汽車(chē)電子控制系統(tǒng)概述

1、第四章 汽車(chē)電子控制系統(tǒng)概述 第一節(jié) 汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展背景 汽車(chē)既可作為生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)用品， 又可作為代步、 休閑、旅游等消費(fèi)用品， 汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展是人類(lèi)文明史的見(jiàn)證。 隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 汽車(chē)成為人類(lèi)密 不可分的伙伴。 當(dāng)然，汽車(chē)的發(fā)展也帶來(lái)了一些負(fù)面的影響， 如隨著汽車(chē)保有量 的增加，交通條件、安全、環(huán)境污染也成了日益嚴(yán)重的問(wèn)題。汽車(chē)的安全、環(huán)保 和節(jié)能是當(dāng)今汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的主要方向。 一、安全、環(huán)保和節(jié)能推動(dòng)了汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展 汽車(chē)的安全性是人類(lèi)社會(huì)的一大禍害， 車(chē)輛的制動(dòng)安全性、 驅(qū)動(dòng)安全性與行 駛安全性是道路交通安全事故的三大主要根源。 全世界每年由于交通事故死亡約 50萬(wàn)人，排在

2、人類(lèi)死亡原因的第 10 位；我國(guó)目前每年因交通事故死亡占全國(guó)總 死亡人數(shù)的 1.5%，約每年 10 萬(wàn)人。為此，科技人員從汽車(chē)的主動(dòng)安全性和被動(dòng) 安全性?xún)蓚€(gè)方面著手， 設(shè)計(jì)了防滑控制系統(tǒng)、 車(chē)輛姿態(tài)控制系統(tǒng)、 智能防撞預(yù)警 與應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)、碰撞后的保護(hù)系統(tǒng)等一系列電子控制裝置。 HC和NOx混合在一起，在強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射下，會(huì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)， 產(chǎn)生臭氧和各種化合物。臭氧（03）具有很強(qiáng)的氧化性和毒性。1963年美國(guó)洛 杉磯地區(qū)發(fā)生了光化學(xué)煙霧事件， 促使各國(guó)對(duì)大氣污染的重視研究。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 城 市大氣污染物一氧化碳（CO、碳?xì)浠衔铮℉C和氮氧化物（NOX的主要污染 源是汽車(chē)排氣。因此，世

3、界各國(guó)都相繼制訂了日益嚴(yán)格的汽車(chē)排放物限制法規(guī)。 此外，隨著汽車(chē)保有量的增加，汽車(chē)噪聲也是環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)治理對(duì)象。于是， 現(xiàn)代轎車(chē)普遍裝有噴油與點(diǎn)火控制、 廢氣再循環(huán)及三元催化等發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣控制裝 置。人們還在降低機(jī)械噪聲、隔振、隔音等方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)工作。 進(jìn)入二十世紀(jì) 70 年代，全球的石油危機(jī)，使汽車(chē)節(jié)能問(wèn)題受到世界各國(guó)高 度重視，汽車(chē)耗油量被相應(yīng)的法規(guī)限制， 并成為汽車(chē)報(bào)廢的一個(gè)主要標(biāo)志。 到二 十世紀(jì)末，美國(guó)政府提出了耗油為3L/100km的“3升車(chē)”計(jì)劃。傳統(tǒng)的化油器等 發(fā)動(dòng)機(jī)部件雖然有了很大的改進(jìn)， 仍然滿(mǎn)足不了排放和油耗兩大法規(guī)的要求。 可 見(jiàn)，傳統(tǒng)技術(shù)已無(wú)能為力， 只

4、有采用汽油噴射及電子點(diǎn)火等易于應(yīng)用的電子控制 新技術(shù)，才能有所突破。 二、電子信息技術(shù)的發(fā)展推進(jìn)了汽車(chē)技術(shù)向集成與智能邁進(jìn) 汽車(chē)技術(shù)特別是汽車(chē)電子控制技術(shù)在世界較發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅猛， 其先決條件 是電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展。 二十世紀(jì)物理學(xué)的革命， 促使半導(dǎo)體技術(shù) 的迅速發(fā)展，尤其是集成電路（IC）和大規(guī)模集成電路（LSI、及超大規(guī)模集成 電路（ VLSI ）的發(fā)展，使電子元件過(guò)渡到了功能塊和微型計(jì)算機(jī)，不僅功能極 強(qiáng)，而且價(jià)格便宜，可靠性好，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)敏捷，迅速推動(dòng)了汽車(chē)電控技術(shù) 的發(fā)展。 由于電子信息技術(shù)的發(fā)展， 以及近年來(lái)嵌入式系統(tǒng)、 局域網(wǎng) CA（NController Are

5、a Network、和數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus、技術(shù)的成熟，汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的 集成成為汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 原先單一項(xiàng)目控制的燃油噴射控制、 點(diǎn)火控 制、排放控制、自動(dòng)變速控制等，發(fā)展成為多功能的集成控制系統(tǒng)。如：發(fā)動(dòng)機(jī) 的電子控制技術(shù)是從控制點(diǎn)火時(shí)刻開(kāi)始的，上世紀(jì)九十年代初發(fā)展到汽油噴射、 點(diǎn)火控制、 排放控制等多項(xiàng)內(nèi)容復(fù)合的發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)； 上世紀(jì)末又將發(fā)動(dòng) 機(jī)控制、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)等復(fù)合 , 成為動(dòng)力控制系統(tǒng)或牽引控制系統(tǒng)（ TCS, Traction Control System）。又如：戴姆勒一克萊斯勒公司（Daimler Chrysler） 的測(cè)控一體化制動(dòng)系統(tǒng)（S

6、BC Sensotronic Brake Control ）,把制動(dòng)踏板行程、 轉(zhuǎn)向角度、輪速、車(chē)速等信號(hào)集合，通過(guò)制動(dòng)防抱死（ ABS Anti Lock Brake System 或 Antilock Braking System ?；螂娮臃€(wěn)定控制程序（ESP Electronic Stability Program） 系統(tǒng)控制制動(dòng)過(guò)程。 傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加快了汽車(chē)的智能化進(jìn)程。日本豐田公司 （Toyota。和德國(guó)德科電子公司（Delco。聯(lián)合開(kāi)發(fā)的智能車(chē)速控制系統(tǒng)，駕駛 員可以選擇滯后前車(chē)一定的時(shí)間（1.8s、2.0s、2.4s），通過(guò)前保險(xiǎn)杠的雷達(dá)傳 感器測(cè)距來(lái)控制，并與前

