电子技术在汽车上的应用.doc
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1、 毕业设计(论文)论文名称:电子技术在汽车上的应用地 市:河南省濮阳市助 学 院 校:濮阳职业技术学院准 考 证 号:090113200188姓 名:李恩泽学 科 专 业:汽车维修与检测专业(本科)指 导 教 师:河南省高等教育自学考试_年_月 高等教育自学考试毕业设计(论文)任务书(指导教师填表)填表时间: 年 月 日学生姓名准考证号指导教师课题类型设计(论文)题目主要研究内容主要技术指标(或研究目标)进度计划主要参考文献毕业设计领导小组组长签字: 年 月 日论电子技术在汽车上的应用 摘 要 本文探讨了汽车电子控制技术,对发动机电子控制、底盘电子控制和车身电子控制进行了全面的论述。并从电子控
2、制技术对汽车智能化上的巨大推动、助力汽车自动调速和自动化高速公路建设、为汽车移动化办公提供基础和多通道传输技术的运用等四个方面入手,论述了汽车电子控制技术。关键词:汽车电子控制技术,发动机电子控制,底盘电子控制发动机电子控制,底盘综合控制,车身电子安全,信息通ABSTRACTThis paper discusses the automotive electronic control technology, electronic engine control, chassis control and body electronic control for a comprehensive expo
3、sition. And from the electronic control technology for the intelligent four huge boost on the car, booster car automatic speed control and automation highway construction, automotive and mobile office provides the basis of the use of multi-channel transmission technology and other aspects, discusses
4、 the automotive electronic control 。Keywords: Auto electronic control technology,Electronic engine control,Chassis electronic control action,The chassisintegrated control ,Body electronicsecurity,Information目录第一章 绪论1第二章 电子控制技术在汽车上的应用21汽车门锁控制电路211逻辑抽象212结论 32 发动机电子控制系统32-1电控点火装置(ESA)42-2电控燃油喷射(EFI)43
5、废气再循环控制(EGR)44怠速控制(ISC)55底盘综合控制系统551电控自动变速器(ECAT)652防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR)7521 ABS 的两种控制方式85211双参数控制85212 单参数控制9522 ABS发展中的关键问题9523 ABS 的发展趋势106电子转向助力系统(EPS)107 电控悬架128巡行控制系统(CCS)129信息通讯系统1391汽车导航系统与定位系统(NTIS)1392语音系统(VS)1393信息系统(IS) 1394通讯系统(CS)1310行驶安全方面的电子控制14101 安全气囊14102 防撞系统14103 前照灯控制14104舒
6、适性方面的电子控制141041全自动空调141042电动座椅15105信息显示系统与信息传递装置15总结16参考文献17致谢19小结20第一章 绪论汽车电子控制系统基本由传感器、电子控制器(ECU)、驱动器和控制程序软件等部分组成,与车上的机械系统配合使用(通常与动力系统、底盘系统和车身系统中的子系统融合),并利用电缆或无线电波互相传输讯息,即所谓的“机电整合”,如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制系统、防滑控制系统、电子控制悬架系统、电子控制自动变速器、电子助力转向等。汽车电子控制系统大体可分为四个部分:发动机电子控制系统,底盘综合控制系统,车身电子安全系统,信息通讯系统。其中,前两种系统与汽
7、车的行驶性能有直接关系第二章 电子控制技术在汽车上的应用1汽车门锁控制电路随着轿车对乘用舒适性、操纵方便性、使用安全性的要求,现在的轿车都采用了电控门锁系统如图2所示,并使用了电子技术和无线电技术,有的还接入汽车中央微电脑控制系统,并与启动、点火系统相连接进行防盗控制。本设计中的汽车门锁控制电路主要指数字电路设计部分,即图2中92处的电控单元。11逻辑抽象 下面依据数字电路中组合逻辑电路设计方法的一般步骤,进行汽车门锁控制电路分析。 1)确定输入输出变量,根据控制要求进行逻辑状态赋值输入变量为:钥匙位置检测开关A,定义钥匙从点火开关内拔出时为1,插入时为0;车门状态检测开关B,定义门关时为1,
8、门开时为0;车门锁状态检测开关C,定义锁止时为1,解锁时为0;车内门锁状态检测D,定义锁止时为1,解锁时为0。输出变量为:锁止状态检测端E,输出为1时为已锁止,输出为0时为未锁止状态;解锁状态检测端F,输出为1时车门为解锁状态,输出为0时为未锁止状态。 2)根据控制要求,列出逻辑状态表(即真值表)为了分析方便,将输入中的A、B变量作为一组,对应的输出变量为E1、F1;将输入中的C、D变量作为一组,对应的输出变量为E2、F2;最后再找出E1、E2和E的关系,F1、F2和F的关系。依据真值表得到逻辑函数关系式及其对应的逻辑电路图 通过进一步分析得到:E=E1E2;F=F1+F2则得到完整的逻辑电路
