汽车电子学资料讲解学习.docx

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汽车电子学资料讲解学习

汽车电子学资料

1、试简述汽电子技术的发展分为哪几个阶段？

各有什么特点？

解：

可以分为3个发展阶段，

第一阶段（1960~1975年）晶体管收音机、点火装置、交流发电机等特点：

采用晶体管集成电路，大量采用分离元件的模拟电子线路，控制器体积较大，有多达上千个元件，并且可靠性较差，开始代替传统机械控制装置。

第二阶段（1975~1985年）微处理器数字集成电路大规模被采用，形成汽车上各专用独立的控制系统，例如：

EFI、ABS、SRS、ECT、CCS等但是这些系统都是各自独立运行。

第三阶段（1985~现在）采用超大规模集成电路，控制器局域网（CAN）总线技术被很好地采用，进一步提高电子控制器性能、缩小体积、减轻重量。

在汽车发动机、底盘、车身三个方面发展集成、综合控制系统。

例如有4WS、ASR、ESP、EDS、EBD、ACC、EPS等

2、汽车电子控制系统分为哪几类？

解：

有4类 发动机控制系统 、 车身控制系统 、车辆底盘控制系统  、 汽车娱乐通信多媒体控制系统。

3、什么是灵敏度、分辨率、线性度、迟滞？

灵敏度：

装置稳态时传感器输出量与输入量之比。

分辨率：

在规定的测量范围内能够检测出的最小的变化值。

线性度：

在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差。

迟滞：

在相同的工作条件下，传感器的正行程与反行程特性的不一致程度。

4、什么是磁电效应、霍尔效应、压电效应、光电效应和热电效应？

（1）磁电效应：

根据法拉第电磁感应定律，N匝线圈在磁场中运动，切割磁力线（或线圈所在磁场的磁通变化）时，线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率。

（2）霍尔效应:

半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂直的薄片平面方向）流过时，在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势，这种现象称为霍耳效应。

（3）压电效应；对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力撤除后，又恢复到不带电状态，这种现象称为正压电效应。

在电介质的极化方向施加电场，电介质会在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应力随之消失，此现象称为逆压电效应。

（4）光电效应：

当光线照射物体时，可看作一串具有能量E的光子轰击物体，如果光子的能量足够大，物质内部电子吸收光子能量后，摆脱内部力的约束，发生相应电效应的物理现象，称为光电效应。

（5）热点效应：

将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路，如果两接合点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象称为热电效应。

5与传统的化油器发动机相比电控汽油喷射系统具有的优点？

解：

（1）节油和排放净化效果明显。

能提供各种运行工况下最佳空燃比的混合气，燃油雾化好，各缸分配均匀，燃烧效率提高，减少了爆震，提高了发动机工作稳定性

（2）充气效率高,提高输出功率，增加发动机的动力。

在进气系统中，取消了化油器那样的喉管部位，进气压力损失小，进气管道经过合理设计，可以充分利用吸入空气的惯性增压作用，增大充气量。

 （3） 能实现空燃比的高精度控制。

能根据发动机负荷的变化精确控制空燃比，使各种工况都有最佳的空燃比，使汽油燃烧充分，降低油耗，减少排污

6、为什么说电控汽油发动机在冷起动阶段的空燃比控制是开环控制？

解：

汽车闭环控制系统是通过氧传感器的反馈控制，使空燃比的控制精度得到进一步的提高，而开环控制是没有氧传感器的参与反馈，但是汽车再冷起动时排气管道的温度相对较低还没有来得及热起来，而氧传感器只有在高温（端部温度在300度以上）时特征才会充分体现，才能输出电压，在800℃时，他对混合气的变化反应最灵敏，而在低温时氧传感器基本不起作用，不能输出电压。

