第1章緒論(汽車電子控制技術(shù))

1、 汽車電子控制技術(shù)汽車電子控制技術(shù)汽車類專業(yè)應(yīng)用型本科示范教材汽車類專業(yè)應(yīng)用型本科示范教材機(jī)械工業(yè)出版社出版機(jī)械工業(yè)出版社出版 主編主編 于京諾于京諾第第1 1章章 緒論緒論 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解汽車電子控制技術(shù)發(fā)展取決的因素。了解汽車電子控制技術(shù)發(fā)展取決的因素。 了解汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展過程。了解汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展過程。 了解汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用及控制功能。了解汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用及控制功能。 了解汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。了解汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 掌握汽車電子控制系統(tǒng)的組成。掌握汽車電子控制系統(tǒng)的組成。第第1 1章章 緒論緒論 1.1 1.1 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展汽

2、車電子控制技術(shù)的發(fā)展 汽車電子控制技術(shù)的快速發(fā)展主要取決于以下三個(gè)因汽車電子控制技術(shù)的快速發(fā)展主要取決于以下三個(gè)因素：一是得益于晶體管技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算素：一是得益于晶體管技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，成本不斷降低，控制功能機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，成本不斷降低，控制功能越來越強(qiáng)大，為汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展提供良好的條件；越來越強(qiáng)大，為汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展提供良好的條件；二是由于各國政府制定了越來越嚴(yán)格的法規(guī)，迫使汽車制二是由于各國政府制定了越來越嚴(yán)格的法規(guī)，迫使汽車制造商必須采用先進(jìn)的電子控制技術(shù)，以滿足在燃油經(jīng)濟(jì)性、造商必須采用先進(jìn)的電子控制技術(shù)

3、，以滿足在燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性和排放性能方面的法規(guī)要求；三是用戶對(duì)汽車安全安全性和排放性能方面的法規(guī)要求；三是用戶對(duì)汽車安全性、舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等越來越高的需求，促使汽性、舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等越來越高的需求，促使汽車制造商更多地采用電子控制技術(shù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)上車制造商更多地采用電子控制技術(shù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。的競(jìng)爭(zhēng)能力。 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展過程，大致可分為電子電路汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展過程，大致可分為電子電路控制、微型計(jì)算機(jī)控制和車載局域網(wǎng)控制三個(gè)階段?？刂啤⑽⑿陀?jì)算機(jī)控制和車載局域網(wǎng)控制三個(gè)階段。 第一階段（第一階段（1953195319751975年）：模擬電子

4、電路控制階段，年）：模擬電子電路控制階段，即采用分立電子元件或集成電路組成電子控制器進(jìn)行控制。即采用分立電子元件或集成電路組成電子控制器進(jìn)行控制。汽車電子設(shè)備主要采用分立電子元件組成電子控制器，從汽車電子設(shè)備主要采用分立電子元件組成電子控制器，從而揭開了汽車電子時(shí)代的序幕。而揭開了汽車電子時(shí)代的序幕。 第二階段（第二階段（1976197619991999年）：微型計(jì)算機(jī)控制階段，年）：微型計(jì)算機(jī)控制階段，即采用模擬計(jì)算機(jī)或數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，控制技術(shù)向智即采用模擬計(jì)算機(jī)或數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，控制技術(shù)向智能化方向發(fā)展。汽車電子設(shè)備普遍采用能化方向發(fā)展。汽車電子設(shè)備普遍采用8 8位、位、1616位

5、或位或3232位位字長(zhǎng)的微處理器進(jìn)行控制，主要開發(fā)研制專用的獨(dú)立控制字長(zhǎng)的微處理器進(jìn)行控制，主要開發(fā)研制專用的獨(dú)立控制系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)。系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)。 第三階段（第三階段（20002000年至今）：車載局域網(wǎng)控制階段，即年至今）：車載局域網(wǎng)控制階段，即采用車載局域網(wǎng)（采用車載局域網(wǎng)（LANLAN，Local Area NetworkLocal Area Network）對(duì)汽車電）對(duì)汽車電器與電子控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。國內(nèi)外中高檔轎車目前都已器與電子控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。國內(nèi)外中高檔轎車目前都已開始采用車載局域網(wǎng)技術(shù)。開始采用車載局域網(wǎng)技術(shù)。提示：提示：電子控制器網(wǎng)絡(luò)化的多路集中控制系統(tǒng)不僅是汽

6、電子控制器網(wǎng)絡(luò)化的多路集中控制系統(tǒng)不僅是汽車電器線束分布方式和電子控制系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展方車電器線束分布方式和電子控制系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展方向，而且也是火車、船舶、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療器向，而且也是火車、船舶、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療器械以及電力自動(dòng)化等領(lǐng)域控制技術(shù)的發(fā)展方向。械以及電力自動(dòng)化等領(lǐng)域控制技術(shù)的發(fā)展方向。1.2 汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用圖圖1-1電電子子控控制制技技術(shù)術(shù)在在汽汽車車上上的的應(yīng)應(yīng)用用 1.3 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1 1控制系統(tǒng)集成化控制系統(tǒng)集成化 現(xiàn)代汽車越來越多地將單一控制系統(tǒng)集成為集中控制系現(xiàn)代汽車越來越多地將

