第7章汽车电子控制技术基础-2015.

第7章汽车电子控制技术基础主讲：贠海涛汽车电器与电子技术青岛理工大学汽车与交通学院本章主要内容汽车电子控制系统的基本组成汽车传感器结构与常用传感器电子控制器的基本结构汽车常用执行器青岛理工大学汽车与交通学院7.1概述1.汽车电子控制技术发展概况20世纪60年代：燃油喷射、速度控制、制动防抱死等方面的电子控制装置，由晶体管分立元件组成；20世纪70年代初期：集成电路的应用；1976年，美国通用公司首次将微处理器应用于汽车发动机点火控制；20世纪90年代，信息技术在汽车上得到发展。电子化仪表、电子地图和GPS系统。青岛理工大学汽车与交通学院7.1概述现代汽车：微处理器为控制核心的控制系统已广泛地运用于汽车发动机、底盘及车身的各个系统中，汽车已成为机电一体化的产品。未来的汽车：高度智能化，应用功能强大的微型计算机，其综合处理信息的速度和能力更高，使各控制系统工作更加协调一致。红外摄像，微波雷达、激光雷达、超声波测距与测速雷达等汽车电子控制技术实现汽车自动驾驶也不会太遥远。车间距自动控制、障碍物监测和报警、汽车跑偏自动纠正、司机疲劳驾驶及酒后提醒报警等。青岛理工大学汽车与交通学院7.1概述2.汽车电子控制系统的基本组成传感器：将发动机的工况及状态、汽车的行驶工况和状态等物理参量转变为电信号，输送给电子控制器。电子控制器：对各传感器输入的电信号进行综合的处理，作出实时的判断，并输出控制信号。执行器：根据控制器的控制信号作出相应的控制动作，将控制参量迅速调整到设定的值，使控制对象工作在设定的状态。传感器电子控制器ECU执行器汽车青岛理工大学汽车与交通学院青岛理工大学汽车与交通学院3.汽车电子控制系统分类发动机电子控制系统点火控制系统、燃油喷射控制系统、发动机怠速控制系统、废气再循环控制系统、配气机构电子控制技术（可变气门正时系统，VVT）等。底盘电子控制系统制动防抱死控制系统、驱动防滑控制系统、自动变速箱控制系统、悬架电子控制系统、动力转向控制系统、巡航控制系统。车身电子控制系统自动空调、电子仪表、安全气囊、电子防盗系统7.1概述青岛理工大学汽车与交通学院青岛理工大学汽车与交通学院7.2传感器传感器的组成传感器的分类车用传感器的种类传感器的发展趋势青岛理工大学汽车与交通学院7.2.1传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。敏感元件转换元件测量电路辅助电源电路非电量电量青岛理工大学汽车与交通学院7.2.1传感器的组成敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。转换元件则将上述非电量转换成电参量。测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分。青岛理工大学汽车与交通学院传感器实例：电子式车速表青岛理工大学汽车与交通学院传感器实例：冷却液温度传感器青岛理工大学汽车与交通学院青岛理工大学汽车与交通学院青岛理工大学汽车与交通学院7.2.2传感器的分类按输入量分：温度、压力、速度、加速度、位移、湿度等；按测量原理分：电磁原理、固体物理学理论；按结构与物理性质分：结构型、物性型。青岛理工大学汽车与交通学院7.2.3传感器的发展趋势传感器的固态化、小型化传感器集成与多功能化传感器的智能化青岛理工大学汽车与交通学院7.3车用传感器发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等常用车用传感器青岛理工大学汽车与交通学院7.3车用传感器根据被测量分类：流量传感器位置传感器压力传感器温度传感器浓度传感器爆震传感器速度传感器碰撞传感器（加速度）青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器一、流量传感器概述1.空气流量传感器的功用与类型空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。（1）功用：电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器（2）流量传感器类型①根据检测进气量的方式分为D型（压力型）、L型（流量型）；②按其结构型式可分为翼片式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器D型（压力型）流量传感器：它依据发动机负荷状况，测出进气歧管中绝对压力的变化，并将其转换成电压信号，与转速信号一起送到ECU，作为确定基本喷油量的依据。怠速与加速时进气量相差40倍，最大流速达80m/s，D型流量传感器的检测精度不高，但价格低。L型（流量型）：检测吸入进气管的空气流量。分为体积型（翼片式、量芯式、卡门涡旋式）和质量型（热线式、热膜式），质量型空气流量传感器无运动部件，且气流流动阻力小工作性能稳定，检测精度高，但制造成本较高。热膜式寿命长。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器热丝式与热膜式流量传感器（1）基本结构感知空气流量的铂金属丝或铂金属膜、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热丝或铂金属膜电流并产生输出信号的控制线路板、空气流量传感器的壳体等。（2）特点响应速度快，检测精度不受进气气流脉动的影响，进气阻力小、无磨损部件。目前大多数中高档车如别克、尼桑、沃尔沃采用热丝式；马自达、捷达都市先锋、新捷达王、红旗CA7220E、桑塔纳2000GSi等采用热膜式。青岛理工大学汽车与交通学院结构青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器（3）工作原理把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂。控制电路热丝温度传感器防护网A：集成电路；RH：热线电阻RK：温度补偿电阻RA：精密电阻RB：电桥电阻青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器原理电路A：集成电路；RH：热线电阻RK：温度补偿电阻RA：精密电阻RB：电桥电阻青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器测量原理热丝温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热丝通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热丝RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热丝电流IH随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器（4）特性曲线青岛理工大学汽车与交通学院7.3.1流量传感器青岛理工大学汽车与交通学院7.3.2位置传感器1.曲轴位置传感器的分类曲轴位置传感器(CPS,CrankshaftPositionsensor)，又称为发动机转速与曲轴转角传感器。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.2位置传感器（1）曲轴位置传感器的功用曲轴位置传感器的功用：它采集发动机曲轴转速与曲轴转角信号送至电控单元，以便计算并控制喷油提前角与点火提前角。确定活塞处于压缩（或排气）冲程上止点的位置。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.2位置传感器（2）曲轴位置传感器的类型光电式、磁电式、霍尔式光电式：日产公爵王、三菱与猎豹吉普车磁电式：丰田系列车霍尔式：红旗CA7220E、切诺基吉普车捷达AT与GTX、桑塔纳2000GSi及3000、奥迪200轿车采用磁电式曲轴位置传感器与霍尔式凸轮轴位置传感器。青岛理工大学汽车与交通学院2.光电式曲轴位置传感器（1）结构：信号发生器和带缝隙和光孔的信号盘7.3.2位置传感器青岛理工大学汽车与交通学院信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。发光管分火头密封盖信号盘电路光敏二极管输出信号光敏二极管发光二极管遮光盘7.3.2位置传感器青岛理工大学汽车与交通学院工作原理图7.3.2位置传感器青岛理工大学汽车与交通学院7.3.2位置传感器（2）工作原理信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管（分别对应信号盘内圈孔和信号盘外圈孔）和电子电路组成。两只发光二极管分别正对着光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置（信号盘内圈孔）和转角（信号盘外圈孔）的脉冲信号。青岛理工大学汽车与交通学院7.3.2