7、車(chē)保持一定的距離。德國(guó)德?tīng)柛ｋ娮酉到y(tǒng)公司（Delphi） 的熱管理系統(tǒng)，把信號(hào)送入系統(tǒng)中央控制器后，可以根據(jù)乘員的衣著和心理反應(yīng) 進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)氣流溫度、流量、流動(dòng)方向等，滿(mǎn)足各個(gè)乘員的舒適性。智能汽車(chē) 導(dǎo)航系統(tǒng)集合了嵌入式計(jì)算機(jī)、彩色顯示器和衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS等技術(shù)，由 于“藍(lán)牙技術(shù)”（Bluetooth。的應(yīng)用，預(yù)計(jì)衛(wèi)星定位這項(xiàng)技術(shù)將在我國(guó)得到迅速 推廣。 網(wǎng)絡(luò)化是未來(lái)車(chē)輛的必然選擇，集發(fā)動(dòng)機(jī)控制、底盤(pán)控制、車(chē)身控制、以及 安全、通訊、娛樂(lè)等于一體的網(wǎng)絡(luò)汽車(chē)的出現(xiàn)也是指日可待。圖4-1、圖4-2為 近期構(gòu)建的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 圖4-1四層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖4-2 網(wǎng)絡(luò)層次的發(fā)展 三、 由于電子技術(shù)

8、、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，汽車(chē)電子控 制在控制的精度、范圍、適應(yīng)性和智能化等多方面有了較大發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的 全面優(yōu)化運(yùn)行。因此，在降低排放污染、減少燃油消耗、提高安全性和舒適性等 方面，電子控制汽車(chē)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。 1 減少汽車(chē)修復(fù)時(shí)間 汽車(chē)電氣設(shè)備的故障約占汽車(chē)總故障的 1/3。由于汽車(chē)構(gòu)造比較復(fù)雜，零部 件比較多，工作環(huán)境不可控制（如道路條件，環(huán)境的溫、濕度。，加上人為的因 素，所以汽車(chē)的可靠性差，無(wú)故障間隔時(shí)間短；隨著電氣設(shè)備在汽車(chē)零部件中比 例的增加，電氣設(shè)備的故障率還會(huì)提高。由于電子控制汽車(chē)均裝有自診斷系統(tǒng)， 提高了故障診斷的速度和準(zhǔn)確性，從而縮短了汽車(chē)的修復(fù)時(shí)間

9、，帶來(lái)很好的社會(huì) 效益和經(jīng)濟(jì)效益。 2 節(jié)油 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用電子綜合優(yōu)化控制， 與傳統(tǒng)的化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可以節(jié) 約燃油消耗10%15%左右。汽車(chē)是一個(gè)較復(fù)雜的多參數(shù)控制的機(jī)械，而且行駛 條件隨機(jī)變化。對(duì)其采用優(yōu)化控制后，計(jì)算機(jī)可以對(duì)控制對(duì)象的有關(guān)參數(shù)（如溫 度、氣體壓力、轉(zhuǎn)速、排氣成分）進(jìn)行適當(dāng)采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終控制 汽車(chē)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣便可使汽車(chē)在最佳工況下工作， 以達(dá)到節(jié)油目的。發(fā)動(dòng)機(jī) 各部件的優(yōu)化控制主要有：電子控制點(diǎn)火裝置、電子控制汽油噴射和混合氣濃度 控制裝置等，此外還有發(fā)動(dòng)機(jī)閉缸控制節(jié)油裝置、 怠速控制、廢氣再循環(huán)控制和 爆震控制等優(yōu)化控制。 3 減少空氣污染 用傳感

10、器控制的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以保證空燃比處于理論空燃 比附近工作。若加裝廢氣再循環(huán)和三元催化凈化等裝置，不但可以節(jié)約燃油，而 且廢氣中碳?xì)浠衔铮℉C）的體積分?jǐn)?shù)可降低 40%，氮氧化合物（NOX的體 積分?jǐn)?shù)可降低60%左右。 4 減少交通事故 電子技術(shù)在汽車(chē)安全方面得到應(yīng)用后，使整車(chē)的安全性能提高。交通事故主 要由人的主觀因素和客觀因素所造成，減少人的主觀因素造成事故的電子裝置 有：防止酒后駕車(chē)和駕駛員磕睡的電子裝置、 檢查人的心理狀態(tài)和反應(yīng)時(shí)間的電 子裝置等；減少由于客觀原因造成事故的電子裝置有：電子控制防滑裝置、智能 駕駛信息系統(tǒng)、汽車(chē)主要參數(shù)報(bào)警裝置和安全氣囊等。 5 提高乘坐

11、舒適性 汽車(chē)的舒適性包括平順性、噪聲控制、空氣溫度和濕度調(diào)節(jié)以及居住性等。 通常所說(shuō)的乘坐舒適性，主要是指乘客對(duì)振動(dòng)的適應(yīng)程度。 振動(dòng)主要由路面、輪 胎、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系通過(guò)不同途徑傳遞到人體， 其振動(dòng)的幅度和頻率對(duì)人體影響 較大。采用電子技術(shù)后，可以根據(jù)汽車(chē)的運(yùn)行情況和路況適時(shí)控制減振器的阻尼 等參數(shù)，從而提高乘坐舒適性。車(chē)內(nèi)溫度、濕度、燈光等，可根據(jù)環(huán)境條件及人 的要求自動(dòng)控制在合適的程度。 目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的轎車(chē)電子產(chǎn)品應(yīng)用已占車(chē)價(jià)的 25%以上，隨著量子力學(xué)的 重大發(fā)現(xiàn)和納米技術(shù)的推廣應(yīng)用，還將進(jìn)一步推進(jìn)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。預(yù)計(jì)高級(jí)轎 車(chē)在近10年內(nèi)電子器件將達(dá)到轎車(chē)總成本的 40%，電子器件

