第3章汽车中的自动化系统

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1、3.2 汽车中的自动化系统汽车中的自动化系统主要内容主要内容l 汽车自动化系统概述汽车自动化系统概述l 自动化技术在汽车中的应用自动化技术在汽车中的应用 发动机控制、发动机控制、 变速器控制、变速器控制、制动防抱死控制、驱动防滑控制、制动防抱死控制、驱动防滑控制、动力转向控制、动力转向控制、 悬架控制、悬架控制、防撞避撞控制防撞避撞控制l 汽车先进控制系统简介汽车先进控制系统简介l 汽车自动化发展动态汽车自动化发展动态 一、一、 汽车自动化系统概述汽车自动化系统概述 目的：目的：全面改善汽车的行驶性能，提高汽车的安全面改善汽车的行驶性能，提高汽车的安全性、舒适性和易操作性。全性、舒适性和易操作

2、性。 意义：意义：汽车数量的大量增加造成道路拥堵、路况汽车数量的大量增加造成道路拥堵、路况复杂、交通事故和车祸频繁、能源危机、尾气污复杂、交通事故和车祸频繁、能源危机、尾气污染等诸多问题，自动化可以保障汽车行驶的安全、染等诸多问题，自动化可以保障汽车行驶的安全、降低肇事率、操纵轻松自如、提高运行性能、节降低肇事率、操纵轻松自如、提高运行性能、节省能源、减少废气排放等。省能源、减少废气排放等。 开发汽车自动化系统的目的和意义：开发汽车自动化系统的目的和意义：汽车的控制系统汽车的控制系统汽车中应用了很多自动控制系统汽车中应用了很多自动控制系统 发动机控制（点火、燃料喷射、空燃比、怠速等发动机控制（

3、点火、燃料喷射、空燃比、怠速等的控制）、变速器控制、防抱死和驱动防滑制动的控制）、变速器控制、防抱死和驱动防滑制动控制、助力转向控制、悬架控制、自动保持车速控制、助力转向控制、悬架控制、自动保持车速的巡航控制、导航系统、防撞避撞控制、安全气的巡航控制、导航系统、防撞避撞控制、安全气囊控制、自动刮水器、自动开闭式车窗、空调控囊控制、自动刮水器、自动开闭式车窗、空调控制、灯光控制、无钥匙车门及车门锁定系统等。制、灯光控制、无钥匙车门及车门锁定系统等。 其中大部分属于反馈控制。其中大部分属于反馈控制。 二、自动化技术在汽车中的应用二、自动化技术在汽车中的应用1. 发动机自动控制系统发动机自动控制系统

4、 核心部分是电子控制燃油喷射系统，配上相应的核心部分是电子控制燃油喷射系统，配上相应的装置还能实现空燃比控制、怠速控制、点火期控制、装置还能实现空燃比控制、怠速控制、点火期控制、排气再循环控制等。排气再循环控制等。 轿车轿车发动机发动机燃油喷射电控系统燃油喷射电控系统电控燃油喷射系统的组成及原理电控燃油喷射系统的组成及原理 核心是电子控制单元核心是电子控制单元ECU（Electronic Control Unit），另外还有发动机转速以及水温传感器、进），另外还有发动机转速以及水温传感器、进气歧管内压力传感器或进气通道内的空气流量传感气歧管内压力传感器或进气通道内的空气流量传感器、电磁喷油器、

5、冷起动喷油器等。器、电磁喷油器、冷起动喷油器等。 ECU根据检测到的发动机转速和温度、空气进根据检测到的发动机转速和温度、空气进气压力或流量等参数，准确计算出不同工况下发动气压力或流量等参数，准确计算出不同工况下发动机所需要的燃油量，再控制喷油器的燃油喷射，并机所需要的燃油量，再控制喷油器的燃油喷射，并保证发动机混合气的空燃比在恰当的范围内。保证发动机混合气的空燃比在恰当的范围内。 2. 变速器自动控制系统变速器自动控制系统自动档自动档变速杆变速杆 组成：组成：电子控制系统、齿轮变速器、换档执行机构、电子控制系统、齿轮变速器、换档执行机构、变矩器等。变矩器等。变速器自动控制系统的作用和原理变速

