汽车网络分布图

1汽车电子控制技术一.现代汽车的网络化信息娱乐及媒体系统安全舒适/便利系统动力传动系统图l一1车载网络结构2二.当今汽车电子控制的关键技术1、线控技术(control-by-wire)图1-2线性控制转向系统汽车电子控制技术3汽车电子控制技术2.车载网络技术一般来说，汽车通信网络可以划分为四个不同的领域，每个领域都有其独特的要求。现有的主流汽车总线协议都无法适应所有的要求：(1)信息娱乐系统(2)高安全的线控系统（X-By-Wire）(3)车身控制系统(4)低端控制系统4汽车电子控制技术第一节汽车电子控制系统基础一、电子自动控制系统的一般组成图1-4电子控制系统的一般组成5汽车电子控制技术二、电子自动控制系统的分类电子工程自动控制系统的分类方式很多，一般有以下几种。1．按控制系统有无反馈环节分类2．按输入量变化的规律来分类3．按系统传输信号对时间的关系分类4．按系统输出量和输入量的关系分类另外，按系统主要组成元件的物理性质，可将控制系统分为电气控制系统、液压控制系统和电一液控制系统。6汽车电子控制技术三、汽车电子控制系统汽车电子控制系统可从两个方面进行分类：控制原理、车载集中控制系统信息传输。1.控制原理图1-5汽车电子控制系统的基本组成7汽车电子控制技术2．车载集中控制系统信息传输图1-13汽车电子控制系统的三个层次8汽车电子控制技术四、汽车电控单元的连接方式汽车电子控制系统是由多个控制单元（ECU）构成的复杂系统。每个电子控制单元其功能各不相同，它们相互配合才能完成整个任务。这些控制单元需要按一定的方式连接起来才能进行通信，常见是总线传输方式。在汽车内部用基于总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。（第二章详细介绍车载网络系统）9汽车电子控制技术第二章车载网络控制系统第一节车载网络控制系统概述一、车载网络控制系统的发展历程二、汽车网络技术的前景展望1．网络技术迅速在汽车中得到应用2．高速、实时、容错网络控制技术3．多媒体、高带宽的网络4．统一网络协议10汽车电子控制技术三、车载网络控制系统的术语1．控制局域网(CAN-ControllerAreaNetwork)2．多路传输3．模块4．数据总线图2-1BUS总线11汽车电子控制技术6．通信接口7．通信协议8．帧9.报文图2-2总线系统之间的通信12汽车电子控制技术四、CAN—BUS的组成CAN—BUS由控制器、收发器、数据传输终端、传输线组成。如图2-3所示。图2-3CAN—BUS的组成13汽车电子控制技术1.CAN总线的连接(图1-2所示)14汽车电子控制技术第二节CAN数据总线的传输原理与过程一、CAN数据总线的传输原理图2-8大众途安汽车CAN总线系统原理框图15汽车电子控制技术二、CAN总线的数据传递过程1．信息格式转换与请求发送信息图2-9CAN数据格式图2-10CAN信息16汽车电子控制技术3．发送信息如果总线空闲下来，事先存在发送存储器的“发动机转速信息”就会被发送出去，如图2-12所示。图2-12信息发送17汽车电子控制技术4．接收过程图2-13接收过程18汽车电子控制技术图2-13确认位(应答场)图2-14监控层工作原理(数据正确)(所有控制单元)图2-15接受层工作原理(可用仪表控制单元)19汽车电子控制技术第三节车载网络系统各个控制单元连接图2-19汽车数据总线拓扑结构汽车电子控制技术21汽车电子控制技术一、动力传动系统CAN总线中的控制单元1.动力传动系统总线的连接图2-20动力传动系统总线的连接22汽车电子控制技术2.动力传动系统中控制单元的组成位置图2-21所示，为动力传动系统中控制单元的组成及其位置。图2-2123汽车电子控制技术二、舒适/便利功能CAN总线控制单元1.舒适/便利功能CAN总线连接图2-22舒适/便利系统总线的连接24汽车电子控制技术2.舒适/便利系统控制单元的组成位置图2-23所示，为舒适/便利系统控制单元的组成及其位置。图2-23汽车电子控制技术25汽车电子控制技术三、信息娱乐系统CAN总线中的控制单元1.