7、單一控制系統(tǒng)集成為集中控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)集成可以使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，有利于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)，控制系統(tǒng)集成可以使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，有利于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)多變量、多目標(biāo)的綜合協(xié)調(diào)控制。但控制系統(tǒng)的集成需要運(yùn)多變量、多目標(biāo)的綜合協(xié)調(diào)控制。但控制系統(tǒng)的集成需要運(yùn)算能力更強(qiáng)、速度更快的微處理器，因此微處理器也從算能力更強(qiáng)、速度更快的微處理器，因此微處理器也從8 8位、位、1616位、位、3232位發(fā)展至位發(fā)展至6464位。位。 2 2信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化 由于汽車上電子裝置數(shù)量急劇增多，汽車電路越來越復(fù)由于汽車上電子裝置數(shù)量急劇增多，汽車電路越來越復(fù)雜，為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量，現(xiàn)代汽車廣泛采用車載網(wǎng)絡(luò)雜，為了減少

8、連接導(dǎo)線的數(shù)量，現(xiàn)代汽車廣泛采用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等技術(shù)可以將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等連接起來，從而構(gòu)成汽車內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)連接起來，從而構(gòu)成汽車內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息資源共享。這樣不僅簡(jiǎn)化了布線，減少了電氣節(jié)點(diǎn)間的信息資源共享。這樣不僅簡(jiǎn)化了布線，減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量，同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。的數(shù)量和導(dǎo)線的用量，同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。 1.3 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)汽車電子

9、控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3 3汽車和交通智能化汽車和交通智能化 智能汽車是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級(jí)輔助智能汽車是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、智駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、智能傳感器、信息融合、通信、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，能傳感器、信息融合、通信、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。是典型的高新技術(shù)綜合體。 智能交通系統(tǒng)（智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Intelligent Transportation SystemSystem，ITSITS）是將先進(jìn)的信息技術(shù)

10、、通信技術(shù)、傳感技）是將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)通運(yùn)輸管理體系，而建立起的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。智能交通技術(shù)與智能汽車技術(shù)的結(jié)合，就輸和管理系統(tǒng)。智能交通技術(shù)與智能汽車技術(shù)的結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)汽車最佳行駛路線的自動(dòng)選擇和汽車的自動(dòng)駕駛?？梢詫?shí)現(xiàn)汽車最佳行駛路線的自動(dòng)選擇和汽車的自動(dòng)駕駛。汽車和交通智能化代表著未來汽車和未來交通的發(fā)展方向。汽車和交通智能化代表著未來汽車和未來交通的發(fā)展方向。1.3 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)汽

11、車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4 4電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化 所謂模塊化設(shè)計(jì)，是指為開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)所謂模塊化設(shè)計(jì)，是指為開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不需要對(duì)每種產(chǎn)品實(shí)施單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多品，不需要對(duì)每種產(chǎn)品實(shí)施單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊，將其經(jīng)過不同方式的組合來構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以種模塊，將其經(jīng)過不同方式的組合來構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、制造周期和成本之間的矛盾。隨著解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、制造周期和成本之間的矛盾。隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，為了滿足用戶個(gè)性化需求，汽汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，為了滿足用戶個(gè)性化需求，汽車制造商需要推出更多的新車型，新車型的

12、開發(fā)周期越來車制造商需要推出更多的新車型，新車型的開發(fā)周期越來越短，采用電控系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠縮短開發(fā)周期，越短，采用電控系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量，降低開發(fā)成本，有效提高汽車電子提高開發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量，降低開發(fā)成本，有效提高汽車電子控制系統(tǒng)乃至汽車整車的可靠性?？刂葡到y(tǒng)乃至汽車整車的可靠性。 1.4 汽車電子控制系統(tǒng)的組成汽車電子控制系統(tǒng)的組成 1.4.1 1.4.1 汽車電控系統(tǒng)的基本組成汽車電控系統(tǒng)的基本組成 汽車上每一個(gè)電子控制系統(tǒng)都是由傳感器與開關(guān)裝置、汽車上每一個(gè)電子控制系統(tǒng)都是由傳感器與開關(guān)裝置、電控單元和執(zhí)行器（執(zhí)行元件）三部分組成，這三部分通電