所以汽车冷起动阶段空燃比控制是开环控制。

1.电控汽油机的控制策略主要分为哪几类？

解：

（1）喷油控制策略：

空燃比闭环控制策略和开环控制策略

（2）点火控制策略：

点火提前交，爆震，闭合角控制

（3）排气控制策略：

EGR 三元催化 碳罐控制

（4）怠速控制策略：

起动时怠速控制，暖机控制，反馈控制，电气设备使用时控制，失速补救控制

2、根据教材P82面图2.2.29，简述电控汽油机空燃比的控制流程。

解：

首先根据发动机工况（节气门位置，档位信号，温度信号等）查表得到理想空燃比，结合每工作循环进气量计算出每汽缸的理想的燃油质量M=M（F/A），再通过喷油器标定的数据和空燃比计算出喷油脉宽，最后计算喷油器定时。

3、电控汽油机各工况的喷油持续时间如何确定？

解：

（1）起动喷油控制：

喷油持续时间=基本喷油时间（冷却液温度函数） + 进气温度修正 +  蓄电池电压修正

（2）起动后喷油控制：

喷油持续时间=基本喷油持续时间×（喷油修正系数+电压修正系数）                     其中基本喷油持续时间根据进气量和发动机转速来确定。

4、电控汽油机各工况的点火定时如何确定？

解：

（1）起动期间：

由于起动时进气歧管压力或者进气量的不稳定，通常发动机ECU是给定一个固定的点火提前角。

（2）启动后：

  点火定时=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

       基本点火提前角在怠速工况时根据空调开关和动力转向开关等附属设备是否开通来确定；而非怠速工况时，基本点火提前角根据转速和发动机负荷在储存器中查取。

      修正点火提前角根据发动机的具体工况来确定（怠速稳定，满负荷时的爆燃，暖机工况，过热工况等）

5、什么是爆震？

解：

在汽缸燃烧室里火焰末端混合气在火焰前锋面尚未达到之前，气流运动速度加快，缸内压力、温度迅速增加，达到自燃的程度，产生一个或数个新的火焰核心，引发爆炸式的燃烧反应，这就是爆燃。

1.根据教材P100面图2.3.23、2.3.24，说明爆震控制系统控制策略。

解：

（1）在发动机负荷低于一定值时，通常不会出现爆燃，在此区域采用开环控制点火提前角，并根据有关传感器进行适当修正。

（2）当发动机负荷高于一定值时，如果发动机出现了爆震现象，ECU根据爆震传感器传来的爆震信号，发出指令控制喷油器推迟点火提前角，发动机爆燃停止，ECU再次根据没爆震信号，适当增加点火提前角，发动机再次出现爆震，推迟点火提前角，即ECU进入一个闭环控制状态。

