電子化時(shí)代正式加入汽車生產(chǎn)國(guó)行列的。

7.第七階段：電子化時(shí)代

§1—2汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用概況

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，依賴于電子技術(shù)的發(fā)展和在汽車上的應(yīng)用，各種新結(jié)構(gòu)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。下面予以簡(jiǎn)要綜述。

一.發(fā)動(dòng)機(jī)功率和排放的閉環(huán)控制系統(tǒng)

電子點(diǎn)火正時(shí)--利用微機(jī)實(shí)行對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的實(shí)時(shí)控制

它的關(guān)鍵部件是高精度曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、負(fù)荷傳感器（節(jié)氣門開(kāi)度或進(jìn)氣管真空度）、排氣含氧量傳感器、燃爆傳感器、進(jìn)排氣溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器。

電子控制燃油供該系統(tǒng)--最普遍的是電子汽油噴射系統(tǒng)，其次是電子化油器和柴油機(jī)的電子控制等。

關(guān)鍵部件除與電子點(diǎn)火正時(shí)系統(tǒng)相同外，還包括進(jìn)氣量傳感器、燃油泵、噴嘴。電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用往往是綜合性的，這樣才易于降低成本，提高性能。

如日本的ECCS系統(tǒng)就同時(shí)具有點(diǎn)火正時(shí)、汽油噴射、廢氣再循環(huán)、怠速系統(tǒng)及故障診斷等多種功能。

汽油機(jī)的電子控制--除能完成一般的電子控制汽油噴射裝置的啟動(dòng)油量控制、伺服噴油量控制、暖車工況控制外，

還能實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制、排氣再循環(huán)控制、怠速控制等。此外，新型汽油機(jī)電子控制裝置還裝有自適應(yīng)控制、智能控制及診斷操作等。

柴油機(jī)電子控制--實(shí)施柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的目的在于使發(fā)動(dòng)機(jī)在各工況下都能得到最佳的噴油量。

新發(fā)展的電子—液壓噴射調(diào)節(jié)裝置用來(lái)調(diào)節(jié)與發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)的噴射時(shí)刻，由此不僅明顯地改善了柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，并使排氣排放和噪聲得到了進(jìn)一步改善。

一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，更令人看重的是在環(huán)境保護(hù)方面，一般說(shuō)來(lái)，沒(méi)有裝發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置汽車，一定不能滿足現(xiàn)行的發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。二．動(dòng)力系統(tǒng)的變速器、電子變扭器、電子分動(dòng)

箱和電子差速器、四輪驅(qū)動(dòng)、四輪轉(zhuǎn)向

1．變速器電子控制的自動(dòng)變速器，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)變速器換檔的最佳控制，即可得到最佳檔位和最佳換檔時(shí)間。電子自動(dòng)換檔裝置，是利用電子裝置來(lái)取代機(jī)械換檔桿及其與變速機(jī)構(gòu)間的連接，并通過(guò)電磁閥及氣動(dòng)伺服氣缸來(lái)執(zhí)行。它不僅能明顯地簡(jiǎn)化汽車操縱，而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。汽車采用自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)：

大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命----采用液力機(jī)械變速器的汽車與采用機(jī)械變速器的汽車對(duì)比試驗(yàn)表明：前者發(fā)動(dòng)機(jī)壽命可提高85%，變速器壽命提高1-2倍，傳動(dòng)軸、半軸壽命可提高75-100%。主要根源：發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力傳動(dòng)系軟連接。

提高汽車通過(guò)性--采用液力機(jī)械變速器的汽車，在起步時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩是逐漸增加的，防止很大振動(dòng)，減少車輪打滑，使起步容易且更加平穩(wěn)。它的穩(wěn)定車速可以降到很低。

具有良好的自適應(yīng)性--一般液力傳動(dòng)汽車都采用液力變矩器，它能自動(dòng)適應(yīng)汽車驅(qū)動(dòng)輪負(fù)荷的變化。當(dāng)行駛阻力增大時(shí)，汽車自動(dòng)降低車速，增加驅(qū)動(dòng)輪扭矩：當(dāng)行駛阻力減小時(shí)，減小驅(qū)動(dòng)力矩，增加車速。這說(shuō)明，變矩器能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，大大減少行駛過(guò)程中的換檔次數(shù)。有利于提高汽車的動(dòng)力性和平均車速。

操縱輕便--裝備液力機(jī)械變速器的汽車，采用液壓操縱或電子控制，使換檔實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)需換檔時(shí)，只需操縱液壓控制滑閥，這比普通機(jī)械變速器通過(guò)撥叉滑動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)換檔要簡(jiǎn)單輕松得多。

主要缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。（2）傳動(dòng)效率低，為82—86%左右。2.電子變扭裝置主要變扭器有：（1）相對(duì)傳統(tǒng)的液力變扭器實(shí)施電子控制，以提高其效率（2）電子操縱行星輪系，即行星齒輪變速系統(tǒng)（3）電子操縱電磁離合器耦合方式（4）電子操縱的金屬帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，即CVT3.行駛系統(tǒng)的車輪防抱死（ABS）半主動(dòng)/主動(dòng)懸架

車高調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)向車輪防抱死系統(tǒng)—在汽車制動(dòng)過(guò)程中，自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小，防止車輪抱死，進(jìn)而消除制動(dòng)過(guò)程中的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動(dòng)性能，操縱性能和穩(wěn)定性能，簡(jiǎn)稱ABS（Anti-lockBreakingSystem）。

ABS特點(diǎn)--

ABS能在制動(dòng)全過(guò)程保持車輪處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)（滑轉(zhuǎn)率為15—20%），從而保證制動(dòng)時(shí)車輛的方向穩(wěn)定性，使制動(dòng)力達(dá)到最大。在多數(shù)路面上，裝有ABS的制動(dòng)系統(tǒng)與普通的制動(dòng)系統(tǒng)相比，制動(dòng)力更強(qiáng)且制動(dòng)距離更短。

