1、第一章第一章 汽车电子控制技术概论汽车电子控制技术概论 第一节第一节 汽车发展面临的问题与对策汽车发展面临的问题与对策第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成第四节第四节 汽车电子控制系统的分类汽车电子控制系统的分类 第一节第一节 汽车发展面临的问题与对策汽车发展面临的问题与对策一、一、汽车发展面临的问题汽车发展面临的问题1 能源问题能源问题21世纪是高科技、高技术时代，随着汽车工业、国防工业、世纪是高科技、高技术时代，随着汽车工业、国防工业、化学工业、冶金工业和机械工业的高速发展，人类将面临十化学工业、冶
2、金工业和机械工业的高速发展，人类将面临十分严峻的能源短缺挑战。分严峻的能源短缺挑战。图图1-1所示为全球可用能源与能源所示为全球可用能源与能源消耗情况示意图。消耗情况示意图。自自1973年出现石油危机以来，世界上一些权威机构与专家年出现石油危机以来，世界上一些权威机构与专家对世界石油资源进行了较多的统计、分析与预测。大多数能对世界石油资源进行了较多的统计、分析与预测。大多数能源机构与权威人士认为：现已查明的易开采石油可维持源机构与权威人士认为：现已查明的易开采石油可维持50年年左右，一部分液体燃料的需求到左右，一部分液体燃料的需求到2030年要从煤提炼出的合年要从煤提炼出的合成燃料来满足。成燃
3、料来满足。下一页图图1-1 全球可用能源与能源消耗情况示全球可用能源与能源消耗情况示意图意图返回第一节第一节 汽车发展面临的问题与对策汽车发展面临的问题与对策2 环境保护问题环境保护问题目前，环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心问目前，环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心问题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和科技导向的题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时也是促进能源科技发展的巨大动力。关键因素，同时也是促进能源科技发展的巨大动力。20世纪世纪建立起来的庞大能源体系已无法适应未来社会对高效、清洁、建立起来的庞大能源体系已无法适应未来社会对高效、
4、清洁、经济、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑经济、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑战。战。地球上的地球上的“温室效应温室效应”与能源的生产、消费密切相关。导致与能源的生产、消费密切相关。导致温室效应的原因一半以上是来自全球目前的能源体系，即含温室效应的原因一半以上是来自全球目前的能源体系，即含碳化石燃料燃烧后所释放的二氧化碳。碳化石燃料燃烧后所释放的二氧化碳。下一页上一页第一节第一节 汽车发展面临的问题与对策汽车发展面临的问题与对策3 交通安全问题交通安全问题据世界卫生组织统计，全世界一年中死于车祸的人数约据世界卫生组织统计，全世界一年中死于车祸的人数约100万人，
5、其中超过万人，其中超过1万人的有万人的有11个国家。例如，个国家。例如，1994年美国年美国死于车祸约死于车祸约4万人，我国万人，我国4.6万人，位居世界第二位。万人，位居世界第二位。我国我国2002年发生道路交通事故年发生道路交通事故773 137次，死亡次，死亡109 381人，受伤人，受伤562 074人，经济损失超过人，经济损失超过33亿人民币，每亿人民币，每万辆汽车死亡人数约为万辆汽车死亡人数约为53人。然而，人。然而，2002年汽车年产量排年汽车年产量排名第一、第二的美国（名第一、第二的美国（12 274 917辆）、日本（辆）、日本（10 257 690辆），其每万辆汽车死亡人数
6、仅为辆），其每万辆汽车死亡人数仅为23人。人。交通事故造成了巨大的生命财产和经济损失，已经发展成为交通事故造成了巨大的生命财产和经济损失，已经发展成为社会公害。汽车交通安全与车辆、人员、环境（道路、设施社会公害。汽车交通安全与车辆、人员、环境（道路、设施等）及法制（交通规则、制度及法律等）有关。等）及法制（交通规则、制度及法律等）有关。下一页上一页第一节第一节 汽车发展面临的问题与对策汽车发展面临的问题与对策二、二、汽车发展对策汽车发展对策综上所述，地球环境遭受的污染愈来愈严重。如不严加防治，综上所述，地球环境遭受的污染愈来愈严重。如不严加防治，就会给人类特别是子孙后代造成灾难。正因如此，如今