12、消耗的頂峰功率也 將由目前的2kw3kw增長(zhǎng)到8kw10kw。由于汽車(chē)電器設(shè)備的廣泛應(yīng)用，按 8kw 計(jì)算，14V的汽油車(chē)電器系統(tǒng)（蓄電池12V）電流將達(dá)570A。因此，美、歐等 汽車(chē)制造商和零部件供應(yīng)商已在討論 12/14V向36/42V汽車(chē)電器系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，預(yù)計(jì) 42V汽車(chē)電器系統(tǒng)的應(yīng)用已為時(shí)不遠(yuǎn)了。 表4-1列出了現(xiàn)代汽車(chē)上應(yīng)用較多的汽 車(chē)電子控制系統(tǒng)。 表4-1現(xiàn)代汽車(chē)電子控制系統(tǒng) 第二節(jié)汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的一般組成 一、電子控制系統(tǒng)的一般組成 電子控制系統(tǒng)就是應(yīng)用控制裝置自動(dòng)地、 有目的地控制、操作機(jī)器設(shè)備或過(guò) 程，使之有一定的狀態(tài)和性能。典型的工程控制系統(tǒng)如圖 4-3所示。自動(dòng)控制系 統(tǒng)

13、一般由檢測(cè)反饋單元、指令及信號(hào)處理單元、轉(zhuǎn)換放大單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源 等幾部分組成。 圖4-3電子控制系統(tǒng)的一般組成 1 檢測(cè)反饋單元 該單元的功用在于通過(guò)各種傳感器檢測(cè)受控參數(shù)或其它中間變量，經(jīng)放大、 轉(zhuǎn)換后用以顯示或作為反饋信號(hào)。 2指令及信號(hào)處理單元 該單元接受人機(jī)對(duì)話(huà)隨機(jī)指令或定值、 程序指令， 并接受反饋信號(hào)， 一般具 有信號(hào)比較、變換、運(yùn)算、邏輯等處理功能。傳統(tǒng)的指令及信號(hào)處理單元多采用 模擬電路， 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 為工程控制系統(tǒng)提供了采用數(shù) 字計(jì)算機(jī)指令和信號(hào)處理單元的可能性。 汽車(chē)上所用的指令及信號(hào)處理單元多為 微處理機(jī)。 3轉(zhuǎn)換放大單元 該單元的作用是將指

14、令信號(hào)按不同方式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換和線性放大， 使放大后 的功率足以控制執(zhí)行器并驅(qū)動(dòng)受控對(duì)象。 4執(zhí)行器 執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)受控對(duì)象的部件，可以是電磁元件，如電磁鐵、電動(dòng)機(jī)等； 也可以是液壓或氣動(dòng)元件， 如液壓或氣壓工作缸及馬達(dá)。 為了使驅(qū)動(dòng)特性與受控 對(duì)象的負(fù)荷特性相互匹配， 還可附加變速機(jī)構(gòu)， 如液壓馬達(dá)和行星齒輪傳動(dòng)的組 合。 5動(dòng)力源 動(dòng)力源為各單元提供能源， 通常包括電氣動(dòng)力源和流體動(dòng)力源兩類(lèi)。 二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi) 工程自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)方式很多，一般有以下幾種。 1按控制系統(tǒng)有無(wú)反饋環(huán)節(jié)分類(lèi) （1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 若系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用不產(chǎn)生影響（即無(wú) 檢測(cè)反饋單元） ，則稱(chēng)為開(kāi)環(huán)

15、控制系統(tǒng)。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度完全取決于各 單元的精度， 因此， 它主要使用在精度要求不高并且不存在內(nèi)外干擾的場(chǎng)合。 但 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且一般不存在穩(wěn)定性的問(wèn)題。 （2）閉環(huán)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸出通過(guò)檢測(cè)反饋單元返回來(lái)作用于控制部分， 形成閉合回路， 這種控制系統(tǒng)就稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)， 又稱(chēng)為反饋控制系統(tǒng)。 其優(yōu) 點(diǎn)是能夠自動(dòng)糾正外部干擾和系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)變化引起的偏差， 這樣就可以采用精度 不太高而成本較低的元件， 組成一個(gè)較為精確的控制系統(tǒng)。 但是閉環(huán)控制系統(tǒng)也 有它的缺點(diǎn)。 由于閉環(huán)控制系統(tǒng)是以偏差消除偏差的， 即系統(tǒng)要工作就必須有偏 差存在，因此這類(lèi)系統(tǒng)不會(huì)有很高的精度。同時(shí)，由于組

16、成系統(tǒng)的元件有慣性、 傳動(dòng)鏈的間隙等因素存在， 如配合不當(dāng)， 將會(huì)引起反饋控制系統(tǒng)的振蕩， 從而系 統(tǒng)不能穩(wěn)定工作，精度和穩(wěn)定性之間的矛盾始終是閉環(huán)控制系統(tǒng)存在的主要矛 盾。 2按輸入量變化的規(guī)律來(lái)分類(lèi) （1）恒值控制系統(tǒng) 恒值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，系統(tǒng)的輸入量是恒值，并要 求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定值。 它是一種最常見(jiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)， 如自動(dòng)調(diào) 速系統(tǒng)、恒溫控制系統(tǒng)、恒張力控制系統(tǒng)等， 都屬于恒值控制系統(tǒng)。 （2）隨動(dòng)控制系統(tǒng) 隨動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，輸入量是變化的（有時(shí)是隨 機(jī)的），并且要求系統(tǒng)的輸出量能跟隨輸入量的變化而作出相應(yīng)的變化， 故隨動(dòng) 系統(tǒng)又稱(chēng)為伺服系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)。它廣泛地應(yīng)用于飛

17、機(jī)、艦船、武器（火炮、導(dǎo) 彈）和雷達(dá)等的運(yùn)動(dòng)控制。 （3）過(guò)程控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)的輸出量是按給定的時(shí)間函數(shù)實(shí)現(xiàn)控制的。這 類(lèi)系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、造紙、食品等工業(yè)的工藝過(guò)程參數(shù)控制，如溫 度、壓力、流量、液位、 pH 值等。過(guò)程控制系統(tǒng)也可稱(chēng)為程序控制系統(tǒng)，往往 內(nèi)含伺服控制系統(tǒng)。 以上三種控制系統(tǒng)都是閉環(huán)控制系統(tǒng)。 3 按系統(tǒng)傳輸信號(hào)對(duì)時(shí)間的關(guān)系分類(lèi) （1） 連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，控制作用的信號(hào)是連續(xù)量或 模擬量。如隨動(dòng)系統(tǒng)就是連續(xù)控制系統(tǒng)，因?yàn)樽饔糜谙到y(tǒng)的信號(hào)是模擬量。 （2）離散控制系統(tǒng) 又稱(chēng)采樣控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是，作用于系統(tǒng)的控制 信號(hào)是連續(xù)量、數(shù)字量或采樣數(shù)據(jù)量。通

