汽车电控系统毕业论文(精选9篇)
《汽车电控系统检测》是汽车电子技术专业的一门核心技术课程。其目的是要求我们会使用各种常用的仪器仪表,熟练操作检测设备,完成对汽车各系统电器元件及电路的检测,对常见汽车故障进行识别并对简单故障能够诊断。为我们就业后从事汽车检测与维修工作打下基础。
首先我们得了解电控技术对发动机性能的影响:
1、提高发动机的动力性
通过减小进气阻力,提高充气效率,电控系统使得进入气缸的空气得到充分利用。
2、提高发动机燃油经济性
通过电控系统来精确地控制在各种工况下发动机所需的混合气体浓度,使燃烧更充分。
3、降低排放污染
通过电控系统的优化控制,提高燃烧质量,应用排放控制系统,降低排放污染。
4、改善发动机的加速和减速性能。
5、改善发动机的起动性能。
通过本课程的学习,使我们达到了许多能力目标:
1、能根据发动机系统标准参数,正确使用专用设备,独立完成发动机参数测试并分析故障码,完成测试项目报告。
2、能根据汽车发动机辅助控制各系统的标准参数,正确使用发动机测试仪,独立完成系统测试并分析数据,完成测试项目报告。
3、能看懂汽车电路系统,明确汽车电源系统、照明系统检测标准,正确使用万用表等检查布线,能够独立地进行检测及维护,完成测试记录。
4、能根据车载音响、视频及GPS系统的原理,正确使用专用测试仪器,独立完成故障检测。
5、熟悉汽车空调系统原理及各零部件位置,正确使用测试仪器,独立进行系统测试并完成测试项目记录。
6、能根据汽车安全与防盗系统原理,按标准对汽车安全系统、防盗系统进行检查,正确使用相应检测设备进行诊断测试,并完成测试项目。
7、能根据车身舒适系统原理,正确使用专用设备检测电动车窗、后视镜、电动座椅等,独立完成故障检测。
8、会根据汽车CAN总线及控制系统原理,独立完成全车布线系统测试及波形分析,完成测试项目记录。
9、熟悉电控制动系统和助力转向系统的原理,按标准对系统进行检测,独立完成测试。
10、能根据汽车电控悬架系统原理,独立完成悬架系统的测试。
11、能根据电控自动变速器的结构、液压及电控系统原理,按规范对变速器进行检查,正确使用测试仪器进行故障诊断。
12、参观汽车整车检测场,能够说出汽车整车检测项目及内容。
13、能够独立完成对车辆的常规保养。
关键词:主动安全,自动刹车,主动避撞,安全系统,汽车
0引言
随着汽车拥有量的日渐增加,汽车交通事故频发,汽车的安全性越来越受到汽车设计者、制造者和使用者的重视。提高车辆安全性能一般有两种途径,即主动安全措施和被动安全措施,防患于未然的主动安全措施无疑是较好的安全措施[1]。考虑到汽车在长途行驶时,驾驶员可能由于疲劳而产生注意力不集中或反应迟缓现象,以至于在驾驶过程中遇到危险状况时不能及时做出反应,导致汽车发生追尾或碰撞事故。本文研究了一个电控主动安全制动系统,该系统综合采用探测技术、微机控制技术对车辆行驶工况进行监测,当人的判断出现滞后或失误时,该系统将采取相应的措施提醒驾驶员,并对车辆进行主动控制,避免交通事故的发生。
1系统总体设计
汽车电控主动安全系统可以通过传感器组测量车辆的运行工况,并将测量到的信息送入系统电子控制单元,电子控制单元根据所接收到的信息进行车辆行驶安全判定,并向执行机构发出动作指令。执行机构根据接收的执行信息启动相应的执行机构进行安全控制。
汽车电控主动安全系统如图1所示。在汽车的前方装有测距传感器,用来对路况进行检测,判断汽车与前方车辆或障碍物之间的距离;根据轮速传感器,可测算出本车的安全报警距离、制动距离,并在必要时触发车辆报警装置、控制制动系统工作,实施制动系统的自动执行,同时该安全系统关闭节气门,对发动机进行断油或减油控制。
1.1 信号采集系统
1.1.1 测距传感器
本系统使用雷达测距,雷达通过天线发射一个电磁波,电磁波在物体上反射雷达波束,并重新被雷达接收。雷达波测量距离是根据雷达发射信号和雷达接收信号间的时间来计算的,在直接反射时,波程传播时间t为测量距离d的两倍除以光速c,即t=2d/c。当测量距离d=150 m,光速c=300 000 km/s时,波程传播时间t=1.0 μs。
1.1.2 车速传感器
车速传感器采用单脉冲开关型霍尔效应式传感器,它采集变速箱第二轴的信号,汽车行驶时,变速箱的第二轴每转动一周,传感器便输出一个电脉冲,将该脉冲电压信号送给信息处理单元,便可计数出当前的车速。
1.1.3 节气门位置传感器
节气门位置传感器用来检测节气门的开度,以确定节气门被关闭时的作用效果。
1.1.4 转向角传感器
该传感器类似一个行程开关,装在转向柱上,包括线圈组、线圈支座和耦合器元件,该耦合器元件具有与轴的角位置有关的耦合器角位置。线圈组包括发送器线圈和两个接收器线圈,信号处理电路从线圈组接收线圈信号和参考信号来确定所在角位置,以此检测车辆是否处于弯道行驶状态以及超车状态,判断是否实行警报提醒。
1.1.5 制动踏板位置传感器
该传感器用来检测车辆是否处于制动状态。当驾驶员采取制动措施时,将脚移动到制动踏板上,当踏板产生压力后点亮制动灯的同时,便可得到一个开关信号,系统得到制动信息后抑制报警、停止实施自动制动。
1.1.6 路面情况选择开关
设定此开关的目的是可以为系统考虑不同的路况,因为不同路面情况的附着系数是不一样的。工作时由驾驶员根据当时的实际路况选择行驶模式,系统便将当时路面附着系数代入安全行车距离计算模型进行计算。在此可以选择4种典型路况:沥青(干)路面附着系数为0.8~0.9,沥青(湿)路面附着系数为0.5~0.7,土路路面附着系数为0.68,冰面路面附着系数为0.15[2]。
1.2 信号处理系统
考虑到本系统所需实现的功能,并力求降低成本,本系统的中央处理单元采用一个8位MCS-51,即C8051F020系统单片机[3]。它对信息采集单元收集到的各种信息进行分析计算,并对车辆危险或安全状态进行实时辨识,当危险程度达到各种不同级别时分别输出报警信号并通过车辆控制电路自动刹车。
1.3 车辆控制系统
此系统是电控主动安全系统的核心,主要由3个子系统组成:报警系统、节气门控制系统、自动制动控制系统。报警系统的主要部件是蜂鸣报警器,当中央处理单元通过分析计算确定前方存在障碍物或碰撞事故隐患时,便会启动警报,提醒驾驶员集中注意力,必要时采取减速操作;当障碍物在危险距离内,若驾驶员没有做出反应,则节气门控制系统关闭节气门,同时自动制动装置开启实现自动刹车。
2自动制动系统设计
图2为应用三位三通电磁阀和电动液压泵在一般制动系统基础上设计的自动制动操作机构。当系统需要自动制动时,电控单元输出电脉冲给油泵电机,三位三通电磁阀通电,油泵开始泵油,在制动管路中建立油压,三位三通电磁阀柱塞移至右端,油路1和油路2相通,液压油进入轮缸实施制动;当系统要解除制动时,油泵电磁阀断电,柱塞移至左端,油路2和油路3相通,高压油经三通阀流回油箱;脚制动时,电控单元切断电磁阀通入的电流,使油路1、2、3都关闭,脚制动有效[4]。
3安全距离算法
汽车的制动距离S(m)可以采用如下公式估算:
undefined。
其中:u为起始制动车速,km/h;a为制动减速度,m/s2,a=Φg,Φ为峰值附着系数;t1为制动力克服蹄片和制动鼓间的间隙所经历的时间,s;t2为制动器制动力增长过程作用的时间,s。
当驾驶员开始踩踏板到踏板力逐渐增大时,由于制动蹄是由回位弹簧拉着,蹄片与制动鼓间存在间隙,因此要经过时间t1后,制动力才开始起作用,使汽车产生减速度。t2是制动器制动力增长过程所需的时间,制动器作用的时间t(t=t1+ t2)一般在0.2 s~0.9 s之间。
4系统控制总体流程
该系统可以根据车型设定几个判断距离,比如s1为安全报警距离,s2为强制减速距离,s3为强制制动距离,其中s1≥s2≥s3。程序控制流程图如图3所示。系统工作时,不停地计算汽车与前方车辆或障碍物的实际距离s,当实际距离s小于安全报警距离s1时,驾驶员附近的蜂鸣器开始鸣叫,提醒驾驶员注意控制车速;当实际距离s小于s2时,如果驾驶员仍没有反应,系统开始实施强制减速,减小节气门开度,减小喷油时间,此时,车速有下降表现;如果随着汽车与前方车辆或障碍物的实际距离s
5总结
本文综合利用传感器技术、电子控制技术及单片机控制技术,对汽车的主动安全控制系统进行研究。该系统能够在驾驶员作出反应之前或紧急情况下警示驾驶员,必要时实施自动制动,有效地减少了车辆发生追尾或碰撞的可能性,对减少交通事故有着非常重大的意义和作用。
参考文献
[1]孟嗣宗,庄一方.现代汽车电子控制[M].北京:北京理工大学出版社,1997.