ABS的主要構(gòu)成--通常有車輪速度傳感器、電子控制裝置及制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器組成，另外還包括制動(dòng)警告燈、防抱死警告燈、繼電器等。（1）車輪防抱死系統(tǒng)（2）驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)ASR是牽引控制系統(tǒng)(ASR、TRC)，可以看作是防抱死系統(tǒng)（ABS）的完善和補(bǔ)充。ABS使防止車輪打滑的。同樣，車輛在起動(dòng)或加速時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪打滑也會(huì)使車子的牽引力大打折扣。而在冰雪路面上，驅(qū)動(dòng)輪打滑有可能導(dǎo)致方向失控。隨著滑轉(zhuǎn)率升高，側(cè)向力降低，方向穩(wěn)定性變壞，而牽引力控制系統(tǒng)就是解決這方面問(wèn)題的。這一系統(tǒng)就是依靠電子裝置感知各個(gè)車輪的角速度，當(dāng)它推測(cè)到驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速高于從動(dòng)輪時(shí)（這是加速打滑的特征），就會(huì)發(fā)出信號(hào)，使一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)器起作用，或減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率，或用其它方法使驅(qū)動(dòng)輪不再打滑。

牽引力控制系統(tǒng)三大作用：（主要指在光滑路上）1.提高加速性；

2.提高后輪驅(qū)動(dòng)車輛的行駛穩(wěn)定性和前輪驅(qū)動(dòng)車輛的操縱性；

3.適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮驅(qū)動(dòng)力，提高爬坡能力；下圖為在易滑路面上起步加速時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這里對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)(RWD)和前輪驅(qū)動(dòng)(FWD)以及有無(wú)牽引力控制系統(tǒng)(ASR)的車輛進(jìn)行比較。在RWD車沒(méi)有ASR情況下加速時(shí)，后輪打滑，因沒(méi)有側(cè)向力，車輛甩尾，行駛穩(wěn)定性降低，可是當(dāng)RWD車有ASR時(shí)，能適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮驅(qū)動(dòng)力，并確保側(cè)向力，故提高了行駛穩(wěn)定性。在FWD車輛，若沒(méi)有ASR，則當(dāng)前輪打滑時(shí)就導(dǎo)致方向失控，在有ASR時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮驅(qū)動(dòng)力，可以確保車輛的轉(zhuǎn)向效果。

下圖表示了在易滑路面上轉(zhuǎn)彎加速時(shí)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果沒(méi)有牽引力控制裝置，在FWD的情況下，由于前輪打滑，側(cè)向力降低，于是向外側(cè)滑移。在RWD情況下，后輪側(cè)向力降低，會(huì)導(dǎo)致車體向內(nèi)側(cè)偏移。當(dāng)有ASR時(shí)不論前后輪驅(qū)動(dòng)，車輛都可能沿著正確的路線轉(zhuǎn)彎。

以法國(guó)雪鐵龍公司的半主動(dòng)油氣懸架最為知名，具有根據(jù)行車狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼的功能，部分車型兼有車高自動(dòng)調(diào)整功能。

半主動(dòng)懸架的關(guān)鍵部件，有車身位移傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)向和加速度傳感器、制動(dòng)壓力傳感器、高性能液壓組件等。

液壓式主動(dòng)懸架能同時(shí)大幅度提高操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。（3）半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)（半主動(dòng)、主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)）汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按轉(zhuǎn)向的能源不同可分為：

齒輪齒條式

機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

循環(huán)球式

油壓式

動(dòng)力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)氣壓式

電動(dòng)式

節(jié)省能源靈活可靠易于裝車控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單電動(dòng)式轉(zhuǎn)向優(yōu)點(diǎn)（4）電動(dòng)轉(zhuǎn)向電子控制式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不需要復(fù)雜的控制機(jī)構(gòu)，只要控制了電機(jī)電流的幅值和方向，就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制的要求。

扭矩傳感器車速傳感器控制元件

電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)

主要構(gòu)成當(dāng)前汽車主要應(yīng)用是車載蜂窩電話、自動(dòng)空調(diào)和大型遠(yuǎn)程客車的影視音響設(shè)備。在幾屆國(guó)際汽車博覽會(huì)的法國(guó)雪鐵龍汽車公司生產(chǎn)的“主動(dòng)者”轎車樣車上，裝備的通信計(jì)算機(jī)能夠隨時(shí)進(jìn)入法國(guó)公眾情報(bào)系統(tǒng)，德國(guó)某些轎車上還提供電子地圖。電子控制的高性能導(dǎo)航系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短且能繞開(kāi)車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示前方道路，并采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

三．通信、娛樂(lè)、乘坐舒適、導(dǎo)向等方面裝置1．氣囊安全行駛是近二十年來(lái)汽車最重要的研究課題之一，如果說(shuō)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）是汽車最重要的主動(dòng)安全性部件，那么氣囊就是最重要的被動(dòng)安全性部件。氣囊的使用也是近五年來(lái)汽車產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的最大成就。2．行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這是一種新型的主動(dòng)行駛安全性系統(tǒng)，命名為行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以取代現(xiàn)代汽車的ABS和ABS/ASR。一般認(rèn)為這是近三十年來(lái)世界汽車產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的第四個(gè)里程碑。行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)在于，它保持并改進(jìn)了ABS和ABS/ASR的基本作用，即在制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)加速過(guò)程中的縱向動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)作用，還增加了橫向動(dòng)力學(xué)的調(diào)節(jié)作用。從而使汽車的所有工況下，及全部和部分制動(dòng)、自由滾動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、各向滑移、載荷變換等工況下，可避免故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn)汽車的安全操縱。

四．安全性

五．舒適性

電子控制自動(dòng)空調(diào)可利用電子控制裝置對(duì)汽車與箱內(nèi)的溫度預(yù)選以及對(duì)左右側(cè)不同溫度、局部溫度、箱內(nèi)氣流控制等進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)乘員室內(nèi)的振動(dòng)和噪聲實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，使他們達(dá)到最低，最大限度地提高車廂內(nèi)的乘坐舒適性。六．汽車儀表顯示七十年代以后，由集成電路組成的電子儀表開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用化階段，有液晶顯示、真空熒光數(shù)碼顯示以及發(fā)光二極管顯示等。一些公司正在研制由微處理機(jī)控制的屏幕集中顯示型儀表及人——機(jī)對(duì)話的語(yǔ)言合成器。