7、什么是三元催化转化器？

解：

使用催化剂首先从NOx中去除氧，利用释放出的氧来氧化CO和HC，使车辆排气中只包含CO2、H2O和N2等无害成分。

由于它能同时去除所有三种污染物，故称为三元催化转化器

8、什么是排气再循环？

解：

通过将发动机排气中的部分已燃烧气体引入进气管，以降低燃烧温度，减少NOx的产生。

9、简述怠速控制的原理。

主要是对怠速进气量进行控制，根据实际怠速与目标怠速的差值进行调节。

10、柴油机电子控制包括哪几方面的内容？

解：

（1）燃油系统的电子控制

（2）空气系统电子控制 （3）排放后处理电子控制

11、试简述第二代电控柴油喷射系统的特点。

解

（1）产生高压的装置与机械式喷油器系统，第一代位置式控制系统相同。

（2）油量控制和调节装置与机械师喷油系统、第一代位置控制系统完全不相同。

   （3）喷射过程跟家精确和直接

   （4）第二代电控柴油喷射系统的电磁阀使柴油供给系统密封压力更高，时间响应更快，寿命和可靠性更高，控制实时性要求高。

   （5）但仍需要凸轮型线的驱动来产生喷射所需的高压，器喷射压力严重依赖凸轮型线的设计。

12、第三代电控柴油喷射系统高压共轨系统由哪几部分组成？

解：

（1）烟油低压子系统

（2）燃油高压共轨控制子系统（3）燃油喷射控制子系统（4）电控方剂管理系统。

13、简述第三代电控柴油喷射系统高压共轨系统的特点。

（1）、共轨压力闭环控制，由压力传感器反馈，通过控制共轨压力控制阀的电流来调整进入共轨的燃油量和轨道压力；

（2）、喷油过程控制：

喷油器电磁阀直接对喷油定时和喷油脉宽进行控制，结合灵活的预喷射、主喷射和后喷射以及共轨压力控制，实现对喷射速率、喷射定时、喷射压力和喷油量的综合控制；

  （3）、高压泵体积小，共轨中的蓄压即为喷射压力，与HEUI系统相比没有响应滞后问题，因而对喷射过程控制更为精确；

  （4）、共轨沿发动机纵向布置，高压泵、共轨和喷油器位置各自独立，便于在发动机上安装布置，对现有发动机改造时，安装共轨系统对缸体、缸盖的改动小；

  （5）、从技术总体实现难度来说，共轨系统组成较复杂，设计、加工、制造难度大，控制匹配要求水平高，与第二代系统相比在具有更好性能同时，技术开发难度更大；

  （6）、共轨系统的发展趋势：

高压共轨系统更进一步降低高压泵功耗、提高高压能力、采用压电晶体式喷油器电磁阀，取消传统电磁线圈降低功耗，目前高压共轨系统最高喷射压力可达200MPa。

14、与传统增压器相比可变截面的涡轮增压器有何优点？

解：

（1）既能兼顾高速动力性、经济性和排放性能的同时，又能够大幅提高低速大转矩区的进气量从而提高柴油机的低速转矩储备，降低低速工况的排烟。

（2）加快和优化空气的动态过程，降低加速过程的排烟。

   （3）结合排气再循环（EGR），实现空燃比闭环。

1.液力自动变速器主要由哪几部分组成？

解：

（1）液力变矩器

（1）齿轮变速机构（3）自动换档控制系统（4）冷却润滑系统

16、简述液力变矩器的各个组成部件及其作用。

解：

液力变矩器通常由泵轮、涡轮、导轮和锁止离合器4个元件

泵轮：

与发动机直接相连，讲发动机的动力变成油液的动能。

涡轮：

受到油液的冲击，引起涡轮自己的旋转带动变速箱齿轮输入轴。

导轮：

改变来自涡轮的液流方向，帮助发动机驱动泵轮，达到增扭作用，改善动力性。

锁止离合器：

在转速较高时，将涡轮和泵轮锁住，变矩器变成直接传动，提高传动效率。

17、试简述自动变速器行星齿轮换档执行机构的工作原理。

解：

在行星齿轮式自动变速器中，因为所有齿轮均处于常啮合状态，其挡位变换是以对行星机构的基本元件进行约束来实现的。

自动变速器中的约束元件，即换挡执行机构通常有换挡离合器、制动器和单向离合器等元件，分别具有连接、固定或锁止功能，使变速器获得不同传动比

18、试简述自动换档液压控制系统的主要元件。

解

（1）、供油和调压部分  它是整个液压控制系统各个机构的动力源，向各个机构提供  压力足够的液体，而且压力的大小同发动机的负荷、车速及挡位等不同而相应变化。

它主要由液压泵和调压阀等组成。

（2）、控制参数信号转换装置  液控自动换挡系统主要是通过节气门位置传感器和车速传感器把节气门（即油门）开度和车速转换成液压电磁阀的动作信号，根据这两个信号实现自动换挡。

（3）、换挡品质控制装置  换挡品质控制装置的功用是使换挡执行机构接合柔和、换挡平稳、无冲击。

常用的有缓冲阀和蓄能器等。

19、试简述电控机械式自动变速器的特点。

（1）、优点：

 与AT相比，AMT在传动效率方面有优势，汽车燃油经济性好，生产成本相对较低，换档反应时间短，换档机构只在换档时工作，节省能量。

（2）、缺点：

由于采用传统的干式单片离合器和手动机械变速器，AMT换档时动力中断，使车速降低，且换档舒适性相对AT较差。

20、试简述双离合自动变速器的优点。

解：

（1）双离合自动变速器除了拥有手动变速箱的灵活及自动变速箱的舒适外，它更能提供无间断的动力输出。

（2）由于使用2套离合器并且在换挡之前下一档位已被预选齿合，因此双离合自动变速器的换挡速度非常的快。

   （3）双离合自动变速器给人的感觉是在整个换挡过程感觉不到一点点顿挫或推拉，仅仅是从转速表上可以反映出挡位在变动。

1、什么是汽车防抱死制动系统ABS？

解：

汽车防抱死制动系统是在传统的制动系统的基础上采用电子控制技术，在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化的主动安全装置

