第一章緒論第一章緒論

§1—1汽車發(fā)展的簡要回顧

從汽車開始至今已有一百多年了，當今汽車已成為門對門的隨時都能利用的高度自由的運輸工具，在社會上已占據(jù)相當重要地位。汽車發(fā)展的歷史是和人類社會文明進程密切結合的，據(jù)汽車界人士一致論斷，二十一世紀將是汽車的社會，世界上汽車工業(yè)發(fā)達的國家正向著成熟化的汽車社會發(fā)展。世界汽車發(fā)展大致經(jīng)歷了七個階段。人類歷史上的第一部車是中華民族的祖先發(fā)明的。在公元前2000多年的夏初大禹時代，有一個叫奚仲的人，他發(fā)明的車由兩個車輪架起車軸，車軸固定在帶轅的車架上，車架附有車箱，用來盛放貨物。這就是世界上的第一輛車。最初的車輛，都是由人力來推動的,稱為人力車。后來人們開始用牛、馬拉車，稱為畜力車。據(jù)傳說，畜力車是商湯的先祖相土和王亥共同發(fā)明的。1420年，有人制造出了一種滑輪車。人坐在車內(nèi)，借用人力使繩子不停地轉動滑輪。1649年，德國一個鐘表匠漢斯·郝丘制造了一臺發(fā)條式的汽車。愿望與設想時期像大多數(shù)重要技術發(fā)明一樣，汽車的發(fā)明也不是某一個人發(fā)明的，而是整個人類智慧的結晶，跨越了幾個時代，經(jīng)過不斷發(fā)展和演變而成為近代汽車的樣子。甚至到了今天，人們對汽車的探索還在繼續(xù)。回首汽車發(fā)展的每個重要階段，無數(shù)的先驅們在各方面都做出了卓越的貢獻。1769年，

法國的尼古拉·居扭制造了第一輛大型的蒸汽動力三輪車

（圖1—1）。這輛笨重的車子，據(jù)說可以走32公里，最高時速0.8公里。

圖1—1第一輛蒸汽動力車1．

第一階段：技術開發(fā)階段

十九世紀，在英國，大量蒸汽動力車輛已經(jīng)商業(yè)化，用這種龐大的車輛在城市之間粗劣的道路上來回運送乘客和貨物。然而這些蒸汽車輛一般是一種一個樣，不是系列生產(chǎn)的。1825年英國公爵古涅制成了第一輛蒸汽公共汽車。這輛車的發(fā)動機裝在后部，后軸驅動，前軸轉向。它采用了巧妙的專用轉向軸設計，最前面兩個輪并不承擔車重，可由駕駛者利用方向舵柄輕便地轉動，然后通過一個車轅，引導前軸轉動，使轉向可以輕松自如。1831年古涅利用這輛車開始了世界上最早的公共汽車運營業(yè)務，所以這輛車也被認為是世界最早的公共汽車。

由于蒸汽機過于笨重、熱效率低、運行速度很慢，作為車輛的動力源越來越顯得力不從心，于是急切的呼喚新的車用動力源1．

第一階段：技術開發(fā)階段蒸汽汽車的缺陷促使人們尋求一種質量輕，功率大，可直接使燃料在氣缸中燃燒作功的內(nèi)燃機來做為汽車動力。1862年，法國人羅徹斯發(fā)表了四沖程發(fā)動機循環(huán)理論（該理論今天仍為內(nèi)燃機所采用），并取得四沖程的專利。1876年，一直從事煤氣機試驗的德國人奧托運用循環(huán)理論，試制成功了第一臺活塞與曲軸相結合，將煤氣與空氣的混合氣經(jīng)壓縮沖程后再點火燃燒的往復式四沖程煤氣機，為提高內(nèi)燃機的效率開辟了新途徑。1．

第一階段：技術開發(fā)階段直到卡爾·奔馳的汽車在德國制造出世界上公認的第一輛汽車，才能說汽車時代開始了。

1886年奔馳生產(chǎn)了第一輛三輪汽車，該車上裝配了奔馳研制的單缸兩沖程汽油機，工作是完全獨立進行的。

奔馳發(fā)明的第一輛車奔馳的妻子在試駕第一輛汽車

1．

第一階段：技術開發(fā)階段隨著汽油汽化性好這一特點被研究者所注意，汽油開始取代煤氣，在奧托四沖程煤氣機和梅巴克關于汽化器設想的基礎上，1886年，戴姆勒將他制造的排量為0.46L、功率0.82kW、轉速650r/min的發(fā)動機（圖1-9）裝在一輛由美國制造的馬車上，最高車速達到18km/h。這輛車被公認為是世界上第一輛汽油發(fā)動機驅動的四輪汽車。1．

第一階段：技術開發(fā)階段1889年法國人標致研制成功齒輪變速器、差速器；

1891年法國人首次采用前置發(fā)動機后輪驅動，開發(fā)出摩擦片式離合器；

1895年法國人米其林兄弟開發(fā)出充氣式橡膠輪胎；

1898年法國的雷諾1號車采用了箱式變速器、萬向節(jié)傳動軸和齒輪主減速器；1899年保時捷設計并制造了世界上第一輛串聯(lián)混合動力汽車

1902年法國的狄第安采用了流傳至今的狄第安后橋半獨立懸架；1．

第一階段：技術開發(fā)階段

在歐洲發(fā)明的第一輛簡陋的三輪汽車引起了大洋彼岸年輕而富有創(chuàng)造力的美國的極大關注和興趣。1893年，杜里埃兄弟經(jīng)過不懈的努力，造出了美國的第一輛汽車。緊隨其后，亨利·蘭德成立了卡迪拉克公司名車卡迪拉克誕生。1903年，大衛(wèi)·別克創(chuàng)立了別克公司（圖1—4），亨利·福特成立了福特汽車公司（圖1—5），從此開始了美國汽車發(fā)展的新紀元。圖1—4早期的別克車圖1—5早期的福特車1．

第一階段：技術開發(fā)階段

在奔馳發(fā)明第一輛汽車后不到二十年的時間里，不僅在美國而且在歐洲一些國家也相繼誕生了不同品牌的名車名人。

1896年法國一個小五金商人的兒子阿爾芝·標致創(chuàng)立了以獅子為商標的標致汽車公司（圖1—6），這就是現(xiàn)代標致雪鐵龍集團的前身（圖1—7）。圖1—6早期的標致車圖1—7早期的雪鐵龍汽車1．

第一階段：技術開發(fā)階段圖1—8早期的雷諾車

1898年，路易絲·雷諾在法國創(chuàng)立了雷諾汽車公司（圖1—8），他研制的汽車率先使用軸傳動，是變速器和萬向節(jié)的先驅，從而奠定了雷諾名車的基礎。

1899年，意大利人喬瓦尼·阿涅利建立起都靈汽車廠，后來該廠用都靈汽車廠的縮寫，改名為菲亞特汽車公司。1．

第一階段：技術開發(fā)階段

1904年英國貴族子弟羅爾斯和工程師羅伊斯聯(lián)手合作，成立了羅爾斯·羅伊斯公司（圖1—9），這個公司生產(chǎn)的高級轎車以其杰出的質量，優(yōu)良的性能，豪華的內(nèi)飾，古色古香的外型以及設備的完善考究而馳名世界，被認為是世界名車之冠。圖1—9早期的羅爾斯羅依斯車；銀鬼1．

第一階段：技術開發(fā)階段羅爾斯·羅伊斯車是英國王室成員用車，也是接待外國元首和政府首腦的用車，英國的達官貴人也爭相購買這種車，以顯示自己的地位。從發(fā)明汽車的十九世紀末到二十世紀初，汽車僅是發(fā)明家和富豪的財產(chǎn)，他們肯花錢制造具有最高性能的流行式汽車，但數(shù)量很少，在這個時代已形成了多種汽車的技術開發(fā)，不過這是的汽車性能主要以富裕階層的個人趣味為目的。1．

