汽车电子控制技术--中高职教学课件

中高职教学课件主讲：***制作：目录第一部分：汽车电子控制技术概述第二部分：电控汽油喷射系统第四部分：电子控制悬架系统第三部分：自动变速器第五部分：轮胎压力监测系统第九部分：车载网络系统第八部分：巡航控制系统第十部分：安全气囊系统第六部分：ESP系统第七部分：舒适电子系统第一部分：汽车电子控制技术概述一、汽车电子控制系统的组成及类型1.汽车电子控制系统的组成电子控制系统是指采用计算机等电子设备作为控制装置的自动控制系统。任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置（传感器）、电控单元（ECU）和执行器等三部分。如图1-1所示。传感器ECU执行器图1-1电子控制系统的组成2.汽车电子控制系统的类型电子控制系统有两种基本类型：即开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据各传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。而闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入ECU，ECU则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环控制系统高。二、汽车电子控制系统的部分应用简介1.发动机电子控制系统发动机电子控制系统是通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行电子控制，使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放的目的。主要包括如下系统：电控燃油喷射系统（EFI）、电控点火系统（ESA）、,2.底盘电子控制系统底盘电子控制系统主要包括电控自动变速器（ECAT）、制动防抱死系统（ABS）及驱动防滑系统（ASR）、电子转向助力系统(EPS)、电控悬挂系统(ECSS)、巡航控制系统（CCS）等。除以上控制系统以外，底盘部分利用电子控制技术的还有：牵引力控制系统、电子稳定程序系统、四轮转向系统，并已在部分车型上得到了应用。3.车身电子安全系统车身电子安全系统包括车身系统内的各种电子设备，主要有自适应前照灯系统（AFS）、汽车夜视系统(NVS)、安全气囊系统（SRS）、碰撞警示与预防系统(CWAS)、轮胎压力监测系统（TPMS）等，提高了驾驶人员和乘客乘坐的舒适性和安全性。4.信息通讯系统信息通讯系统主要包括汽车导航与定位系统、信息系统、通信系统等。第二部分：电控汽油喷射系统情境一电控汽油喷射系统概述电控汽油喷射系统EFI（ElectronicFuleInjection），它是一种利用电脑控制燃油量的系统，并取代了传统的化油器系统，如图2-1所示。电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工作时，该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断，适时调整供油量，保证发动机始终在最佳状态下工作，使其在输出一定功率的条件下，发动机的综合性能得到提高。图2-1奥迪V6FSI发动机一、电控汽油喷射系统的发展电控汽油喷射系统的发展如表2-1所示。二、电控汽油喷射系统的分类（一）按喷油器安装部位分类1．单点汽油喷射系统。在节流阀体上安装一只或两只喷油器，向进气歧管中喷油形成可燃混合气。如通用公司TBI系统；福特公司CFI系统。2．多点汽油喷射系统。在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器。（二）按喷油方式分类1．连续喷射系统。多用于机械式或机电结合式汽油喷射系统中，在发动机运转时连续不断地喷射。2.间歇喷射系统。广泛应用于现代电控汽油喷射系统中。（三）按喷射时序分类1.同时喷射。发动机工作时，各喷油器同开同闭，由同一喷油指令控制。2.分组喷射。将喷油器分成两组交替喷射，ECU发出两组指令，每路指令控制一组喷油器。3.次序喷射。喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射，它具有喷油正时，由曲轴位置传感器提供信号辨别各缸的进气行程，适时发出各缸的喷油脉冲信号从而实现次序喷射（四）按喷射装置的控制方式分类1.机械式汽油喷射系统。2.机电结合式汽油喷射系统。3.电控汽油喷射系统。空气供给系统是电喷汽油喷射发动机的重要组成部分。按照进气量检测方式的不同，可以分为D型和L型。空气供给系统主要的作用是准确检测和控制进气量。本活动主要介绍了空气供给系统的作用、分类、基本组成、工作流程及结构原理。情境二空气供给系统一、系统作用与分类(一)空气供给系统的作用为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气，并且能够实现对进气量进行检测和控制。(二)空气供给系统的分类按照进气量测量方式的不同可以分为以下几种类型：1.D型电控燃油喷射系统“D是德语Druck(压力)的第一个字母。D型电控汽油喷射系统利用进气管绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。如图2-2所示。图2-2D型电控燃油喷射系统2.L型电控燃油喷射系统“L是德语Luft(空气)的第一个字母。L型电控汽油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确。如图2-3所示。图2-3L型电控燃油喷射系统二、系统组成电控汽油喷射发动机空气供给系统主要组成元件包括空气滤清器、节气门体、进气总管和进气歧管。怠速控制系统的怠速控制阀和控制系统的进气温度传感器、节气门位置传感器、进气管绝对压力传感器（D型）或空气流量计（L型）也安装在进气系统中，在部分电控燃油喷射发动机进气系统中，还装有其它系统的元件。奥迪空气供给系统结构示意图见图2-4所示。图2-4奥迪轿车典型的空气供给系统结构示意图三、基本元件的构造及原理（一）空气滤清器电控汽油喷射发动机装用的空气滤清器一般都是干式纸质滤芯式，其结构原理与普通发动机上的空气滤清器相同。如图2-5所示。图2-5空气滤清器•（二）节气门体•节气门体安装在进气管中，用以控制发动机正常运行工况下的进气量。节气门体主要由节气门和怠速空气道等组成。由于电控汽油喷射发动机怠速运转时，一般将节气门完全关闭，所以专门设有怠速空气道，以供给发动机怠速时所需的空气量。怠速空气道由ECU通过怠速控制阀控制。如图2-6所示。•图2-6节气门体3.进气管在多点电控汽油喷射发动机上，为了消除进气波动和保证各缸进气均匀性，对进气总管和进气歧管的形状、容积都有严格的要求，每个气缸必须设有一个单独的进气歧管。有些发动机的进气总管与进气歧管制成一体，有些则是分开制造再用螺栓联接。在采用单点燃油喷射系统的发动机上，由于喷油器安装在节气门体上，进气管与化油器式发动机进气管的要求和结构基本相同。如图2-7所示。图2-7进气管四、空气供给系统的检修空气供给系统的基本组成元件工作可靠性都比较高，一般很少发生故障。但在汽车维修时，应注意进行以下检查：（一）检查空气滤清器滤芯是否脏污，必要时用压缩空气吹净或更换。如图2-8所示。图2-8清洁空气滤清器滤芯（二)进气系统漏气对电控燃油喷射发动机的影响比对化油器式发动机的影响更大。检查各连接部位应连接可靠，密封垫应完好。（三）检查节气门体内腔的积垢和结胶情况，必要时用清洗剂进行清洗。注意：绝对不允许用砂纸或刮刀等清理积垢和结胶，以免损伤节气门体内腔，导致节气门关闭不严或改变怠速空气道尺寸，影响发动机正常工作。如图2-9所示。图2-9清洗节气门体一、燃油供给系统的作用与组成1.燃油供给系统的作用主要是汽油泵向喷油器提供足够压力的汽油，喷油器根据来自电子控制单元（ECU）的控制信号，向进气歧管内或进气门上方喷射定量的汽油。2.各种发动机的燃油供给系统的组成基本相同，都是由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管等器件组成，其系统元件位置示意图和结构原理图分别见图2-10、图2-11所示。情境三燃油供给系统图2-10燃油供给系统位置示意图图2-11燃油供给系统结构原理图二、燃油供给系统组成元件的构造、原理及检修（一）电动燃油泵电动燃油泵是汽车发动机电控汽油喷射系统中的一个重要部件，其功能是向汽油喷射系统供给一定压力的燃油。