汽车汽车电子课件.ppt

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1、汽车电子刘学术内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的应用4.在安全方面的应用5.舒适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/72大连理工大学 汽车工程学院1.1 概述汽车电子：是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置需要和车上机械系统进行配合使用，即所谓的“机电结合”的汽车电子装置，包括：发动机控制系统底盘控制系统车身电子控制系统2013/73大连理工大学 汽车工程学院概述续车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系，包括：汽车信息系统（行车电脑）导航系统汽车音响及电视娱乐系统车载通信系统上网设备等汽车电

2、子的作用：提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。2013/74大连理工大学 汽车工程学院1.2 汽车上的电子系统电源系统：包括蓄电池、发电机和调节器。蓄电池与发电机并联，停车与起动时，蓄电池供电；工作后，发电机供电，并向蓄电池充电。蓄电池发电机去仪表2013/75大连理工大学 汽车工程学院汽车上的电子系统起动电机：包括起动电机和操纵装置。2013/76大连理工大学 汽车工程学院汽车上的电子系统发动机点火系统：传统蓄电池点火系统：包括点火线圈、断电器、分电器、点火开关等晶体管电感放电点火和可控硅电容放电点火：包括点火线圈、控制电路、点火开关等电子控制点火系统：包括点火线圈、ECU、点火开关等

3、点火系统2013/77大连理工大学 汽车工程学院汽车上的电子系统发动机电子控制系统：主要有电子控制燃油喷射系统、电控化油器和发动机综合控制系统等，其作用是利用电子技术对发动机的燃油喷射、点火时刻、怠速转速、废气再循环等进行控制，从而获得最佳动力性、经济性并能降低污染。底盘电子控制系统：目前主要有电子控制自动变速器、电子控制制动防抱死系统、电子控制悬架系统、电子控制动力转向系统、防撞安全气囊系统等。2013/78大连理工大学 汽车工程学院汽车上的电子系统照明及灯光信号系统：随着科技发展，汽车性能的提高，汽车的照明及信号系统广泛采用电子控制装置，如灯光延时控制、前大灯自动调光。仪表系统：包括车速里

4、程表、机油压力表、电流表、燃油量表等。其作用是将汽车的主要运行参数和状态参数及时地显示给驾驶员，而且采用数字式代替原来的电磁式。附属电子系统：包括电控雨刮器、电控洗涤器、电动门窗、电动座椅、汽车空调等。其目的是提高驾驶的方便性与乘坐的舒适性。2013/79大连理工大学 汽车工程学院1.3 汽车电子控制系统基本组成汽车电子控制系统一般由传感器、控制单元和执行元件三大部分组成。ECU输入处理计算处理输出处理被控制机械装置执行元件第一类传感器(机械装置的状态)第二类传感器(周围环境的状态)第三类传感器(对驾驶员指示操作)2013/710大连理工大学 汽车工程学院1.4 汽车电子技术的应用转向灯、制动

5、灯、示宽灯、电喇叭等传统汽车电器电源用电设备蓄电池：6V、12V、24V发电机：直流、交流起动机点火装置照明装置信号装置刮水器、洗涤器暖风与空调器点火线圈、分电器、火花塞大灯、雾灯、尾灯、牌照灯、室内灯等仪表：电流表(或电压表)、水温表、机油压力表、燃油表、车速/里程表等2013/711大连理工大学 汽车工程学院汽车电子技术的应用新型电子装置发动机：燃油喷射控制（EFI）、进气压力控制、点火控制（ESA）、爆震控制、怠速控制（ISC）、排放控制（EGR）底盘：传动系（自动变速器ECT、防滑差速器LSD）、转向系（动力转向EPS、四轮转向4WS）、制动系（ABS）、行驶系（ASR、巡行控制CCS

6、）、悬架控制TEMS安全性：自动安全带、安全气囊、雷达定位、倒车报警、防盗系统车身：电动车窗（天窗）、电动门锁、电动后视镜、电动天线、自动空调、自动坐椅、电视机、收放机信息与通信：电子仪表显示、导航系统、车用电话、车用传真2013/712大连理工大学 汽车工程学院内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的应用4.在安全方面的应用5.舒适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/713大连理工大学 汽车工程学院2.1电控燃油喷射系统（EFI）原理：节气门开度控制进气量，经空气流量计计算，ECU根据空气量确定喷油量。2013/714大连理工大学 汽车工程学院EFI优点混合气分配和燃油雾化