1．儀表板診斷系統(tǒng)的柔性保養(yǎng)系統(tǒng)電子技術(shù)的發(fā)展，使電子裝置對(duì)汽車數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)的優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。因此，有可能在汽車上組裝比機(jī)械系統(tǒng)有顯著智能性系統(tǒng)，這就是裝在儀表板上的診斷系統(tǒng)和柔性保養(yǎng)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中除特有功能和對(duì)故障的防護(hù)外，有關(guān)故障識(shí)別、容錯(cuò)范圍以及重要的計(jì)算范圍均須包括在設(shè)計(jì)中。每個(gè)電子裝置都具有其特定的診斷結(jié)構(gòu)，即一種不會(huì)丟失信息的故障存儲(chǔ)器和診斷接口，能適時(shí)紀(jì)錄故障信息和重要的測(cè)定數(shù)據(jù)。用接口設(shè)備能夠讀出保養(yǎng)信息，并能按項(xiàng)目予以描繪。2．發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的故障自診斷這種控制系統(tǒng)的功能有二：一是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)感受到某些意外情況時(shí)，它可向駕駛員提出警告；二是將信息存入存儲(chǔ)器，以幫助維修人員準(zhǔn)確無(wú)誤地找出故障部位，便于修理。

七．自診斷§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成一、傳感器

信號(hào)采集（接受/輸入）裝置用于檢測(cè)和控制汽車運(yùn)行狀態(tài)的傳感器；讓駕駛員了解車輛運(yùn)行信息和狀態(tài)（儀表信息）；車用傳感器的主要種類：轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、加速度、壓力、流量、液量、溫度傳感器感知汽車運(yùn)行狀態(tài)變化，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)輸入給處理器（控制器）傳感器的輸出信號(hào)通常為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：在給定范圍內(nèi)無(wú)窮可變的信號(hào)數(shù)字信號(hào)：取值只有通/斷、高/低和有/無(wú)等3種狀態(tài)的信號(hào)§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成二、控制器電子控制單元（ECU），由輸入端口、計(jì)算機(jī)（微處理器）和輸出端口組成，具有以下功能：

信號(hào)輸入：接收傳感器的輸入電信號(hào)；

信號(hào)處理：采集輸入信息通過(guò)邏輯電路將輸入信號(hào)加工成輸出信號(hào)；

存儲(chǔ)功能：程序指令、車輛參數(shù)、運(yùn)算數(shù)據(jù)及故障信息存儲(chǔ)在ECU的存儲(chǔ)器中；

指令輸出：將輸入的信息經(jīng)過(guò)ECU程序處理后，形成控制指令或儀表信息對(duì)外輸出§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成三、執(zhí)行器

按照ECU的控制指令完成響應(yīng)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。真正實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的部件分別是電磁線圈、微型電動(dòng)機(jī)，壓電元器件、控制閥、電磁鐵等第二章汽車電子技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)汽車傳感器

傳感器一般是把一個(gè)非電的被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成一個(gè)電量值的裝置。

現(xiàn)代汽車之所以具有“智能”，首先要能夠?qū)崟r(shí)的感知汽車的運(yùn)行狀態(tài)，傳感器就是現(xiàn)代汽車的各類“感官”。根據(jù)各類傳感器感知的物理量和用途可以劃分為：一、位置/角度傳感器二、速度/角速度傳感器三、加速度傳感器四、應(yīng)力/壓力傳感器五、氣體傳感器六、光電傳感器七、溫度傳感器第一節(jié)汽車傳感器現(xiàn)代汽車各類傳感器的功用及其分布

一、位置/角度傳感器用途：用于感知加速踏板、制動(dòng)踏板、懸架位置、節(jié)氣門位置、車頂頂篷位置、車窗位置、液位高度等。分類：

1．利用電位計(jì)測(cè)量的傳感器

2．利用電磁感應(yīng)測(cè)量的傳感器

3．利用霍爾效應(yīng)測(cè)量的傳感器一、位置/角度傳感器1．利用電位計(jì)測(cè)量的傳感器測(cè)量原理是采用電位計(jì)的電壓（阻值）的變化反應(yīng)被測(cè)量的變化。

一、位置/角度傳感器2．利用電磁感應(yīng)測(cè)量的傳感器在激勵(lì)線圈中通過(guò)交變的正弦信號(hào)，沿著E形導(dǎo)磁體產(chǎn)生交變得磁場(chǎng)，在中間的導(dǎo)磁體部分，磁場(chǎng)分布均勻，形成勻強(qiáng)磁場(chǎng)。短路環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生巨大的電流，短路環(huán)產(chǎn)生與外部磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，使得短路環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。于是短路環(huán)右側(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，左側(cè)磁場(chǎng)仍然為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，整個(gè)傳感器的電感值取決于短路環(huán)的位置。短路環(huán)的位置越靠左，傳感器的電感值越小，通過(guò)監(jiān)測(cè)電感知的大小即可以簡(jiǎn)潔感知段輪換的位置。圖2-3電磁感應(yīng)短路測(cè)量原理1-導(dǎo)磁體；2-電流I；3-短路環(huán)；4-激勵(lì)線圈圖2-4柴油機(jī)齒條位置傳感器1-導(dǎo)磁體；2-參考線圈；3-固定的短路環(huán)；4-油泵齒條被測(cè)位移；5-短路環(huán)；與齒條一起移動(dòng)；6-檢測(cè)線圈一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應(yīng)測(cè)量的傳感器霍爾效應(yīng)傳感器被廣泛應(yīng)用于角度檢測(cè)、位置檢測(cè)、轉(zhuǎn)速測(cè)量等場(chǎng)合磁場(chǎng)B中，存在通有電流I的導(dǎo)體，則導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)B和電流I方向上存在電壓VH：

圖2-6霍爾傳感器工作原理一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應(yīng)測(cè)量的傳感器傳感器輸出電壓VH取決于材料常數(shù)RH、檢測(cè)材料的厚度d、激勵(lì)電流I和電磁場(chǎng)B的大小。當(dāng)RH

、d和I3個(gè)參數(shù)不變時(shí)輸出電壓VH取決于B。當(dāng)永磁體接近霍爾芯片的檢測(cè)面時(shí)B增大，霍爾傳感器輸出“高”電平；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離霍爾芯片的檢測(cè)面時(shí)B減小，霍爾傳感器輸出“低”電平。