18、常采樣數(shù)值計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)都是離散 系統(tǒng)。 4. 按系統(tǒng)輸出量和輸入量的關(guān)系分類(lèi) （1）線性系統(tǒng) 線性系統(tǒng)的特點(diǎn)是，系統(tǒng)的輸出量和輸入量的關(guān)系是線性 的，它的各個(gè)環(huán)節(jié)或系統(tǒng)都可以用線性微分方程來(lái)描述，可以應(yīng)用疊加原理和拉 氏變換解決線性系統(tǒng)中的問(wèn)題。 （2）非線性系統(tǒng) 非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)是，其中的一些環(huán)節(jié)具有非線性性質(zhì) （例如出現(xiàn)飽和死區(qū)、滯環(huán)等）。它們往往要采用非線性的微分方程來(lái)描述。此 外，疊加原理對(duì)非線性系統(tǒng)是不適用的。 另外，按系統(tǒng)主要組成元件的物理性質(zhì)，可將控制系統(tǒng)分為電氣控制系統(tǒng)、 液壓控制系統(tǒng)和電一液控制系統(tǒng)。 5. 簡(jiǎn)化的汽車(chē)電子控制系統(tǒng)模型 從控制原理來(lái)看，汽車(chē)電控系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化

19、為傳感器、ECU和執(zhí)行器三大組 成部分。傳感器是感知信息的部件，功用是向ECU提供汽車(chē)運(yùn)行狀況和發(fā)動(dòng)機(jī) 工況等。ECU接收來(lái)自傳感器的信息，經(jīng)信息處理后發(fā)出相應(yīng)的控制指令給執(zhí) 行器。執(zhí)行器即執(zhí)行元件，其功用是執(zhí)行ECU的專(zhuān)項(xiàng)指令，從而完成控制目的。 傳感器、ECU和執(zhí)行器三部分相互間的工作關(guān)系如圖 4-4所示。 圖4-4傳感器、ECU和執(zhí)行器之間的工作關(guān)系 三、汽 汽車(chē)電子控制系統(tǒng)可以分為以下四個(gè)部分： 1）發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)集中控制系統(tǒng)。包括發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)、自動(dòng)化變 速控制系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死和牽引力控制系統(tǒng)等； 2）底盤(pán)綜合控制和安全系統(tǒng)。包括車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)、主動(dòng)式車(chē)身姿態(tài)控 制系統(tǒng)、巡航

20、控制系統(tǒng)、防撞預(yù)警系統(tǒng)、駕駛員智能支持系統(tǒng)等； 3）智能車(chē)身電子系統(tǒng)。自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅系統(tǒng)、智能前燈系統(tǒng)、汽車(chē)夜視系統(tǒng)、 電子門(mén)鎖與防盜系統(tǒng)等； 4） 通訊與信息/娛樂(lè)系統(tǒng)。包括智能汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、“ON STAR ”系統(tǒng)（具有自動(dòng)呼救與查詢(xún)等功能）、汽車(chē)維修數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、汽車(chē)音 響系統(tǒng)、實(shí)時(shí)交通信息咨詢(xún)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)車(chē)輛跟蹤與管理系統(tǒng)、信息化服務(wù)系統(tǒng)（含 網(wǎng)絡(luò)等）等。 下面簡(jiǎn)單介紹一下目前較多見(jiàn)且較成熟的部分地區(qū)汽車(chē)電子控制裝置。 （一）發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分 1 .電控點(diǎn)火裝置（ESA） 該系統(tǒng)可使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等因素下，在最佳點(diǎn)火提前角工況下 工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大的功率和轉(zhuǎn)矩，

21、而將油耗和排放降低到最低限度。 該系 統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種控制。電控點(diǎn)火裝置閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)爆震傳感器進(jìn)行反 饋控制，其點(diǎn)火時(shí)刻的控制精度比開(kāi)環(huán)高， 但排氣凈化差些。 2電控汽油噴射 （EFI） 該系統(tǒng)根據(jù)各傳感器輸送來(lái)的信號(hào)，能有效控制混合氣空燃比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在 各種工況下空燃比達(dá)到較佳值， 從而實(shí)現(xiàn)提高功率、 降低油耗、 減少排氣污染等 功效。該系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種控制。 閉環(huán)控制是在開(kāi)環(huán)控制的基礎(chǔ)上， 在 一定條件下， 由計(jì)算機(jī)根據(jù)氧傳感器輸出的含氧濃度信號(hào)修正燃油供給量， 使混 合氣空燃比保持在理想狀態(tài)下。 3廢氣再循環(huán)控制（ EGR） 該系統(tǒng)是將一部分排氣中的廢氣引入進(jìn)氣側(cè)的新鮮混

22、合氣中再次燃燒， 以抑 制發(fā)動(dòng)機(jī)有害氣體氮氧化合物的生成。 該系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況適時(shí)地調(diào)節(jié)參 與廢氣再循環(huán)的廢氣循環(huán)率， 以減少排氣中的有害氣體氮氧化合物。 它是一種排 氣凈化的有效手段。 4怠速控制（ ISC） 該系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度及其它有關(guān)參數(shù)， 如空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)、 動(dòng)力轉(zhuǎn) 向開(kāi)關(guān)信號(hào)等，使發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速處于最佳狀態(tài)。 除以上控制裝置外，發(fā)動(dòng)機(jī)部分的控制內(nèi)容還有：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、 發(fā)動(dòng)機(jī)排量、氣門(mén)正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油氣蒸發(fā)控制及系統(tǒng)自診 斷等。 另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展， 計(jì)算機(jī)將會(huì)在現(xiàn)代汽車(chē)上承擔(dān)更重要 的任務(wù)，如控制燃燒室的容積和形狀、 控制壓縮比、

23、 檢測(cè)汽車(chē)零件逐漸增加的機(jī) 械磨損等。 （二）底盤(pán)控制部分 1電控自動(dòng)變速器（ ECT） 該裝置有多種形式。 它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和車(chē)速等行駛條件， 按照換 檔特性精確地控制變速比， 使汽車(chē)處于最佳檔位。 該裝置具有提高傳動(dòng)效率、 降 低油耗、改善換檔舒適性、提高汽車(chē)行駛平穩(wěn)性以及延長(zhǎng)變速器使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。 2防滑控制系統(tǒng) 防滑控制包括制動(dòng)防抱死（ABS）、牽引控制（TCS）、驅(qū)動(dòng)防滑（ASR） 和車(chē)輛橫向穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VSC）。該系統(tǒng)可以提高制動(dòng)效能，防止汽車(chē)在制 動(dòng)、起步、驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑， 是保證行車(chē)安全和防止事故發(fā)生的重要措施。 3電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向 電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向的型式較多