2、简述汽车防抱制动系统ABS的作用。

解：

当驾驶员踩制动踏板的压力过大时，ABS通过轮速传感器和电子控制单元可以检测到车轮有抱死的趋势，这时ABS电子控制单元通过控制电磁阀以减小制动器制动力，防止车轮抱死。

当轮速恢复，轮胎和地面之间的摩擦力有减小的趋势时，ABS电子控制单元控制电磁阀适当增大制动压力，使轮胎的滑动率在一个合适的状态，最大的利用地面附着力，从而得到最佳的制动距离和制动稳定性。

3、试根据教材P185面图5.1.2附着系数与车轮滑移率的关系，分析汽车ABS系统控制的基本原理。

解：

由图可知；当汽车制动时轮胎的滑动率在15%—30%时，制动力系数

有最大值，且有较大侧向力系数。

因此ABS系统控制原理：

在制动过程中，轮速传感器不断把车速信号输送给ABS电子控制单元进行计算和分析，得出滑动率大小，并将相应控制信号传给执行单元。

汽车在紧急制动或者低附着路面时，车轮将要被抱死的情况下，ECU就会输出控制信号，如果某个车轮的滑移率还没达到设定值，ECU就控制液压单元，使该车轮的制动压力增大；如果某个车轮的滑移率接近于设定值时，ECU控制液压控制单元，使该车轮制动轮缸中的制动压力减小，如此反复输出控制信号，使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止4个车轮完全抱死。

4、试根据教材P186面图5.1.4分析ABS制动压力调节器的工作原理。

解：

制动压力调节器是一个二位二通阀，

当打开进油阀关闭出油阀，油压增加制动器制动力增大。

当关闭进油阀打开出油阀，油压降低制动器制动力减小。

当关闭进油阀关闭出油阀，油压保持不变制动器制动力保持不变。

5、试分析ABS系统电磁阀采取脉冲宽度调制PWM法实现不同速率的小步长增压过程。

解：

电磁阀根据不同占空比周期T的脉冲电压（低电平时电磁阀不通电，制动压力持续增加）来控制制动器油压增加的时间，小占空比的脉冲电压控制制动器油压增加的持续时间长，而大占空比控制制动器油压增加的持续时间短，因此经过周期T后，得到

的数值不同，也就是实现不同速率的小步长增压。

6、试根据教材P196面图5.1.16分析采用逻辑门限控制法时ABS系统在高附着路面的控制过程。

解：

1）.控制过程第一阶段：

制动初始阶段，制动压力p增大，车轮的角减速度也增大，直至车轮的角减速度达到设定的角减速度控制门限一a.

2.）控制过程第二阶段（制动压力保持阶段）：

为避免车轮在处于稳定区域的滑移率范围内时，进入防抱死制动压力减小阶段，需对车轮的参考滑移率与设定的滑移率控制下门限值S1进行比较。

如果车轮的参考滑移率小于控制下门限值S1，说明车轮的滑移率偏小,保压.

3）.控制过程第三阶段（制动压力减小阶段）：

当车轮的参考滑移率大于滑移率控制下门限值S1时，说明车轮已进入不稳定区域，制动压力减小.

4）.控制过程第四阶段（制动压力保持阶段）：

由于车轮的制动压力减小，车轮在整个汽车的惯性作用下，开始加速，当车轮的角减速度小于设定的角减速度控制门限值一a时,制动压力保持.

