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1、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术主讲教师：赵永平主讲教师：赵永平汽车电子测控技术汽车电子测控技术本科生创新研修课程本科生创新研修课程哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车汽车是是20世纪最伟大的发明之一，是一种世纪最伟大的发明之一，是一种重要重要的的交通运输工具交通运输工具。汽车工业汽车工业是一个是一个技术密集型的技术密集型的产业产业，对其它行，对其它行业有很大业有很大的带动的带动作用，因此世界上作用，因此世界上许多许多国家都国家都把汽车工业把汽车工业作为国民经济作为国民经济的支柱产业的支柱产业。我国也把汽车工业我国也把汽车工业列为了我国的
2、支柱列为了我国的支柱产业产业之一。之一。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学目前目前汽车汽车采用的采用的新技术新技术介绍介绍一、一、一、一、汽车发动机上的新技术汽车发动机上的新技术汽车发动机上的新技术汽车发动机上的新技术1 1、发发展展了了发发动动机机电电子子管管理理系系统统来来监监测测发发动动机机缸缸内内压压力力、爆震、气门定时等，并实行定时控制。爆震、气门定时等，并实行定时控制。2 2、采采用用高高能能无无触触点点电电子子点点火火和和电电控控汽汽油油喷喷射射系系统统。提提高高汽车动力经济性、降低有害汽车动力经济性、降低有害气体的气体的
3、排放排放。3 3、汽柴油机增压技术，使内燃机功率得以成倍提高。汽柴油机增压技术，使内燃机功率得以成倍提高。4 4、采采用用变变排排量量技技术术的的发发动动机机，可可满满足足不不同同运运行行工工况况对对发发动机功率的要求。动机功率的要求。5 5、使使用用多多气气门门（如如每每缸缸4个个气气门门）和和可可变变气气门门升升程程和和正正时时技技术术。发发动动机机速速度度较较低低时时打打开开升升程程小小的的凸凸轮轮轴轴工工作作，以以保保证证进进气气气气流流的的速速度度；发发动动机机速速度度较较高高时时打打开开升升程程较较大大的的凸轮轴凸轮轴，以保证进气的流量。以保证进气的流量。汽车电子测控技术汽车电子测
4、控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学二、二、二、二、汽车底盘上的新技术汽车底盘上的新技术汽车底盘上的新技术汽车底盘上的新技术1 1、发展了半自动自适应减振及悬架系统发展了半自动自适应减振及悬架系统、VDC动力稳定控制动力稳定控制系统系统、SCS车辆稳定性控制系统车辆稳定性控制系统(Stability Control System)、可、可变助动力转向系统变助动力转向系统(Variable-assist Power Steering)、电控变速、电控变速箱、圆盘式无级变速器和五连杆双叉后悬挂系统等来增加汽车箱、圆盘式无级变速器和五连杆双叉后悬挂系统等来增加汽车乘坐的
5、舒适性和汽车的驾驶性能。乘坐的舒适性和汽车的驾驶性能。2 2、发展发展并成为汽车标准配置的安全气囊并成为汽车标准配置的安全气囊。可。可为驾驶员及全车乘为驾驶员及全车乘客提供保护。客提供保护。3 3、ABS（制动防抱死系统）是提高汽车主动安全性的重要设（制动防抱死系统）是提高汽车主动安全性的重要设施，已成为汽车的标准配置施，已成为汽车的标准配置。4 4、汽车汽车自动求救电话安全系统对汽车碰撞后求助、车钥匙忘在自动求救电话安全系统对汽车碰撞后求助、车钥匙忘在车内、忘记停车地点、行驶中迷失方向等都能自动求助。激光车内、忘记停车地点、行驶中迷失方向等都能自动求助。激光雷达扫描防碰撞警报系统能扫描移动物
6、体的加速度和相对距离，雷达扫描防碰撞警报系统能扫描移动物体的加速度和相对距离，及时警告驾驶员刹车或避让。驾驶员疲劳警告及时警告驾驶员刹车或避让。驾驶员疲劳警告系统。系统。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学5、TCS驱动力控制系统（驱动力控制系统（Traction Control System）在主从）在主从动轮转速不一致产生滑动时，减少发动机功率输出而对驱动动轮转速不一致产生滑动时，减少发动机功率输出而对驱动力进行控制。力进行控制。6、轮胎动态检测装置。、轮胎动态检测装置。7、自动驾驶系统使汽车在高速公路上实现自动巡航。、自动驾驶系统使