7、世界就会给人类特别是子孙后代造成灾难。正因如此，如今世界各地各地“救救地球，救救人类救救地球，救救人类”，“既要使现代人生活得好，既要使现代人生活得好，又要使后代生活幸福又要使后代生活幸福”的呼声日益高涨。内燃机汽车的发展的呼声日益高涨。内燃机汽车的发展正面临着能源、环保和安全的严峻挑战。就目前技术水平而正面临着能源、环保和安全的严峻挑战。就目前技术水平而言，解决上述问题的有效途径主要有：言，解决上述问题的有效途径主要有：（1）采用电子控制技术，提高汽车整体性能；采用电子控制技术，提高汽车整体性能；（2）不断实施严格的油耗、排放和安全法规；不断实施严格的油耗、排放和安全法规；（3）开发利用新能
8、源，使用替代燃料；开发利用新能源，使用替代燃料；（4）开发电动汽车和混合动力汽车。开发电动汽车和混合动力汽车。返回上一页第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展 一、一、汽车电子控制技术的应用概况汽车电子控制技术的应用概况 随着电子工业的发展，电子控制技术在汽车上的应用越来越随着电子工业的发展，电子控制技术在汽车上的应用越来越广泛，新型车用电子装置犹如雨后春笋般的涌现，特别是大广泛，新型车用电子装置犹如雨后春笋般的涌现，特别是大规模集成电路和微机控制技术的应用，给汽车控制装置带来规模集成电路和微机控制技术的应用，给汽车控制装置带来了划时代的变革。在解决汽车油耗、安
9、全、排放等问题方面，了划时代的变革。在解决汽车油耗、安全、排放等问题方面，汽车电子控制技术正起着举足轻重的作用。例如：采用电子汽车电子控制技术正起着举足轻重的作用。例如：采用电子控制燃油喷射系统和微机控制点火系统，不仅可以节油，而控制燃油喷射系统和微机控制点火系统，不仅可以节油，而且还能大大提高排气净化性能；采用电子控制防抱死制动系且还能大大提高排气净化性能；采用电子控制防抱死制动系统，不仅可使汽车在泥泞路面上安全行驶，而且可以在紧急统，不仅可使汽车在泥泞路面上安全行驶，而且可以在紧急制动时防止车轮抱死滑移，保证汽车安全制动；采用安全气制动时防止车轮抱死滑移，保证汽车安全制动；采用安全气囊系统
10、，每年可以挽救成千上万人的生命；在实现操纵自动囊系统，每年可以挽救成千上万人的生命；在实现操纵自动化和提高舒适性等方面，汽车电子控制技术也扮演着重要角化和提高舒适性等方面，汽车电子控制技术也扮演着重要角色。色。下一页第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展在提高动力性、经济性和排放性能方面，现代汽车采用的电在提高动力性、经济性和排放性能方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：电子控制发动机燃油喷射系统子控制系统主要包括：电子控制发动机燃油喷射系统EFI、微机控制点火系统微机控制点火系统MCI、发动机爆震控制系统、发动机爆震控制系统EDCS、怠速、怠速控制系统控制
11、系统ISC、空燃比反馈控制系统、空燃比反馈控制系统AFC、加速踏板控制系、加速踏板控制系统统EAP、第二代车载故障诊断系统、第二代车载故障诊断系统OBD-等等。等等。在提高乘坐舒适性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要在提高乘坐舒适性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：电子控制悬架系统包括：电子控制悬架系统ECS、自动空调系统、自动空调系统ACS、座椅调、座椅调节系统节系统SAMS、车距报警系统、车距报警系统PWS等等。等等。在提高信息技术、保障娱乐信息和通讯能力方面，现代汽车在提高信息技术、保障娱乐信息和通讯能力方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：车载计算机采用的电子控制系统主要
12、包括：车载计算机OBC、车载电话、车载电话CT、交通控制与通讯系统、交通控制与通讯系统TCIS、信息显示系统、信息显示系统IDS、声音、声音复制系统复制系统ESR等等。等等。下一页上一页第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展在提高安全性、操纵方便性方面，现代汽车采用的电子控制在提高安全性、操纵方便性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：系统主要包括：防抱死制动统防抱死制动统ABS、驱动防滑控制系统驱动防滑控制系统ASR或牵引力控制系统或牵引力控制系统TCS或或TRC、电子控制制动力分配电子控制制动力分配系统系统EBD、电子控制制动辅助系统、电子控制制动辅助系