[2]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2010.
[3]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
摘 要:电控液压制动作为一种新型的汽车制动系统受到了越来越多人的关注,它的主要特点是采用高压油的制动方式取代汽车传统的人力功能的方式,它的优点有很多,主要包括相应的速度快、易于控制、方便节能等等,逐渐成为了研究的热点,汽车的制动性主要指的是在比较短的距离之内停车所需要的时间以及形式方向的稳定性,它是衡量汽车动态性能的主要标志,同样也与交通安全息息相关,本文研究的主要内容是电控液压制动系统的建模与必要的性能分析,包括在设计过程中的方案,实际系统的主要部件,同样包括在设计过程中的安全性考虑因素。
关键词:电控液压制动;制动系统;功能
中图分类号: U463 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)11-179-2
0 引言
自从19世纪世界上诞生的第一辆汽车以来,人们都非常的重视汽车中的制动系统,汽车制动系统大致经历的阶段主要包括以下几个方面:人力的制动到伺服制动、动力制动等等,前几年汽车的制动系统发展的比较缓慢,但是一直都在不断的更新和完善之中,同样也得到了良好的效果,为了能够进一步的去改善系统相应的速度,需要对系统的装配和性能进行深入的研究,将我国的汽车电控液压制动系统的动态性能上升到一个新的高度。
1 电控液压制动系统的结构与工作原理
首先是电控液压制动系统的结构,电控液压制动系统主要包括的内容有制定系数、能量的回馈和整个车的控制器,在制动能量回馈系统中,主要包括可逆电机控制器、蓄电池、电机和变速器等等,另外还有电子控制单元、传感器单元、车轮的制动器等部件,其中电子采集单元主要的作用是传递物理信号,并且向液压调节其发出控制命令,其中液压调节器主要包括进油阀、出油阀、隔离阀等等,具体的内容如图1所示。
电控液压制动系统主要是由制动踏板的感觉模拟器、电控液压制动系统电控单元、电控液压制动系统液压控制单元组成,具体的图解如下图2所示。
其次是电控液压制动系统的工作原理。在电控液压制动系统工作的状态正常的情况之下,隔离阀的状态一般是关闭的,有效的阻断了车轮的制动器与主缸之间的制动,但是在储能器和液压泵失效的情况之下,隔离阀便会打开,通过驾驶员的操作实现制动的功能[1]。
2 电控液压制动系统的建模和性能的分析
在进行对电控液压制动系统建模的过程中,一般的方法很难清晰的表达出电控液压制动系统强非线性关系和强耦合关系,但是如果使用键合图的话就可以将这种关系体现的淋漓尽致,特别适合比较复杂的设计系统。
首先是键合图的介绍。所谓的键合图也就是经常说的功率键合图,它是一种非常重要的系统动力学的建模方法,可以通过多种多样的图形方式来表达出系统内部的结构,并且可以进行必要的仿真处理,可以让人们更加清晰的了解到其内部的结构,是一种十分有效的动态建模的分析方法,在键合图中有很多端口和多口的元件,另外还有很多的能量键,其中的指向是通过箭头形式来表达的,理解了一定的图文规则之后,图形的表达就一目了然。
其次是电控液压制动系统的动态性能的表现主要是通过参数来体现和表达的,在增压过程参数模型分析中,首先打开进油阀此时蓄能器中的高压油就会进入到轮缸,在轮缸压力上升的过程也是电控液压制动系统增压的过程,如果在整个过程中,控制压力的上升速度只受电控液压制动系统参数的影响,以下从两个方面对电控液压制动系统动态性能进行分析。
2.1 轮缸压力上升的时间和蓄能器的关系
一般情况下,蓄能器的最高压力不会低于20mpa,在国外的一些汽车中蓄能器的工作压力一般为16~18mpa,另外还有电控液压制动系统的压力在14~16mpa,从图中可以看出,随着轮缸压力的不断增大,上升的时间也在不断的增加,在蓄能器的压力越来越高的情况之下,轮缸压力也越来越大,电控液压制动系统越来越稳定,在这个过程中不能完全的反应轮缸响应的速度,因此要选择目标压力的上升时间进行比较。
2.2 蓄能器预充气体的体积与工作次数的关系
选用的主要目标是0.25L的蓄能器,其中的变化幅度在±20%,其他的参数保持不变,进而进行仿真,从下图3来看,随着气体不断的增加,工作的次数也在不断的增加,工作次数的上升有利于工作效率的提高[2]。
3 控制器控制结果的比较
为了能够更好的去提高电控液压制动系统的动态性能,一般都会选用必要的控制算法进行控制,控制的效果一般都是通过方针来实现的,仿真的比较主要从以下三个方面进行,首先是控制器在一个新的环境中的控制效果分析,其次是在参数变化之后的控制效果,最后是预测未来的随机干预的效果,在此次研究中主要对控制器在典型工况中的相应物效果进行分析,主要从PID、鲁棒、模糊方面进行比较分析,PID的控制速度比较快但是在减压的过程中出现了一定的延迟,在0.6~1.2s这段时间中,三种控制器都出现了不同情况的静差,但是PID控制的静差最小。
4 结束语
综上所述,电控液压制动系统是一种线性的控制系统,因为具有独特的优势使得它的应用更加的广泛,应用的前景也更加的广阔,本文主要从电控液压制动系统的结构和工作的原理进行分析,在明确了具体的工作模式之后,对反应电控液压制动系统的各个参数进行分析研究,总结出了蓄能器和轮缸气体压力的关系,然后对三种控制器的控制效果进行分析,研究发现综合各方面的结果来说,PID控制器的控制效果是最好的,它的反应比较的灵敏,但是特别容易出现超调震荡,控制起来不方便,模糊控制是一种比较中庸的控制方式,控制效果适中,抗干扰的性能比较强,电控液压制动系统中还存在这一定的问题,需要不断的去研究,及时的去调整参数,使得汽车电控液压制动系统动态的性能越来越好。
参 考 文 献
[1] 金智林,郭立书,施瑞康,赵又群,施正堂.汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究[J].机械工程学报,2012(12):127-132.
[2] 金智林,段博文,王睿,杨维妙.基于AMESim的电控液压制动系统动态性能分析[J].重庆理工大学学报(自然科学),2014(03):1-5.