24、， 目前汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的發(fā)展趨勢(shì)為四輪轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)。它們分別顯示出不同的優(yōu)越性， 如有的可獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性、 最 優(yōu)化的轉(zhuǎn)向回正特性， 改善行駛的穩(wěn)定性以及發(fā)揮節(jié)能和降低成本的作用； 有的 主要是為了提高轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)性；有的主要用來(lái)改善高速行駛時(shí)的穩(wěn)定 性。目前電控前輪動(dòng)力轉(zhuǎn)向較普及， 通過(guò)控制轉(zhuǎn)向力， 保證汽車(chē)原地或低速行駛 時(shí)轉(zhuǎn)向輕便，而高速行駛時(shí)又確保安全。 4電控懸掛 （TEMS） 該系統(tǒng)能根據(jù)不同的路面狀況， 控制車(chē)輛高度， 調(diào)整懸掛的阻尼特性及彈性 剛度，改善車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐舒適性。 5巡航控制系統(tǒng) （CCS） 該系統(tǒng)又稱(chēng)恒速行駛系統(tǒng)。 汽車(chē)在高速公路上長(zhǎng)

25、時(shí)間行駛時(shí)， 打開(kāi)該系統(tǒng)的 自動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)后， 恒速行駛裝置將根據(jù)行駛阻力自動(dòng)增減節(jié)氣門(mén)開(kāi)度， 使汽車(chē)行 駛速度保持一定。該系統(tǒng)可以減輕駕駛員長(zhǎng)途駕駛之疲勞。 （三）行駛安全系統(tǒng) 1安全氣囊（ SRS） 該系統(tǒng)是國(guó)外汽車(chē)上一種常見(jiàn)的被動(dòng)安全裝置。 在車(chē)輛相撞時(shí)， 由電控元件 用電流引爆安置在方向盤(pán)中央 （有的在儀表盤(pán)板雜務(wù)箱后邊也安裝） 等處氣囊中 的滲氮物， 迅速燃燒產(chǎn)生氮?dú)猓?瞬間充滿(mǎn)氣囊。 氣囊的作用是在駕駛員與方向盤(pán) 之間、前座乘員與儀表板間形成一個(gè)緩沖軟墊， 避免硬性撞擊而受傷。 此裝置一 定要與安全帶配合使用，否則效果大為降低。 2雷達(dá)防撞系統(tǒng) 該系統(tǒng)有多種形式。 有的在汽車(chē)行駛中，

26、 當(dāng)兩車(chē)的距離小到安全距離時(shí)， 即 自動(dòng)報(bào)警，若繼續(xù)行駛， 則會(huì)在即將相撞的瞬間， 自動(dòng)控制汽車(chē)制動(dòng)器將汽車(chē)停 ??；有的是在汽車(chē)倒車(chē)時(shí)，顯示車(chē)后障礙物的距離，有效地防止倒車(chē)事故發(fā)生。 3驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ ASR） 該系統(tǒng)是在制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的， 兩系統(tǒng)有許多共同組件。 該系 統(tǒng)裝置利用驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)速傳感器， 當(dāng)感受到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)， 控制元件便通過(guò)制 動(dòng)或通過(guò)油門(mén)降低轉(zhuǎn)速， 使之不再打滑。 它實(shí)質(zhì)上是一種速度調(diào)節(jié)器， 可以在起 步和彎道中速度發(fā)生急劇變化時(shí)，改善車(chē)輪與地面間的附著力，提高其安全性。 該系統(tǒng)裝置在雪地或濕滑路面上，較能發(fā)揮其特性。 4安全帶控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)在汽車(chē)發(fā)生任何

27、撞擊的情況下， 可瞬間束緊安全帶。 有的汽車(chē)上只有 當(dāng)計(jì)算機(jī)確認(rèn)駕駛員和乘客安全帶使用正確無(wú)誤時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)才能被起動(dòng)。 5前照燈控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)可在前照燈照明范圍內(nèi)， 隨著方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)， 并能在會(huì)車(chē)時(shí)自 動(dòng)啟閉和防眩。 除上述裝置外， 已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種各樣的安全裝置， 如自動(dòng)門(mén)窗裝置、 車(chē)門(mén)自 動(dòng)閉鎖裝置、防盜裝置、車(chē)鑰匙忘拔報(bào)警裝置和語(yǔ)言開(kāi)門(mén)（無(wú)鑰匙）裝置等。 （四）信息系統(tǒng) 隨著電子化的發(fā)展，汽車(chē)信息系統(tǒng)越來(lái)越龐大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出如車(chē)速、里程、冷 卻液溫度、油壓等相關(guān)范圍，逐漸向全面反映車(chē)輛工況和行駛動(dòng)態(tài)等功能發(fā)展。 科目繁多的信息裝置正在源源不斷地進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域。 1信息顯示與報(bào)警系統(tǒng) 該系

28、統(tǒng)可將發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和其它信息參數(shù)， 通過(guò)微處理機(jī)處理后， 輸出對(duì)駕 駛員更有用的信息，并用數(shù)字顯示、線條顯示或聲光報(bào)警。 顯示的信息除冷卻液溫度、油壓、車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等常見(jiàn)的內(nèi)容外，還有 瞬時(shí)耗油量、平均耗油量、平均車(chē)速、行駛里程、車(chē)外溫度等。根據(jù)駕駛員的需 要，可隨時(shí)調(diào)出顯示這些信息。 監(jiān)視和報(bào)警的信息主要有：燃油溫度、冷卻液溫度、油壓、充電、尾燈、前 照燈、排氣溫度、制動(dòng)液量、手制動(dòng)、車(chē)門(mén)未關(guān)嚴(yán)等。當(dāng)出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或自診 斷系統(tǒng)測(cè)出有故障時(shí)，立即由聲光報(bào)警。 2語(yǔ)言信息系統(tǒng) 過(guò)去一般信息顯示都是靠駕駛員查看儀表， 用視覺(jué)感知，這樣容易造成遺漏。 現(xiàn)在出現(xiàn)了語(yǔ)言信息，包括語(yǔ)音報(bào)警和語(yǔ)音控制