信息娱乐系统CAN总线的连接图2-24信息娱乐系统总线的连接26汽车电子控制技术2.信息娱乐系统中的控制单元的位置图2-25所示，为信息娱乐系统控制单元的组成及其位置。图2-2527汽车电子控制技术第四节LIN-BUS一、概述二、主要特性三、LIN的通信规则四、应用第五节CAN-BUS局域网自我诊断28汽车电子控制技术2．按喷射时序分(1)同时喷射(2)分组喷射图1-4同时喷射图1-5分组喷射29汽车电子控制技术(3)顺序喷射图3-6顺序喷射30汽车电子控制技术3．按空气量的检测方式分可将燃油喷射系统分为速度—密度型(D型)、体积一流量型(L型、LD型)和质量一流量型(LH型)三种。图1-7压力型(D型)l一空气滤清器；2一节气门；3一进气总管；4一进气歧管绝对压力传感器；5一发动机控制模块图1-8翼片式(L型)l一空气滤清器；2一测量叶片；3一进气总管；4一缓冲叶片；5一电位计；6一ECU31汽车电子控制技术图1-9卡门涡流式(LD)型l一空气滤清器；2一ECU；3、6一超声波传感器；4一进气总管；5一节气门；7一涡流发生体图1-10热线式(LH型)1一空气滤清器；2一热线；3一节气门；4一进气总管；5一热线式空气流量计；6一ECU32汽车电子控制技术图1-11MotronicME7.1.1系统简图1-活性碳罐；2-空气切断阀；3-碳罐电磁阀；4-歧管压力传感器；5-喷油器；6-点火线圈和火花塞；7-凸轮轴位置传感器；8-二次空气泵；9-二次空气阀；10-空流量气计；11-节气门体；12-EGR阀；13-爆震传感器；14-曲轴位置传感器；15-冷却液温度传感器；16-氧传感器17-电控单元；18-诊断接口19-故障灯；20-防盗系统；21-油箱压力传感器；22-油箱；23-加速踏板；24-蓄电池33汽车电子控制技术五、发动机管理系统的工作过程图1-14发动机控制单元与整个网络系统34汽车电子控制技术图1-16发动机电子控制系统35汽车电子控制技术第二节燃油闭环控制子系统一、燃油闭环控制子系统的组成图1-17燃油喷射系统气缸组I1发动机控制单元13燃油泵14燃油泵25喷油器，气缸组I7带进气温度传感器的空气质量流量计19氧传感器，气缸组I11节气门控制单元113加速踏板模块14温度传感器G6215发动机转速传感器16油箱17滤清器18燃油轨19燃油压力调节器气缸组II2发动机控制单元26喷油器，气缸组II8带进气温度传感器的空气质量流量计210氧传感器，气缸组II12节气门控制单元215发动机转速传感器36汽车电子控制技术5.曲轴位置/凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器亦称点火信号发生器，用于点火正时控制。传统点火系统中的曲轴位置传感器是分电器凸轮轴和断电器。这里所说曲轴位置传感器是指用于电子点火系统的。无论传统的、还是电子曲轴位置传感器，除用于点火正时控制外，还是检测发动机转速的信号源。（1）电磁感应式图1-34电磁感应式曲轴和凸轮轴位置传感器37汽车电子控制技术图1—35电磁感应式曲轴和凸轮轴位置传感器信号电压38汽车电子控制技术图1—42光电效应式凸轮轴位置传感器1一驱动轮；2一遮光盘；3一分火头39汽车电子控制技术图1-43光电效应式曲轴和凸轮轴位置传感器信号40汽车电子控制技术6.氧传感器（1）两点式氧传感器图1—44600℃工作温度时两点式λ探针的特性线a一浓混合气，空气不足；b一稀混合气，空气过剩41汽车电子控制技术7.加速踏板信号图1—53加速踏板传感器结构形式(a)单独的；(b)吊挂式；(c)座式FMPI1一传感器；2一汽车专用踏板；3～踏板支座42汽车电子控制技术8.燃油泵图1-58燃油泵工作示意图图1—59电动汽油泵43汽车电子控制技术9.喷油器发动机控制单元根据气缸作功顺序启动喷油器。发动机控制单元1启动气缸组I的喷油器，如图1-64所示，所有喷油器用固定夹直接固定在一根共用燃油轨上，并在相应进气门入口前直接喷射微小的雾化燃油颗粒,根据发动机的工况，喷入适量的燃油。