7、汽车在高速公路上实现自动巡航。系统的软件库解决图像识别和处理、自动驾驶决策和自动系统的软件库解决图像识别和处理、自动驾驶决策和自动控制等。双目摄像系统随时检测交通状况。控制等。双目摄像系统随时检测交通状况。电子转向盘实现自动转向。电子转向盘实现自动转向。电子自动变速超车系统控制汽车行驶速度以及自动灯光喇电子自动变速超车系统控制汽车行驶速度以及自动灯光喇叭系统和自动制动系统使汽车行驶更安全。叭系统和自动制动系统使汽车行驶更安全。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学三、三、三、三、汽车新材料和整车轻量化汽车新材料和整车轻量化汽车新材料和整车轻
8、量化汽车新材料和整车轻量化 研究开发了研究开发了全铝合金全铝合金全铝合金全铝合金汽车，汽车，汽车汽车零部件使用零部件使用镁钛合金镁钛合金镁钛合金镁钛合金，设，设计计出结构更合理质量更轻的传动系零件等。出结构更合理质量更轻的传动系零件等。过去过去汽车上使用的材料为钢材汽车上使用的材料为钢材65%，塑料，塑料11，铝仅占，铝仅占4%。在。在近近10年内年内，钢材，钢材使用率将由使用率将由65下降到下降到30。研究研究表明，汽车上可使用铝材的地方全使用铝材，则整车表明，汽车上可使用铝材的地方全使用铝材，则整车质量可减轻质量可减轻382.5kg，轿车质量每减轻轿车质量每减轻10，燃油耗可降低，燃油耗可
9、降低8到到10。使用使用玻璃钢玻璃钢玻璃钢玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）（玻璃纤维增强塑料）（玻璃纤维增强塑料）（玻璃纤维增强塑料）来来降低汽车整车质量降低汽车整车质量。并具有耐腐蚀，并具有耐腐蚀，无毒且无毒且阻燃，阻燃，保温、抗老化、抗静电、防紫外保温、抗老化、抗静电、防紫外线辐射，成型工艺可设计性线辐射，成型工艺可设计性好等特点。好等特点。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学四、四、四、四、全新的汽车设计概念全新的汽车设计概念全新的汽车设计概念全新的汽车设计概念 个个性性化化设设计计按按客客户户要要求求和和设设计计者者个个性性设设计计，从
10、从而而使使批批量量流流水水化化生生产产变变成成单单件件或或小小批批量量生生产产。汽汽车车专专用用化化将将汽汽车车用用途途分分开开，比比如如旅旅游游、上上班班和和购购物物用用不不同同的的汽汽车车。概概念念车车（Concept Vehicle)是是体体现现超超前前设设计计和和制制造造水水平平的的样样车车，不不具具备备经经济济规规模模生生产产，展展示示制制造造厂厂雄雄厚厚的的科科研研和和新新产产品品开开发发能能力力，起起“引引导导消消费费”的的作作用用。现现在在已已有有直直接接将将概概念念车车投投入生产入生产的趋势的趋势。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学
11、哈尔滨工业大学五、五、五、五、由于化石类燃料短缺和环境保护要求，汽车动由于化石类燃料短缺和环境保护要求，汽车动由于化石类燃料短缺和环境保护要求，汽车动由于化石类燃料短缺和环境保护要求，汽车动 力能源多样化力能源多样化力能源多样化力能源多样化 汽汽车车内内燃燃机机使使用用的的代代用用燃燃料料有有醇醇类类液液体体燃燃料料（甲甲醇醇和和乙乙醇醇），气气体体燃燃料料（气气态态和和液液态态天天然然气气、气气态态和和液液态态氢氢气气、沼沼气气、液液化化石石油油气气），同同时时开开发发燃燃料料电电池池和和其其他他电电池池的的电电动动汽汽车车等等。代代用用燃燃料料可可降降低低汽汽车车的的有有害害排排放放，同同
12、时时扩扩大大汽汽车车动动力力能能源源范范围围。发发动动机机采采用用高高效效低低污污染染燃燃烧烧方方式式如如稀稀薄薄燃燃烧烧、排排气再循环等来达到节能和环保要求。气再循环等来达到节能和环保要求。我国我国“九五九五”期间，加大了研究发展电动汽车的期间，加大了研究发展电动汽车的力度；力度；“十十五五”期期间间，提提出出建建立立汽汽车车计计算算平平台台的的概概念念，大大力力发发展展汽车电子技术。汽车电子技术。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学第一讲第一讲 总总 论论1、测控技术概述、测控技术概述测量测量控制控制汽车汽车p 汽车上的测控技术汽车上