2013-2018年中国汽车电控燃油喷射系统(EFI)行业研究报告
第一章 电控燃油喷射系统EFI行业概况
第一节 概述
一、燃油喷射技术的发展概况
二、电控燃油喷射系统的优越性 第二节 电喷系统的组成及功能
一、电喷系统的组成
二、燃油系统的作用
三、进气系统的作用
四、电子控制系统的作用 第三节 工系统的分类
一、按燃油供应方式分类
二、按有无反馈信号分类
三、按控制方式分类
第四节 电控燃油喷射系统技术发展 第五节 全球电控燃油喷射系统市场概况 第六节 跨国电子燃油喷射系统企业发展分析
一、柴油机电喷市场 每年超过200万套
二、电喷系统市场规模超过171亿元
第二章 电控燃油喷射系统(EFI)行业影响因素分析
第一节 上游原材料行业的影响分析
一、石油价格上涨对电控燃油喷射系统行业的影响分析
二、钢铁行业现状对电控燃油喷射系统行业的影响分析 第二节 下游汽车及发动机行业发展的影响分析
一、中国汽车工业发展对电控燃油喷射系统行业的影响
二、发动机行业发展对电控燃油喷射系统行业的影响 第三节 其他影响因素
一、国Ⅲ排放标准实施的影响
二、油品特征改进的影响
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三、电子控制技术发展的影响
第三章 电控燃油喷射系统(EFI)的市场分析
第一节 电控燃油喷射系统(EFI)市场需求分析
一、电控燃油喷射系统(EFI)市场总体规模
二、电控燃油喷射系统(EFI)市场需求结构
1、汽油发动机EFI需求情况分析
2、柴油发动机EFI需求情况分析
三、推动电控燃油喷射系统(EFI)市场需求的因素 第二节 电控燃油喷射系统(EFI)市场供给分析
一、电控燃油喷射系统(EFI)市场竞争格局分析
二、电控燃油喷射系统(EFI)市场配套情况分析
三、电控燃油喷射系统(EFI)市场进入分析
四、电控燃油喷射系统(EFI)市场供给现状形成的原因 第三节 汽车电控燃油喷射系统进出口分析
一、汽车电控燃油喷射系统进出口概况分析
1、进出口总量分析
2、进出口价格分析
3、进出口企业分析
二、汽车电控燃油喷射系统进口分析
1、进口需求地分析
2、进口来源地分析
三、汽车电控燃油喷射系统出口分析
1、出口发货地分析
2、出口目的地分析
四、汽车电控燃油喷射系统供需平衡分析
第四章 电控燃油喷射系统应用及技术发展分析
第一节 电子控制汽油喷射的诞生 第二节 电子控制汽油喷射的发展
第三节 柴油机电控燃油喷射的应用及发展
一、电控直列式喷油泵
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二、电控单体泵系统
三、电控分配泵
四、电控泵喷嘴系统
五、机械驱动式电控泵喷嘴系统
六、电控蓄压式泵喷嘴系统 第四节 电控燃油喷射在摩托车上的应用 第五节 商用车柴油机高压燃油喷射系统的发展
一、国Ⅲ、国IV与国Ⅱ排放标准主要区别
二、电控高压燃油喷射系统
1、电控单体泵
2、电控高压共轨燃油喷射系统
2.1.高压共轨燃油喷射系统的优点 2.2.电控高压共轨燃油喷射系统的分类
A、共轨液压式燃油喷射系统 B、高压共轨式燃油喷射系统 C、液力增压式共轨燃油喷射系统
第六节 电控燃油喷射技术决定汽车柴油化进程
一、汽车柴油化进程加快
二、电控燃油喷射技术取得突破
三、“国IV”重型柴油机技术路线待定 第七节 电控燃油喷射技术:外企角逐国内突围
一、德尔福:共轨技术和单体泵技术各有侧重
二、博世:在中国大力推广高压共轨技术
三、电装:欧Ⅲ以上排放普遍采用共轨系统
四、国外:从电控共轨发展到电控液力
五、国内:电控直列泵是目前满足欧Ⅲ排放的低成本解决方案
第五章 部分电控燃油喷射系统企业分析
第一节 *****公司 第二节 *****公司 第三节 *****公司 第四节 *****公司
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第五节 *****公司 第六节 略„„
第六章 我国电控燃油喷射系统行业发展趋势及投资策略分析
第一节 汽车电控燃油喷射系统行业趋势分析
一、中国电控燃油喷射系统行业市场供需趋势分析
二、我国EFI自主品牌成长趋势分析
三、电控燃油喷射系统技术发展趋势 第二节 中国电控燃油喷射系统行业投资分析
一、汽车门锁投资机会分析
二、汽车门锁投资风险与防范
三、汽车门锁投资建议与策略分析
部分图表目录
图表、电控燃油系统结构示意图 图表、空气系统结构示意图 图表、燃油供给系统结构示意图 图表、点火系统结构示意图 图表、供油系统的工作原理图 图表、EFI市场运作模式分析图
图表、2008-2011年我国乘用车各国车系产量份额图 图表、国内企业采用电控燃油喷射系统品牌关系示意图 图表、我国汽油机电控燃油喷射系统市场品牌份额分析 图表、我国柴油机电控燃油喷射系统市场品牌份额分析 图表、2006-2011年我国电控燃油喷射系统出口数量变化 图表、2006-2011年我国电控燃油喷射系统出口数量变化
图表、2013-2018年我国汽油机和柴油机电控燃油喷射系统产量预测 图表、电控燃油喷射装置直喷系统工作原理图 图表、欧盟汽车尾气排放标准
图表、2007-2011年我国乘用车主要品牌产销情况 图表、2007-2011年我国商用车主要品牌产销情况 图表、2007-2011年我国车用发动机生产企业产销情况表
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图表、2011年电控燃油喷射系统与我国德系汽车配套关系一览 图表、2011年电控燃油喷射系统与我国美系汽车配套关系一览 图表、2011年电控燃油喷射系统与我国日韩系汽车配套关系一览 图表、2000-2011年我国进口电控燃油喷射系统数量及金额 图表、2000-2011年我国出口电控燃油喷射系统数量及金额 图表、2008-2011年我国汽油汽车、柴油汽车及其他燃料汽车产量 图表、2013-2018年我国汽油汽车、柴油汽车产量同比增长率预测 图表、2013-2018年我国汽油汽车、柴油汽车产量预测 图表、汽油直喷技术DGI(Direct Gasoline Injection)要点 图表、燃油分层喷射技术FSI(Fuel Stratified Injection)要点 略„„
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摘要:近年来,随着我国科学技术的进步,汽车行业也迅速崛起,尤其是在各大院校中,都陆续开设了关于汽车方面的课程,虽然在一定程度上大大提升了学生的就业率,但是,也产生了一系列的问题,尤其在课程教学方面存在的问题令人担忧,因此,需要个院校在汽车教学课程加大改革力度。本文简要分析了现阶段汽车底盘电控技术课程教学的现状,并且针对相应的问题结合校内的实际情况加以研究,希望探索出一条适合当代校内教学的思路以及可行性高的方案,为未来高校的汽车底盘电控技术教学指点迷津。
?P键词:汽车底盘;电控技术;课程教学
“汽车底盘电控技术”是一门基础性、实践性较强的汽修专业核心课程,基于工作过程的课程建设,核心是教学内容能紧跟汽车技术发展,使教学过程接轨汽车维修生产过程,满足汽车后市场对高技能人才需求,同时为基于工作过程汽车相关专业教学改革夯实基础,也为汽车服务行业从业人员终身学习提供参考资料。
一、目前汽车底盘电控技术教学中的盲点
(一)传统教学模式影响