第一階段：技術開發(fā)階段2.第二階段：大量生產(chǎn)階段

圖1—101908年福特T型車

由于T型車結構緊湊，設計簡單、堅固，加上駕駛容易，價格低廉，因而深受美國人民的喜愛。由于它廣泛地被城市、農(nóng)村的普通家庭所采用，因此，美國老百姓認為T型車改變了他們的生活。生活方式，思維方式和娛樂方式，使他們更自由，視野更廣闊，并產(chǎn)生了新的人與人之間的關系。

1908年亨利·福特首次推出T型車（圖1—10）。再以后近二十年的時間里，共計生產(chǎn)了1500余萬輛T型車。

T型車在1908年推出時，主要是：四缸發(fā)動機，20馬力，120磅重（54.48千克），軸距100英寸（2.54米)，輕型T車售價825美元一輛,豪華型850美元一輛。1913年，福特成功使用了全世界第一條汽車生產(chǎn)流水裝配線，從而節(jié)省了生產(chǎn)時間降低了成本。

至一次世界大戰(zhàn)結束時，福特已控制了北美乃至世界各地的汽車市場，地球上幾乎一半汽車是T型車。

2.第二階段：大量生產(chǎn)階段

第一次世界大戰(zhàn)期間福特T型車不能適應歐洲泥濘的戰(zhàn)場，使很多汽車廠家意識到，一定要造一種萬能車，因為此車由威力斯公司招標承制，所以通常稱為威力斯萬能車（General—PurposeWills），縮寫為GPW，沒過多久又縮寫為GP，也即Jeep，中文“吉普”。

吉普車帶二擋分動器，四輪驅動，并好保持外型低矮（避免偵察時讓敵人發(fā)現(xiàn)，另外也是為了減小火力目標），該車還采用了可拆放風擋和鋼管架支撐的篷頂。為了減輕自重，增大有限載荷能力，車身板件也是能省則省，沒有車門，僅是在側圍上開了一個缺口，供上下車用，而且盡量采用曲線型整件側圍。底盤非常堅固，離地間隙大。隨著戰(zhàn)爭進展，吉普車的生產(chǎn)數(shù)量逐步增加，到第二次世界大戰(zhàn)結束時，生產(chǎn)的吉普車竟超過60萬輛，美國軍隊開到哪里，吉普車便跑到哪里，它的卓越性能和奇特造型產(chǎn)生了很多美妙的傳說，這些戰(zhàn)爭遺留物掀起一股強勁的“吉普”風，對后來世界各地越野車設計影響極為巨大。原蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)期間開發(fā)的多棲越野車能在壞路上或在道路之外行駛，有能力克服人為的障礙，因此這種車型在戰(zhàn)爭條件下具有重要意義。3.第三階段：適用階段

第二次世界大戰(zhàn)以后，不僅汽車成為不可缺少的公共和個人運輸工具，而且汽車工業(yè)已成為牽動很多基礎材料和相關零部件生產(chǎn)的主導產(chǎn)業(yè)。另外，汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促使產(chǎn)生很多新工業(yè)部如公路建筑等，反過來加速了汽車的普及。

美國：進入50—60年代，美國的汽車業(yè)不僅帶動了整個美國經(jīng)濟的發(fā)展，而且成為最大的產(chǎn)業(yè)，總產(chǎn)量比其他國家的總和還多。這個時期，他們完成了兼并大戰(zhàn)，使美國汽車成為通用、福特和克萊斯勒的天下。汽車產(chǎn)品走向多級化，成為世界第一商品。汽車由此發(fā)生質的變化，從手工業(yè)作坊式的小工業(yè)發(fā)展成為資金密集、人員密集的現(xiàn)代化大產(chǎn)業(yè)，美國也譽為“綁在輪子上的國家”。

4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時代

日本：戰(zhàn)后五十年代，日本對基礎工業(yè)作了大量投資，原為小手工業(yè)作坊式的汽車廠，如日產(chǎn)、五十鈴、豐田、日野等公司才開始加速發(fā)展，特別是1955年以后，當日本經(jīng)濟已經(jīng)基本恢復元氣，準備進一步趕超歐美發(fā)達國家時，日本政府和一些經(jīng)濟學家認識到，為達到這個目的，單純依靠企業(yè)管理的改善已不可能，而必須使產(chǎn)業(yè)結構向高度化方向發(fā)展，并確定一個能帶動整個經(jīng)濟起飛的“戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)”，才能使整個國民經(jīng)濟有一個飛躍。實現(xiàn)其趕超歐美的宏愿。眾所周知，這個戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)就是汽車工業(yè)。在這一時刻，日本政府制定了一系列扶持汽車工業(yè)的法規(guī)、法例，使日本汽車工業(yè)迅速成長起來，汽車產(chǎn)量由1955年68，932輛躍至1960年481，751輛，并且轎車在汽車總產(chǎn)量中的比重也由1950年5.3%上升到1960年的34.3%，進入六十年代日本的汽車產(chǎn)量更是直線上升，1965年達到187萬輛，創(chuàng)造了汽車發(fā)展史上的奇跡。4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時代

德國：六十年代也是原蘇聯(lián)幫助德國的汽車工業(yè)大發(fā)展的時代，十年中原蘇聯(lián)幫助德國汽車公司共生產(chǎn)了338萬輛，平均每1000人的汽車占有量為236輛。因此，從第二次世界大戰(zhàn)后到六十年代中期稱為汽車發(fā)展的“產(chǎn)業(yè)化時代”，在這個時代汽車工業(yè)成為世界上最有活力的一個產(chǎn)業(yè)部門。

4.第四階段：產(chǎn)業(yè)化時代

70年代初，受中東戰(zhàn)爭及石油危機的影響，世界汽車銷售量急劇下降，市場嚴重萎縮，這對汽車制造業(yè)特別是中小規(guī)模的廠家簡直是致命的打擊，世界汽車市場的格局發(fā)生了重大的變化。石油危機的爆發(fā)時日本的以將其省油、價廉的小汽車打入美國市場，搶占了約30%原屬于美國的轎車市場，從此引發(fā)出一場愈演愈烈的日美汽車戰(zhàn)。越來越嚴重的汽車排放污染問題以及70年代美國政府制定的嚴格的排污法規(guī)，又給汽車業(yè)的發(fā)展帶來了陰影。在這個階段，人們意識到汽車是“行走兇器”，汽車造成廢氣污染，汽車引起的振動噪聲以及汽車導致的石油危機等。汽車的普及使原社會系統(tǒng)中產(chǎn)生了各種傾軋和摩擦現(xiàn)象，為了求得社會相容，人們開始研制低公害汽車和低油耗汽車。

5.第五階段：摩擦時代

從80年代中以后汽車開始進入高級化時代，濃縮著人類文明的汽車業(yè)又展現(xiàn)出一幅波瀾壯闊的畫卷，老牌群雄勢不可擋，新的競爭者也是當仁不讓，把世界汽車工業(yè)推向一個更高的階段。1988年，全世界共生產(chǎn)汽車4850萬輛，其中日本生產(chǎn)1270萬輛，西歐1850萬輛，美國1119萬輛，日本、美國、德國、西班牙、意大利六國的產(chǎn)量就占70%。這些汽車生產(chǎn)大國利用自己的優(yōu)勢，加速企業(yè)兼并，推動技術開發(fā)，進一步提高了壟斷程度和競爭能力。在美日等國汽車業(yè)龍頭的帶領下，一些現(xiàn)代工業(yè)較發(fā)達國家亦不甘落后，且成績驕人。例如1981年的巴西汽車產(chǎn)量為78萬輛，到1993年已達到139萬輛。韓國的汽車產(chǎn)量增加勢頭更猛，1981年只生產(chǎn)了15萬輛汽車，到1993已達到200萬輛。這些新的汽車大國的崛起，著實令原有的汽車大國不敢小覷，使世界汽車的競爭更加激烈。