13、的测控技术p 汽车零部件生产、整车组装过程中的测控技术汽车零部件生产、整车组装过程中的测控技术视频视频1视频视频2汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学在汽车上进行测试在汽车上进行测试汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学智能测试机信息处理技术技术智能测试机信息处理技术技术智能测试机信息处理技术技术智能测试机信息处理技术技术电子技术电子技术的发展的发展相关的相关的社会背景社会背景汽车的发展汽车的发展+真空管时代真空管时代真空管时代真空管时代晶体管时代晶体管时代晶体管时代晶体管时代集成电路
14、时代集成电路时代集成电路时代集成电路时代微型计算机时代微型计算机时代微型计算机时代微型计算机时代网络时代网络时代网络时代网络时代20世纪世纪60年代年代70年代年代80年代年代90年代年代发明晶体管发明晶体管发明集成电路发明集成电路发明光纤发明光纤发明微型计算机发明微型计算机光纤通信光纤通信卫星通信卫星通信第五代计算机第五代计算机人工智能人工智能pppp 机械化机械化机械化机械化pppp高速公路网发展高速公路网发展高速公路网发展高速公路网发展pppp 排放控制排放控制排放控制排放控制pppp 节约燃料控制节约燃料控制节约燃料控制节约燃料控制pppp 地球环境保护控制地球环境保护控制地球环境保护
15、控制地球环境保护控制排放控制排放控制第二次石油危机第二次石油危机温室效应问题温室效应问题石油危机石油危机pppp 高可靠性高可靠性高可靠性高可靠性pppp 自动化自动化自动化自动化pppp 反馈控制化反馈控制化反馈控制化反馈控制化pppp 精密控制化精密控制化精密控制化精密控制化pppp 智能化智能化智能化智能化采用晶体管实现采用晶体管实现维修方便、提高性能维修方便、提高性能发动机具备智能发动机具备智能功能，抑制排放功能，抑制排放更高智能程度低更高智能程度低排放，低燃油消耗排放，低燃油消耗人工智能、人工智能、交通系统协调管理交通系统协调管理辅助驾驶辅助驾驶2、测控技术的发展历史、测控技术的发展
16、历史哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学最初电仅作为点火装置应用于汽车上。最初电仅作为点火装置应用于汽车上。1886年年德国奔驰（德国奔驰（Benz）发明了利用电池和线圈）发明了利用电池和线圈 的的点火方点火方法，由此开发了车用点火装置，并第一次用于奔驰汽车上了之法，由此开发了车用点火装置，并第一次用于奔驰汽车上了之后，电用于照明灯。后，电用于照明灯。1912年年卡迪拉克设计开发者之一的美国人弗朗克林一卡特卡迪拉克设计开发者之一的美国人弗朗克林一卡特灵（灵（Charles Franklin Kertering)首先发明了启动装置，并首首先发明了启动装置，并首次应用于卡迪拉克汽车上。次应用于卡迪拉克汽车
17、上。1920年年美国开发研制出蓄电池一线圈式点火装置。美国开发研制出蓄电池一线圈式点火装置。1930年年左右，博世公司开发研制出高压磁电式点火装置。左右，博世公司开发研制出高压磁电式点火装置。同年开发真空式车用收音机，但因真空管抗振性差，所占空间同年开发真空式车用收音机，但因真空管抗振性差，所占空间大，耗电量大等原因而未能得到普及。大，耗电量大等原因而未能得到普及。1948年年发明了晶体管，并逐步替代了真空管。发明了晶体管，并逐步替代了真空管。1958年年发明了发明了IC集成电路。集成电路。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 1960年
18、年半导体元件开始应用于汽车上。最初是在交流发电半导体元件开始应用于汽车上。最初是在交流发电机整流器上采用硅二极管，之后在调压器、晶体管点火系等上机整流器上采用硅二极管，之后在调压器、晶体管点火系等上得到广泛应用。得到广泛应用。1967年后年后，IC应用于汽车上。如应用于汽车上。如IC化电压调节器，化电压调节器，IC化点化点火模块等。同时，开发了模拟电路式汽油喷射装置、定车速装火模块等。同时，开发了模拟电路式汽油喷射装置、定车速装置、置、ABS控制装置、变速器控制装置等。但当时由于成本高而控制装置、变速器控制装置等。但当时由于成本高而未能普及，仅作为技术储备。未能普及，仅作为技术储备。1970年
19、后年后，基于美国发布的关于安全、排放、油耗的三大，基于美国发布的关于安全、排放、油耗的三大法规，车用电子技术得到了迅速的发展。为此开发耗电量少的法规，车用电子技术得到了迅速的发展。为此开发耗电量少的IC。1971年年，微机问世，并于，微机问世，并于1976年由通用汽车公司首先应年由通用汽车公司首先应用于汽车点火控制上。改善动力性和经济性。用于汽车点火控制上。改善动力性和经济性。1980年以后年以后，尖端技术的发展，用户要求的多样化，以及，尖端技术的发展，用户要求的多样化，以及微机的普及和数字化控制的发展，使电子技术应用于整车控制微机的普及和数字化控制的发展，使电子技术应用于整车控制上，使整车综