7、好提高功率50%，节约燃油5-10%减少排放污染空燃比适宜，混合气燃烧充分充气效率高，发动机功率大，加速性和启动性好。2013/715大连理工大学 汽车工程学院2.2 空气流量传感器主要用于计量进入气缸的空气量，有空气流量计和空气压力传感器两种。空气流量计：是电控系统主要传感器，发动机根据其信号调整喷油量。分为质量型和体积型两种。2013/716大连理工大学 汽车工程学院卡门旋涡式空气流量计类别：体积流量型原理：利用卡门旋涡发生器产生旋涡。空气流量大，则产生的旋涡多，反之则少。利用超声波或光电管可检测旋涡的多少，进而得知空气的流量。2013/717大连理工大学 汽车工程学院叶片式空气流量计类别

8、：体积流量型原理：利用空气流过叶片使叶片翻转，通过电位计检测叶片翻转的角度，进而获得空气的流量。2013/718大连理工大学 汽车工程学院热线、热膜式空气流量计类别：质量流量型原理：利用热交换原理，通过控制电路测量白金热线或热膜被空气带走的温度来测量进气量。2013/719大连理工大学 汽车工程学院2.3 进气压力传感器进气岐管绝对压力传感器是测量空气进气量的传感器，根据进气管压力的变化，其自身的阻值也发生变化。ECU根据电压的变化判断进气量。2013/720大连理工大学 汽车工程学院进气压力传感器工作原理：空气量越大（真空度越低）进气歧管压力越高硅膜片变形越大应变电阻变化越大电信号放大输出给

9、发动机ECU2013/721大连理工大学 汽车工程学院2.4 节气门位置传感器 VCC：传感器电源端子，由ECU提供。VTA：节气门开度信号端子。节气门开度越大，VTA-E2间电阻越大，开度电压信号越大。IDL：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合；反之，怠速开关断开。E2：传感器通过ECU接地。功用：检测节气门开度。2013/722大连理工大学 汽车工程学院2.5 曲轴位置和转速传感器功用：转速传感器用于检测发动机转速，有光电式、霍尔式和电磁式三种。2013/723大连理工大学 汽车工程学院2.6 温度传感器（水、气）功用：感知冷却液温度和进排气温度，并将信号输出给ECU，用于调整喷油量

10、2013/724大连理工大学 汽车工程学院2.7 氧传感器功用：安装在排气管上，用于检测排气中氧的含量，使ECU了解混合气的浓稀程度，进而调节喷油量。2013/725大连理工大学 汽车工程学院2.8 爆震传感器功用：用于检测发动机是否发生爆震。爆震发生时缸体的震动幅度和频率会增大，传感器检测后通知ECU来控制点火时间（推迟点火）来抑制爆震的发生。2013/726大连理工大学 汽车工程学院2.9 ECU功用：根据各传感器输入数据计算相应的技术参数(如空气/燃油混合量、喷油时间、喷油压力等)，然后输出指令使相应的执行元件动作，实现控制。2013/727大连理工大学 汽车工程学院ECU的控制类型开环

11、控制：车内的电脑按照预先设定的程序来调整喷油量、进气量等相关参数，不涉及自身对尾气的检测。闭环控制：是指在车的排气管的三元催化器附近安装氧传感器，以检测尾气中氧的浓度并把数值传回电脑，电脑再基于测定的氧浓度值来调整喷油和进气等相关量值；也就是说电脑对发动机进气、进油和排放实施整个过程的监测，形象地说就是“闭环控制”。2013/728大连理工大学 汽车工程学院2.10 执行元件包括电动汽油泵、油压调节器、喷油器、电磁线圈、伺服电机、电磁怠速开关、电磁阀、怠速控制装置等。电动油泵：负责从油箱中吸油并给燃油加压。2013/729大连理工大学 汽车工程学院油压调节器功用：使燃油供给系统的压力与进气管压

12、力之差即喷油压力保持恒定。喷油压力=供油压力进气管压力2013/730大连理工大学 汽车工程学院喷油器是电控发动机的主要执行部件之一。喷油时刻和持续时间由ECU来控制。2013/731大连理工大学 汽车工程学院油压脉冲衰减器功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统保持压力稳定。原理：油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀，膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压。2013/732大连理工大学 汽车工程学院怠速控制阀功用：根据发动机运行情况，与电脑配合自动调节进入空气量。2013/733大连理工大学 汽车工程学院内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的应用4.在安全方面的应用5.舒