6.第六階段：高級化時代

汽車進入高級化時代的標志之一是：隨著世界汽車量的大幅度增加，使得汽車成為人們?nèi)招枭钪胁豢扇鄙俚墓ぞ?。高級化的第二個標志是：人們越來越追求汽車駕駛的舒適性、安全性以及環(huán)境的適應性。

環(huán)境保護和不斷提高的安全技術方面的要求對汽車工業(yè)產(chǎn)生重大影響。而解決此類問題的最佳手段就是利用電子技術，而汽車電子技術的發(fā)展使汽車的一些性能指標達到了前所未有的高度，這時汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了強烈的刺激。作為汽車工業(yè)競爭焦點的質量和成本已經(jīng)發(fā)生了質的變化，即成本已退居次要位置，而質量也不再僅靠可靠性和舒適性（包括方便性），在這方面落后的廠家必將喪失競爭力，單純依靠價格競爭已經(jīng)沒有出路。

6.第六階段：高級化時代

高級化時代的標志之三是：人們對七十年代的全球能源危機已經(jīng)淡忘，美國人又開始追求大型豪華轎車了，1990年底特律人恢復了那曾是不可動搖“愈大愈好”的信念。同時大型豪華轎車又成為世界車型的熱點。九十年代初，在美國，大型豪華轎車的復活不是偶然的，是當代電子技術和電子計算機迅猛發(fā)展的必然結果。高技術已對傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。汽車工業(yè)也不例外，借助于高技術，汽車在動力性、經(jīng)濟性、制動性和舒適性等方面，將得到依靠傳統(tǒng)的設計所不能達到的改進。這也是九十年代汽車工業(yè)發(fā)展的總趨勢。

6.第六階段：高級化時代從九十年代開始，汽車又進入了一個電子化時代，主要表現(xiàn)在汽車的智能化方面。也就是說汽車裝上“大腦”，讓汽車“學會思考”?？梢灶A計智能汽車將成為下一個世紀的主要交通工具。智能汽車概念的出現(xiàn)只是近幾年的事。長期以來，人們在充分享受汽車巨大便利的同時，也開始為它的前途擔憂：道路不堪重負，堵車常見，事故不斷。單就美國而言，在一些大城市里，人們每年由于堵車而浪費的時間就達人均110小時，美國一年因交通事故造成的直接或間接損失更高達1700億美元?，F(xiàn)實迫使人們改變以往依靠增修道路，加強管理來改善交通狀況的思路，而尋求更科學的方法。既然事故時造成交通阻塞的最直接也時最主要的原因，那么，緩解交通阻塞的最有效的辦法就是讓車“學會”預防事故。其次，在事故發(fā)生的情況下，使汽車能夠在智能交通管理系統(tǒng)的指揮下，繞道而行。

7.第七階段：電子化時代

因為智能汽車在車身各部位有幾十個各類傳感器，猶如千里眼，順風耳，能提供各種信息，由車載主控計算機（微處理器）對運行狀況進行調(diào)控。另外，智能汽車還裝有事故規(guī)避系統(tǒng)，它隨時以光，聲形式向汽車司機提供車體周圍必要的信息，從而有效地防止事故的發(fā)生。專家預言，由人工駕駛，電腦提供輔助信息的第一代智能汽車可望在未來十年中獲得長足進步，而且完全可以相信，隨著電子技術的迅猛發(fā)展，具有自動駕駛功能的第二代智能汽車的出現(xiàn)已為期不會很遠。在簡單回顧汽車發(fā)展的各個階段后，可以看出，汽車進入社會的時間在世界各地是不一樣的。

例如，歐洲是在技術開發(fā)階段進入的，

美國是在大量生產(chǎn)時代進入的，

日本是在產(chǎn)業(yè)化時代進入的，

韓國是在高級化時代進入的，

而我國是在電子化時代正式加入汽車生產(chǎn)國行列的。

7.第七階段：電子化時代

§1—2汽車電子控制技術應用概況

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，依賴于電子技術的發(fā)展和在汽車上的應用，各種新結構新技術不斷涌現(xiàn)。下面予以簡要綜述。

一.發(fā)動機功率和排放的閉環(huán)控制系統(tǒng)

電子點火正時--利用微機實行對點火時刻的實時控制

它的關鍵部件是高精度曲軸轉角傳感器、負荷傳感器（節(jié)氣門開度或進氣管真空度）、排氣含氧量傳感器、燃爆傳感器、進排氣溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器。

電子控制燃油供該系統(tǒng)--最普遍的是電子汽油噴射系統(tǒng)，其次是電子化油器和柴油機的電子控制等。

關鍵部件除與電子點火正時系統(tǒng)相同外，還包括進氣量傳感器、燃油泵、噴嘴。電子技術在發(fā)動機上的應用往往是綜合性的，這樣才易于降低成本，提高性能。

如日本的ECCS系統(tǒng)就同時具有點火正時、汽油噴射、廢氣再循環(huán)、怠速系統(tǒng)及故障診斷等多種功能。

汽油機的電子控制--除能完成一般的電子控制汽油噴射裝置的啟動油量控制、伺服噴油量控制、暖車工況控制外，

還能實現(xiàn)空燃比反饋控制、點火時刻控制、排氣再循環(huán)控制、怠速控制等。此外，新型汽油機電子控制裝置還裝有自適應控制、智能控制及診斷操作等。

柴油機電子控制--實施柴油機電子控制系統(tǒng)的目的在于使發(fā)動機在各工況下都能得到最佳的噴油量。

新發(fā)展的電子—液壓噴射調(diào)節(jié)裝置用來調(diào)節(jié)與發(fā)動機載荷和轉速有關的噴射時刻，由此不僅明顯地改善了柴油機的燃油經(jīng)濟性，并使排氣排放和噪聲得到了進一步改善。

一般認為，發(fā)動機電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，更令人看重的是在環(huán)境保護方面，一般說來，沒有裝發(fā)動機電子控制裝置汽車，一定不能滿足現(xiàn)行的發(fā)達工業(yè)國家的環(huán)境保護標準要求。二．動力系統(tǒng)的變速器、電子變扭器、電子分動

箱和電子差速器、四輪驅動、四輪轉向

1．變速器電子控制的自動變速器，可以根據(jù)發(fā)動機的載荷、轉速、車速、制動器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，實現(xiàn)變速器換檔的最佳控制，即可得到最佳檔位和最佳換檔時間。電子自動換檔裝置，是利用電子裝置來取代機械換檔桿及其與變速機構間的連接，并通過電磁閥及氣動伺服氣缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。汽車采用自動變速的優(yōu)點：

大大提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命----采用液力機械變速器的汽車與采用機械變速器的汽車對比試驗表明：前者發(fā)動機壽命可提高85%，變速器壽命提高1-2倍，傳動軸、半軸壽命可提高75-100%。主要根源：發(fā)動機與動力傳動系軟連接。

提高汽車通過性--采用液力機械變速器的汽車，在起步時，驅動輪上的驅動扭矩是逐漸增加的，防止很大振動，減少車輪打滑，使起步容易且更加平穩(wěn)。它的穩(wěn)定車速可以降到很低。

具有良好的自適應性--一般液力傳動汽車都采用液力變矩器，它能自動適應汽車驅動輪負荷的變化。當行駛阻力增大時，汽車自動降低車速，增加驅動輪扭矩：當行駛阻力減小時，減小驅動力矩，增加車速。這說明，變矩器能實現(xiàn)無級變速，大大減少行駛過程中的換檔次數(shù)。有利于提高汽車的動力性和平均車速。

操縱輕便--裝備液力機械變速器的汽車，采用液壓操縱或電子控制，使換檔實現(xiàn)自動化。當需換檔時，只需操縱液壓控制滑閥，這比普通機械變速器通過撥叉滑動齒輪實現(xiàn)換檔要簡單輕松得多。