9、图为:12结论 文中对汽车门锁控制电路的分析与设计做了详细的阐述,并且验证该控制电路在实验室条件下试验是成功的。该电路特点是原理简单,结构紧凑,体积小,耗电量少,成本低廉,可以在各种类型的汽车上安装。通过设计能够对基本逻辑门电路的使用更为熟练,能更加熟悉组合逻辑电路的设计步骤,并对汽车门锁控制电路有更详细的了解,为今后从事汽车门锁电路更深层次控制要求的设计打下良好的基础,从而能够更好提高系统的可靠性与稳定性。2 发动机电子控制系统发动机电子控制系统(EECS)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
10、气排放的目的。2-1电控点火装置(ESA)电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,可使发动机在不同转速和进气量等条件下,保证在最佳点火提前角下工作,使发动机输出最大的功率和转矩,降低油耗和排放,节约燃料,减少空气污染。2-2电控燃油喷射(EFI)电子控制喷油装置(EFI)能够自动保障发动机的最佳工作状态,在保证发动机功率的同时节省燃油,降低污染。当发动机发动时,电子控制单元(ECU)通过处理传感器传来的的进气温度、工作温度等参数,对喷油量进行调整和正时,保证发动机达到最佳的工作效率,提升其综合性能。其控制过程
11、主要分为以下四个:(1) 控制喷油量。 ECU根据发动机转速、 负荷确定喷油量, 并予以修正, 使A/F=14.7。(2)控制喷油定时。ECU根据发动机工作顺序对排气行程的气缸控制喷油。(3)控制减速、限速及闭缸断油。(4)控制电动油泵。泵油压力、泵油时间及变速泵油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
12、得到提高。(见图2-2) 图2-23废气再循环控制(EGR)废气再循环系统的执行元件为数控式EGR,能够对再循环至发动机的废气量进行有效而精准的控制,能够有效降低汽车废气中的氮氧化物,减少环境污染废气再循环控制系统是目前用于降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。其主要执行元件是数控式EGR阀,作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。ECU根据发动机的工况适时地调节参与再循环废气的循环率,发动机在负荷下运转时,EGR阀开启,将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧,从而实现再循环,并对送入进气系统的排气进行最佳的控制,从而抑制有害气体氧化氮的生成,降低其在废气中的排出量。但过
13、度的废气参与再循环,将会影响混合气的点火性能,从而影响发动机的动力性,特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时,再循环的废气会明显地影响发动机性能 。(见图3) 图34怠速控制(ISC)怠速控制系统是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的。主要执行元件是怠速控制阀(ISC)。ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较,根据比较得出的差值,确定相当于目标转速的控制量,去驱动控制空气量的执行机构,使怠速转速保持在最佳状态附近。 除以上控制装置外,发动机部分利用电子技术的还有:节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发、烧室的容积、压缩比等方面,并已在部分
14、车型上得到了应用。5底盘综合控制系统底盘综合控制系统包括电控自动变速器、防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR)、电子转向助力系统(EPS)、自适应悬挂系统(ASS)、巡行控制系统(CCS)等。51电控自动变速器(ECAT)电子控制自动变速器是通过各种传感器,将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号输人电脑,电脑根据这些电信号,按照设定的换挡规律,向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号;换挡电磁阀和油压明阀再将电脑的电子控制信号转变为液压控制信号,阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号,控制换挡执行机构的动作,从而实现自动换挡。变速器结构及
15、电控系统的位置如下图所示。图5-1-1 自动变速 圈中为多片离合器式的行星齿轮制动机构一般来说,汽车驱动轮所需的转速和转矩,与发动机所能提供的转速和转矩有较大差别,因而需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比,将发动机的动力传至驱动轮,以便能够适应外界负载与道路条件变化的需要。此外,停车、倒车等也靠传动系统来实现,适时地协调发动机与传动系统的工作状况,充分地发挥动力传动系统的潜力,使其达到最佳的匹配,这是变速控制系统的根本任务。ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经计算、判断后自动地改变变速杆的位置,按照换档特性精确地控制变速比,从而实现变速