发动机控制单元2启动气缸组II的喷油器。图1-64喷油器44汽车电子控制技术10.燃油箱液面传感器燃油箱燃油液面传感器的任务是检测燃油箱中当前燃油的液面状态，并将相应的信号发送给控制单元和仪表盘上的指示仪表。除了电动燃油泵、燃油滤清器等部件外，还有燃油箱燃油液面传感器，它也是汽油箱或柴油箱总成中的一个部件，以保证燃油能无故障地供给发动机(图1—69)。图1—69燃油箱燃油液面传感器1-燃油箱；2-电动燃油泵；3-燃油箱燃油液面传感器；4-浮子45汽车电子控制技术图1—70燃油箱燃油液面传感器结构1一插头；2一滑动触头弹簧；3一触头铆接点；4一电阻底板；5一定位销；6一双触头；7一浮子杠杆；8一浮子；9一燃油箱底板46汽车电子控制技术第三节点火闭环控制子系统一、点火系统发展概况电子控制点火系统主要由传感器、电脑(ECU)和点火执行器三部分组成,如图1-71所示。图1-71电子控制点火系统47汽车电子控制技术三、电子控制点火系统的分类1．按有无分电器分(1)有分电器式电子控制点火系统(2)无分电器式电子控制点火系统(又称直接点火系统)2.按控制方式分（1）闭环控制(2)开环控制48汽车电子控制技术电子控制点火系统，图1-72点火控制系统气缸组I1发动机控制单元13气缸组1带输出级的单火花点火线圈5气缸组1火花塞7带进气温度传感器的空气质量流量计19发动机转速传感器10温度传感器11节气门控制单元1，气缸组I13爆震传感器1与2，气缸组I15霍尔（凸轮轴）传感器1与3，气缸组I气缸组II2发动机控制单元24气缸组II带输出级的单火花点火线圈6气缸组II火花塞8带进气温度传感器的空气质量流量汁29发动机转速传感器12节气门控制单元2，气缸组II14爆震传感器3与4，气缸组II16霍尔（凸轮轴）传感器2与4，气缸组II49汽车电子控制技术四、爆震控制爆震控制是发动机ECU根据爆震传感器提供的爆震信号的强度和频度相应地推迟点火时间，防止爆震发生的控制。1．磁致伸缩式爆震传感器图1—73磁致伸缩式爆震传感器50汽车电子控制技术2．压电式爆震传感器图1—74压电式爆震传感器的结构与安装l一压电陶瓷；2一振动质量；3一壳体；4一螺钉；5一接触片；6一插头；7一发动机体；ν—振动速度图1—75爆震传感器的电压信号a一缸内气体压力；b一滤波的压力信号；c一爆震传感器的电压信号51汽车电子控制技术五、点火线圈此大众的点火线圈为单火花点火线圈，按点火系统分类属于无触点点火系统，除了无触点点火系统外还有有触点点火系统。1．有分电器式点火控制系统有分电器式点火系统电路如图1-76所示。图1-76有分电器式点火系统电路1一信号发生器2一ECU3一点火控制器4一点火线圈5一点火开关52汽车电子控制技术2．无分电器的点火控制系统无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式两大类。(1)二极管分配式图1-77二极管分配式同时点火的无分电器点火系统工作原理图l一1、4缸触发信号2一电子点火控制器3一控制部分4一稳压器5、8一一次线圈6一高压二极管7一二次线圈9—2、3缸触发信号53汽车电子控制技术(2)点火线圈分配式点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种形式。图1—78点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统1)同时点火图1—78点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统54汽车电子控制技术2)单独点火图1—79单独点火式无分电器点火系统55汽车电子控制技术第四节充气效率控制子系统充气效率控制有以下措施：可变气门、谐波增压、废气涡轮增压。一、可变气门可变气门技术包括可变配气正时技术和可变气门升程技术两部分。可变配气正时(variablevalvetiming，VVT)指的是发动机进(排)气门的开启时刻和开启持续时间能随发动机工况的不同而发生改变；而可变气门升程(v