20、合控制技术得到了全面的发展。上，使整车综合控制技术得到了全面的发展。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（1 1）汽车）汽车）汽车）汽车总体总体总体总体3、常用的汽车检测参数、常用的汽车检测参数 最高车速（最高车速（km/h）最大爬坡度（）最大爬坡度（）0一一100 km加速时加速时间间（s）驱动车轮输出功率驱动车轮输出功率(kW)驱动车轮驱动力驱动车轮驱动力(kN)汽车燃油消耗量（汽车燃油消耗量（L/100 km）侧倾稳定角（侧倾稳定角（）汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（2
21、2）发动机总体发动机总体发动机总体发动机总体 额定转速（额定转速（r/min)怠速转速（怠速转速（r/min)发动机功率（发动机功率（kW）发动机燃料消耗量发动机燃料消耗量g/(kWh)单缸断火（油）转速下降值（单缸断火（油）转速下降值（r/min)汽油车怠述排放汽油车怠述排放CO（）、（）、HC（10-6）柴油车自由加速烟度（柴油车自由加速烟度（FSN)排气温度（排气温度（）异响异响 汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（3 3）点火系）点火系）点火系）点火系 蓄电池电压（蓄电池电压（V)初级电路电压（初级电路电压（V）断电器触点间隙（
22、断电器触点间隙（mm）断电器触点闭合角（断电器触点闭合角（）各缸点火波形重叠角（各缸点火波形重叠角（）点火提前角（点火提前角（）各缸点火电压值（各缸点火电压值（kV)各缸点火电压短路值（各缸点火电压短路值（kV)点火系最高电压值（点火系最高电压值（kV)火花塞加速特性（火花塞加速特性（kV)电容器电容器容量（容量（F)汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（4 4）冷却系）冷却系）冷却系）冷却系 冷却液温度（冷却液温度（）冷却液液面高度冷却液液面高度 散热器冷却液散热器冷却液入入口和出口温度（口和出口温度（）风扇风扇传动传动张力张力N/(1
23、015)mm（5 5）润滑润滑润滑润滑系系系系 机油机油压力（压力（kPa）机油机油温度（温度（）机油机油含铁量（）含铁量（）机油机油介电常数介电常数汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（6 6）汽油机供油系）汽油机供油系）汽油机供油系）汽油机供油系 燃油泵出口关闭压力燃油泵出口关闭压力（kPa）空气滤清器进口压力（空气滤清器进口压力（kPa）电喷发动机喷油量（电喷发动机喷油量（mL）电喷发动机各缸喷油不均匀度（）电喷发动机各缸喷油不均匀度（）（7 7）曲轴连杆）曲轴连杆）曲轴连杆）曲轴连杆 气缸气缸压力（压力（MPa)曲轴箱曲轴箱窜气量
24、（窜气量（L/min)气缸气缸漏气量（）漏气量（）进气管进气管真空度（真空度（kPa)汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（8 8）传动系）传动系）传动系）传动系 传动传动系机械传动效率系机械传动效率 传动传动系游动间隙系游动间隙（）异响异响（9 9）制动系）制动系）制动系）制动系 制动距离制动距离（m)制动力制动力（N）制动制动阻滞力（阻滞力（N)驻驻车制动力（车制动力（N）制动减速度制动减速度（m/s2）制动制动系协调时间系协调时间（s）制动制动完全释放时间（完全释放时间（s）汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测
25、控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（1010）转向系）转向系）转向系）转向系 车轮车轮侧滑量（侧滑量（m/km）车轮车轮前束（前束（mm）车轮车轮外倾角外倾角（）主主销后倾角销后倾角（）主主销内倾角销内倾角（）转向转向轮最大转向角轮最大转向角（）最小转弯半径最小转弯半径（m）转向转向盘最大自由转动量盘最大自由转动量（）转向转向盘外缘最大切向力（盘外缘最大切向力（N）汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学（1111）行驶系）行驶系）行驶系）行驶系 车轮车轮不平衡量（不平衡量（g）车轮车轮端面圆跳动（端面圆跳动（mm）轮胎轮胎胎冠花纹深度（胎冠