29、兩類(lèi)。 語(yǔ)音報(bào)警是在汽車(chē)出現(xiàn)不正常情況，如冷卻液溫度、水位、油位不正常，制 動(dòng)液不足和蓄電池充電值偏低等情況時(shí)， 計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)邏輯判斷， 輸出信息至揚(yáng)聲 器，發(fā)出模擬人的聲音向駕駛員報(bào)警，如“水位不正?！?、“請(qǐng)加油”等，多數(shù) 還同時(shí)用燈光報(bào)警。 語(yǔ)音控制是用駕駛員的聲音來(lái)指揮和控制汽車(chē)的某個(gè)部件、設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作。 3車(chē)用導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng) 該系統(tǒng)是近幾年研究的新課題。 它可在城市或公路網(wǎng)范圍內(nèi)， 定向選擇最佳 行駛路線， 并能在屏幕上顯示地圖， 表示汽車(chē)行駛中的位置， 以及到達(dá)目的地的 方向和距離。 這實(shí)質(zhì)是汽車(chē)行駛向智能化發(fā)展的方向， 再進(jìn)一步就可成為無(wú)人駕 駛汽車(chē)。 4通信系統(tǒng) 這方面真正使用

30、且采用最多的是汽車(chē)電話(huà)， 在美國(guó)、 日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家 較普及。目前的水平在不斷地提高，除車(chē)與路之間，車(chē)與車(chē)之間，車(chē)與飛機(jī)等交 通工具之間的通話(huà)外， 還可通過(guò)衛(wèi)星與國(guó)際電話(huà)網(wǎng)相聯(lián)， 實(shí)現(xiàn)行駛過(guò)程中的國(guó)際 間電話(huà)通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交換，圖像傳輸?shù)取?（五）附屬裝置 1全自動(dòng)空調(diào)（ EA/C ） 該裝置突破單一的空氣溫度調(diào)節(jié)功能，根據(jù)設(shè)計(jì)在車(chē)內(nèi)的各種溫度傳感器 （車(chē)內(nèi)溫度、大氣溫度、日照強(qiáng)度、蒸發(fā)器溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度等）輸入的 信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行平衡溫度演算，對(duì)進(jìn)氣轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)、混合風(fēng)門(mén)、水閥、加熱斷 電器、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等進(jìn)行控制；根據(jù)乘客要求，保持車(chē)內(nèi)的溫度等小氣候處 于最佳值（人體感覺(jué)最舒

31、適的狀態(tài)）。 2自動(dòng)座椅 該裝置是人體工程技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 它能使座椅適應(yīng)乘客 的不同體型，滿(mǎn)足乘客的舒適性的要求。 3音響音像 車(chē)內(nèi)裝有立體音響、 CD 等。放音系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)立體聲補(bǔ)償、立體聲音響自動(dòng) 選臺(tái)，顯示器實(shí)現(xiàn)數(shù)碼選臺(tái)。 四、ECU的功能與組成 1ECU 的功能 ECU 是一種電子綜合控制裝置， 它所具備的基本功能如下： 1）接受傳感器或其他裝置輸入的信息，給傳感器提供參考 （基準(zhǔn)）電壓：2V、 5V、9V、12V;將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)所能接受的信號(hào)。 2）存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理信息；計(jì)算出輸出值所用的程序；存儲(chǔ)該車(chē)型的 特點(diǎn)參數(shù);存儲(chǔ)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)（隨存隨取） ，存儲(chǔ)故

32、障信息。 3）運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值;將輸出的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì) 比，查出故障。 4）輸出執(zhí)行命令。把弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)的執(zhí)行命令數(shù)值;輸出故障信息。 5）自我修正功能（自適應(yīng)功能） 。 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中， ECU 不僅用來(lái)控制汽油噴射系統(tǒng)，同時(shí)還具有點(diǎn)火 提前角控制、怠速控制、排放控制、進(jìn)氣控制、增壓控制、自診斷、失效保護(hù)和 備用控制系統(tǒng)等多項(xiàng)控制功用。 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，由于使用微機(jī)，與以往的模擬電路控制相比，信號(hào)處 理的速度和容量大大提高， 因此，就可以實(shí)現(xiàn)多功能的高精度集中控制。 2ECU 的組成 發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)ECU的組成如圖4-5所示。ECU主要由輸入回路、A/D 轉(zhuǎn)

33、換器（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）、微型計(jì)算機(jī)和輸出回路四部分組成。 圖4-5 ECU的組成 1-傳感器2模擬信號(hào)3 輸入回路4A/D轉(zhuǎn)換器5輸出回路 6 執(zhí)行元件 7微機(jī)8數(shù)字信號(hào) 9 ROM/RAM 記憶裝置 （1）輸入回路輸入ECU的傳感器信號(hào)有兩種：一種是模擬信號(hào)（圖4-6 a）， 如：熱線式空氣流量計(jì)的輸出信號(hào)和冷卻液溫度傳感器的輸出信號(hào)等；另一種是 數(shù)字信號(hào)（圖4-6 b）,如卡門(mén)渦流式空氣流量計(jì)的輸出信號(hào)和轉(zhuǎn)速傳感器的輸出 信號(hào)等。信號(hào)的類(lèi)型不同，輸入ECU后的處理方法也不一樣。 從傳感器輸出的信號(hào)輸入 ECU后，首先通過(guò)輸入回路，其中數(shù)字信號(hào)直接 輸入微機(jī)，模擬信號(hào)則由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字

34、信號(hào)之后再輸入微機(jī)。 圖4-6傳感器輸入信號(hào)的種類(lèi) a）模擬信號(hào)b）數(shù)字信號(hào) 輸入轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦?波后，再轉(zhuǎn)換成輸入電平（圖4-7）。 圖4-7輸入回路的作用 1-除去雜波2 輸入回路 （2）A/D轉(zhuǎn)換器（模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器）信號(hào)，微機(jī)不 能直接處理，故要用 A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再輸入微機(jī)。圖 4-8所示為空氣流量計(jì)輸出模擬信號(hào)由 A/D轉(zhuǎn)換器處理示意圖。 圖4-8模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換處理 1-空氣流量計(jì)2輸入回路3轉(zhuǎn)換器4微機(jī) （3）微型計(jì)算機(jī) 微機(jī)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的需要，把各種傳感器送 來(lái)的信號(hào)用內(nèi)存的程序（微機(jī)處理的順序）和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并把處理結(jié)果 如汽油噴射控制信號(hào)、點(diǎn)