（a）（b）（c）（d）圖2-6霍爾接近開(kāi)關(guān)工作原理圖（a），（b）平行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；（c），（d）垂直運(yùn)動(dòng)檢測(cè)一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應(yīng)測(cè)量的傳感器霍爾傳感器還可以用來(lái)檢測(cè)汽車上的各種轉(zhuǎn)速信號(hào)，包括ABS控制系統(tǒng)的輪速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的凸輪軸和曲軸轉(zhuǎn)速、變速器控制系統(tǒng)中的軸速等。

二、速度/角速度傳感器

在汽車電子控制系統(tǒng)中，速度或者角速度傳感器是一大類傳感器，尤其是角速度傳感器，是所有車輛必須裝備的傳感器。目前轉(zhuǎn)速傳感器從原理上分主要分為磁電式和前述的霍爾式兩大類。從功能上分：

1．直線速度的測(cè)量

2．角速度的測(cè)量二、速度/角速度傳感器1．直線速度的測(cè)量與測(cè)量位移時(shí)的交變激勵(lì)電流不同，此時(shí)激勵(lì)電流必須為恒值，保持不變，或者可以用永磁鐵替代激勵(lì)線圈，在E形電磁鐵的空隙中產(chǎn)生固定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。于是在斷路環(huán)（檢測(cè)線圈）上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)UM為：

二、速度/角速度傳感器1．直線速度的測(cè)量當(dāng)磁場(chǎng)為恒定磁場(chǎng)時(shí)，斷路環(huán)的輸出電壓正比于線圈的運(yùn)動(dòng)速度。

典型應(yīng)用在柴油機(jī)電磁閥、噴油器針閥的升程測(cè)量二、速度/角速度傳感器2．角速度的測(cè)量角速度的測(cè)量方法主要有磁電式和霍爾式兩種，它們都采用傳感器和測(cè)速齒盤之間的相互作用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速

霍爾傳感器的輸出電壓取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，因此不論轉(zhuǎn)速高低，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出幅值都是標(biāo)準(zhǔn)的電平跳變信號(hào)，相鄰跳變（邊沿）的電平之間的時(shí)間間隔代表了轉(zhuǎn)速信息葉輪的形狀可導(dǎo)致正傳和反轉(zhuǎn)的占空比不一致，可利用這一規(guī)律判斷葉輪的正傳和反轉(zhuǎn)二、速度/角速度傳感器2．角速度的測(cè)量磁電式轉(zhuǎn)速傳感器同樣形狀的齒盤、同一傳感器，在間距不變、不同轉(zhuǎn)速下，盡管轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)凸齒和缺齒所對(duì)應(yīng)的一致，但是由于不一致，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，由于變小而導(dǎo)致輸出幅值變大。

一個(gè)齒盤的轉(zhuǎn)速n可表示為：

Z為齒數(shù)；為轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒對(duì)應(yīng)的時(shí)間；當(dāng)齒形和齒間距固定不變時(shí)，在不同轉(zhuǎn)速下是不變的，于是磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓為：二、速度/角速度傳感器2．角速度的測(cè)量磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出幅值將隨著轉(zhuǎn)速的升高而線性增大。以發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器為例，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段（對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速為100～200r/min），磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)幅值只有0.2～1.0V；但在發(fā)動(dòng)機(jī)高速工況（對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速5000～6000r/min）時(shí)，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)幅值可以超過(guò)50V。因此磁電式轉(zhuǎn)速傳感器在信號(hào)處理上，要比霍爾轉(zhuǎn)速傳感器復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)需外部供電②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線圈加上永磁鐵，其成本低；③齒盤和傳感器之間的安裝間隙，不像霍爾式傳感器要求那么敏感。

三、加速度傳感器1．直線加速度的測(cè)量

加速傳感器在車輛的動(dòng)力學(xué)控制、被動(dòng)安全控制系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用

加速度傳感器的工作原理大多采用基于電容測(cè)量的原理

改變兩個(gè)平板之間的距離d、改變相對(duì)介電常數(shù)，、改變兩個(gè)平板之間的相對(duì)面積A，都可以改變電容的容值。三、加速度傳感器1．直線加速度的測(cè)量通過(guò)測(cè)量電容的大小可以得到相應(yīng)的位移變化x

2．角速度—陀螺儀的測(cè)量原理3．爆燃傳感器的工作原理四、應(yīng)力/壓力傳感器1.基于電容測(cè)量的方法，將壓力轉(zhuǎn)化為彈性材料的變形，再利用電容的方法測(cè)量變形量

2.壓阻效應(yīng)的方法，將壓力所引起的材料變形，轉(zhuǎn)化為電阻的變化五、氣體傳感器

目前由于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的要求越來(lái)越高，因此越來(lái)越多的車輛上都裝備了檢測(cè)氣體流量或者成分的傳感器，包括氧傳感器（又叫空燃比傳感器）、NOx傳感器、空氣流量傳感器和NH3（氨氣）傳感器等。

1．氧傳感器

氧傳感器的基本工作原理采用了氧化鋯（ZrO2）對(duì)氧離子的擴(kuò)散作用的原理當(dāng)混合氣較稀時(shí)，氧化鋯產(chǎn)生的電壓低，大約為

100mV；反之，當(dāng)混合氣濃時(shí)，氧化鋯組件產(chǎn)生的電壓就高(800～900mV)五、氣體傳感器

當(dāng)混合氣較稀時(shí)，氧化鋯產(chǎn)生的電壓低，大約為100mV；反之，當(dāng)混合氣濃時(shí)，氧化鋯組件產(chǎn)生的電壓就高(800～900mV)

上述寬氧傳感器的擴(kuò)散限制電流的工作原理，也可以用于氮氧化物（NOx）的檢測(cè)五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器