26、花纹深度（mm）（1212）照明系）照明系）照明系）照明系 发光强度发光强度（cd)光轴光轴偏斜量偏斜量（mm）（1313）其他）其他）其他）其他 车速车速表允许误差（）表允许误差（）喇叭喇叭A声级噪声（声级噪声（dB)客车客车车内车内A声级噪声（声级噪声（dB)驾驶员驾驶员耳旁耳旁A声级噪声声级噪声(dB)汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学4、汽车电子技术发展的主要因素汽车电子技术发展的主要因素（1）电子技术等多学科技术的发展）电子技术等多学科技术的发展（2）商家对扩大市场份额和附加利润的不断追求）商家对扩大市场份额和附加利润的不断追
27、求（3）不断适应各个时期的社会背景（如高速公路）不断适应各个时期的社会背景（如高速公路 网、能源网、能源危机和环境污染等），满足人们对汽车危机和环境污染等），满足人们对汽车 使用性能的更高使用性能的更高要求（舒适性、安全性、操作方便和信息化等）。要求（舒适性、安全性、操作方便和信息化等）。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学5 5、先进的安全车辆系统先进的安全车辆系统先进的安全车辆系统先进的安全车辆系统1-路面传感器；路面传感器；2-碰撞检测传感器；碰撞检测传感器；3-吸收步行者冲击的车身结构；吸收步行者冲击的车身结构；4-吸收冲撞的车身
28、结构；吸收冲撞的车身结构；5-车速传感器、车速传感器、加速度传感器；加速度传感器；6-火灾检测传感器；火灾检测传感器；7-各种信息显示板（导行系统）；各种信息显示板（导行系统）；8-防水挡风玻璃；防水挡风玻璃；9-安全气囊；安全气囊；10-车车辆位置传感器；辆位置传感器；11、15、19-障碍物传感器（后方、侧方、前方）；障碍物传感器（后方、侧方、前方）；12-车门内侧锁定解除装置；车门内侧锁定解除装置；13-空气压力空气压力传感器；传感器；14-驾驶员状态传感器；驾驶员状态传感器；16-驱动记录仪；驱动记录仪；17-转向角传感器；转向角传感器；18-自动操纵装置；自动操纵装置；20-车辆之间
29、距离传车辆之间距离传感器；感器；21-步行者保护及防止撞倒前部结构；步行者保护及防止撞倒前部结构；22-提高目视性和目视性的照明系统提高目视性和目视性的照明系统先进的安全车辆系统（先进的安全车辆系统（ASV）概念）概念哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学6、汽车电子产品的特征汽车电子产品的特征汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车汽车电子产品电子产品满足各种使用要求满足各种使用要求大量生产大量生产产品的延续性产品的延续性低成本低成本长期使用长期使用适应苛刻的使用环境适应苛刻的使用环境（电噪声、电压变动、温度、湿度及振动等）（电噪声、电压变动、温度、湿度及振动等）哈尔滨工业
30、大学哈尔滨工业大学7、电子测控系统的共性问题电子测控系统的共性问题 包括：包括：燃油经济性、动力性、尾气排放、制动性、操纵稳定性、燃油经济性、动力性、尾气排放、制动性、操纵稳定性、平顺性、安全性、弱附着路面的通过性等。平顺性、安全性、弱附着路面的通过性等。为了满足人类多方面的需要，还有许多附加的功能，诸为了满足人类多方面的需要，还有许多附加的功能，诸如自动空调、安全气囊、电话、自动门窗、防盗、通信、自如自动空调、安全气囊、电话、自动门窗、防盗、通信、自动导航等各种其他自动装置。动导航等各种其他自动装置。从测控系统的设计方面看，共性的问题是：从测控系统的设计方面看，共性的问题是：汽车电子测控技术
31、汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学控制算法控制算法ECU能量输入能量输入外部扰动外部扰动执行机构执行机构被控对象被控对象动态模型动态模型传感装置传感装置动作要求动作要求偏差偏差输出输出+控制系统的一般结构框图控制系统的一般结构框图汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 (1)动态建模对于要满足给定要求的电子控制系统，通常动态建模对于要满足给定要求的电子控制系统，通常都需要建立控制系统的动态模型（或标定系统的数据模型）。都需要建立控制系统的动态模型（或标定系统的数据模型）。(2)为了实现对被控对象的精