6、器自动控制系统的作用和原理 可以自动地确定所需最佳档次和换挡时间，明可以自动地确定所需最佳档次和换挡时间，明显简化、方便了汽车的换档操作，而且能够使行显简化、方便了汽车的换档操作，而且能够使行驶动力性达到最佳的状态。驶动力性达到最佳的状态。 通过检测车速、发动机转速和水温、节气门开通过检测车速、发动机转速和水温、节气门开度、自动变速器液压油油温等，控制系统的计算度、自动变速器液压油油温等，控制系统的计算机可以确定汽车运行的状态，并与设定的换档规机可以确定汽车运行的状态，并与设定的换档规律相比较，经计算、分析、决策，向换档执行机律相比较，经计算、分析、决策，向换档执行机构发出控制信号，经电磁阀、

7、油压或气动或电动构发出控制信号，经电磁阀、油压或气动或电动伺服机构等实施相应动作，完成自动换档。伺服机构等实施相应动作，完成自动换档。3. 制动防抱死自动控制系统制动防抱死自动控制系统简称简称ABS（Anti-lock Braking System） 汽车紧急制动时，车轮可能完全停止转动汽车紧急制动时，车轮可能完全停止转动（“抱死抱死”现象），汽车以很大的惯性向前冲，现象），汽车以很大的惯性向前冲，车轮可能打滑，从而发生侧滑、甩尾、甚至旋转车轮可能打滑，从而发生侧滑、甩尾、甚至旋转等，很容易造成严重的交通事故。等，很容易造成严重的交通事故。 装有装有ABS的汽车将自动采取措施来防止车轮被的汽车

8、将自动采取措施来防止车轮被完全抱死，保持轮胎与地面间的附着力，增强行完全抱死，保持轮胎与地面间的附着力，增强行驶的稳定性。驶的稳定性。制动防抱死系统的机械部分制动防抱死系统的机械部分防抱死控制系统的组成和工作原理防抱死控制系统的组成和工作原理计算机控制单元（计算机控制单元（ECU）计算处理计算处理车轮速度车轮速度和加速度和加速度计算处理计算处理车轮滑移车轮滑移率以及参率以及参考车速考车速计计 算算决决 策策制制 动动方方 案案车车轮轮制制 动动装装 置置 电磁液电磁液压调节压调节阀阀车轮转速传感器车轮转速传感器 通过检测车轮转速、制动装置等的工作状况，准确判断出通过检测车轮转速、制动装置等的工

9、作状况，准确判断出路面状况以及制动机构的相关参数，路面状况以及制动机构的相关参数，ECU通过判断和计算，通过判断和计算，给出适宜的制动力调节量，实现自适应调节。给出适宜的制动力调节量，实现自适应调节。 4. 汽车驱动防滑自动控制系统汽车驱动防滑自动控制系统简称简称ASR （Acceleration Slip Regulation） 汽车在附着系数相对较小的路面（如雨、雪潮汽车在附着系数相对较小的路面（如雨、雪潮湿路面）突然加、减速时可能造成打滑空转，从湿路面）突然加、减速时可能造成打滑空转，从而导致失去方向控制能力，极易造成车祸事故。而导致失去方向控制能力，极易造成车祸事故。 ASR系统能够最

10、大限度地避免打滑、空转和失系统能够最大限度地避免打滑、空转和失控现象，提高行驶的方向稳定性和平顺性。控现象，提高行驶的方向稳定性和平顺性。 ASR系统与系统与ABS的控制机制类似，但控制目标的控制机制类似，但控制目标相反，两个系统常常合二为一。也可以说，相反，两个系统常常合二为一。也可以说，ASR系统是系统是ABS的进一步完善和补充。的进一步完善和补充。 驱动防滑控制系统的工作原理驱动防滑控制系统的工作原理 关键是防止驱动车轮空转打滑，采用的控制方式关键是防止驱动车轮空转打滑，采用的控制方式大多两种：制动控制方式和发动机控制方式。大多两种：制动控制方式和发动机控制方式。 制动控制方式：制动控制

11、方式：当检测到驱动轮发生空转或将要发生当检测到驱动轮发生空转或将要发生空转时，由空转时，由ECU发出命令，对车轮实施制动；发出命令，对车轮实施制动；ASR系系统通常缓慢提高制动力矩，以使制动过程平稳。统通常缓慢提高制动力矩，以使制动过程平稳。 发动机控制方式：发动机控制方式：当检测到有空转或即将空转时，当检测到有空转或即将空转时，ECU适时发出命令，采用改变喷油量、点火时间、节适时发出命令，采用改变喷油量、点火时间、节气门开度等手段来调节汽车发动机输出力矩，使驱动气门开度等手段来调节汽车发动机输出力矩，使驱动车轮与路面的附着力达到最佳状态。车轮与路面的附着力达到最佳状态。5. 动力转向自动控制