13、适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/734大连理工大学 汽车工程学院3.1电控自动变速器通过液力传动和微电脑控制换挡，可以消除或降低动力传递系统中的冲击和动载，使汽车起步平稳，行驶时能自动适应行驶阻力和发动机工况的变化，使挡位变换快而平稳，提高汽车的乘坐舒适性和平均速度，从而获得最佳的燃油经济性和动力性，最大幅度延长发动机和传动系零部件的寿命。优点：取消了离合器踏板和变速操作杆，减轻驾驶疲劳强度；选择适当的行驶模式，使发动机经常工作在经济转速区域，减小排放污染。2013/735大连理工大学 汽车工程学院3.2 ABS当车辆制动时，如果车轮抱死滑动，则车轮与路面间的侧向附着能力将完全消失

14、。如果只是前轮制动抱死滑移而后轮还在转动，则汽车将失去转向能力。如果后轮抱死而前轮滚动，即使汽车受到很小的侧向干扰，也会产生侧滑（甩尾）现象。这些都极易造成严重交通事故。ABS把车轮的滑动率控制在15-20%，使轮胎与路面间产生最大的附着系数。2013/736大连理工大学 汽车工程学院ABS的功用缩短制动距离附着力大则制动距离短防止车轮转向制动时因转向内外轮横向附着力差所造成的侧滑。改善轮胎的磨损状态。抱死时轮胎磨损不均匀。防止因制动油管漏油造成制动完全失效的隔断功能。减轻制动踏板踩下时的力，提升制动辅助效果驾驶员不用点刹来获得好的刹车效果2013/737大连理工大学 汽车工程学院3.3 AS

15、R驱动防滑控制系统ASR（Anti Slip Regulation）TRC（TRaction Control system)功用：当汽车在低附着系数的路面上行驶时，或是在开始起动或急加速时，驱动车轮会产生滑转，这时,驱动防滑转控制系统通过降低发动机的输出转矩或控制制动系统的制动力等来减小传递给驱动车轮的驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面之间的附着力而导致驱动轮滑转，提高车辆的通过性，改善汽车的方向操纵性和行驶稳定性。2013/738大连理工大学 汽车工程学院3.4电控悬架系统汽车的悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。功用：缓和并衰减由地面引起的对车身的冲击和振动

16、，同时传递作用在车辆和车架之间的各种力和力矩。行驶车辆的平顺性和稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标。但二者对悬架的刚度和阻尼的要求是互相排斥的。2013/739大连理工大学 汽车工程学院理想的悬架理想的悬架应该是车辆在不同的载质量、不同行驶条件和行驶工况下，其弹簧的刚度和减震器阻尼也不同，以便能同时满足车辆的平顺性和稳定性的需要。电控悬架基本功能：车身高度调整、减震器阻尼控制和弹簧刚度控制三种。2013/740大连理工大学 汽车工程学院3.5 电控动力转向系统随着动力转向系统在汽车上的普及，对其性能的要求已不再是为了减轻操作强度，而是能根据车速与行驶条件的不同，产生相应的、合适的转向力，从而提

17、高汽车行驶的操纵稳定性。理想的动力转向系统应在汽车停车状态或低速行驶时提供足够的助力，使转向轻便；在汽车高速行驶时，则助力很小或无助力，以保证驾驶员有足够的“路感”。为了使汽车动力转向系统达到这样的性能，在汽车上应用了电子控制动力转向系统。2013/741大连理工大学 汽车工程学院内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的应用4.在安全方面的应用5.舒适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/742大连理工大学 汽车工程学院4.1防撞安全气囊系统汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞导致驾驶员和乘员受伤的主要为二次碰撞安全带和安全气囊属于被动保护装置主要作用：在汽车发生碰撞瞬间，在驾驶员或

18、乘员与汽车内构件间迅速填充一个气垫，承受并缓冲驾驶员或乘员头部与身体上部产生的惯性力，达到减轻人体遭受伤害程度的目的。安全带和安全气囊必须配合使用，才能起到保护作用。2013/743大连理工大学 汽车工程学院双防撞安全气囊系统2013/744大连理工大学 汽车工程学院多防撞安全气囊系统2013/745大连理工大学 汽车工程学院安全气囊引爆过程撞车10ms后，达到引爆极限时，点火器引爆，产生大量的炽热气体。此时，由于惯性驾驶员仍然坐着。20ms后驾驶员开始移动，但还没有达到气囊。40ms后气囊已完全涨起，驾驶员逐渐向前移动，安全带被拉长，人的部分冲击能量被吸收。60ms后驾驶员开始冲向气囊。20