32、确控制，需要通过传感装置为了实现对被控对象的精确控制，需要通过传感装置和测量电路测量被控对象的变化信息。和测量电路测量被控对象的变化信息。(3)执行机构把期望的动作要求转化为准确的动作。执行机构把期望的动作要求转化为准确的动作。(4)控制算法根据测量信号（对象输出）和期望的动作要控制算法根据测量信号（对象输出）和期望的动作要求（求（输入）输入）之间的偏差，基于系统的动态模型，进行控制之间的偏差，基于系统的动态模型，进行控制器的设计，满足系统在不同条件下的使用要求。器的设计，满足系统在不同条件下的使用要求。(5)电子控制装置又称作电子控制装置又称作ECU(Electronic Control U
33、nit)，是，是实现控制算法（软件或程序）的载体实现控制算法（软件或程序）的载体硬件装置。硬件装置。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学8、汽车电控系统的组成和测控对象汽车电控系统的组成和测控对象汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电器与电控系统组成汽车电器与电控系统组成电电源源系系统统起起动动系系统统点点火火系系统统照照明明信信号号系系统统仪仪表表系系统统辅辅助助电电器器系系统统电电子子控控制制系系统统1234567哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 电源系统电源系统由蓄电池、发电机及调节器等组成，两者并联，其
34、由蓄电池、发电机及调节器等组成，两者并联，其作用是向全车用电设备提供低压电能。作用是向全车用电设备提供低压电能。起动系统起动系统主要由起动机和起动继电器等组成。主要由起动机和起动继电器等组成。点火系统点火系统主要由点火线圈、分电器、点火器、火花塞等组成，主要由点火线圈、分电器、点火器、火花塞等组成，其作用是产生高压电火花，在压缩行程接近上止点时点燃汽油机其作用是产生高压电火花，在压缩行程接近上止点时点燃汽油机气缸中的可燃混合气。气缸中的可燃混合气。照明信号系统照明信号系统包括各种照明及信号灯、电喇叭、蜂鸣器等，包括各种照明及信号灯、电喇叭、蜂鸣器等，其作用是确保车内外照明，提供安全行车所必需的
35、信号，以保证其作用是确保车内外照明，提供安全行车所必需的信号，以保证各种运行条件下的人车安全。各种运行条件下的人车安全。仪表系统仪表系统主要有电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车主要有电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯等，其作用是监视汽车上速里程表、发动机转速表和各种报警灯等，其作用是监视汽车上各系统的运转和运行状况。各系统的运转和运行状况。辅助电器系统辅助电器系统主要包括空调装置、音响视听装置、电动刮水主要包括空调装置、音响视听装置、电动刮水器、风窗洗涤器、点烟器、防盗装置、门窗玻璃升降器、座椅调器、风窗洗涤器、点烟器、防盗装置、门窗玻璃升降器、座椅调
36、节器等，向驾驶员和乘客提供舒适、方便、娱乐的环境。节器等，向驾驶员和乘客提供舒适、方便、娱乐的环境。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 电子控制系统电子控制系统即计算机控制系统，是指由微即计算机控制系统，是指由微机控制的装置，包括发动机电控系统、底盘电控系机控制的装置，包括发动机电控系统、底盘电控系统、车身电控系统、空调控制系统和其他控制系统。统、车身电控系统、空调控制系统和其他控制系统。其中其中发动机电控系统发动机电控系统主要有电控汽油喷射、电主要有电控汽油喷射、电控点火、怠速控制、排放控制、进气控制等；控点火、怠速控制、排放控制、进
37、气控制等；底盘电控系统底盘电控系统主要有防抱死制动控制、驱动防主要有防抱死制动控制、驱动防滑控制、电控自动变速器、电控悬挂系统、电控动滑控制、电控自动变速器、电控悬挂系统、电控动力转向系统、电控巡航系统等；力转向系统、电控巡航系统等；车身控制系统车身控制系统主要有安全气囊控制系统、电子主要有安全气囊控制系统、电子灯光控制系统、信息显示系统等。灯光控制系统、信息显示系统等。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车电气系统的特点：汽车电气系统的特点：1)低压低压汽车电系的额定电压为汽车电系的额定电压为12V或或24V;2)直流直流蓄电池为直流
38、电源，其放电后必须用直蓄电池为直流电源，其放电后必须用直 流电对其充电，故汽车电系为一直流电系；流电对其充电，故汽车电系为一直流电系；3)单线制单线制从电源到用电设备只用一根导线连从电源到用电设备只用一根导线连 接，而将发动机、底盘等金属机体作为公共导接，而将发动机、底盘等金属机体作为公共导 线；线；4)负极搭铁负极搭铁采用单线制时将电源的负极接到车采用单线制时将电源的负极接到车 架上，俗称负极搭铁。架上，俗称负极搭铁。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术动力传动装置的控制动