在我国,教学模式都是一代传一代这样传承下来的,几乎在所有的课程教学中,理论知识的地位占据主导地位,实践动手较少或者不存在,这就在一定程度上造成了学生“纸上谈兵”的情况居多,无法在实践过程了中运用所学知识。另外,这种理论授课的方式在一定程度上方便组织,便于教学,进而进行检查工作以及对学生的学习情况进行评估,不过,理论与实践相分离的教学方式造成了时间和物理的分离,导致了学生的实践能力不足的现象频发。
(二)教学目标指导作用欠缺
在以前的教学大纲之中,只是对教师的教学方向进行指导,其内容涉及的方面比较笼统,具有极高的概括性,在教学手段以及教学方法方面没有起到指导得到作用,并不能满足现代各大院校的教学现状。因此,在教学目标的制定以及教学手段的改革方面,需要建立新的课程标准作为指导,使之能够符合当代人才培养的要求。
(三)教学主体自身的原因
对于教学主体而言,他们本身的基础较差,对理论知识的接受能力较弱,教师又在课堂中过多地灌输理论知识,并且传授的知识过多,涉及的面较多,知识体系杂乱无章,虽面面俱到,但无法做到精深,又因为没有配套的教学实践设备,导致学生即使拥有学习热情,但是学习成绩却无法提升的现象发生。
二、“汽车底盘电控技术”教学改革路线
(一)制定任务导向大纲以及相关教学方案
汽车底盘电控技术课程在汽车专业中属于地位较重的专业性课程,主要是介绍汽车方面涉及的知识以及应用的先进技术,在内容方面是、对汽车底盘的结构进行介绍和其工作原理。通过这一方面的学习可以让学生对ABS系统、电控转向、自动变速器以及安全气囊等的构造以及工作原理,并对国外较为先进的技术进行了解并且通过不断的应用和实践进行课堂教学,具体有以下几点内容:在教学大纲中,可以有意识地提醒教师,对于汽车底盘电控技术教学要侧重实际的动手操作能力,需要相应的安排15~40课时进行实际操作,例如:讲解ABS系统的过程中,可以让学生实地进行拆卸,拆卸过程中,学生会看到电动泵、电磁控制阀等原件,其主要的工作原理为,在制动时ABS可以根据每一车轮的速度传感器获得速度信号,从而判断车轮的抱死情况;对于底盘中应、比较重要的零件需要重点讲解,例如:对制动系中的气压制动装置进行讲解时,可以将要讲的零部件进行拆卸,主要包括制动踏板,空气压缩机,制动阀以及车轮制动进行一一讲解,并对易于损坏的组件加以展示,尤其是易损的零件一定要及时于学生进行讲解,进一步巩固所学的理论知识;培养学生进行阶段性总结的能力,不但能够帮助学生巩固理论知识,同学之间还可以不断地进行沟通和交流,增加学习经验,从而提高学习效率以及成绩。
(二)课程章节项目化
改变传统章节式课程结构,以汽车维修中常见、典型案例为载体,参考汽车电控底盘知识构架,同时结合学生认知规律、职业成长规律,将章节式课程改为项目式课程。如在项目一中,加入双离合器(DSG);而已逐步走向成熟的电子稳定程序控制系统(ESP),不但能控制驱动轮,还能控制从动轮,所以去除驱动防滑转调节系统(ASR)相关内容,在保留控制理论基础后与汽车稳定控制程序(ESP)内容合并;电子控制悬架系统(EMS)保留理论基础,但去除雷克萨斯LS400(2000年已停产)空气悬架内容,改为奥迪A8空气悬架相关内容。
(三)课程考核过程化
课程考核采取任务工单评价、技能实操考核、期末考试三者相结合的形式。任务工单注重理论基础考核,资讯、计划、决策的内容在“学中做”,实施、检查、评估的内容在“做中学”,在“教、学、做”的工作过程中,教师和学生组长共同评价学生。技能实操考核注重基础知识应用,考核学生的工作过程的规范性、正确性、安全意识等。期末考试注重考核学生对本课程知识的综合掌握能力。
(四)微课教学
教师可以利用互联网高速与便利的优点随时展开教学,将教学难点、重点或一个项目任务制作成微课。微课短小精悍、针对性强且不受时间和地点限制。运用微课教学,学生的注意力容易集中,学习压力也较小。而且学生可以将微课上的教学内容保留下来反复播放观看。特别是在进行实训操作时,教师在课堂仅讲解一遍,大部分学生很难真正掌握所有的实训操作步骤,导致学生分组实训时,教师还要多次讲解,延长了实训周期。针对这些问题,教师可以采用微课进行教学,从而有效解决问题。
(五)虚拟仿真教学
汽车底盘各系统结构复杂,型号较多,而实训设备有限,这导致学生学习难度增大,学习积极性不高。例如,在自动变速器教学模块,一方面,自动变速器结构复杂,类型较多,学校在设备投入方面有限,不可能购入较多类型;另一方面,学生未弄清楚就进行实际拆装,导致实训效率低,设备的损耗大。利用虚拟仿真软件教学,学生可先在电脑上进行虚拟拆装及故障诊断流程模拟,掌握自动变速器结构、各零件之间的装配关系、拆装步骤及故障诊断流程,然后进行实物拆装和实车的故障诊断。通过这种方式,不仅可以解决实训设备不足的问题,还可以降低损耗及提高学生的学习效率。此外,虚拟仿真软件一般是从教学仪器公司购入,教学内容不能完全按照各学校实际情况进行开发,而且其中包含型号也有限,教师可利用Pro/e、UG或Solidworks等3D设计软件中的建模、虚拟装配、仿真动画功能开发相关内容,弥补购入的虚拟仿真软件的不足。
(六)加强实践教学,扩展实训基地
汽车底盘电控系统检修课程实践性较强,无论采取何种教学方式,技能必须通过实训来获得。因此,加强实践教学,巩固课堂学习内容是十分重要的。因此,一方面要加大实训设备的投入,提高实训的有效性;另一方面,高职院校还可以和当地的修车厂或4S店加强合作,校企联合共同培养学生,利用校外实训基地,共同进行课程建设。学校在学生进行实训时可依据企业检修实际工作流程人为设置相关故障,学生主要学习检修思路和流程,而修车厂或4S店维修车间的故障是实际出现的故障,学生在维修技师的指导下,进行实际故障的检修和排除是真正运用所学知识解决实际问题,有助于提高学习效果。
(七)不断创新教学方法
教学方法是进行一堂课程的重要环节,如果始终沿用传统的教学方法在一定程度上会使学生的积极性降低,不能够自助进行学习。而在教学过程中不断引入新型的教学方法,往往会达到事半功倍的效果,例如:在传统的理论课教学中尽量多的使用多媒体进行教学,这种方式不但能够提高学生的学习热情,与此同时还会加深学生对知?R的理解深度,进而更好地将实践与理论结合在一起。在进行整车实训的过程中,需要符合现实实际工作,让学生能够更好地完成实际操作,进而提升学生的自主学习性。
(八)研究新型的实训教材和教学设备
为了更好地开展汽车底盘电控技术的课程,我们需要集结各学者以及专家的一起对教材进行编写,另外在校内可以引进一些新的教学设备,例如:某些学校引入了汽车电控系统的模拟故障分析软件,让学生能够先进行模拟实验,然后根据相应的实验再进行实车培训。
综上所述,在实行教学改革的过程中,对于汽车底盘方面的教学而言,可以通过定任务导向大纲以及相关教学方案、将理论和实践教学相结合实施教学、研究新型的实训教材和教学设备、不断创新教学方法等方法对教学模式进行改革,使学生能够更加快速将理论知识和实践融合为一体,在不断改进教学方针以及模式,进而达到提高课堂教学质量以及学生成绩的目的。
参考文献:
[1]郭炎伟.在《汽车驱动防滑系统(ASR)》课程中采用启发式教学的体会[J].时代教育,2015(13):218.[2]许伟伟,张守军.任务驱动法在汽车底盘电控技术教学中的应用[J].新校园(上旬刊),2015(1):101.作者简介:
浅论电控汽车的优点及维修技术的发展
本文就对电控汽车技术的`分析,揭示了电控汽车在应用中的优越性.并就汽车维修技术的发展进行探讨.