熱線式空氣流量計(jì)的工作原理是把通電加熱的鉑絲置于空氣中，使熱線溫度和吸入空氣溫度差保持在100℃左右，鉑絲成為惠斯通電橋電路的一個(gè)橋臂。熱線電阻因空氣流動(dòng)的冷卻作用，阻值發(fā)生變化，使電橋失去平衡。為了保持電橋平衡，必須提高電橋供電電壓，加大流過(guò)熱線的電流，使熱線溫度升高，恢復(fù)到原來(lái)的阻值。電橋輸出電壓的變化反映了空氣流速的變化。五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（1）主流測(cè)量熱線式空氣流量計(jì)該類傳感器把鉑絲和空氣溫度傳感器均放在進(jìn)氣道中。為了減小氣流中臟物沾污鉑絲，降低空氣流量傳感器的靈敏度，在混合集成電路中還設(shè)置燒凈電路，每次停機(jī)時(shí)，將鉑絲加熱，燒掉鉑絲上的臟物

五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（2）旁通熱線式空氣流量計(jì)將鉑絲和溫度補(bǔ)償電阻繞在陶瓷繞線管上，安裝在旁通空氣氣道上，從而提高了鉑絲的壽命。圖2-27旁通熱線式空氣流量計(jì)五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（3）主流測(cè)量熱膜式空氣流量計(jì)這種空氣流量計(jì)將熱線、補(bǔ)償電阻、精密電阻等鍍?cè)谝粔K陶瓷片上或?qū)l(fā)熱金屬鉑固定在樹(shù)脂膜上，使制造成本降低，且發(fā)熱體不直接承受氣體流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力，增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，提高了傳感器的可靠性和使用壽命

圖2-28主流測(cè)量熱模式空氣流量計(jì)六、光電傳感器

在汽車上用到的光電傳感器包括絕對(duì)位置光電編碼器、相對(duì)位置光電編碼器（電機(jī)控制的相位檢測(cè)）、雨滴傳感器、雷達(dá)傳感器等1．絕對(duì)位置光電編碼器

優(yōu)點(diǎn)是精度好，抗干擾能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是需要多個(gè)編碼盤的軌道和光電管，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本高，目前應(yīng)用較少。

圖2-30絕對(duì)位置光電編碼器六、光電傳感器2．相對(duì)位置光電編碼器由光源、直線光柵、采樣板和4個(gè)光電二極管組成。為了確定傳感器的初始位置，還有一個(gè)參考位置和輔助光柵及輔助光電管。由于可以精確測(cè)量位置和速度，因此這種傳感器在電機(jī)控制、機(jī)床控制等領(lǐng)域應(yīng)用很多。在汽車工業(yè)中，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器也可以采用光電傳感器。

圖2-31相對(duì)位置光電編碼器六、光電傳感器3．雨滴傳感器

雨滴傳感器在前照燈控制、遠(yuǎn)光燈控制和自動(dòng)刮水器控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用

4．雷達(dá)傳感器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)導(dǎo)航控制和倒車報(bào)警等功能

圖2-32雨滴傳感器工作原理示意圖第二節(jié)電子控制單元

電子控制單元（ECU）是實(shí)現(xiàn)汽車電子控制的核心部件。ECU主要由輸入接口、微機(jī)（微處理器）和輸出接口等組成

信號(hào)輸入：微機(jī)接收來(lái)自傳感器或控制開(kāi)關(guān)的電信號(hào)，并對(duì)傳感器提供基準(zhǔn)工作電壓（2V、5V、9V或12V）。信號(hào)處理：采集輸入信息，通過(guò)邏輯電路將輸入信號(hào)加工成輸出指令。存儲(chǔ)：程序指令、車輛參數(shù)、運(yùn)算數(shù)據(jù)及故障信息等均被存入存儲(chǔ)器。指令輸出：微機(jī)將輸入的信號(hào)處理后，調(diào)用程序指令，向執(zhí)行器發(fā)出控制指令或?qū)⑿畔⒃趦x表板上顯示輸出。一、輸入接口

輸入接口是把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成由微機(jī)能進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)字電路信號(hào)。

A/D轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)

數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小，還要經(jīng)過(guò)參考值的比較才能確定其大小。例如，對(duì)于一個(gè)2位的電壓A/D轉(zhuǎn)換器，如果將參考設(shè)為1V，那么輸出的信號(hào)有00、01、10、11，4種編碼，分別代表輸入電壓在0V-0.25V,0.26V-0.5V,0.51V-0.75V,0.76V-1V時(shí)的對(duì)應(yīng)輸入。分為4個(gè)等級(jí)編碼，當(dāng)一個(gè)0.8V的信號(hào)輸入時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)為11二、輸出接口

微機(jī)輸出的電信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，而有些執(zhí)行器需要用模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)，因此，輸出接口需要D/A轉(zhuǎn)化器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。微機(jī)的輸出指令通常是微弱電流，不能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，因此，輸出接口能把微機(jī)輸出的微弱電信號(hào)通過(guò)大功率晶體管進(jìn)行功率放大，供給執(zhí)行器較大電流的電路。執(zhí)行器有電磁線圈、微型電動(dòng)機(jī)、繼電器、壓電元器件及顯示報(bào)警裝置等。

三、微機(jī)

微機(jī)是微型電子計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，主要包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入和輸出通道、地址總線和數(shù)據(jù)總線等。圖2-2-2微機(jī)的結(jié)構(gòu)組成第三節(jié)汽車電控執(zhí)行器

執(zhí)行器的主要任務(wù)是根據(jù)電子控制器（ECU）輸出的控制信號(hào)來(lái)完成所需的機(jī)械動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)某一系統(tǒng)的調(diào)整和控制。

執(zhí)行器大致可分為直行式執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)式執(zhí)行器兩大類從形式上劃分包括：一、電磁線圈二、微型電動(dòng)機(jī)三、繼電器四、壓電元器件五、顯示報(bào)警裝置一、電磁線圈式執(zhí)行器

電磁線圈原理是利用通過(guò)導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)而建立的，把它繞成螺旋形加強(qiáng)磁場(chǎng)，常見(jiàn)的有單向作用電磁線圈、雙向作用電磁線圈和交叉線圈三種

1．單向作用電磁線圈直行式電磁線圈的線管上繞有很多匝漆包細(xì)銅線。鐵心可在線管內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)。線圈通電時(shí)鐵心被吸進(jìn)線圈，電路斷開(kāi)后，回位彈簧將鐵心推回。