13、统EBA、动态稳定控制系统、动态稳定控制系统DSC、辅助防护安全气囊系统、辅助防护安全气囊系统SRS、安全带张紧控制系统、安全带张紧控制系统STTS、车辆保安系统、车辆保安系统VESS、巡航控制系统、巡航控制系统CCS、电子控、电子控制动力转向控制系统制动力转向控制系统EPS、防盗报警系统、防盗报警系统GATA、中央门锁、中央门锁控制系统控制系统CLCS、前照灯控制与清洗系统、前照灯控制与清洗系统HAW、气体放电车、气体放电车灯灯GDL、轮胎气压控制系统、轮胎气压控制系统TQC、刮水器与清洗器控制系统、刮水器与清洗器控制系统WWCS、维修周期显示系统、维修周期显示系统LSID、液面与磨损监控系
14、统、液面与磨损监控系统FWMS等。等。下一页上一页第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展二、二、汽车电子控制技术的发展趋势汽车电子控制技术的发展趋势 纵观汽车电子控制技术的发展过程，大致可分为分立电子元纵观汽车电子控制技术的发展过程，大致可分为分立电子元件控制、集成电路控制、微型计算机控制和车载局域网控制件控制、集成电路控制、微型计算机控制和车载局域网控制四个阶段。就目前发展局势来看，汽车采用车载局域网四个阶段。就目前发展局势来看，汽车采用车载局域网LAN技术是汽车电子控制技术发展的必然趋势。技术是汽车电子控制技术发展的必然趋势。第一阶段（第一阶段（195319
15、80）：即分立电子元件控制阶段。）：即分立电子元件控制阶段。第二阶段（第二阶段（19811990）：即集成电路控制阶段。）：即集成电路控制阶段。第三阶段（第三阶段（19912000）：即微型计算机控制阶段。）：即微型计算机控制阶段。第四阶段（第四阶段（2001）：即车载局域网控制阶段。）：即车载局域网控制阶段。下一页上一页第二节第二节 汽车电子控制技术的应用汽车电子控制技术的应用与发展与发展汽车采用网络技术的根本目的：一是减少汽车线束；二是实汽车采用网络技术的根本目的：一是减少汽车线束；二是实现快速通讯。现快速通讯。国内外中高档轿车目前都已开始采用车载局域网国内外中高档轿车目前都已开始采用车载
16、局域网LAN技术。技术。电子控制器网络化的多路集中控制系统不仅是汽车电器线束电子控制器网络化的多路集中控制系统不仅是汽车电器线束分布方式和电子控制系统控制技术的发展方向，而且也是火分布方式和电子控制系统控制技术的发展方向，而且也是火车、船舶、机器人、机械制造、医疗器械以及电力自动化等车、船舶、机器人、机械制造、医疗器械以及电力自动化等领域控制技术的发展方向。领域控制技术的发展方向。返回上一页第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的功用是提高汽车的整体性能，包括动力汽车电子控制系统的功用是提高汽车的整体性能，包括动力性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以
17、及排放性性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以及排放性能等。虽然汽车车型不同、档次不同，采用电子控制系统的能等。虽然汽车车型不同、档次不同，采用电子控制系统的功能和多少也不尽相同，但是，汽车电子控制系统基本结构功能和多少也不尽相同，但是，汽车电子控制系统基本结构如图如图1-3所示，都是由传感器（传感元件）与开关信号、电所示，都是由传感器（传感元件）与开关信号、电控单元控单元ECU（Electronic Control Unit）和执行器（执）和执行器（执行元件）三部分组成，这是电子控制系统的共同特点。行元件）三部分组成，这是电子控制系统的共同特点。汽车整车电子控制系统包含有若干个电子控制
18、子系统。随着汽车整车电子控制系统包含有若干个电子控制子系统。随着汽车电子控制技术的发展与进步，世界各大汽车公司或点子汽车电子控制技术的发展与进步，世界各大汽车公司或点子技术公司开发研制的电子控制系统千差万别。技术公司开发研制的电子控制系统千差万别。下一页第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成M3.8.2型发动机电子控制系统控制部件的组成如型发动机电子控制系统控制部件的组成如图图1-5所所示，控制部件的安装位置如示，控制部件的安装位置如图图1-6所示。所示。M3.8.2型发动机型发动机电子控制系统不仅具有闭环控制多点燃油喷射与点火正时功电子控制系统不仅具有闭环控制多点燃油喷射