作 者:张力 于金山 作者单位:张力(黑龙江省农垦建三江分局前锋交通科,黑龙江,佳木斯,156300)于金山(黑龙江省农垦建三江分局七星交通科,黑龙江,佳木斯,156300)
刊 名:黑龙江科技信息 英文刊名:HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期): “”(21) 分类号: 关键词:电控汽车 优点 维修技术目前各国政府相继颁发机动车排放标准, 对内燃机, 尤其是汽车用的内燃机, 提出更高的要求。由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点, 柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题和污染问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广, 数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统柴油机的机械控制喷油系统已经无法满足上述要求, 也难以实现喷油量、喷油压力和喷射点完全达到最佳工况运转的要求。为了控制柴油机的排放, 在已经强制实施的国Ⅲ排放法规下, 实现汽车柴油机电控的方案是明确的最优解决措施和发展方向, 即要求柴油机用电喷系统全面取代现有的机械式喷油系统。柴油机电喷技术属于汽车核心零部件技术, 直接决定了车用柴油机的排放和综合性能水平。在实现国家“节能减排”的长期目标中, 柴油机电喷技术已成为摆在国内各大汽车发动机企业面前必须要攻克的首要问题。
1 汽车电控燃油系统结构特点
1.1 空气供给系统
空气经过空气过滤器后, 用空气流量计测量, 通过节气门体进入进气总管, 再分配到各进气岐管。在进气岐管内, 从喷油器喷出的油和空气混合被吸入气缸内燃烧。
1.2 燃油供给系统
燃油供给系统工作原理为油泵抽吸油箱内的燃油, 经汽油过滤器过滤后, 由压力调节器调压, 然后经输油管配送给各个喷油器和冷起动喷油器, 喷油器则根据ECU发出的指令, 将适量的燃油喷入各进气岐管或进气总管。
1.2.1 几个主要部件的结构及工作原理
(1) 汽油压力调节器使系统油压与进气岐管压力之差保持常数, 一般为250k Pa。这样, 从喷油器喷出的汽油量便唯一地取决于喷油器的开启时间。弹簧的平衡压力设定为250k Pa, 当进气岐管真空为零时, 汽油压力保持在250k Pa;当进气岐管真空度变化时, 会影响到膜片的上下移动, 以调节汽油压力。
(2) 电动汽油泵从汽油箱中吸入汽油, 将油压提高到规定值, 然后通过供给系统判断到喷油器。电动汽油泵一般装在汽油箱内, 汽油穿过油泵马达内部。安全阀在开启压力大约在343k Pa至441k Pa。电动燃油泵的控制方式为采用油泵开关控制、ECU控制的汽油泵控制、具有转速控制的汽油泵控制。
(3) 电磁喷油器是发动机电控汽油喷射系统的一个关键的执行器, 它接受ECU送来的喷油脉信号, 精确地计算汽油喷射量。其工作过程为ECU的喷油控制信号将喷油器与电源回路接通时, 电磁线圈通电并在周围产生磁场, 吸引柱塞 (衔铁) 移动, 而柱塞与针阀一体, 因此克服弹簧张力而打开, 燃油即开始喷射。当ECU将电路切断时, 吸力消失, 弹簧使针阀关闭, 停止喷油。
1.2.2 油量控制系统
电控燃油喷射系统中, 喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容。电子控制燃油喷射式发动机喷油控制采用实时控制, 其控制精度高、运算速度快, 因此一般都采用汇编语言编程。为了便于程序编制与调试, 一般采用模块化结构, 将程序分成若干个子程序进行编制与调试。喷油控制软件的流程主要由主程序、自检程序、故障报警子程序、起动子程序和怠速子程序等组成。电控汽油喷射系统最突出的优点是能实现空燃比的高精度控制, 其喷射的方式有连续喷射、间歇喷射方式、L型电控燃油喷射系统等。
2 电控燃油系统的现状及发展趋势
目前, 国内车用柴油机针对国III排放标准实施的燃油系统技术路线主要有四种:电控泵喷嘴 (EUI) 、高压共轨 (Common Rail) 、电控单体泵 (EUP) 和电控直列泵 (EIL) +EGR。在这四种技术路线中, 德尔福在中国市场针对中轻型车推广共轨技术, 针对重型车提供泵喷嘴和单体泵技术;博世在中国市场主推高压共轨系统;电装目前正电装目前正在研发第3代, 第4带共轨系统和为中国市场的共轨系统作适应性二次开发;而自主国产的亚新科南岳、成都威特等则提出了电控单体泵的低成本解决方案。
2.1 电控泵喷嘴技术
早在1905年柴油机的创始人Rudolf Diesel先生就提出了泵喷油器概念, 设想将喷油泵和喷嘴合成一体, 省去高压油管并获得高喷射压力。在泵喷嘴系统中, 电控的油泵和喷油嘴之间没有管路连接, 做成一体直接安装在气缸盖上, 这样不占用更多的空间。每一个油泵都由顶置凸轮轴同时驱动气门和泵喷嘴, 顶置凸轮轴必须具有极高的硬度和刚度以承受喷油器产生的高压。同时, 凸轮轴的驱动系统也需要专门设计。电控泵喷嘴系统的优势在于系统结构紧凑, 喷油嘴孔径非常小, 所以燃油喷射压力非常高, 形成优良的混合气, 确保燃油雾化良好, 燃烧效率很高, 同时还可以精确控制喷油始点和喷油量, 从而提高柴油机的动力性、燃油经济性, 降低排放和改善NVH特性。目前, 采用该项技术的车用柴油机可满足欧Ⅳ排放标准, 峰值压力可达到2000bar。泵喷嘴直喷系统缺点在于燃油喷射压力不能保持恒定。
2.2 高压共轨技术
CRDI是英文Common Rail Direct Injection的缩写, 意为高压共轨柴油直喷系统。该系统主要由高压油泵、喷油管、高压蓄压器 (共轨) 、喷油器、电控单元、传感器及执行器组成。在高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中, 喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开, 由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管, 通过控制高压油泵电磁阀开启持续时间从而对公共供油管内的燃油压力实现精确控制;通过控制喷油器电磁阀开启时刻、持续时间从而控制喷射提前角、燃油射量。共轨系统缺点在于关键燃油喷射技术为国外少数几家公司所垄断;油品适应性差;共轨系统现今并未得到市场的可靠性认可;用户维修保养成本高, 共轨发动机电控系统的故障必须依靠专业故障诊断仪器进行检测和维修, 对于长途运输不利。
2.3 电控单体泵技术
单体泵指一个气缸一个油泵, 这里的油泵指的是高压油泵, 或称为喷油泵。在国内外都已成熟应用的电控单体泵技术, 主要包括一个带有出油控制阀的高压油泵、机械喷油器, 以及连接所需的燃油管路、滤清系统。其基本结构为:将油泵柱塞驱动与发动机配气机构所需凸轮轴整合为一体, 从而实现油泵到喷油器的燃油管路最短化。发动机工作时则通过发动机周围安装众多的传感器以侦测发动机状态, 对喷入气缸的喷油量、喷油正时进行精确、柔性的控制。电控单体泵技术的主要技术特征是其油泵与配气机构共用一根凸轮轴, 使结构得到最大程度的简化, 并缩短了油泵出油口到喷油器的管路距离。但由于油泵压力和发动机转速成正比, 低转速区域压力较低, 因而不利于柴油机低速时燃烧性能的提高。电控单体泵系统已在欧美成功使用了十多年, 被公认为性能优越、稳定可靠、适用寿命长的电控燃油喷射系统之一。
3 电控燃油系统的检修工艺流程及方法
3.1 系统故障检修的程序
发动机集中控制系统发生故障时, 一般可按下述步骤进行检修:
(1) 进行发动机的一般检查和调整, 以消除机械因素的影响。