圖2-3-1單向作用電磁線圈（a）工作原理，（b）節(jié)能改進(jìn)一、電磁線圈式執(zhí)行器2．雙向作用電磁線圈若使鐵心作雙向直線運(yùn)動(dòng)，可以使用兩個(gè)差動(dòng)線圈。當(dāng)線圈B通電時(shí)，鐵心向右運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)線圈A通電時(shí)，鐵心向左運(yùn)動(dòng)。圖2-3-2雙向作用電磁線圈一、電磁線圈式執(zhí)行器3．交叉線圈交叉線圈由兩個(gè)正交的線圈、磁性轉(zhuǎn)子及指針構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。在永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的外側(cè)每隔90。繞有兩個(gè)線圈L1、L2，改變通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度和方向，以及兩個(gè)線圈形成的磁場(chǎng)合力，使轉(zhuǎn)子作任意位置的旋轉(zhuǎn)。一種是利用連接桿或支桿作中介，使某種柱塞的運(yùn)動(dòng)增幅，直接驅(qū)動(dòng)有關(guān)零部件；另一種是在氣體或液體的通路中，把柱塞的運(yùn)動(dòng)傳給閥門，以控制壓力和流量。

二、微電機(jī)式執(zhí)行器1．直行式微電機(jī)（1）活動(dòng)繞組型電動(dòng)機(jī)這種類型的電動(dòng)機(jī)有一個(gè)固定磁鐵，圍繞磁鐵中柱有一個(gè)空心轉(zhuǎn)子和繞組，當(dāng)電流流入繞組時(shí)，活動(dòng)繞組根據(jù)電流方向向里或向外作直線運(yùn)動(dòng)。圖2-3-4活動(dòng)繞組型電動(dòng)機(jī)1接蓄電池，2驅(qū)動(dòng)力方向，3固定磁鐵，4活動(dòng)繞組二、微電機(jī)式執(zhí)行器1．直行式微電機(jī)（2）活動(dòng)磁鐵型電動(dòng)機(jī)活動(dòng)磁鐵型電動(dòng)機(jī)有一個(gè)固定的磁場(chǎng)繞組和一個(gè)提供驅(qū)動(dòng)力的活動(dòng)磁鐵。磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向取決于電源極性。磁鐵的行程有一定限制，只能達(dá)到磁鐵長(zhǎng)度的一半，而繞組寬度必須等于其行程。圖2-3-5活動(dòng)磁鐵型電動(dòng)機(jī)1接蓄電池，2驅(qū)動(dòng)力方向，3活動(dòng)磁鐵，4固定繞組二、微電機(jī)式執(zhí)行器2．旋轉(zhuǎn)式微電機(jī)（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。汽車上經(jīng)常使用的步進(jìn)電機(jī)有永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、變磁阻型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三種。①永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)它的轉(zhuǎn)子為一個(gè)兩極的永久磁鐵，定子有兩對(duì)獨(dú)立的繞組A-A1和B-Bl。當(dāng)電流流入其中一對(duì)繞組時(shí)，按照磁力同性相斥、異性相吸的原理，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)90°，依次把4個(gè)極性適當(dāng)?shù)碾娒}沖傳給電動(dòng)機(jī)，就能使它轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于流入的第一個(gè)脈沖的極性。優(yōu)點(diǎn)：在定子未通電前，永久磁鐵的磁性可使轉(zhuǎn)子保持定位，因此電動(dòng)機(jī)的這種性質(zhì)使它具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大。

二、微電機(jī)式執(zhí)行器2．旋轉(zhuǎn)式微電機(jī)（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)②變磁阻型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電機(jī)有一個(gè)軟鐵制成的齒輪轉(zhuǎn)子和一個(gè)比轉(zhuǎn)子有更多磁場(chǎng)的繞線定子。圖示的是一個(gè)三相、15°步進(jìn)角電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)圖。它的轉(zhuǎn)子有8個(gè)齒，定子有12個(gè)磁極，磁極繞組的電流只能單向輸入。步進(jìn)位置數(shù)可以按以下公式計(jì)算：式中S為定子上的磁極數(shù)，R為轉(zhuǎn)子上的齒數(shù)

圖2-3-7變磁阻型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1、2、3分別為1、2、3相二、微電機(jī)式執(zhí)行器③混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是前述兩種型式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的組合。如圖所示，其轉(zhuǎn)子類似交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，在兩個(gè)帶齒的爪形鐵環(huán)之間，設(shè)置一塊有軸向磁性的永久磁鐵，使轉(zhuǎn)子形成兩組磁極。這種型式電動(dòng)機(jī)的工作原理和永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相類似，它的轉(zhuǎn)矩大，步進(jìn)率高。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子慣性大。（2）伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)亦稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它具有一種服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作的功能，在信號(hào)到來(lái)之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)到來(lái)之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)信號(hào)消失時(shí)轉(zhuǎn)子立即自行停轉(zhuǎn)。具有可控性好、穩(wěn)定性高和響應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。圖2-3-8混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1，3-爪形鐵環(huán)，2-永久磁鐵，4-轉(zhuǎn)子，5-定子三、壓電式執(zhí)行器

壓電式執(zhí)行器是利用壓電陶瓷材料制成的，它可隨時(shí)加在其上面的電磁場(chǎng)強(qiáng)弱來(lái)改變厚度。例如把88個(gè)直徑為12mm厚度為0.5mm的壓電陶瓷疊加在一起，施加約500V的直流電壓時(shí)，它可伸長(zhǎng)50μm，若將其與液壓回路的行程增大機(jī)構(gòu)配合使用，最終可能增長(zhǎng)2mm的行程。第四節(jié)汽車電控系統(tǒng)一、汽車運(yùn)行環(huán)境對(duì)電控元件的基本要求單線制供電抗干擾穩(wěn)定性可靠性（魯棒性）采樣周期（香農(nóng)定理）二、常用的控制方法1．開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，若系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響，則稱其為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)圖2-4-1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)二、常用的控制方法（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，ECU根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)傳感器信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)所處的運(yùn)行工況，再根據(jù)保存在CPU中的噴油MAP圖，計(jì)算出最佳的噴油量，并經(jīng)輸出級(jí)放大后，通過(guò)控制噴油器的噴油脈寬來(lái)精確地控制混合氣的空燃比，即給定控制系統(tǒng)一個(gè)輸入，希望產(chǎn)生一個(gè)期望輸出。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但其控制精度直接依賴于所設(shè)定的噴油MAP圖和一些基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精度，以及噴油器的調(diào)整與校定。當(dāng)噴油器及發(fā)動(dòng)機(jī)的性能由于長(zhǎng)期運(yùn)行、磨損、老化等而出現(xiàn)性能變化時(shí)（即系統(tǒng)模型參數(shù)發(fā)生了變化），則混合氣的濃度就不能準(zhǔn)確地保持為預(yù)定的空燃比。二、常用的控制方法（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制又稱反饋控制，系統(tǒng)將輸出信號(hào)通過(guò)反饋環(huán)節(jié)在輸入端與輸入信號(hào)進(jìn)行比較圖2-4-2閉環(huán)控制系統(tǒng)二、常用的控制方法（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)