16、器换挡的最佳控制,得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、低油耗、换档舒适性好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统,已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。(如图5-1-2) 图5-1-252防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR)汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异,因而会导致车轮与路面之间产生滑移,当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其滑移率为零;当车轮抱死时其滑移率为100%滑移率在8%35%之间时,能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果,通过控制调节制动力,使制动过程中车轮滑移率控制在合适
17、的范围内,以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器(包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器)、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成,形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上,控制装置是一个微处理器,它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中,车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时,它就发出信号给液压调节器,液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制(作用、保持、释放、重新作用)。汽车防抱死制动系统可以感知制动轮每一瞬时的运动状态
18、,通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率,从而使汽车在各种路面上制动时,车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系数,以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的因素,可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效地提高了行车的安全性。它是应用在汽车安全上的最有价值的一项应用。汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展则是驱动防滑系统(ASR),两系统有许多共同组件。该系统利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑,当打滑时,控制元件便通过制动或通过油门降低转速,使之不再打滑。它实质上是一种速度调节器,可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时,改善车轮与路
19、面间的纵向附着力,提供最大的驱动力,提高其安全性,维持汽车行驶的方向稳定性。电子控制防抱死系统(ABS)设置的目的为实现汽车制动的瞬态控制。汽车在行驶状态,能够在紧急状态下获得车轮的最好制动,确保汽车方向稳定性良好,防止侧滑带来的危险。ABS有三种类型,即车轮减速度控制、车轮滑移率控制,还有就是两者的综合控制。车轮减速度控制的ABS,其由三部分组成:车轮速度传感器、制动压力调节器和电子控制装置。当某个车轮输出抱死信号,车轮速度感受器对电子控制器发出信号。电子控制器对信号作出判断后,对电磁阀发出指令,通过减缓制动力增长的方式阻止车轮抱死的发生。因此,采用ABS能够有效防止抱死的发生,确保了驾驶员
20、对方向盘的有效控制,通过操控方向盘转向,避免与障碍物碰撞。并且电子技术赋予了其对于地面摩擦力最佳控制,有效缩短了制动长度,避免容易引发交通事故的侧滑发生。其原理如图5-2-1所示。 图5-2-1 ABS结构原理图521 ABS 的两种控制方式 5211双参数控制 双参数控制的 ABS ,由车速传感器 ( 测速雷达 ) 、轮速传感器、控制装置 ( 电脑 ) 和执行机构组成。其工作原理是车速传感器和轮速传感器,分别将车速和轮速信号输入电脑,由电脑计算出实际滑移率,并与理想滑移率 15 一 20 作比较,再通过电磁阀增减制动器的制动力。 这种曳速传感器常用多普勒测速雷达。当汽车行驶时,多普勒雷达天线
21、以一定频率不断向地面发射电磁波,同时又接收反射回来的电磁波,测量汽车雷达发射与接收的差值,便可以准确计算出汽车车速。而轮速传感器装在变速器外壳,由变速器输出轴驱动,它是一个脉冲电机,所产生的频率与轮速成正比。执行机构由电磁阀及继电器等组成。电磁阀调整制动力,以便保持理想的滑移率。这种 ABS 可保证滑移率的理想控制,防抱制动性能好,但由于增加了一个测速雷达,因此结构较复杂,成本也较高。5212 单参数控制 它以控制车轮的角减速度为对象,控制车轮的制动力,实现防抱死制动,其结构主要由轮速传感器、控制器 ( 电脑 ) 及电磁阀组成。为了准确无误地测量轮速,传感头与车轮齿圈间应留有 1mm 间隙。为
22、避免水、泥、灰尘对传感器的影响,安装前应将传感器加注黄油。电磁阀用于车轮制动器的压力调节。对于四通道制动系统,一个车轮圈有一个电磁阀;三通道制动系统,每个前轮拥有一个,两个后轮共用一个。电磁阀有三个液压孔,分别与制动主缸与车轮制动分缸相连,并能实现压力升高、压力保持、压力降低的调压功能。工作原理如下。 1) 升压 在电磁阀不工作时,制动主缸接口和各制动分缸接口直通。由于主弹簧强度大,使进油阀开启,制动器压力增加。 2) 压力保持 当车轮的制动分缸中的压力增长到一定值时,进油阀切断关闭。支架就保持在中间状态,三个孔间相互密封,保持制动压力。 3) 降压 当电磁阀工作时,支架克服两个弹簧的弹力,打
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