(2) 检查发动机及电控系统有无泄漏及电路连接不良情况:检查所有软管及管道有无漏气;检查空气滤清器是否堵塞;检查所有进气系统的衬垫有无泄露;检查节气门的工作情况;检查各连接器插头和线束连接是否良好;检查电源供电是否正常;检查点火系统。
(3) 进行自诊断检查。
(4) 检查怠速和点火正时。检查时应确保所有辅助电器均在断开位置, 前轮应处在直行位置, 同时应使发动机预热至正常工作温度。然后在按以下步骤进行检查和调整:
(1) 使发动机熄火, 拔下怠速控制电磁阀线束插头。
(2) 起动发动机, 空载2~3次, 然后使其保持怠速运转。
(3) 使发动机熄火, 插好怠速控制电磁阀线结束插头;
(4) 重新起动发动机, 并检查怠速时的点火正时, 其值一般为上止点前20o±1 o,
(5) 进行道路行驶实验, 若发现有问题, 应重新调整点火正时。
(6) 检查怠速时的混合气。
(5) 进行道路运行试验, 再次检查车辆运行性能。
3.2 电控燃油喷射系统的自诊断
自诊断法就是利用微电脑的自诊断功能, 人工或借助于汽车电脑解码器将存储在微电脑内部的故障信息提取出来, 进行故障诊断的方法。汽车电脑解码器分专用型和通用型两类。专用型汽车电脑解码器是各汽车生产厂家为自己的车型所设计造成的。通用型汽车电脑解码器 (如国产的电眼睛等) 实际上是个小型的微电脑, 可以插接各种车型自诊断系统的检测磁卡, 可以提取各种车型的故障码。
3.3 检修的注意事项
3.3.1 点火开关接通时不可断开任何12V电气工作装置
在使用维修时应注意, 不论发动机是否运转, 在点火开关接通时决不可断开任何12V电气工作装置, 因为断开这种装置时由于任何一线圈的自感作用都会产生很高的瞬时电压, 有可能超过7000V, 使计算机及传感器严重受损或人为造成发动机故障。
3.3.2 拆装电子控制系统的注意要点
(1) 拆装电控线路线接头之前首先切断电源;
(2) 拆装蓄电池时不要正负极接反;
(3) 所有电子元件 (尤其是电脑) 不要受撞击;
(4) 严防水、油浸入零件或接头;
(5) 安装时应按规范装回原位;
(6) 在拆装置蓄电池之前应先诊断出故障信息。
摘要:本文在对汽车电控燃油系统结构特点、工作原理、现状及发展趋势的研究基础上, 提出了汽车电控燃油系统检修工艺, 对汽车电控燃油系统故障检修以及从事汽车维修具有一定的指导意义。
关键词:汽车电控燃油系统,结构,原理,检修研究
参考文献
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[4]周玉明.内燃机废气排放及控制技术[M].人民交通出版社, 2001.
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[6]冯渊.电子控制技术[M].机械工业出版社, 1999.
关键词:汽车发动机;电子控制教学;系统教学法
我国社会经济体制的改革,从计划经济转变为了市场竞争经济体制。随着竞争的日益激烈,需要我们提高学生的综合素质,实现全面发展,以满足市场竞争下社会经济发展对人才的要求。根据能力本位的思想,我们要对教学内容和教学方法进行探索和改革,通过有效的教学方法,提高教学质量和学生的学习效率,才能适应社会发展的新需要。
一、简述系统教学法
在汽车发动机电子控制教学过程中应用系统教学法,是提高汽车发动机电子控制系统教学质量和水平的有效途径。有利于学生全面地掌握汽车发动机电子控制知识和提高学习能力,促进汽车发动机电子控制教学的发展。系统教学在课堂实践过程中,以实际的应用系统作为教学平台,根据对学生培养的具体要求,系统地讲解汽车发动机电子控制教学中相关的知识。
系统教学法以真实的应用系统作为教学的基础,建立系统的汽车发动机电子控制系统知识理念,让学生系统、整体地掌握全部课程内容。保证教学内容的连贯性和系统性,才能实现教学内容的强化和知识的整体化。在汽车发动机电子控制系统教学过程中应用系统教学法,是在解决学习问题的基础上,通过对真实系统的应用,进行系统化的教学设计,是教学设计的依据。强调学生在课堂教学过程中参与教学知识的讨论和实践,培养学生的综合能力。学生在相对完整和独立的系统学习过程中,对教学内容的基本知识进行全面的掌握,形成合理处理问题的能力和良好的职业素养。系统教学法注重对学生专业知识的应用能力、问题处理的实践能力、思维创新能力和组织协调能力的培养。
二、分析系统教学和传统教学之间的差异
在长期的汽车发动机电子控制教学过程中,大部分教师都是把一门课程作为本位,重视本位课程的完整性,忽略了在整个课程体系中的重要作用,避免了这门课程与其他课程的融合性,整个教学体系缺乏完整性和系统性。系统教学法的应用,在真实系统的应用基础上,系统地进行知识讲解,打破了不同学科之间的孤立,加强了学生之间的交流和沟通,培养了学生整体看待问题的习惯和能力。
(一)汽车发动机电子控制系统教学内容
汽车发动机电子控制系统,包括空气供给系统、燃油供给系统、电子控制系统和点火系统。在汽车发动机电子系统中,电喷发动机是通过电子控制装置,代替传统的机械系统,实现发动机供油的控制。
例如,向学生讲解汽油电喷系统,可以对整个电喷发动机进行系统的讲解,让学生明白发动机电子控制系统的作用,了解汽油发动机电子系统的组成结构,掌握知识和技能。
(二)汽车发动机电子控制系统教学方法
1.传统的教学方法。学生在学习汽车发动机电子控制技术的时候,通常都是把各个单元作为单独的内容讲解。从理论到应用,实现一种“金字塔”的过渡,属于由下到上的教学方法。
例如,教师在对电子控制系统进行讲解的时候,传统的教学方法都是先讲解系统任务和传感器的原理等基础知识,然后讲解元件在系统中的应用。这是一种循序渐进的教学过程,看起来学生可能比较容易接受,但是教学内容过于强调不同知识的独立性,忽视了系统知识的整体性和系统性。
传统的教学方法,让学生在学习的过程中,缺乏完整的汽车发动机电子控制系统概念。因此,学生不能在实际问题中完整、系统地思考和解决问题。而且,传统的汽车发动机电子控制系统教学,理论和实践联系较少,只针对部分问题,缺少系统性的综合实践。
2.系统教学方法。系统教学法可以在汽车发动机电子控制系统教学过程中,让学生全面地掌握知识点,真正了解这些知识的作用,能够在系统中进行应用。以真实的汽车发动机电子控制系统作为教学基础,系统地讲解应用系统中相关的其他系统和知识点,如将燃油喷射电子控制系统与空气供给系统中的知识点结合起来同时讲解,使发动机电子控制系统知识点具有整体性与完整性,才能让学生对学习的知识和作用具有直观的感受,提高学生的问题分析、想象和处理能力。
三、在电子控制教学中应用系统教学的作用
汽车发动机的电子控制系统教学,以整个汽车发动机电子控制系统作为教学的基础,先对整个系统进行讲解,再把系统中的不同子系统,包括模块和元件进行分开讲解。例如,对柴油喷射系统的讲解,可以利用多媒体教学,让学生对真实的汽车柴油喷射系统,包括系统的工作过程和零件组成等进行整体的认识。然后对系统的模块等进行单独的讲解,分析它的功能和作用。最后总结讲解系统运行中的问题是哪部分造成的,让学生进行独立思考和探索,提高问题的分析和处理能力。系统教学法根据实际的系统展开教学,让学生全面地掌握学习的知识和作用,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的学习热情和学习能力,对问题进行全面、系统的分析,进行思维创新,促进了学生的全面发展。
四、总结
在汽车发动机电子控制系统教学中应用系统教学法,改变了传统教学方法的不足,实现了学生积极、主动学习的目的。通过真实的系统教学应用和实际的问题分析,提高了学生处理问题的能力,更加适应社会经济发展的需要,促进了电子控制系统教学的发展。
参考文献:
1.邱亚宇,《浅谈汽车电子控制教学中的系统教学法》[J],《科技信息》,2009.28
2.柴启霞,《浅谈汽车电子控制技术的教学方法》[J],《成才之路》,2010.36
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第三节 电控系统