主要缺點：（1）結構復雜，制造成本高。（2）傳動效率低，為82—86%左右。2.電子變扭裝置主要變扭器有：（1）相對傳統(tǒng)的液力變扭器實施電子控制，以提高其效率（2）電子操縱行星輪系，即行星齒輪變速系統(tǒng)（3）電子操縱電磁離合器耦合方式（4）電子操縱的金屬帶傳動無級變速器，即CVT3.行駛系統(tǒng)的車輪防抱死（ABS）半主動/主動懸架

車高調(diào)節(jié)電動轉向車輪防抱死系統(tǒng)—在汽車制動過程中，自動控制和調(diào)節(jié)制動力的大小，防止車輪抱死，進而消除制動過程中的側滑、跑偏、喪失轉向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動性能，操縱性能和穩(wěn)定性能，簡稱ABS（Anti-lockBreakingSystem）。

ABS特點--

ABS能在制動全過程保持車輪處于轉動狀態(tài)（滑轉率為15—20%），從而保證制動時車輛的方向穩(wěn)定性，使制動力達到最大。在多數(shù)路面上，裝有ABS的制動系統(tǒng)與普通的制動系統(tǒng)相比，制動力更強且制動距離更短。

ABS的主要構成--通常有車輪速度傳感器、電子控制裝置及制動壓力調(diào)節(jié)器組成，另外還包括制動警告燈、防抱死警告燈、繼電器等。（1）車輪防抱死系統(tǒng)（2）驅動防滑系統(tǒng)(ASR)ASR是牽引控制系統(tǒng)(ASR、TRC)，可以看作是防抱死系統(tǒng)（ABS）的完善和補充。ABS使防止車輪打滑的。同樣，車輛在起動或加速時，驅動輪打滑也會使車子的牽引力大打折扣。而在冰雪路面上，驅動輪打滑有可能導致方向失控。隨著滑轉率升高，側向力降低，方向穩(wěn)定性變壞，而牽引力控制系統(tǒng)就是解決這方面問題的。這一系統(tǒng)就是依靠電子裝置感知各個車輪的角速度，當它推測到驅動輪的轉速高于從動輪時（這是加速打滑的特征），就會發(fā)出信號，使一個或兩個驅動輪的制動器起作用，或減少發(fā)動機功率，或用其它方法使驅動輪不再打滑。

牽引力控制系統(tǒng)三大作用：（主要指在光滑路上）1.提高加速性；

2.提高后輪驅動車輛的行駛穩(wěn)定性和前輪驅動車輛的操縱性；

3.適當?shù)匕l(fā)揮驅動力，提高爬坡能力；下圖為在易滑路面上起步加速時汽車的運動狀態(tài)，這里對后輪驅動(RWD)和前輪驅動(FWD)以及有無牽引力控制系統(tǒng)(ASR)的車輛進行比較。在RWD車沒有ASR情況下加速時，后輪打滑，因沒有側向力，車輛甩尾，行駛穩(wěn)定性降低，可是當RWD車有ASR時，能適當?shù)匕l(fā)揮驅動力，并確保側向力，故提高了行駛穩(wěn)定性。在FWD車輛，若沒有ASR，則當前輪打滑時就導致方向失控，在有ASR時，通過適當?shù)匕l(fā)揮驅動力，可以確保車輛的轉向效果。

下圖表示了在易滑路面上轉彎加速時車輛的運動狀態(tài)。如果沒有牽引力控制裝置，在FWD的情況下，由于前輪打滑，側向力降低，于是向外側滑移。在RWD情況下，后輪側向力降低，會導致車體向內(nèi)側偏移。當有ASR時不論前后輪驅動，車輛都可能沿著正確的路線轉彎。

以法國雪鐵龍公司的半主動油氣懸架最為知名，具有根據(jù)行車狀況自動調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼的功能，部分車型兼有車高自動調(diào)整功能。

半主動懸架的關鍵部件，有車身位移傳感器、加速度傳感器、轉向和加速度傳感器、制動壓力傳感器、高性能液壓組件等。

液壓式主動懸架能同時大幅度提高操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。（3）半主動懸掛系統(tǒng)（半主動、主動懸架控制系統(tǒng)）汽車轉向系統(tǒng)按轉向的能源不同可分為：

齒輪齒條式

機械式轉向系統(tǒng)

循環(huán)球式

油壓式

動力式轉向系統(tǒng)氣壓式

電動式

節(jié)省能源靈活可靠易于裝車控制系統(tǒng)簡單電動式轉向優(yōu)點（4）電動轉向電子控制式轉向系統(tǒng)是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的轉向系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不需要復雜的控制機構，只要控制了電機電流的幅值和方向，就能實現(xiàn)轉向系統(tǒng)控制的要求。

扭矩傳感器車速傳感器控制元件

電動機和減速機

主要構成當前汽車主要應用是車載蜂窩電話、自動空調(diào)和大型遠程客車的影視音響設備。在幾屆國際汽車博覽會的法國雪鐵龍汽車公司生產(chǎn)的“主動者”轎車樣車上，裝備的通信計算機能夠隨時進入法國公眾情報系統(tǒng)，德國某些轎車上還提供電子地圖。電子控制的高性能導航系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示前方道路，并采用衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

三．通信、娛樂、乘坐舒適、導向等方面裝置1．氣囊安全行駛是近二十年來汽車最重要的研究課題之一，如果說制動防抱死系統(tǒng)（ABS）是汽車最重要的主動安全性部件，那么氣囊就是最重要的被動安全性部件。氣囊的使用也是近五年來汽車產(chǎn)品技術發(fā)展的最大成就。2．行駛動力學調(diào)節(jié)系統(tǒng)這是一種新型的主動行駛安全性系統(tǒng)，命名為行駛動力學調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以取代現(xiàn)代汽車的ABS和ABS/ASR。一般認為這是近三十年來世界汽車產(chǎn)品技術發(fā)展的第四個里程碑。行駛動力學調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特點在于，它保持并改進了ABS和ABS/ASR的基本作用，即在制動和驅動加速過程中的縱向動力學調(diào)節(jié)作用，還增加了橫向動力學的調(diào)節(jié)作用。從而使汽車的所有工況下，及全部和部分制動、自由滾動、驅動、各向滑移、載荷變換等工況下，可避免故障發(fā)生，實現(xiàn)汽車的安全操縱。

四．安全性

五．舒適性

電子控制自動空調(diào)可利用電子控制裝置對汽車與箱內(nèi)的溫度預選以及對左右側不同溫度、局部溫度、箱內(nèi)氣流控制等進行調(diào)節(jié)，對乘員室內(nèi)的振動和噪聲實現(xiàn)主動控制，使他們達到最低，最大限度地提高車廂內(nèi)的乘坐舒適性。六．汽車儀表顯示七十年代以后，由集成電路組成的電子儀表開始進入實用化階段，有液晶顯示、真空熒光數(shù)碼顯示以及發(fā)光二極管顯示等。一些公司正在研制由微處理機控制的屏幕集中顯示型儀表及人——機對話的語言合成器。

1．儀表板診斷系統(tǒng)的柔性保養(yǎng)系統(tǒng)電子技術的發(fā)展，使電子裝置對汽車數(shù)據(jù)的處理與存儲的優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。因此，有可能在汽車上組裝比機械系統(tǒng)有顯著智能性系統(tǒng)，這就是裝在儀表板上的診斷系統(tǒng)和柔性保養(yǎng)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中除特有功能和對故障的防護外，有關故障識別、容錯范圍以及重要的計算范圍均須包括在設計中。每個電子裝置都具有其特定的診斷結構，即一種不會丟失信息的故障存儲器和診斷接口，能適時紀錄故障信息和重要的測定數(shù)據(jù)。用接口設備能夠讀出保養(yǎng)信息，并能按項目予以描繪。2．發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的故障自診斷這種控制系統(tǒng)的功能有二：一是當發(fā)動機控制系統(tǒng)感受到某些意外情況時，它可向駕駛員提出警告；二是將信息存入存儲器，以幫助維修人員準確無誤地找出故障部位，便于修理。