13、控單元和執(zhí)行器（執(zhí)行元件）三部分組成，這三部分通過導(dǎo)線進(jìn)行連接，就組成了一個(gè)電控系統(tǒng)。過導(dǎo)線進(jìn)行連接，就組成了一個(gè)電控系統(tǒng)。 1 1傳感器傳感器 （1 1）流量傳感器）流量傳感器 檢測(cè)被測(cè)氣體和液體等流體的流量，檢測(cè)被測(cè)氣體和液體等流體的流量，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的空氣流量傳感器；用例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的空氣流量傳感器；用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑流量傳感器等。于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑流量傳感器等。 （2 2）位置傳感器）位置傳感器 檢測(cè)被測(cè)回轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)角或移動(dòng)物檢測(cè)被測(cè)回轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)角或移動(dòng)物體的位移，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射和微機(jī)控制點(diǎn)火體的位移，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射和

14、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置系統(tǒng)的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器；用于電子穩(wěn)定程序的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器；用于電傳感器；用于電子穩(wěn)定程序的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器；用于電子控制懸架系統(tǒng)的車身高度傳感器；用于廢氣再循環(huán)系統(tǒng)子控制懸架系統(tǒng)的車身高度傳感器；用于廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的的EGREGR閥位置傳感器等。閥位置傳感器等。 （3 3）壓力傳感器）壓力傳感器 檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)壓力，例如用于發(fā)動(dòng)檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)壓力，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器、大氣壓力傳機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器、大氣壓力傳感器、排氣壓力傳感器；用于驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的

15、油壓傳感器、排氣壓力傳感器；用于驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的油壓傳感器等。感器等。 （4 4）溫度傳感器）溫度傳感器 檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)溫度，例如用于發(fā)動(dòng)檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)溫度，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射和微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度機(jī)電控燃油噴射和微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器、燃油溫度傳傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器、燃油溫度傳感器；用于自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)采用的車內(nèi)溫度傳感器等。感器；用于自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)采用的車內(nèi)溫度傳感器等。 （5 5）濃度傳感器）濃度傳感器 檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)濃度，例如用于發(fā)動(dòng)檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)濃度，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的氧傳感器；用于安

16、全控制系統(tǒng)的酒機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的氧傳感器；用于安全控制系統(tǒng)的酒精濃度傳感器等。精濃度傳感器等。 （6 6）速度傳感器）速度傳感器 檢測(cè)被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)速或移動(dòng)物檢測(cè)被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)速或移動(dòng)物體的速度，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射和微機(jī)控制點(diǎn)火體的速度，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射和微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；用于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的車輪速系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；用于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的車輪速度傳感器、用于電控自動(dòng)變速器的車速傳感器等。度傳感器、用于電控自動(dòng)變速器的車速傳感器等。 （7 7）加速度傳感器）加速度傳感器 檢測(cè)被測(cè)物體的加速度，例如用檢測(cè)被測(cè)物體的加速度，例如用于電子穩(wěn)定程序的汽車縱向

17、和橫向加速度傳感器；用于電于電子穩(wěn)定程序的汽車縱向和橫向加速度傳感器；用于電控懸架系統(tǒng)的車身垂直加速度傳感器等。控懸架系統(tǒng)的車身垂直加速度傳感器等。 2 2電控單元（電控單元（ECUECU） 汽車電子控制單元簡(jiǎn)稱電控單元，又稱為汽汽車電子控制單元簡(jiǎn)稱電控單元，又稱為汽車電子控制器或汽車電子控制組件，俗稱車電子控制器或汽車電子控制組件，俗稱“汽車汽車電腦電腦”。 電控單元是以單片機(jī)為核心所組成的電子控電控單元是以單片機(jī)為核心所組成的電子控制裝置，具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)制裝置，具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等功能。處理與數(shù)據(jù)管理等功能。 電控單元是汽車電子控制系統(tǒng)的控

18、制中心，電控單元是汽車電子控制系統(tǒng)的控制中心，其主要功用是分析、處理傳感器采集的各種信息，其主要功用是分析、處理傳感器采集的各種信息，并向受控裝置（即執(zhí)行器或執(zhí)行元件）發(fā)出控制并向受控裝置（即執(zhí)行器或執(zhí)行元件）發(fā)出控制指令。指令。 3 3執(zhí)行器執(zhí)行器 執(zhí)行器又稱為執(zhí)行元件，是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行器又稱為執(zhí)行元件，是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行器的功用是接受電控單元（執(zhí)行器的功用是接受電控單元（ECUECU）發(fā)出的指令，完成）發(fā)出的指令，完成具體的執(zhí)行動(dòng)作。汽車電控系統(tǒng)的執(zhí)行器通常是電動(dòng)機(jī)、具體的執(zhí)行動(dòng)作。汽車電控系統(tǒng)的執(zhí)行器通常是電動(dòng)機(jī)、電磁閥等。汽車電控系統(tǒng)不同，采用執(zhí)行器的數(shù)量和種類電磁閥等。汽車電控系統(tǒng)不同，采用執(zhí)行器的數(shù)量和種類也不相同。也不相同。 發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行器有電動(dòng)燃油泵和電發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行器有電動(dòng)燃油泵和電磁噴油器；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是怠速控制閥；磁噴油器；