发动机电控汽油喷射系统的电控系统一般由各种传感器、ECU和执行器三部分组成。电控系统的功用是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号,根据ECU内预存的程序加以比较和修正,决定喷油量和点火提前角。各种传感器分别检测进气管中进气绝对压力、发动机转速、排气中的氧浓度、冷却液温度、进气温度和大气压力等,并将信息转换成电信号,输送给ECU,根据这些信号,ECU算出现工况最佳的点火正时,并启动各喷油器。ECU不仅控制燃油喷射正时、点火正时、怠速转速、EGR(废气再循环)、燃油压力和电动汽油泵,而且还具有故障自诊断功能。
图1-53 所示是与电控汽油喷射控制(EFI)有关的主要控制系统部件的构成。控制系统部件,按其机能不同可大致分为表1-5中所示的三类。
(一)水温传感器
水温传感器安装在发动机节温器出水口附近,它的功用是检测发动机冷却水温度。因为在发动机暖机过程中需要一定的附加加浓,其加浓量主要取决于发动机的温度、负荷和转速,为此采用水温传感器向ECU输送水温信号。
水温传感器的结构如图1-54a所示,它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻(NTC电阻)构成,利用电阻值的变化来检测冷却水的温度。热敏电阻的特性如图1-54b所示,冷却水温度越低电阻值越大,冷却水温度越高电阻值越小。将该传感器的信号输入到ECU,就可以根据冷却水温度进行喷油量的控制。冷却水温度传感器与ECU的连接电路如图1-54c所示。汽车科 杨庆彪
(二)进气温度传感器
进气温度传感器是确定燃油基本喷油量的三个主要传感器之一,进行温度传感器是检测发动机吸入(进入空气流量计)的空气温度用的传感器,并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU,它根据进气温度的高低,做不同程度的额外喷油。
(三)曲轴位置传感器和发动机转速传感器
在EFI中,相对于发动机每一个工作循环吸入的空气量,都可以得到由ECU控制的符合最佳空燃比的燃油喷射量。空气流量计能够检测每个单位时间内的吸入空气量,但是不能检测每个工作循环内的吸入空气量。为了求出每个工作循环内的吸入空气量,就需要检测发动机转速。
当采用独立喷射和分组喷射时,为了有效地利用各自的喷射特点,需要选择特定的喷射时刻,因此还需要检测每缸的曲轴转角位置。
检测发动机转速及曲轴转角位置,需要采用发动机转速传感器和曲轴位置传感器。具有这种功能的传感器型式很多,目前均已实用化,其中使用最多的是电磁式传感器、光电式传感器和霍尔效应式传感器。
1、电磁式传感器
这种传感器可用于测定曲轴、凸轮轴和分电器驱动轴的转动位置,用来控制点火和燃油喷射时间或测量发动机转速。这种类型的传感器具有耐用、便于利用发动机飞轮齿圈、不需激励电压或放大器、能适应较大范围的温度变化、使用寿命长等特点,因此这种传感器应用比较广泛。
具体来讲,用来检测曲轴转角位置和发动机转速的电磁式传感器,是由如图1-58所示的复合转子和耦合线圈构成的。下面以四缸四行程发动机为例,就检测特定气缸曲轴转角基准位置(如压缩上止点)进行说明。
D 总结 E 作业 汽车科 杨庆彪
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2、光电式传感器
图1-60a所示是光电式传感器的工作原理图,位于光敏二极管的对面的是作为光源的发光二极管,在它们之间有一个能断续遮光的转盘。当转盘上的缺口、缝隙或小孔对准发光二极管时,光线可以通过,光敏二极管即发出信号指示转轴的某一位置或转速。它输出的信号是方波脉冲,故它能适应数字式控制系统的需要。这里的发光二极管的发光频率一般在红外线和紫外线范围内,是肉眼看不见的。
图1-60b、c所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构,由发光二极管和光敏二极管组合来计测带缝隙的转盘的旋转位置,安装在分电器内(或凸轮轴前部)。它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的喷油正时和点火正时。在转盘上每隔60°设置了宽度不同的4种缝隙,利用发光二极管发出的光束,经过安装在分电器轴上转盘的刻度缝隙,照射在光敏二极管上,使波形电路产生电信号、并传给ECU。
3、霍尔效应传感器
如图4-61所示,磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起汽车科 杨庆彪
传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。图1-61所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。
4、其他传感器
上面所述的电磁式传感器,除能够检测发动机转速外,还能够检测曲轴转角位置。如果只是检测发动机转速时,可以采用把点火线圈的点火初级信号直接输入ECU的简易方式。
点火线圈初级电流切断时产生的反电动势,可达300V~400V(图1-62a)。把这一电压信号输入ECU,通过同基准电压相比较,形成点火信号脉冲,然后测量脉冲间隔,就可以测出发动机转速(图1-62b)。由于这种方法只能检测点火信号,难以选择特定的曲轴转角位置,所以在独立喷射和分组喷射中不适用。这种方法多用于所有气缸进行同时喷射的情况。
(五)节气门开度传感器
1、线性式节气门开度传感器
图1-67a所示为线性式节气门开度传感器的结构图,传感器有两个同节气门联动的可动电刷触点,一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动,利用电阻值的变化,测行与节气门开度相对应的线性输出电压,根据输出的电压值,应可知道节气门的开度。但是,与节气门开度相对应的电阻体的电阻值,多少都存在偏差,因此影响了节气门开度检测的准确性。
开关式节气门开度传感器与上述线性节气门开度传感器相比,节气门开度的检测性差,但结构简单,价格便宜。汽车科 杨庆彪
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(六)爆震传感器
爆震是指燃烧室中,本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现象。爆震使发动机部件受高温、高压,会使燃烧室和冷却系过热,严重的可使活塞顶部熔化,爆震还会使发动机功率下降,燃油消耗率上升。
点火时间过早是产生爆震的一个主要原因,发动机发出最大扭矩的点火时刻MBT是在开始产生爆震点火时刻(爆震极限)的附近。因此,在设定点火时刻时,需要留有离开爆震界限的余量。无爆震控制时,所留余量应大些,这时的点火时刻比发出最大扭矩时的点火时刻滞后,所以扭矩有所降低。如果用爆震传感器能检测到爆震界限,那么就可以把点火时刻调到接近爆震极限的位置,以便能更有效地得到发动机的输出功率。
爆震传感器检测发则发动机爆震时,一般安装在发动机的缸体上。
1、磁致伸缩式爆震传感器
图1-73所示为磁致伸缩式爆震传感器的结构,该传感器由壳体、永久磁铁、可被永久磁铁励磁的强磁体铁心、缠绕在铁心周围的线圈等构成。
发动机爆震时产生的压力波,其频率范围约为1kHz~10kHz。压力波传给气缸,当发动机缸体振动时,在7kHz左右将发生共振,在强磁体铁心上发生的压缩变形,将使其磁通量发生变化。这样,永久磁铁通过铁心的磁场变化,使铁心周围的感应电动势发生变化。
2、压电式爆震传感器
利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器,把爆震传到缸体上的机汽车科 杨庆彪