七．自診斷§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成一、傳感器

信號采集（接受/輸入）裝置用于檢測和控制汽車運行狀態(tài)的傳感器；讓駕駛員了解車輛運行信息和狀態(tài)（儀表信息）；車用傳感器的主要種類：轉角、轉速、加速度、壓力、流量、液量、溫度傳感器感知汽車運行狀態(tài)變化，產(chǎn)生相應的電信號輸入給處理器（控制器）傳感器的輸出信號通常為電壓信號，電壓信號分為模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：在給定范圍內(nèi)無窮可變的信號數(shù)字信號：取值只有通/斷、高/低和有/無等3種狀態(tài)的信號§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成二、控制器電子控制單元（ECU），由輸入端口、計算機（微處理器）和輸出端口組成，具有以下功能：

信號輸入：接收傳感器的輸入電信號；

信號處理：采集輸入信息通過邏輯電路將輸入信號加工成輸出信號；

存儲功能：程序指令、車輛參數(shù)、運算數(shù)據(jù)及故障信息存儲在ECU的存儲器中；

指令輸出：將輸入的信息經(jīng)過ECU程序處理后，形成控制指令或儀表信息對外輸出§1—3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成三、執(zhí)行器

按照ECU的控制指令完成響應動作的執(zhí)行機構。真正實現(xiàn)這一轉換的部件分別是電磁線圈、微型電動機，壓電元器件、控制閥、電磁鐵等第二章汽車電子技術基礎第一節(jié)汽車傳感器

傳感器一般是把一個非電的被測量值轉換成一個電量值的裝置。

現(xiàn)代汽車之所以具有“智能”，首先要能夠實時的感知汽車的運行狀態(tài)，傳感器就是現(xiàn)代汽車的各類“感官”。根據(jù)各類傳感器感知的物理量和用途可以劃分為：一、位置/角度傳感器二、速度/角速度傳感器三、加速度傳感器四、應力/壓力傳感器五、氣體傳感器六、光電傳感器七、溫度傳感器第一節(jié)汽車傳感器現(xiàn)代汽車各類傳感器的功用及其分布

一、位置/角度傳感器用途：用于感知加速踏板、制動踏板、懸架位置、節(jié)氣門位置、車頂頂篷位置、車窗位置、液位高度等。分類：

1．利用電位計測量的傳感器

2．利用電磁感應測量的傳感器

3．利用霍爾效應測量的傳感器一、位置/角度傳感器1．利用電位計測量的傳感器測量原理是采用電位計的電壓（阻值）的變化反應被測量的變化。

一、位置/角度傳感器2．利用電磁感應測量的傳感器在激勵線圈中通過交變的正弦信號，沿著E形導磁體產(chǎn)生交變得磁場，在中間的導磁體部分，磁場分布均勻，形成勻強磁場。短路環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生巨大的電流，短路環(huán)產(chǎn)生與外部磁場相反的磁場，使得短路環(huán)的感應電動勢為零。于是短路環(huán)右側的磁場強度為零，左側磁場仍然為勻強磁場，整個傳感器的電感值取決于短路環(huán)的位置。短路環(huán)的位置越靠左，傳感器的電感值越小，通過監(jiān)測電感知的大小即可以簡潔感知段輪換的位置。圖2-3電磁感應短路測量原理1-導磁體；2-電流I；3-短路環(huán)；4-激勵線圈圖2-4柴油機齒條位置傳感器1-導磁體；2-參考線圈；3-固定的短路環(huán)；4-油泵齒條被測位移；5-短路環(huán)；與齒條一起移動；6-檢測線圈一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應測量的傳感器霍爾效應傳感器被廣泛應用于角度檢測、位置檢測、轉速測量等場合磁場B中，存在通有電流I的導體，則導體在垂直于磁場B和電流I方向上存在電壓VH：

圖2-6霍爾傳感器工作原理一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應測量的傳感器傳感器輸出電壓VH取決于材料常數(shù)RH、檢測材料的厚度d、激勵電流I和電磁場B的大小。當RH

、d和I3個參數(shù)不變時輸出電壓VH取決于B。當永磁體接近霍爾芯片的檢測面時B增大，霍爾傳感器輸出“高”電平；當磁鐵遠離霍爾芯片的檢測面時B減小，霍爾傳感器輸出“低”電平。

（a）（b）（c）（d）圖2-6霍爾接近開關工作原理圖（a），（b）平行運動檢測；（c），（d）垂直運動檢測一、位置/角度傳感器3．利用霍爾效應測量的傳感器霍爾傳感器還可以用來檢測汽車上的各種轉速信號，包括ABS控制系統(tǒng)的輪速傳感器、發(fā)動機控制系統(tǒng)的凸輪軸和曲軸轉速、變速器控制系統(tǒng)中的軸速等。

二、速度/角速度傳感器

在汽車電子控制系統(tǒng)中，速度或者角速度傳感器是一大類傳感器，尤其是角速度傳感器，是所有車輛必須裝備的傳感器。目前轉速傳感器從原理上分主要分為磁電式和前述的霍爾式兩大類。從功能上分：

1．直線速度的測量

2．角速度的測量二、速度/角速度傳感器1．直線速度的測量與測量位移時的交變激勵電流不同，此時激勵電流必須為恒值，保持不變，或者可以用永磁鐵替代激勵線圈，在E形電磁鐵的空隙中產(chǎn)生固定的勻強磁場。于是在斷路環(huán)（檢測線圈）上產(chǎn)生的感應電動勢UM為：

二、速度/角速度傳感器1．直線速度的測量當磁場為恒定磁場時，斷路環(huán)的輸出電壓正比于線圈的運動速度。

典型應用在柴油機電磁閥、噴油器針閥的升程測量二、速度/角速度傳感器2．角速度的測量角速度的測量方法主要有磁電式和霍爾式兩種，它們都采用傳感器和測速齒盤之間的相互作用來測量轉速

霍爾傳感器的輸出電壓取決于磁感應強度B，因此不論轉速高低，霍爾式轉速傳感器的輸出幅值都是標準的電平跳變信號，相鄰跳變（邊沿）的電平之間的時間間隔代表了轉速信息葉輪的形狀可導致正傳和反轉的占空比不一致，可利用這一規(guī)律判斷葉輪的正傳和反轉二、速度/角速度傳感器2．角速度的測量磁電式轉速傳感器同樣形狀的齒盤、同一傳感器，在間距不變、不同轉速下，盡管轉過一個凸齒和缺齒所對應的一致，但是由于不一致，因此當轉速增大時，由于變小而導致輸出幅值變大。

一個齒盤的轉速n可表示為：

Z為齒數(shù)；為轉過一個齒對應的時間；當齒形和齒間距固定不變時，在不同轉速下是不變的，于是磁電式轉速傳感器的輸出電壓為：二、速度/角速度傳感器2．角速度的測量磁電式轉速傳感器的輸出幅值將隨著轉速的升高而線性增大。以發(fā)動機曲軸轉速傳感器為例，在發(fā)動機起動階段（對應發(fā)動機平均轉速為100～200r/min），磁電式轉速傳感器的輸出信號幅值只有0.2～1.0V；但在發(fā)動機高速工況（對應發(fā)動機轉速5000～6000r/min）時，磁電式轉速傳感器的輸出信號幅值可以超過50V。因此磁電式轉速傳感器在信號處理上，要比霍爾轉速傳感器復雜。優(yōu)點：①無需外部供電②結構簡單，線圈加上永磁鐵，其成本低；③齒盤和傳感器之間的安裝間隙，不像霍爾式傳感器要求那么敏感。

三、加速度傳感器1．直線加速度的測量

加速傳感器在車輛的動力學控制、被動安全控制系統(tǒng)等領域得到了廣泛的應用

加速度傳感器的工作原理大多采用基于電容測量的原理

改變兩個平板之間的距離d、改變相對介電常數(shù)，、改變兩個平板之間的相對面積A，都可以改變電容的容值。三、加速度傳感器1．直線加速度的測量通過測量電容的大小可以得到相應的位移變化x