燃油噴射系統(tǒng)閉環(huán)控制。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上安裝一個(gè)氧傳感器，該傳感器檢測(cè)排氣中氧氣的含量，以判斷混合氣的濃度。若氧含量大，說(shuō)明混合氣稀，應(yīng)增大噴油量；反之，應(yīng)減少噴油量。反饋環(huán)節(jié)將檢測(cè)出的反映空燃比的信號(hào)反饋到ECU，與設(shè)定的目標(biāo)空燃比進(jìn)行比較，得出誤差信號(hào)，并把此誤差信號(hào)作為輸入信號(hào)再次輸入，從而修正了控制所產(chǎn)生的誤差。燃油噴射系統(tǒng)的閉環(huán)控制可以達(dá)到較高的控制精度，可消除因產(chǎn)品制造差異或磨損、老化等原因引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。

二、常用的控制方法2．控制理論在汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用（1）PID控制（2）最優(yōu)控制（3）自適應(yīng)控制（4）模糊控制（5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第三章汽油機(jī)電子控制技術(shù)總論電控汽油機(jī)的功能：①噴油系統(tǒng)能提供正確的混合氣空燃質(zhì)量比的控制；②確保所有發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況正確和精確的點(diǎn)火定時(shí)；③能夠檢測(cè)和控制大量的其他參數(shù)，例如怠速轉(zhuǎn)速、排氣再循環(huán)、空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)和燃油蒸發(fā)排放物，以確保在所有環(huán)境下均有相當(dāng)好的性能。本章內(nèi)容：第一節(jié)汽油機(jī)電控燃油噴射技術(shù)第二節(jié)汽油機(jī)電控點(diǎn)火技術(shù)第三節(jié)汽油機(jī)電控可變技術(shù)第四節(jié)汽油機(jī)廢氣再循環(huán)技術(shù)第一節(jié)汽油機(jī)電控燃油噴射技術(shù)一、電控燃油噴射的概念發(fā)動(dòng)機(jī)需要提供連續(xù)的可燃混合氣。通過(guò)測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，并按規(guī)定的空燃比計(jì)量燃油的供給量。燃油噴射系統(tǒng)測(cè)量進(jìn)氣量，確定燃燒所需的燃油量，再通過(guò)控制噴油器噴油時(shí)間精確配制，使一定量的燃油以一定壓力通過(guò)噴油器噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道或氣缸內(nèi)與相應(yīng)空氣形成可燃混合氣。電控燃油噴射（ElectronicFuelInjection，EFI）系統(tǒng)采用多種傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)ECU計(jì)算處理，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下均能獲得最佳的空燃比，可有效地提高和改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到排氣凈化的目的。二、燃油噴射系統(tǒng)的分類1．按控制方式分類（1）機(jī)械控制式燃油噴射系統(tǒng)。利用機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)燃油連續(xù)噴射，為缸內(nèi)噴射系統(tǒng)，即系統(tǒng)將汽油直接噴射到氣缸內(nèi)部，采用氣動(dòng)式混合氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空燃比。（2）機(jī)電結(jié)合式燃油噴射系統(tǒng)。在機(jī)械控制式燃油噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個(gè)燃油壓差調(diào)節(jié)器、部分傳感器和電子控制器，由機(jī)械機(jī)構(gòu)與電控裝置結(jié)合實(shí)現(xiàn)燃油噴射。（3）電子控制式燃油噴射系統(tǒng)。由ECU直接控制燃油噴射。根據(jù)控制方式不同，電子控制式燃油噴射系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)等。

二、燃油噴射系統(tǒng)的分類2．按噴油器數(shù)量分類（1）單點(diǎn)燃油噴射（SinglePointInjection，SPI）系統(tǒng)（2）多點(diǎn)燃油噴射（MutiportPointInjection，MPI）系統(tǒng)圖3-1-2噴油器的安裝位置（a）單點(diǎn)噴射，（b）多點(diǎn)噴射二、燃油噴射系統(tǒng)的分類3．按噴油器噴油部位分類（1）缸內(nèi)噴射系統(tǒng)（2）進(jìn)氣管噴射系統(tǒng)

圖3-1-3噴油器噴油位置（a）缸內(nèi)噴射，（b）進(jìn)氣管噴射二、燃油噴射系統(tǒng)的分類4．按噴油器噴油方式分類（1）連續(xù)噴射系統(tǒng)（2）間歇噴射系統(tǒng)①同時(shí)噴射②分組噴射③順序噴射5．按電子控制系統(tǒng)的控制模式分類（1）開(kāi)環(huán)控制（2）閉環(huán)控制三、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣的要求1．空燃比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響理論空燃比的意義，A/F=14.7

燃燒1kg燃油所消耗的空氣不一定是理論所需求的空氣量（14.7）當(dāng)A/F為16時(shí)，混合氣較稀，有利于汽油完全燃燒，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性最好，稱其為經(jīng)濟(jì)空燃比