39、力传动装置的控制车辆控制车辆控制车身控制车身控制领航系统领航系统汽油机的控制汽油机的控制柴油机的控制柴油机的控制变速箱的控制变速箱的控制汽油喷射汽油喷射（EFI）点火控制点火控制（ESA）怠速控制怠速控制（ISC）EGR控制控制进气系统控制进气系统控制VE型电控分配泵型电控分配泵TICG泵泵高压共轨式喷射系统高压共轨式喷射系统泵喷嘴泵喷嘴单体泵单体泵悬挂系统悬挂系统定车速系统定车速系统转向控制转向控制ABS控制控制牵引力控制牵引力控制4WS控制控制空调自动控制空调自动控制数字仪表化数字仪表化刮水器控制刮水器控制高速车门自动锁死控制高速车门自动锁死控制障碍物探测障碍物探测安全气囊安全气囊防盗系统
40、防盗系统整整车车控控制制哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 随着电子技术的发展，汽车电子控制装置普遍采用的是随着电子技术的发展，汽车电子控制装置普遍采用的是以微处理器为核心的数字系统，它具有很强功能的信息处理以微处理器为核心的数字系统，它具有很强功能的信息处理技术能力。技术能力。为了最大限度地提高汽车的使用性能，如燃油经济性、为了最大限度地提高汽车的使用性能，如燃油经济性、动力性，系统工作的可靠性，乘员舒适性、安全性，操作方动力性，系统工作的可靠性，乘员舒适性、安全性，操作方便性等，电子控制装置需要各种必要的信息，以实现各类精便性等，电子控制装置需要各种必要的信息，以实现各类精确控制。传感器用来提供
41、这些必要的信息。在某些汽车上，确控制。传感器用来提供这些必要的信息。在某些汽车上，传感器就多达传感器就多达50多个。多个。例如，提高发动机性能，关键在于精确控制燃油喷射量例如，提高发动机性能，关键在于精确控制燃油喷射量和点火时间。确定这两个参数就需要许多信息，在汽车上就和点火时间。确定这两个参数就需要许多信息，在汽车上就得装用温度传感器、空气流量传感器、曲轴位置传感器以及得装用温度传感器、空气流量传感器、曲轴位置传感器以及测定排气中氧气浓度传感器等。测定排气中氧气浓度传感器等。可以说，汽车电子技术成功与否在很大程度上取决于传可以说，汽车电子技术成功与否在很大程度上取决于传感器。感器。9、汽车传
42、感技术及其应用汽车传感技术及其应用汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学车用传感器，按检测项目可分为：车用传感器，按检测项目可分为：1)温度传感器；温度传感器；2)压力传感器；压力传感器；3)空气流量传感器；空气流量传感器；4)位置、角度传感器；位置、角度传感器；5)气体浓度传感器；气体浓度传感器；6)转速传感器；转速传感器；7)加速度传感器；加速度传感器；8)光量传感器；光量传感器；9)液位传感器；液位传感器；10)距离传感器；距离传感器；11)电流传感器；电流传感器；12)载荷传感器等。载荷传感器等。设计或选用传感器时，除考虑传感器的测
43、量范围、设计或选用传感器时，除考虑传感器的测量范围、精度、分辨率、响应速度等基本因素应符合要求之外，精度、分辨率、响应速度等基本因素应符合要求之外，还要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。还要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 a电子燃油喷射控制电子燃油喷射控制 (1)电控燃油喷射（电控燃油喷射（EFI，Electronic Fuel Injection)1)喷油量控制。喷油量控制。电子控制单元电子控制单元(ECU)根据空气流量传感器或根据空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感
44、器、冷却进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器等所提供的信号，计算喷油脉冲宽度即喷油量。液温度传感器等所提供的信号，计算喷油脉冲宽度即喷油量。发动机各种工况下的最佳喷油量存储在电子控制单元的存储器发动机各种工况下的最佳喷油量存储在电子控制单元的存储器中。中。2)喷油正时控制。喷油正时控制。当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，ECU除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。但在电子控将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。但在电