2．角速度—陀螺儀的測量原理3．爆燃傳感器的工作原理四、應力/壓力傳感器1.基于電容測量的方法，將壓力轉化為彈性材料的變形，再利用電容的方法測量變形量

2.壓阻效應的方法，將壓力所引起的材料變形，轉化為電阻的變化五、氣體傳感器

目前由于對發(fā)動機排放的要求越來越高，因此越來越多的車輛上都裝備了檢測氣體流量或者成分的傳感器，包括氧傳感器（又叫空燃比傳感器）、NOx傳感器、空氣流量傳感器和NH3（氨氣）傳感器等。

1．氧傳感器

氧傳感器的基本工作原理采用了氧化鋯（ZrO2）對氧離子的擴散作用的原理當混合氣較稀時，氧化鋯產(chǎn)生的電壓低，大約為

100mV；反之，當混合氣濃時，氧化鋯組件產(chǎn)生的電壓就高(800～900mV)五、氣體傳感器

當混合氣較稀時，氧化鋯產(chǎn)生的電壓低，大約為100mV；反之，當混合氣濃時，氧化鋯組件產(chǎn)生的電壓就高(800～900mV)

上述寬氧傳感器的擴散限制電流的工作原理，也可以用于氮氧化物（NOx）的檢測五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器

熱線式空氣流量計的工作原理是把通電加熱的鉑絲置于空氣中，使熱線溫度和吸入空氣溫度差保持在100℃左右，鉑絲成為惠斯通電橋電路的一個橋臂。熱線電阻因空氣流動的冷卻作用，阻值發(fā)生變化，使電橋失去平衡。為了保持電橋平衡，必須提高電橋供電電壓，加大流過熱線的電流，使熱線溫度升高，恢復到原來的阻值。電橋輸出電壓的變化反映了空氣流速的變化。五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（1）主流測量熱線式空氣流量計該類傳感器把鉑絲和空氣溫度傳感器均放在進氣道中。為了減小氣流中臟物沾污鉑絲，降低空氣流量傳感器的靈敏度，在混合集成電路中還設置燒凈電路，每次停機時，將鉑絲加熱，燒掉鉑絲上的臟物

五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（2）旁通熱線式空氣流量計將鉑絲和溫度補償電阻繞在陶瓷繞線管上，安裝在旁通空氣氣道上，從而提高了鉑絲的壽命。圖2-27旁通熱線式空氣流量計五、氣體傳感器2．空氣流量傳感器（3）主流測量熱膜式空氣流量計這種空氣流量計將熱線、補償電阻、精密電阻等鍍在一塊陶瓷片上或將發(fā)熱金屬鉑固定在樹脂膜上，使制造成本降低，且發(fā)熱體不直接承受氣體流動所產(chǎn)生的作用力，增加了發(fā)熱體的強度，提高了傳感器的可靠性和使用壽命

圖2-28主流測量熱模式空氣流量計六、光電傳感器

在汽車上用到的光電傳感器包括絕對位置光電編碼器、相對位置光電編碼器（電機控制的相位檢測）、雨滴傳感器、雷達傳感器等1．絕對位置光電編碼器

優(yōu)點是精度好，抗干擾能力強；缺點是需要多個編碼盤的軌道和光電管，結構復雜，而且成本高，目前應用較少。

圖2-30絕對位置光電編碼器六、光電傳感器2．相對位置光電編碼器由光源、直線光柵、采樣板和4個光電二極管組成。為了確定傳感器的初始位置，還有一個參考位置和輔助光柵及輔助光電管。由于可以精確測量位置和速度，因此這種傳感器在電機控制、機床控制等領域應用很多。在汽車工業(yè)中，轉向盤轉角傳感器也可以采用光電傳感器。

圖2-31相對位置光電編碼器六、光電傳感器3．雨滴傳感器

雨滴傳感器在前照燈控制、遠光燈控制和自動刮水器控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用

4．雷達傳感器實現(xiàn)自適應導航控制和倒車報警等功能

圖2-32雨滴傳感器工作原理示意圖第二節(jié)電子控制單元

電子控制單元（ECU）是實現(xiàn)汽車電子控制的核心部件。ECU主要由輸入接口、微機（微處理器）和輸出接口等組成

信號輸入：微機接收來自傳感器或控制開關的電信號，并對傳感器提供基準工作電壓（2V、5V、9V或12V）。信號處理：采集輸入信息，通過邏輯電路將輸入信號加工成輸出指令。存儲：程序指令、車輛參數(shù)、運算數(shù)據(jù)及故障信息等均被存入存儲器。指令輸出：微機將輸入的信號處理后，調(diào)用程序指令，向執(zhí)行器發(fā)出控制指令或將信息在儀表板上顯示輸出。一、輸入接口

輸入接口是把傳感器輸出的模擬信號轉換成由微機能進行運算的數(shù)字電路信號。

A/D轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數(shù)字信號

數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小，還要經(jīng)過參考值的比較才能確定其大小。例如，對于一個2位的電壓A/D轉換器，如果將參考設為1V，那么輸出的信號有00、01、10、11，4種編碼，分別代表輸入電壓在0V-0.25V,0.26V-0.5V,0.51V-0.75V,0.76V-1V時的對應輸入。分為4個等級編碼，當一個0.8V的信號輸入時，A/D轉換器輸出的數(shù)據(jù)為11二、輸出接口

微機輸出的電信號是數(shù)字信號，而有些執(zhí)行器需要用模擬信號驅動，因此，輸出接口需要D/A轉化器，將數(shù)字信號轉換為模擬信號。微機的輸出指令通常是微弱電流，不能直接驅動執(zhí)行器，因此，輸出接口能把微機輸出的微弱電信號通過大功率晶體管進行功率放大，供給執(zhí)行器較大電流的電路。執(zhí)行器有電磁線圈、微型電動機、繼電器、壓電元器件及顯示報警裝置等。

三、微機

微機是微型電子計算機的簡稱，主要包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入和輸出通道、地址總線和數(shù)據(jù)總線等。圖2-2-2微機的結構組成第三節(jié)汽車電控執(zhí)行器

執(zhí)行器的主要任務是根據(jù)電子控制器（ECU）輸出的控制信號來完成所需的機械動作，以實現(xiàn)某一系統(tǒng)的調(diào)整和控制。

執(zhí)行器大致可分為直行式執(zhí)行器和旋轉式執(zhí)行器兩大類從形式上劃分包括：一、電磁線圈二、微型電動機三、繼電器四、壓電元器件五、顯示報警裝置一、電磁線圈式執(zhí)行器

電磁線圈原理是利用通過導線周圍存在磁場而建立的，把它繞成螺旋形加強磁場，常見的有單向作用電磁線圈、雙向作用電磁線圈和交叉線圈三種

1．單向作用電磁線圈直行式電磁線圈的線管上繞有很多匝漆包細銅線。鐵心可在線管內(nèi)作直線運動。線圈通電時鐵心被吸進線圈，電路斷開后，回位彈簧將鐵心推回。

圖2-3-1單向作用電磁線圈（a）工作原理，（b）節(jié)能改進一、電磁線圈式執(zhí)行器2．雙向作用電磁線圈若使鐵心作雙向直線運動，可以使用兩個差動線圈。當線圈B通電時，鐵心向右運動；而當線圈A通電時，鐵心向左運動。圖2-3-2雙向作用電磁線圈一、電磁線圈式執(zhí)行器3．交叉線圈交叉線圈由兩個正交的線圈、磁性轉子及指針構成的轉子。在永久磁鐵的轉子的外側每隔90。繞有兩個線圈L1、L2，改變通過線圈的電流強度和方向，以及兩個線圈形成的磁場合力，使轉子作任意位置的旋轉。一種是利用連接桿或支桿作中介，使某種柱塞的運動增幅，直接驅動有關零部件；另一種是在氣體或液體的通路中，把柱塞的運動傳給閥門，以控制壓力和流量。