當(dāng)A/F約為12．5時(shí)，其燃燒速度最快，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性最好，稱其為功率空燃比。三、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣的要求2．發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況對(duì)混合氣的要求發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，隨著工況不斷變化，對(duì)其混合氣空燃比的要求也不同（1）穩(wěn)定工況①怠速和小負(fù)荷工況節(jié)氣門關(guān)閉，吸入氣缸內(nèi)的可燃混合氣不僅數(shù)量極少，汽油霧化蒸發(fā)也不良，為保證混合氣能正常燃燒，必須提高其濃度，圖中的A點(diǎn)。小負(fù)荷工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)混合氣成分的要求圖中的AB段。三、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣的要求（1）穩(wěn)定工況②中等負(fù)荷工況此時(shí)節(jié)氣門有足夠大的開(kāi)度，可供給稀混合氣，以獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性，圖BC段，A/F約為16～17

③大負(fù)荷和全負(fù)荷工此時(shí)應(yīng)隨節(jié)氣門開(kāi)度開(kāi)大而逐漸加濃混合氣，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)功率的要求，CD段。在節(jié)氣門全開(kāi)之前所有的部分負(fù)荷工況都應(yīng)按經(jīng)濟(jì)混合氣配制。只是在全負(fù)荷工況時(shí)，為獲得該工況下的最大功率，必須供給功率混合氣，D點(diǎn)。三、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可燃混合氣的要求（2）過(guò)渡工況①冷啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)要求供給濃混合氣，以保證混合氣中有足夠的汽油蒸汽，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利啟動(dòng)②暖機(jī)由于溫度較低、燃油霧化較差，需要空燃比較小的濃混合氣。③加速和減速

加速時(shí)，節(jié)氣門突然開(kāi)大，進(jìn)氣管壓力隨之增加，由于汽油的流動(dòng)慣性和進(jìn)氣管壓力增大后汽油蒸發(fā)量的減少，大量的汽油顆粒被沉積在進(jìn)氣管壁面上，形成較厚油膜，而進(jìn)入氣缸內(nèi)的實(shí)際混合氣則瞬時(shí)被稀釋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。為此，應(yīng)向進(jìn)氣管噴入一些附加汽油，以獲得良好的加速性能。減速時(shí)，節(jié)氣門突然關(guān)閉，由于慣性作用發(fā)動(dòng)機(jī)仍保持很高的轉(zhuǎn)速，因此進(jìn)氣管真空度急劇增高，促使附著在進(jìn)氣管壁面上的汽油蒸發(fā)汽化，并在空氣量不足的情況下進(jìn)入氣缸，造成混合氣過(guò)濃，嚴(yán)重時(shí)甚至熄滅，應(yīng)供給較稀的混合氣。四、電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1．實(shí)現(xiàn)精確的空燃比的控制2．響應(yīng)速度快，能適應(yīng)各種工況要求3．能夠更充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸容積

4．更節(jié)能，更環(huán)保5．便于利用進(jìn)氣諧振控制技術(shù)（提高充氣效率）6．燃燒質(zhì)量更高、排放更低7．進(jìn)氣更順暢，排氣更充分（無(wú)喉管，疊開(kāi)角大）8．冷啟動(dòng)性能好9．易與現(xiàn)代控制技術(shù)相配合，不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能五、汽油噴射系統(tǒng)的組成

電控汽油噴射系統(tǒng)大致分為三個(gè)部分：進(jìn)氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)

1．進(jìn)氣系統(tǒng)圖3-1-6電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)（a）旁通空氣式，（b）直接供氣式1空氣濾清器，2空氣流量傳感器，3怠速控制閥，4進(jìn)氣歧管，5動(dòng)力腔，6節(jié)氣門體五、汽油噴射系統(tǒng)的組成1．進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器和進(jìn)氣歧管組成（1）空氣濾清器空氣濾清器的作用是清除空氣中的塵土和沙粒，向進(jìn)氣系統(tǒng)提供清潔的空氣，以減少氣缸、活塞、活塞環(huán)的磨損，并可消除進(jìn)氣噪聲，防止回火所造成的危險(xiǎn)。（2）進(jìn)氣歧管

進(jìn)氣歧管是指節(jié)氣門體之后到氣缸蓋進(jìn)氣道之前的進(jìn)氣管道。它的作用是將空氣/汽油混合氣由節(jié)氣門體分配到各缸進(jìn)氣道。對(duì)于汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)而言，進(jìn)氣歧管則是將潔凈的空氣分配到各缸進(jìn)氣道。為了促進(jìn)空氣混合氣的流通，進(jìn)氣歧管可利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣或循環(huán)冷卻液進(jìn)行加熱。諧振進(jìn)氣系統(tǒng)是利用進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣壓力波與進(jìn)氣周期調(diào)諧，使進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力增強(qiáng)，從而增加進(jìn)氣量。五、汽油噴射系統(tǒng)的組成2．燃油供給系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)汽油泵將燃油從油箱里泵出，先經(jīng)汽油濾清器過(guò)濾，再經(jīng)油壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)油壓，使油路中的油壓高于進(jìn)氣管壓力300kPa左右，最后經(jīng)燃油分配管分配到各缸噴油器。油壓調(diào)節(jié)器可將噴油器前后壓力差始終保持恒定，使噴油器的噴油量只取決于噴油時(shí)間。當(dāng)噴油器接收到ECU發(fā)出的噴油指令時(shí)，再將燃油噴射在進(jìn)氣門附近，并與空氣供給系統(tǒng)提供的空氣混合形成霧化良好的可燃混合氣。

1油箱，2電動(dòng)汽油泵，3輸油管，4回油管，5噴油器，6油壓調(diào)節(jié)器，7燃油分配管，8汽油濾清器五、汽油噴射系統(tǒng)的組成3．電子控制系統(tǒng)電子控制汽油噴射系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況變化，確定汽油的最佳噴射數(shù)量。該系統(tǒng)由各種傳感器、執(zhí)行器和電控單元（ECU）組成。電控系統(tǒng)將傳感器采集到的信息，由輸入裝置傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧D(zhuǎn)換成控制指令，以控制噴油器的噴油時(shí)刻及噴油持續(xù)時(shí)間，控制點(diǎn)火正時(shí)及

點(diǎn)火能量，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工況狀態(tài)。五、汽油噴射系統(tǒng)的組成3．電子控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的傳感器包括（1）空氣流量傳感器。葉片(翼板)式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式