19、与点火正时功能，而且还有怠速控制、空燃比控制、超速断油控制、爆震能，而且还有怠速控制、空燃比控制、超速断油控制、爆震控制、曲轴箱通风控制、应急保护控制和故障自诊断测试等控制、曲轴箱通风控制、应急保护控制和故障自诊断测试等辅助控制功能。辅助控制功能。一、一、传感器传感器1 传感器的功用传感器的功用在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将各种非电量信号在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将各种非电量信号转换成为便于电控单元转换成为便于电控单元ECU处理的电信号。处理的电信号。下一页上一页图图1-5 桑塔纳桑塔纳2000GSi、3000型轿车发型轿车发动机电子控制系统控制部件组成动机电子控制系统控制部
20、件组成 返回图图1-6 桑塔纳桑塔纳2000GSi、3000型轿车发型轿车发动机电子控制系统控制部件安装位置动机电子控制系统控制部件安装位置 返回第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成一、一、传感器传感器1 传感器的功用传感器的功用在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将各种非电量信号在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将各种非电量信号转换成为便于电控单元转换成为便于电控单元ECU处理的电信号。处理的电信号。由图由图1-4至图至图1-6可见，桑塔纳可见，桑塔纳2000GSi、3000型轿车发型轿车发动机控制系统采用的传感器有以下几种：动机控制系统采用的传感器有以下几种：（1）
21、空气流量传感器空气流量传感器AFS（2）曲轴位置传感器曲轴位置传感器CPS（3）凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器CPS（4）节气门位置传感器节气门位置传感器TPS（5）冷却液温度传感器冷却液温度传感器CTS 下一页上一页第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成（6）进气温度传感器进气温度传感器IATS（7）氧传感器或氧传感器氧传感器或氧传感器EGO（8）爆震传感器爆震传感器EDS（9）车速传感器车速传感器VSS 000型轿车发动机电子控制系统采用的开关信号有以下几种：型轿车发动机电子控制系统采用的开关信号有以下几种：（1）点火开关信号点火开关信号IGN（2）启动开关信号启动开
22、关信号STA（3）空调开关信号空调开关信号A/C（4）电源电压信号电源电压信号UBAT（5）空挡安全开关信号空挡安全开关信号NSW 下一页上一页第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成2 车用传感器的性能要求车用传感器的性能要求电子控制系统都是批量装备汽车使用的。因此，所用传感器电子控制系统都是批量装备汽车使用的。因此，所用传感器不仅测量范围、测量精度、分辨能力、响应特性等基本要素不仅测量范围、测量精度、分辨能力、响应特性等基本要素必须符合汽车使用条件的要求，而且还要考虑传感器的互换必须符合汽车使用条件的要求，而且还要考虑传感器的互换性、耐久性和经济性。性、耐久性和经济性。二
23、、二、电控单元电控单元ECU电控单元电控单元ECU可称为电子控制器（可称为电子控制器（Controller）或电子控）或电子控制组件，俗称制组件，俗称“汽车电脑汽车电脑”。电控单元电控单元ECU是以单片微型是以单片微型计算机（即单片机）为核心所组成的电子控制装置，具有强计算机（即单片机）为核心所组成的电子控制装置，具有强大的数学运算、逻辑判断、数据处理与数据管理等功能。电大的数学运算、逻辑判断、数据处理与数据管理等功能。电控单元控单元ECU是汽车电子控制系统的控制中心，其功用是分析是汽车电子控制系统的控制中心，其功用是分析处理传感器采集到的各种信息，并向受控装置发出控制指令。处理传感器采集到的
24、各种信息，并向受控装置发出控制指令。下一页上一页第三节第三节 汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的组成三、三、执行器执行器执行器又称为执行元件，是电子控制系统的执行机构。执行执行器又称为执行元件，是电子控制系统的执行机构。执行器的功用是根据电子控制单元器的功用是根据电子控制单元ECU的指令完成具体的操作动作。汽车电子控制系统常用的执的指令完成具体的操作动作。汽车电子控制系统常用的执行器有以下几种：行器有以下几种：（1）电动燃油泵电动燃油泵（2）电磁喷油器电磁喷油器（3）怠速控制阀怠速控制阀ISC或或ISCV（4）活性炭罐电磁阀活性炭罐电磁阀（5）点火控制器和点火线圈点火控制器和点火线圈（6