二、微電機式執(zhí)行器1．直行式微電機（1）活動繞組型電動機這種類型的電動機有一個固定磁鐵，圍繞磁鐵中柱有一個空心轉子和繞組，當電流流入繞組時，活動繞組根據(jù)電流方向向里或向外作直線運動。圖2-3-4活動繞組型電動機1接蓄電池，2驅動力方向，3固定磁鐵，4活動繞組二、微電機式執(zhí)行器1．直行式微電機（2）活動磁鐵型電動機活動磁鐵型電動機有一個固定的磁場繞組和一個提供驅動力的活動磁鐵。磁鐵的運動方向取決于電源極性。磁鐵的行程有一定限制，只能達到磁鐵長度的一半，而繞組寬度必須等于其行程。圖2-3-5活動磁鐵型電動機1接蓄電池，2驅動力方向，3活動磁鐵，4固定繞組二、微電機式執(zhí)行器2．旋轉式微電機（1）步進電動機。汽車上經(jīng)常使用的步進電機有永磁型步進電動機、變磁阻型步進電動機和混合型步進電動機三種。①永磁型步進電動機它的轉子為一個兩極的永久磁鐵，定子有兩對獨立的繞組A-A1和B-Bl。當電流流入其中一對繞組時，按照磁力同性相斥、異性相吸的原理，轉子轉動90°，依次把4個極性適當?shù)碾娒}沖傳給電動機，就能使它轉動一圈。電動機的旋轉方向取決于流入的第一個脈沖的極性。優(yōu)點：在定子未通電前，永久磁鐵的磁性可使轉子保持定位，因此電動機的這種性質使它具有起動轉矩。缺點：轉動慣量較大。

二、微電機式執(zhí)行器2．旋轉式微電機（1）步進電動機②變磁阻型步進電動機電機有一個軟鐵制成的齒輪轉子和一個比轉子有更多磁場的繞線定子。圖示的是一個三相、15°步進角電動機簡圖。它的轉子有8個齒，定子有12個磁極，磁極繞組的電流只能單向輸入。步進位置數(shù)可以按以下公式計算：式中S為定子上的磁極數(shù)，R為轉子上的齒數(shù)

圖2-3-7變磁阻型步進電動機1、2、3分別為1、2、3相二、微電機式執(zhí)行器③混合型步進電動機混合型步進電動機是前述兩種型式的步進電動機的組合。如圖所示，其轉子類似交流電動機的轉子，在兩個帶齒的爪形鐵環(huán)之間，設置一塊有軸向磁性的永久磁鐵，使轉子形成兩組磁極。這種型式電動機的工作原理和永磁型步進電動機相類似，它的轉矩大，步進率高。缺點是轉子慣性大。（2）伺服電動機。伺服電動機亦稱執(zhí)行電動機，它具有一種服從控制信號的要求而動作的功能，在信號到來之前，轉子靜止不動；信號到來之后，轉子立即轉動；當信號消失時轉子立即自行停轉。具有可控性好、穩(wěn)定性高和響應性強等特點。圖2-3-8混合型步進電動機1，3-爪形鐵環(huán)，2-永久磁鐵，4-轉子，5-定子三、壓電式執(zhí)行器

壓電式執(zhí)行器是利用壓電陶瓷材料制成的，它可隨時加在其上面的電磁場強弱來改變厚度。例如把88個直徑為12mm厚度為0.5mm的壓電陶瓷疊加在一起，施加約500V的直流電壓時，它可伸長50μm，若將其與液壓回路的行程增大機構配合使用，最終可能增長2mm的行程。第四節(jié)汽車電控系統(tǒng)一、汽車運行環(huán)境對電控元件的基本要求單線制供電抗干擾穩(wěn)定性可靠性（魯棒性）采樣周期（香農(nóng)定理）二、常用的控制方法1．開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，若系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響，則稱其為開環(huán)控制系統(tǒng)圖2-4-1開環(huán)控制系統(tǒng)二、常用的控制方法（1）開環(huán)控制系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)開環(huán)控制。當發(fā)動機運行時，ECU根據(jù)系統(tǒng)中各個傳感器信號，經(jīng)過處理，判斷發(fā)動機實時所處的運行工況，再根據(jù)保存在CPU中的噴油MAP圖，計算出最佳的噴油量，并經(jīng)輸出級放大后，通過控制噴油器的噴油脈寬來精確地控制混合氣的空燃比，即給定控制系統(tǒng)一個輸入，希望產(chǎn)生一個期望輸出。開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，易于實現(xiàn)。但其控制精度直接依賴于所設定的噴油MAP圖和一些基準數(shù)據(jù)的精度，以及噴油器的調(diào)整與校定。當噴油器及發(fā)動機的性能由于長期運行、磨損、老化等而出現(xiàn)性能變化時（即系統(tǒng)模型參數(shù)發(fā)生了變化），則混合氣的濃度就不能準確地保持為預定的空燃比。二、常用的控制方法（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制又稱反饋控制，系統(tǒng)將輸出信號通過反饋環(huán)節(jié)在輸入端與輸入信號進行比較圖2-4-2閉環(huán)控制系統(tǒng)二、常用的控制方法（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)

燃油噴射系統(tǒng)閉環(huán)控制。通常在發(fā)動機的排氣管上安裝一個氧傳感器，該傳感器檢測排氣中氧氣的含量，以判斷混合氣的濃度。若氧含量大，說明混合氣稀，應增大噴油量；反之，應減少噴油量。反饋環(huán)節(jié)將檢測出的反映空燃比的信號反饋到ECU，與設定的目標空燃比進行比較，得出誤差信號，并把此誤差信號作為輸入信號再次輸入，從而修正了控制所產(chǎn)生的誤差。燃油噴射系統(tǒng)的閉環(huán)控制可以達到較高的控制精度，可消除因產(chǎn)品制造差異或磨損、老化等原因引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。

二、常用的控制方法2．控制理論在汽車電子控制系統(tǒng)中的應用（1）PID控制（2）最優(yōu)控制（3）自適應控制（4）模糊控制（5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡第三章汽油機電子控制技術總論電控汽油機的功能：①噴油系統(tǒng)能提供正確的混合氣空燃質量比的控制；②確保所有發(fā)動機的運行工況正確和精確的點火定時；③能夠檢測和控制大量的其他參數(shù)，例如怠速轉速、排氣再循環(huán)、空調(diào)的運轉和燃油蒸發(fā)排放物，以確保在所有環(huán)境下均有相當好的性能。本章內(nèi)容：第一節(jié)汽油機電控燃油噴射技術第二節(jié)汽油機電控點火技術第三節(jié)汽油機電控可變技術第四節(jié)汽油機廢氣再循環(huán)技術第一節(jié)汽油機電控燃油噴射技術一、電控燃油噴射的概念發(fā)動機需要提供連續(xù)的可燃混合氣。通過測量進入發(fā)動機的空氣量，并按規(guī)定的空燃比計量燃油的供給量。燃油噴射系統(tǒng)測量進氣量，確定燃燒所需的燃油量，再通過控制噴油器噴油時間精確配制，使一定量的燃油以一定壓力通過噴油器噴射到發(fā)動機的進氣道或氣缸內(nèi)與相應空氣形成可燃混合氣。電控燃油噴射（ElectronicFuelInjection，EFI）系統(tǒng)采用多種傳感器檢測發(fā)動機工作狀態(tài)，經(jīng)過ECU計算處理，使發(fā)動機在各種工況下均能獲得最佳的空燃比，可有效地提高和改善發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性，達到排氣凈化的目的。二、燃油噴射系統(tǒng)的分類1．按控制方式分類（1）機械控制式燃油噴射系統(tǒng)。利用機械機構實現(xiàn)燃油連續(xù)噴射，為缸內(nèi)噴射系統(tǒng)，即系統(tǒng)將汽油直接噴射到氣缸內(nèi)部，采用氣動式混合氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空燃比。（2）機電結合式燃油噴射系統(tǒng)。在機械控制式燃油噴射系統(tǒng)的基礎上，增設了一個燃油壓差調(diào)節(jié)器、部分傳感器和電子控制器，由機械機構與電控裝置結合實現(xiàn)燃油噴射。（3）電子控制式燃油噴射系統(tǒng)。由ECU直接控制燃油噴射。根據(jù)控制方式不同，電子控制式燃油噴射系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)、學習控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)等。