35、火控制信號(hào)等送往輸出回路。 微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，是由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸 出裝置等組成。 圖4-9微型電子計(jì)算機(jī)的構(gòu)成 1-存儲(chǔ)器 2 信息轉(zhuǎn)送通路3輸入/輸出 1）中央處理器（CPU）。中央處理器的功用是讀出命令并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。 CPU是由進(jìn)行數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的運(yùn)算器、暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器、按 照程序進(jìn)行各裝置之間信號(hào)傳送及控制任務(wù)的控制器等組成（圖4-10）。 圖4-10 CPU的組成 1-控制信號(hào)2 數(shù)據(jù)3信息傳達(dá)通道 4控制器 5 寄存器 6運(yùn)算器 2）存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的功用是記憶存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，一般由幾個(gè)只讀存儲(chǔ)器 ROM和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM組成

36、。 ROM是讀出專(zhuān)用存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)內(nèi)容一次寫(xiě)入后就不能改變，但可以調(diào)出使 用。ROM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的內(nèi)容，即使切斷電源，其記憶的內(nèi)容也不丟失，故適用 于對(duì)各種程序和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保留。近年可編程只讀存儲(chǔ)器（EPROM）已在汽車(chē)微 機(jī)中得到應(yīng)用，該存儲(chǔ)器可由紫外線將其記憶內(nèi)容消去，并可改寫(xiě)存儲(chǔ)內(nèi)容。 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM既能讀出也能寫(xiě)入數(shù)據(jù)記憶在任意地址上。但是如果切斷 電源，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就丟失。所以 RAM只適用于暫時(shí)保留過(guò)程中的處理數(shù)據(jù)。 3）輸入/輸出裝置。輸入/輸出裝置的功用是根據(jù)CPU的命令，在外部傳感 器和執(zhí)行器之間執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送任務(wù)，一般稱(chēng)之為 I/O接口。 4）輸出回路。由微機(jī)輸出的是電壓很低的數(shù)

37、字信號(hào)，用這種信號(hào)一般是不 能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的。輸出回路的功用就是將微機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的輸出信號(hào)。輸出回路多采用大功率三極管，由微機(jī)輸出的信號(hào)控 制其導(dǎo)通和截止，從而控制執(zhí)行元件的搭鐵回路（圖4-11）。 圖4-11輸出回路 1-微型計(jì)算機(jī)2 輸出回路3噴油器 第三節(jié)汽車(chē)電子控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) 一、汽油機(jī)的排放與凈化 1. HC的生成機(jī)理 HC產(chǎn)生的原因除燃料的不完全燃燒外，缸壁淬冷也是排氣中HC的主要來(lái) 源。由于汽油機(jī)中混合氣的燃燒是依靠火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行的，當(dāng)火焰?zhèn)鞑サ浇咏鼩飧?壁面附近時(shí)，由于壁面的冷卻作用，火焰不能完全傳播到缸壁表面，使大約0.5mm 厚度上的混合氣燒

38、不著，通常把這層燒不著的混合氣叫做淬冷層。淬冷層的厚度 隨空燃比、氣缸內(nèi)的壓力、氣體的流動(dòng)狀況而變化。當(dāng)混合氣的空燃比位于濃混 合區(qū)的某個(gè)值的附近，淬冷層的厚度最小，比它更濃或更稀的混合氣，都會(huì)使淬 冷層的厚度增加。氣缸內(nèi)的壓力越高、氣體流動(dòng)越活躍，都會(huì)使淬冷層變得越薄。 另外，活塞頂部與第一道氣環(huán)之間的空隙、火花塞磁芯周?chē)目障兜?，火焰也?能傳播過(guò)去。上述淬冷層和氣隙中的混合氣沒(méi)有燃燒就隨廢氣排出。 在排氣初期， 靠近排氣門(mén)附近的那一部分淬冷層中的未燃?xì)怏w首先“剝離”隨尾氣排出。在排 氣后期，活塞把氣缸壁面的淬冷層也卷進(jìn)排氣中，使HC的排放濃度大大增加。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，如果混合氣過(guò)濃，由于

39、空氣不足，燃燒不完全，未燃燒或燃 燒過(guò)程中生成的HC增多，HC的排放濃度當(dāng)然增加。而當(dāng)混合氣過(guò)稀或缸內(nèi)廢 氣過(guò)多時(shí)，則可能引起火焰不充分甚至完全斷火， 致使排氣中的HC濃度顯著增 加。在正常情況下發(fā)動(dòng)機(jī)提供的是可點(diǎn)燃的混合氣，火焰?zhèn)鞑ゲ煌耆窃谶M(jìn)氣管 真空度很高的情況下使用發(fā)生的，例如怠速或減速時(shí)所引起的高度廢氣稀釋所造 成，或者是在過(guò)渡工況，特別是在暖車(chē)及減速時(shí)，進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣很可能是 過(guò)濃或過(guò)稀，以致不能燃燒完全，使 HC排放量增加。 2. CO的生成機(jī)理 CO是燃料燃燒的中間產(chǎn)物。排氣中 CO主要是在局部缺氧或低溫下由于烴 的不完全燃燒產(chǎn)生的。 理論上講，當(dāng)空燃比值 A/F=14.7

40、時(shí)，將實(shí)現(xiàn)完全反應(yīng)，生成 CO2和H2 0。 而當(dāng)空氣不足時(shí)（A/Fpa時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力Fx，由于制動(dòng) 器摩擦轉(zhuǎn)矩的增長(zhǎng)而仍按直線關(guān)系繼續(xù)上升。 但是若作用在車(chē)輪上的法向載荷為 常值，地面制動(dòng)力Fx達(dá)到附著力F的值后就不再增加。所以，要想提高地面 制動(dòng)力以使汽車(chē)具有更大的制動(dòng)效能，只有提高附著系數(shù) 。 綜上所述，汽車(chē)的地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，但同時(shí)又受地面附 著條件的限制。只有汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著 力時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力，而提高附著力就必須提高附著系數(shù)。 3 附著系數(shù)與滑動(dòng)率的關(guān)系 汽車(chē)車(chē)輪在路面上的縱向運(yùn)動(dòng)可以區(qū)分為純滾動(dòng)、純滑動(dòng)和邊滾邊滑的