25、）各种电磁阀，如自动变速系统的换挡电磁阀、锁止电各种电磁阀，如自动变速系统的换挡电磁阀、锁止电磁阀磁阀（7）各种微型电动机，如步进电机、直流电机各种微型电动机，如步进电机、直流电机 返回上一页第四节第四节 汽车电子控制系统的分类汽车电子控制系统的分类 一、一、按控制系统功能分类按控制系统功能分类根据控制功能不同，汽车电子控制系统可分为动力性、经济根据控制功能不同，汽车电子控制系统可分为动力性、经济与排放性、安全性、舒适性、操纵性、通过性、娱乐与信息与排放性、安全性、舒适性、操纵性、通过性、娱乐与信息控制系统等七种类型。控制系统等七种类型。二、二、按汽车总体结构分类按汽车总体结构分类根据汽车总体
26、结构，汽车电子控制系统可分为发动机电子控根据汽车总体结构，汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统、底盘电子控制系统、车身电子控制系统和综合控制制系统、底盘电子控制系统、车身电子控制系统和综合控制系统四大类。系统四大类。发动机采用的电子控制系统主要有：电子控制发动机燃油喷发动机采用的电子控制系统主要有：电子控制发动机燃油喷射系统射系统EFI、空燃比反馈控制系统、空燃比反馈控制系统AFC、怠速控制系统、怠速控制系统ISC、断油控制系统、加速踏板控制系统断油控制系统、加速踏板控制系统EAP、微机控制点火系统、微机控制点火系统MCI、发动机爆震控制系统、发动机爆震控制系统EDCS或或DCS等等。等等
27、。下一页第四节第四节 汽车电子控制系统的分类汽车电子控制系统的分类底盘电子控制系统主要有：电子控制自动变速系统底盘电子控制系统主要有：电子控制自动变速系统ECT、防、防抱死制动系统抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统、驱动防滑控制系统ASR、电子控制动力、电子控制动力转向控制系统转向控制系统EPS、电子控制悬架系统、电子控制悬架系统ECS、轮胎气压控制、轮胎气压控制系统系统TPC等等。等等。车身电子控制系统主要有：辅助防护安全气囊系统车身电子控制系统主要有：辅助防护安全气囊系统SRS、安、安全带张紧控制系统全带张紧控制系统STTS、车辆保安系统、车辆保安系统VESS、中央门锁、中央门锁控制系统
28、控制系统CLCS、前照灯控制与清洗系统、前照灯控制与清洗系统HAW、刮水器与清、刮水器与清洗器控制系统洗器控制系统WWCS、座椅调节系统、座椅调节系统SAMS等。等。综合控制系统主要有：维修周期显示系统综合控制系统主要有：维修周期显示系统LSID、液面与磨、液面与磨损监控系统损监控系统FWMS、车载计算机、车载计算机OBC、车载电话、车载电话CPH、交、交通控制与通讯系统通控制与通讯系统TCIS、信息显示系统、信息显示系统IDS、控制器区域、控制器区域网络系统网络系统CAN、自动空调系统、自动空调系统ACS、车距报警系统、车距报警系统PWS等等等。等。下一页上一页思思 考考 题题1.发展内燃机
29、汽车目前面临的三大问题是什么？就目前技术发展内燃机汽车目前面临的三大问题是什么？就目前技术水平而言，解决这些问题的有效途径主要有哪些？水平而言，解决这些问题的有效途径主要有哪些？2.为什么说能源问题是发展汽车必须关注的问题？为什么说能源问题是发展汽车必须关注的问题？3.由于城市污染严重，因此，我国大城市交通民警的平均寿由于城市污染严重，因此，我国大城市交通民警的平均寿命是多少？命是多少？4.汽车电子控制技术的发展过程大致可分为哪几个阶段？发汽车电子控制技术的发展过程大致可分为哪几个阶段？发展趋势是什么？展趋势是什么？5.汽车电子控制系统的功用是提高汽车的整体性能，其中包汽车电子控制系统的功用是
30、提高汽车的整体性能，其中包括那些性能？括那些性能？下一页上一页思思 考考 题题6.汽车整车电子控制系统包含有若干个电子控制系统，这些汽车整车电子控制系统包含有若干个电子控制系统，这些电子控制系统的共同特点都是由哪几部分组成？电子控制系统的共同特点都是由哪几部分组成？7.根据汽车的总体结构不同，汽车电子控制系统可分为哪几根据汽车的总体结构不同，汽车电子控制系统可分为哪几种类型？种类型？8.汽车发动机电子控制系统主要包含有哪些子控制系统？汽车发动机电子控制系统主要包含有哪些子控制系统？9.汽车底盘电子控制系统主要包含有哪些子控制系统？汽车底盘电子控制系统主要包含有哪些子控制系统？10.根据控制功能不同，汽车电子控制系统可分为哪几种类根据控制功能不同，汽车电子控制系统可分为哪几种类型？型？返回上一页