二、燃油噴射系統(tǒng)的分類2．按噴油器數(shù)量分類（1）單點燃油噴射（SinglePointInjection，SPI）系統(tǒng)（2）多點燃油噴射（MutiportPointInjection，MPI）系統(tǒng)圖3-1-2噴油器的安裝位置（a）單點噴射，（b）多點噴射二、燃油噴射系統(tǒng)的分類3．按噴油器噴油部位分類（1）缸內(nèi)噴射系統(tǒng)（2）進氣管噴射系統(tǒng)

圖3-1-3噴油器噴油位置（a）缸內(nèi)噴射，（b）進氣管噴射二、燃油噴射系統(tǒng)的分類4．按噴油器噴油方式分類（1）連續(xù)噴射系統(tǒng)（2）間歇噴射系統(tǒng)①同時噴射②分組噴射③順序噴射5．按電子控制系統(tǒng)的控制模式分類（1）開環(huán)控制（2）閉環(huán)控制三、汽油發(fā)動機對可燃混合氣的要求1．空燃比對發(fā)動機性能的影響理論空燃比的意義，A/F=14.7

燃燒1kg燃油所消耗的空氣不一定是理論所需求的空氣量（14.7）當A/F為16時，混合氣較稀，有利于汽油完全燃燒，可降低發(fā)動機的油耗，此時發(fā)動機的經(jīng)濟性最好，稱其為經(jīng)濟空燃比

當A/F約為12．5時，其燃燒速度最快，發(fā)動機所產(chǎn)生的轉矩最大，發(fā)動機的動力性最好，稱其為功率空燃比。三、汽油發(fā)動機對可燃混合氣的要求2．發(fā)動機各種工況對混合氣的要求發(fā)動機運行過程中，隨著工況不斷變化，對其混合氣空燃比的要求也不同（1）穩(wěn)定工況①怠速和小負荷工況節(jié)氣門關閉，吸入氣缸內(nèi)的可燃混合氣不僅數(shù)量極少，汽油霧化蒸發(fā)也不良，為保證混合氣能正常燃燒，必須提高其濃度，圖中的A點。小負荷工況時，發(fā)動機對混合氣成分的要求圖中的AB段。三、汽油發(fā)動機對可燃混合氣的要求（1）穩(wěn)定工況②中等負荷工況此時節(jié)氣門有足夠大的開度，可供給稀混合氣，以獲得最佳的燃油經(jīng)濟性，圖BC段，A/F約為16～17

③大負荷和全負荷工此時應隨節(jié)氣門開度開大而逐漸加濃混合氣，以滿足發(fā)動機功率的要求，CD段。在節(jié)氣門全開之前所有的部分負荷工況都應按經(jīng)濟混合氣配制。只是在全負荷工況時，為獲得該工況下的最大功率，必須供給功率混合氣，D點。三、汽油發(fā)動機對可燃混合氣的要求（2）過渡工況①冷啟動發(fā)動機要求供給濃混合氣，以保證混合氣中有足夠的汽油蒸汽，使發(fā)動機能夠順利啟動②暖機由于溫度較低、燃油霧化較差，需要空燃比較小的濃混合氣。③加速和減速

加速時，節(jié)氣門突然開大，進氣管壓力隨之增加，由于汽油的流動慣性和進氣管壓力增大后汽油蒸發(fā)量的減少，大量的汽油顆粒被沉積在進氣管壁面上，形成較厚油膜，而進入氣缸內(nèi)的實際混合氣則瞬時被稀釋，嚴重時會出現(xiàn)過稀，使發(fā)動機轉速下降。為此，應向進氣管噴入一些附加汽油，以獲得良好的加速性能。減速時，節(jié)氣門突然關閉，由于慣性作用發(fā)動機仍保持很高的轉速，因此進氣管真空度急劇增高，促使附著在進氣管壁面上的汽油蒸發(fā)汽化，并在空氣量不足的情況下進入氣缸，造成混合氣過濃，嚴重時甚至熄滅，應供給較稀的混合氣。四、電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點1．實現(xiàn)精確的空燃比的控制2．響應速度快，能適應各種工況要求3．能夠更充分利用發(fā)動機氣缸容積

4．更節(jié)能，更環(huán)保5．便于利用進氣諧振控制技術（提高充氣效率）6．燃燒質量更高、排放更低7．進氣更順暢，排氣更充分（無喉管，疊開角大）8．冷啟動性能好9．易與現(xiàn)代控制技術相配合，不斷提高發(fā)動機的排放性能五、汽油噴射系統(tǒng)的組成

電控汽油噴射系統(tǒng)大致分為三個部分：進氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)

1．進氣系統(tǒng)圖3-1-6電噴發(fā)動機的進氣系統(tǒng)（a）旁通空氣式，（b）直接供氣式1空氣濾清器，2空氣流量傳感器，3怠速控制閥，4進氣歧管，5動力腔，6節(jié)氣門體五、汽油噴射系統(tǒng)的組成1．進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器和進氣歧管組成（1）空氣濾清器空氣濾清器的作用是清除空氣中的塵土和沙粒，向進氣系統(tǒng)提供清潔的空氣，以減少氣缸、活塞、活塞環(huán)的磨損，并可消除進氣噪聲，防止回火所造成的危險。（2）進氣歧管

進氣歧管是指節(jié)氣門體之后到氣缸蓋進氣道之前的進氣管道。它的作用是將空氣/汽油混合氣由節(jié)氣門體分配到各缸進氣道。對于汽油噴射發(fā)動機和柴油機而言，進氣歧管則是將潔凈的空氣分配到各缸進氣道。為了促進空氣混合氣的流通，進氣歧管可利用發(fā)動機排氣或循環(huán)冷卻液進行加熱。諧振進氣系統(tǒng)是利用進氣系統(tǒng)的進氣壓力波與進氣周期調(diào)諧，使進氣歧管內(nèi)的壓力增強，從而增加進氣量。五、汽油噴射系統(tǒng)的組成2．燃油供給系統(tǒng)發(fā)動機工作時，電動汽油泵將燃油從油箱里泵出，先經(jīng)汽油濾清器過濾，再經(jīng)油壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)油壓，使油路中的油壓高于進氣管壓力300kPa左右，最后經(jīng)燃油分配管分配到各缸噴油器。油壓調(diào)節(jié)器可將噴油器前后壓力差始終保持恒定，使噴油器的噴油量只取決于噴油時間。當噴油器接收到ECU發(fā)出的噴油指令時，再將燃油噴射在進氣門附近，并與空氣供給系統(tǒng)提供的空氣混合形成霧化良好的可燃混合氣。

1油箱，2電動汽油泵，3輸油管，4回油管，5噴油器，6油壓調(diào)節(jié)器，7燃油分配管，8汽油濾清器五、汽油噴射系統(tǒng)的組成3．電子控制系統(tǒng)電子控制汽油噴射系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機的工況變化，確定汽油的最佳噴射數(shù)量。該系統(tǒng)由各種傳感器、執(zhí)行器和電控單元（ECU）組成。電控系統(tǒng)將傳感器采集到的信息，由輸入裝置傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧?，轉換成控制指令，以控制噴油器的噴油時刻及噴油持續(xù)時間，控制點火正時及

點火能量，從而保證發(fā)動機的最佳工況狀態(tài)。五、汽油噴射系統(tǒng)的組成3．電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電控系統(tǒng)的傳感器包括（1）空氣流量傳感器。葉片(翼板)式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式