41、滑移 三種形式。 車(chē)輪滑移成分在車(chē)輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例可以用滑動(dòng)率s來(lái)表示，其滑動(dòng) 率s的定義式如下 v -r ， s100%（4-8） v 式中S車(chē)輪的滑動(dòng)率； v車(chē)輪中心的縱向速度（m/s）; r車(chē)輪的自由滾動(dòng)半徑（m）； 3車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（rad/s）。 當(dāng)車(chē)輪純滾動(dòng)時(shí)，v=r 3； s =0;當(dāng)車(chē)輪抱死純滑動(dòng)時(shí)，3= 0，s=100%;當(dāng)車(chē) 輪滑移時(shí)，0s100%。由此可見(jiàn)，滑動(dòng)率越大，滑移成分越多。 當(dāng)滑動(dòng)率不同時(shí)，附著系數(shù)也不一樣。圖4-18是試驗(yàn)所得的輪胎一道路附 著系數(shù)曲線，即一s曲線。 如圖4-18所示，縱向附著系數(shù)x隨滑動(dòng)率的增大而迅速增大，過(guò) B點(diǎn)后 上升率變小，在A

42、點(diǎn)達(dá)到最大值之后，隨著s的增大，x反而減小。對(duì)于側(cè) 向附著系數(shù)，s越小，y越大，即保持轉(zhuǎn)向和防止側(cè)滑的能力越強(qiáng)。當(dāng)車(chē)輪抱 死拖滑時(shí)，亦即s=100%時(shí)，縱向附著系數(shù)x較小，地面制動(dòng)力也較小，制動(dòng) 距離較長(zhǎng)；此時(shí)側(cè)向附著系數(shù)y幾乎為零，能承受的側(cè)向力很小，車(chē)輪很容 易側(cè)滑，制動(dòng)的方向穩(wěn)定性很差。理想狀態(tài)是使滑動(dòng)率保持在10%20%之間， 這樣便可獲得較大的縱向、側(cè)向附著系數(shù)，地面所能提供的縱向附著力和側(cè)向附 著力也就較大，制動(dòng)效能最高。汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）的主要作用就是把 滑動(dòng)率控制在10%20%之間，使汽車(chē)獲得較高的制動(dòng)效能，且可保持對(duì)汽車(chē)方 向的控制能力。 圖4-18 s曲線 在汽車(chē)

43、制動(dòng)過(guò)程中，如果前輪先抱死，汽車(chē)將失去轉(zhuǎn)向能力，也有可能跑偏， 但一般不會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑；如果后輪先抱死，將會(huì)出現(xiàn)非常危險(xiǎn)的側(cè)滑現(xiàn)象。 為了防 止后輪先抱死，有些汽車(chē)在制動(dòng)系統(tǒng)中加了比例閥， 以調(diào)節(jié)前、后車(chē)輪的制動(dòng)液 壓力。如果把汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)率控制在 10%20%之間，前后車(chē)輪都不抱死拖 滑，則汽車(chē)制動(dòng)時(shí)跑偏、側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力等現(xiàn)象都不會(huì)出現(xiàn)。 四、驅(qū)動(dòng)與側(cè)滑 1 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)分析 按照汽車(chē)驅(qū)動(dòng)附著條件，當(dāng)汽車(chē)在起步或急加速時(shí)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn) 矩過(guò)大，則傳輸?shù)捷喬ド系霓D(zhuǎn)矩會(huì)大于輪胎與路面間的附著力，此時(shí)輪胎與路面 之間也會(huì)產(chǎn)生打滑。 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)滑轉(zhuǎn)成分的大小用滑轉(zhuǎn)率表示，其定義式如下 r ；：

44、v,、 s100%（4-9） ro 式中 3車(chē)輪的角速度； r為車(chē)輪的半徑； I汽車(chē)的速度。 當(dāng)車(chē)速u(mài)=0時(shí)，s= 100%，即車(chē)輪在原地打滑；當(dāng)u=r3時(shí)，s = 0，表明車(chē) 輪作純滾動(dòng)；當(dāng)0s100%時(shí)，車(chē)輪邊滾邊滑。不同的滑轉(zhuǎn)率，附著系數(shù)不同， 圖4-19是（叔、如）s曲線。由圖可以看出，當(dāng)s=100%時(shí)，縱向附著系數(shù) 旅和橫向附著系數(shù)叔都較小，亦即縱向附著力較小和抵抗側(cè)滑的能力較差， 而峰值附著系數(shù)出現(xiàn)在s=20%左右范圍內(nèi)。 圖 4-19 驅(qū)動(dòng)時(shí)的附著系數(shù)（ s曲線） a）利用區(qū)域b）有側(cè)偏角 驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR，Acceleration Slip Regulation）的作用

45、就是通過(guò)減 小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、對(duì)汽車(chē)實(shí)施制動(dòng)等措施，把滑轉(zhuǎn)率控制在5% 15%之間，從而 獲得較大的縱向和橫向附著力。若通過(guò)降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩來(lái)控制驅(qū)動(dòng)時(shí)的車(chē)輪滑 轉(zhuǎn)，又稱(chēng)為牽引力控制（TCS）。 制動(dòng)狀態(tài)時(shí)用輪速傳感器來(lái)計(jì)算或估計(jì)參考車(chē)速，誤差很大。但在驅(qū)動(dòng)狀 態(tài)卻不存在此問(wèn)題，由于非驅(qū)動(dòng)車(chē)輪近于自由滾動(dòng)，根據(jù)非驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速所確定 的參考車(chē)速就可以認(rèn)為是實(shí)際車(chē)速，由此通過(guò)計(jì)算獲得的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪參考滑動(dòng)率與 實(shí)際滑動(dòng)率就較為接近。因此，在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中確定驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滑動(dòng)率則較為方便 和精確。 五、轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系與操縱穩(wěn)定性 汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的車(chē)輛坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)會(huì)描述如圖 4-20所示，車(chē)輛坐標(biāo)系是固連 在運(yùn)動(dòng)著的汽車(chē)上的動(dòng)坐標(biāo)系。 圖4-20 車(chē)輛坐標(biāo)系與汽車(chē)的主要運(yùn)動(dòng)形式 1 輪胎的側(cè)偏 汽車(chē)