因此，电动燃油泵技术状况的好坏，将直接影响到汽油喷射系统的正常运转和喷油质量。如图2-12所示。图2-12电动燃油泵（二）燃油滤清器燃油滤清器安装在燃油泵之后的高压油路中，其功用是滤除燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，以保证发动机正常工作。在电控汽油喷射发动机的燃油供给系统中，一般采用的都是纸质滤芯、一次性的燃油滤清器。燃油滤清器的结构如图2-15所示，燃油从入口进入滤清器，经过壳体内的滤芯过滤后，清洁的燃油从出口流出。一般汽车每行驶20000～40000km或1～2年，应更换燃油滤清器。更换燃油滤清器时，应首先释放燃油系统压力，并注意燃油滤清器壳体上的箭头标记为燃油流动方向。图2-15燃油滤清器（三）脉动阻尼器部分电控汽油喷射发动机的燃油供给系统中，在输油管的一端装有脉动阻尼器，其功用是衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统压力保持稳定。脉动阻尼器一般不会发生故障。需进行拆卸时，注意应首先释放燃油系统压力。（四）燃油压力调节器燃油压力调节器的作用是使供油系统油压(即供油总管内的油压)与进气歧管压力之差保持常数，一般为0.25MPa～0.3MPa，以保证喷油器的喷油量惟一地取决于喷油时间。无论进气歧管真空度如何变化，喷油器的喷油压力与进气歧管的压力之差是恒定不变的。因为发动机所要求的燃油喷射量，是通过ECU输出的驱动脉冲控制喷油器的通电时间来实现的。而进气歧管的真空度在汽车运行过程中随着发动机负荷的变化而不断变化。如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的通电时间相同，当燃油压力高时，燃油喷射量也会增加；而当燃油压力低时，燃油喷射量则会减少。由于有燃油压力调节器的作用，因此，电控单元ECU则可以根据喷油时间控制喷油量，就无需对进气歧管压力的变化进行修正了。如图2-16所示。图2-16燃油压力调节器三、燃油供给系统压力测量通过测试燃油系统压力，可诊断燃油系统是否有故障，进而根据测试结果确定性质和部位，测试时需要使用专用油压表和管接头，连接方法如图2-17所示。图2-17燃油压力表的连接如今的汽车绝大部分都搭载电子控制燃油喷射（EFI）的发动机，这些发动机上一般都采用ECU控制点火系统，系统组成如图2-26所示。情境四点火系统图2-26点火系统控制原理ECU控制点火系统的分类如图2-27所示。图2-27ECU控制点火系统的分类一、带分电器式ECU控制带分电器式点火系统的组成如图2-28所示。图2-28带分电器ECU控制点火系统二、无分电器式无分电器的点火控制系统又有两种类型，分别是二极管分配式和点火线圈分配式。1.二极管分配式二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图所示，点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路。4只二极管有内装式和外装式两种，对于点火顺序为1-3-4-2的发动机，1、4缸为一组，2、3缸为另一组。点火控制器中的两只功率三极管分别控制一个初级绕组，两只功率三极管由ECU按点火顺序交替控制其导通与截止。2.点火线圈分配式点火线圈无分电器点火系统是将点火线圈的高压电直接分配给火花塞，又可分同时点火和单独点火两种类型。（1）同时点火点火线圈直接分配高压的双缸同时点火。奥迪200型轿车点火系统采用了这种配电方式。（2）单独点火其特点是：各缸采用独立的点火线圈，而分组共用点火器。发动机排放污染物主要来自发动机工作时气缸内可燃混合气燃烧后排出的废气，以及发动机气缸向曲轴箱中窜气的泄漏、汽车燃油箱中燃油蒸气的泄漏等，汽油机的排放污染物主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）等。汽车尾气排放“三害”气体如图2-33所示。情境五排放系统图2-33汽车排放“三害气体”一、尾气排放的控制为了达到控制尾气污染问题，汽车生产厂商采用