19、13/746大连理工大学 汽车工程学院安全气囊引爆过程80ms后驾驶员头部和身体上部撞向气囊。气囊的排气口打开，其中的气体在高压下均匀地溢出，以吸收能量。100ms后车速降为0，这时对车内乘员来说危险期已经结束。110ms后驾驶员向前移动已经达到最大距离，随后身体开始向后移动，回向座位。这时大部分气体已从气囊中溢出。2013/747大连理工大学 汽车工程学院内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的应用4.在安全方面的应用5.舒适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/748大连理工大学 汽车工程学院5.1电动门窗系统也称自动门窗，驾驶员和乘客用开关就能自动升降的门窗玻璃。基本组成

20、：在每个车窗装一个直流永磁电动机，通过一个三挡位的摇臂开关改变电动机的极性，以操纵车窗的升降。该系统除驾驶座主开关外，还有各个车门开关、乘客门窗玻璃升降驱动电机、主继电器、电动门窗短路器、窗锁开关等。2013/749大连理工大学 汽车工程学院5.2电动可调座椅系统分为两向、四向和六向可调三种两向：只能前、后移动，早期轿车及货车上四向：前、后+高、低，低档次客车或轿车上六向：除座椅可进行前、后移动外，也可以分别对座椅的前部、后部的高低以及靠背斜度进行调整。2013/750大连理工大学 汽车工程学院5.3电动后视镜系统功用：供驾驶员观察汽车左右两侧行人、车辆以及其他障碍物的情况。结构：每个后视镜背

21、后都装有两个可逆永磁电动机，一个电动机控制垂直方向的倾斜运动，另一个电动机控制水平方向的倾斜运动。向左摆动向右摆动向上摆动向下摆动2013/751大连理工大学 汽车工程学院5.4汽车自动空调系统传统空调由于对车外温度不能进行感应，对车内温度传感精度不高，正逐渐被自动空调系统所代替。自动空调系统在普通手动空调系统的基础上，增加了电子器件，如各种传感器、程序装置、伺服电机和控制模块等，实现车内温度的自动调节。2013/752大连理工大学 汽车工程学院汽车自动空调系统的组成输入元件车内、外温度传感器蒸发器温度传感器阳光传感器水温传感器空气质量传感器等空调控制器ECU执行机构鼓风机伺服电机压缩机201

22、3/753大连理工大学 汽车工程学院5.5巡航控制系统功用：当风力和路况等因素引起车速变化时，系统会在发动机功率允许的范围内自动调节以保证行驶速度的恒定。路况变化时，驾驶员可重新操纵汽车，使驾驶过程变得简便、轻松和舒适。组成输入装置：控制开发、恒速开关、车速传感器等。循环控制系统ECU执行器2013/754大连理工大学 汽车工程学院巡航系统的类型电动式巡航系统：由传感器、电控单元、执行元件、故障自诊断装置和操作开关等组成真空式巡航系统：由控制开关、真空系统和控制电路等组成。整个系统的控制目标是节气门。2013/755大连理工大学 汽车工程学院内容简介1.概述2.在发动机上的应用3.在底盘部分的

23、应用4.在安全方面的应用5.舒适性方面的应用6.在信息方面的应用2013/756大连理工大学 汽车工程学院6.1汽车卫星定位导航系统汽车装有导航系统后，可通过语音导航和显示面板上的地图，在车内就能检查到当前位置，并可以引导驾乘人员到达目的地。另外，汽车导航系统还可提供信息终端和娱乐设备的功能。2013/757大连理工大学 汽车工程学院导航系统的类型自行导航系统：利用随车安装的车速传感器和陀螺传感器，根据车辆的行驶轨迹计算车辆的相对位置，从而测定当前位置。GPS：利用从三个或三个以上GPS卫星发出的信号来测定车辆的正确位置。2013/758大连理工大学 汽车工程学院导航系统的类型DGPS（差分全球卫星定位系统）：使用陆上基地计算GPS误差，并通过多元FM广播进行发射。汽车上的接收器获得误差信号后校正车辆的当前位置，因此，DGPS精度（5-10m）优于GPS（200m）。混合导航系统：可计算车辆的位置（方向和当前位置）并制成轨迹，可以在地图上显示车辆的当前位置和车辆的轨迹，并将当前位置和轨迹与地图数据作比较，将车辆的位置与最近的道路连成一线。这样，即使在无GPS信号的区域（隧道等）也能导航。2013/759大连理工大学 汽车工程学院混合导航系统2013/760大连理工大学 汽车工程学院谢 谢2013/761大连理工大学 汽车工程学院