械振动转变成电信号,这种爆震传感器有共振型和非共振型两种。共振型爆震传感器,是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成,非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。除此之外,还有在火花塞的热圈部位装上压电元件,根据燃烧压力检测爆震信息。
当发动机缸体的振动传到爆震传感器壳体时,壳体与平衡块之间产生相对运动,从而使夹在中间的压电元件所承受的推压力变化。于是,随着压电元件承受推压作用力而产生电压。在控制组件上只检出频率达到7kHz左右时爆震所产生的电压,通过该电压值的大小可判定爆震强度。
爆震传感器由于结构不同、输出信号的频率有宽窄两种,如图1-76a所示。
共振型爆震传感器的输出波形,如果发生爆震,燃烧期间的输出振幅将增大,把这期间的输出波形进行滤波处理,根据其阻值大小判定爆震的有无。图1-77所示为把爆震传感器的输出信号进行滤波处理并判定爆震有无的程序框图实例。
图1-78所示是爆震控制处理时间图,因为爆震仅在燃烧期间发生,所以为了避免干扰引起的误检测,只在爆震判定期间进行判定处理。由微机程序完成的爆震控制,在检测到爆震时,立即把点火时刻变成滞后角,在无爆震时,则采用提前角反馈控制形式,这是点火时刻控制中的追加机能。图1-79所示是爆震传感器与ECU的连接图。
(七)氧传感器
1973年开始制定了汽车排放法规,到了1978年排放法规更为严格。为了与新的排放法规相适应,在汽车上采用了三元催化剂排气净化装置。为充分发挥三元催化剂的净化特性,需要把空燃比控制在理论空燃比(λ=1)附近的狭窄范围内,如图1-80所示。汽车科 杨庆彪
发动机废气中的氧含量直接反映发动机空燃比,因此检测发动机废气中的氧含量是控制混合气空燃比的有效手段。废气中的氧气超过一定限度说明混合气偏稀,而废气中完全没有氧气侧说明混合气偏浓,偏浓混合气将会造成排气污染。
氧传感器的作用是指示发动机中混合气的燃烧是否完全,测定废气中的氧含量,然后将检测的结果及时反馈给发动机的控制系统,以便使发动机控制系统不论发动机机械状态如何,都能有效地对燃料系统进行调控,把混合气的空燃比控制在理论空燃比附近很窄的范围内,使装有三元催化转换器的发动机达到最佳的排气净化效果。氧传感器装在排气歧管或前排气管内,如图1-81所示。
现在已经实用化了的氧传感器,有氧化锆(ZrO2)氧传感器和二氧化钛(TiO2)氧传感器两种。氧化锆氧传感器,是利用氧化锆高温时其内外两侧氧浓度差,使其产生电动势的特性来测量废气中氧的浓度。二氧化钛氧传感器是利用二氧化钛周围氧气分压的不同而进行氧化或还原反应,从而使电阻发生变化的原理来测量废气中氧的浓度。根据氧传感器是否需要加热,可将氧传感器分为加热式和不加热式,二氧化钛氧传感器为加热式,氧化锆氧传感器有加热型的也有不加热型的。加热式氧传感器上一般有3根引线(三线式),其中一根为信号线,另外两根为加热线;而不加热式氧传感器为单线式,即只有一根信号线。
1、氧化锆(ZrO2)氧传感器
图1-82所示为氧化锆氧传感器的结构,该传感器由可产生电动势的多孔二氧化锆陶瓷管、具有导线作用的套管以及为防止氧化锆管破损的防护罩与导入排气的通气窗等构成。在试管状氧化锆元素的内外两侧,设置了白金电极,为了保护白金电极,用陶瓷包覆电极外侧,内侧输入氧浓度高的大气,外侧输入氧浓度低的汽车排出气体。汽车科 杨庆彪
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(八)大气压力传感器
当使用叶片式和卡门涡旋式空气流量计时,随着大气压力的变化,吸入空气的密度发生变化,从而影响混合气的空燃比。为此需要检测大气压力,以便对燃油喷射进行修正。
检测大气压力需采用大气压力传感器,同第二节中所述的测定进气管压力的半导体式进气歧管压力传感器一样,测定大气压力大多采用根据压电效应制成的半导体式压力传感器。
(九)开关信号
1、起动信号(STA)
起动信号用来判断发动机是否处在起动状态。在起动时,进气管内混合气流速慢,温度低,因此燃油的雾化较差。为了改善起动性能,在起动发动机时必须使混合气加浓。当STA信号被ECU检测到后,确认发动机处于起动状态时,ECU便自动增加喷油量。从图1-92的起动电路中可以看出:起动信号和起动机的电源连在一起,都由空档起动开关来进行控制。
在装有自动变速器的汽车上,ECU根据空档起动开关信号判别变速是处于“P”或“N”(停车或空档),还是处于“L”、“2”、“D”或“R”状态(行驶状态)。NSW信号主要用于怠速系统的控制,其电路如图1-93所示。
当点火开关在ST位置时,NSW端与蓄电池相连接,当自动变速器处于“L”、“2”、“D”或“R”档位(行驶状态档位)时,空档起动开关断开,汽车科 杨庆彪
NSW端是高电压;当自动变速器处于“P”或“N”(停车或空档)时,空档起动开关闭合,此时由于起动机的载荷,造成压降,NSW端是低电压。
3、空调信号(A/C)
空调信号用来检测空调压缩机是否工作,空调信号与空调压缩机电磁离合器的电源在一起,ECU根据A/C信号控制发动机怠速时点火提前角、怠速转速和断油转速等。
4、电子负荷信号(E/L)
电子负荷信号用来检测电子负荷的大小,ECU根据此信号控制发动机工况。
5、动力转向信号(P/S)
P/S信号用于检测动力转向机的工作状态,ECU根据此信号控制进入发动机的混合气量。
(十)可变电阻器型传感器
在不装氧传感器的D型EFI系统中使用可变电阻器改变混合气的浓度(如图1-94所示),旋转怠速调整螺钉,使电阻器内触点移动,改变VAF端输出电压。顺时针旋转怠速调整螺钉,VAF电压升高,ECU使喷油量稍有增加,从而使混合气加浓。
在装有氧传感器的D型EFI系统中,ECU根据氧传感器的输入信号修正怠速混合气的空燃比,因而不需要可变电阻器。
(十一)主继电器
主继电器的作用是使包括ECU在内的电控汽油喷射(EFI)系统的各部件,不受电源干扰和电压脉冲的影响。
主继电器一般多采用滑阀型,图1-97所示是主继电器的结构图,图1-98a所示为不装步进电动机怠速控制阀(ISCV)的主继电器的电源电路。当点火开关接通时,电流流过主继电器内的线圈,滑阀(可动铁心)被吸汽车科 杨庆彪
引,触点闭合,电源通过主继电器为ECU的+B和B1端供电。电源总是与ECU的Batt端相连,以便在点火开关关闭后,ECU存储器中存储的故障诊断代码和数据仍能保存。
图1-98b所示是装有步进电同怠速控制阀(ISCV)的主继电器的电源电路,主继电器由ECU控制。当点火开关接通时,电源与ECU的IG、S/W端相通,主继电器控制电路通过ECU的M-REL端将主继电器接通,主继电器触点闭合,电源为ECU的+B和B1端供电。
主继电器根据车辆型号的不同,可分为“单触点式”和“双触点式”两种。采用双回路或点火开关的汽车,使用单触点式主继电器,具体接线如图1-99a所示。在采用单向回路式点火开关的汽车,使用双触点式主继电器,其具体接线如图1-99b所示,这些电路对检修电路极有参考价值。
(十二)电子综合控制装置(ECU)
电子综合控制装置,它根据各种传感器送来的信号,确定满足发动机运转状态所需的燃油喷射量,并根据该喷射量去控制喷油器的喷射时间。
首先,根据吸入发动机的空气量和发动机转速计算基本喷射时间,再依据各传感器传来的信号进行修正,最后决定总的喷射时间(燃油喷射量)。过去,ECU仅仅是控制燃油喷射(EFI),最近,由于引入了微型电子计算机,功能扩大,除了EFI控制之外,还具有点火时间控制、怠速控制等多种功能。
由于使用微机,引入了数字化控制,与过去的模拟控制相比,在短时间内能进行更多信息的处理,因此就可以实现多种功能的高精度集中控制。现在所用的大部分ECU,内部都装有微机,所以下面只对包含微机的ECU进行介绍。但在此只介绍对EFI的控制,关于EFI之外的控制,将在有关章节内详细介绍。
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