45、子控制间歇喷射系统中，采用独立喷射时，电子控制单元还要对喷制间歇喷射系统中，采用独立喷射时，电子控制单元还要对喷射燃油的气缸辨别信号进行分析，根据发动机各缸的点火顺序射燃油的气缸辨别信号进行分析，根据发动机各缸的点火顺序和发动机工况的不同而将喷油时间控制在最佳时刻。和发动机工况的不同而将喷油时间控制在最佳时刻。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学3)怠速控制怠速控制(ISC)。发动机在汽车制动、空调压缩机发动机在汽车制动、空调压缩机工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同的怠速工况下，由的怠
46、速工况下，由ECU控制怠速控制阀，使发动机控制怠速控制阀，使发动机处在最佳怠速稳定转速下运转。处在最佳怠速稳定转速下运转。4)进气增压控制。进气增压控制。进气谐波增压控制是进气谐波增压控制是ECU根据发根据发动机转速传感器检测到的发动机转速信号，控制增动机转速传感器检测到的发动机转速信号，控制增压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机的充气效率。保证获得最佳增压值。的充气效率。保证获得最佳增压值。5)发电机输出电压的控制。发电机输出电压的控制。电子控制单元根据
47、发动电子控制单元根据发动机转速传感器输人的转速、蓄电池温度等信息，控机转速传感器输人的转速、蓄电池温度等信息，控制励磁电流实现对发电机输出电压的控制。制励磁电流实现对发电机输出电压的控制。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学6)排放控制。排放控制。废气再循环（废气再循环（EGR）控制是当发动机的废气排放）控制是当发动机的废气排放温度达到一定值时，温度达到一定值时，ECU根据发动机的转速和负荷信号，控制根据发动机的转速和负荷信号，控制EGR阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降低
48、排气中低排气中NOx 的排放量。的排放量。7)电子节气门控制。电子节气门控制。在电控加速踏板中安装有一个电位器作为在电控加速踏板中安装有一个电位器作为传感器，它可把加速踏板的位置信息输入传感器，它可把加速踏板的位置信息输入ECU，ECU再根据发再根据发动机的工况，计算节气门位置的理论值，该理论值与发动机运动机的工况，计算节气门位置的理论值，该理论值与发动机运行参数、加速踏板位置有关。可在燃油消耗优化的前提下，发行参数、加速踏板位置有关。可在燃油消耗优化的前提下，发挥较好的加速性。挥较好的加速性。8)冷起动喷油器控制。冷起动喷油器控制。为了提高发动机低温时冷机起动性能，为了提高发动机低温时冷机起
49、动性能，在进气总管上安装了一个冷起动喷油器，其喷油时间由定时开在进气总管上安装了一个冷起动喷油器，其喷油时间由定时开关控制，或由电子控制单元和起动喷油器定时开关同时控制。关控制，或由电子控制单元和起动喷油器定时开关同时控制。ECU根据发动机冷却液温度信息，在冷机起动时加浓混合气，根据发动机冷却液温度信息，在冷机起动时加浓混合气，以使起动顺利。以使起动顺利。汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术汽车电子测控技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学9)燃油泵控制与燃油泵泵油量控制。燃油泵控制与燃油泵泵油量控制。在电控燃油喷射系统中，在电控燃油喷射系统中，燃油泵的控制方式有两种，一种是当点火开关打
50、开后，燃油泵的控制方式有两种，一种是当点火开关打开后，ECU使使燃油泵运转燃油泵运转23s，以产生必要的油压。另一种控制方式是只有，以产生必要的油压。另一种控制方式是只有发动机运转时，燃油泵才投入运转。当发动机高转速、大负荷发动机运转时，燃油泵才投入运转。当发动机高转速、大负荷工作时，燃油泵高速运转以增加供油量；当发动机在低转速、工作时，燃油泵高速运转以增加供油量；当发动机在低转速、小负荷工作时，燃油泵低速运转，以减少供油量。小负荷工作时，燃油泵低速运转，以减少供油量。10）断油控制。）断油控制。发动机的断油控制分为减速断油控制和超速断发动机的断油控制分为减速断油控制和超速断油控制。减速断油控