5）.控制过程第五阶段：

由于整个汽车的惯性作用，车轮仍继续加速，角减速度由负值增加到正值，直到超过设定的角加速度控制门限值十a。

为了适应可能出现的高附着力系数突然增加的情况，可以设定第二角加速度控制门角加速度超过设定的第二角加速度控制门限值十Ak。

角加速度超过设定的第二角加速度控制门限值十Ak。

为适应附着力系数的增大，使制动压力再次增大。

6）.控制过程第六阶段：

控制过程第六阶段到车轮的角加速度低于控制门限值十Ak，然后进入第六阶段（制动压力保持阶段），第使汽车车轮又恢复到稳定区域。

7）.控制过程第七阶段：

当车轮恢复到稳定区域后，为使车轮在更长的时间内

处于稳定区域，对制动压力进行增大和保持的快速转换阶段；使制动轮缸的制动压力以较低的速率增加，电磁阀以增压——保压的方式不断进行切换。

8）.控制过程第八阶段：

到车轮的角减速度再次低于控制门限值一a后，开始进入制动压力减小阶段；此时不再考虑参考滑移率是否超过控制门限值Sl，从而进入下一循环的防抱死制动控制，完成了一个防抱死控制循环过程。

7、对于采用逻辑门限控制法的ABS系统如何自动识别路面附着系数的高低？

解：

在制动过程中由于整个汽车的惯性作用，车轮仍继续加速，角减速度由负值增加到正值，而ABS设置了角加速度控制门限值十a和第二角加速度控制门限值十Ak，果车轮的角加速度不能超过第一次设定的控制门限值十a，则判定路面情况为低附着力系数路面，而车轮的角加速度超过设定的第二角加速度控制门限值十Ak，则判定路面情况为高附着力系数路面，这是由于高附着系数路面给轮胎的反作用力相对大些，使轮胎的加速度超过设定的十Ak。

8、什么是驱动防滑控制系统ASR？

汽车驱动防滑系统（ASR）是为了保证汽车在低附着路面上起步、加速、拐弯行驶的稳定性，提高汽车加速性能的主动安全装置。

9、为什么说对于两轮驱动的四轮汽车可以精确地计算出驱动轮的滑转率？

解：

由滑转率的定义得：

为控制目标轮速，即为驱动轮的轮速。

为汽车车速，它是汽车的非驱动轮的轮速，因为不受驱动力的作用，非驱动轮的滑转率为零，即没有滑转，

为车的实际速度。

所以说计算出的滑转率精确。

10、试根据第7章课件P40面图4.1.75分析车辆稳定性控制系统ESP对左前轮施加制动力的工作过程。

解：

当汽车左转向时；如果出现转向不足，这时电子稳定程序将实行主动制动干预，左侧车轮施加计算好的制动力，工作过程；关闭左前隔离电磁阀8，使制动回路的的液压油与主缸分离，不能返回主缸，打开前后起动电磁阀，右前和右后以及左后进油阀关闭，使加载油压只能加载到左前轮，运行油泵M15将合适的油压施加向左前轮。

11、试简要说明汽车ESP系统的工作原理。

解：

ESP的三大特点是:

实时监控、主动干预、事先提醒。

传感器记录车辆的变量:

车轮速度、转向角度、侧向加速度及横向移动。

基于这些数据,通过ESP分析驾驶员对方向盘的操作方向,并计算车辆是否遵照驾驶员提出的转向要求行驶,最后ESP干预,有针对性地对各个车轮实施制动，或者通过与发动机管理系统通讯对驱动轮力矩实施控制

12、试简述汽车电动助力转向系统EPS的特点。

解：

（1）能够实现精确转向助力，能在汽车转向过程中，根据不同车速、方向盘转动的快慢，准确提供各种工况下的最佳转向助力。

提高车辆高速行驶时的操纵稳定性；

（2）相对液压式转向系统而言，系统结构简单，取消了油泵、皮带和皮带轮液压管路等元件，结构更加紧凑，安装、维修方便；

（3）转向系统只在转向时由电机驱动，不转向时不消耗功率，能降低油耗

（4）由于是电驱动，所以在发动机熄火时，也能提供助力，并且具有较好的低温工作性，更安全。

13、试简述自巡航控制系统ACC的特点。

解：

（1）提高了汽车驾驶的舒适性和稳定性。

（2）提高了汽车行驶的安全性。

（3）可降低油耗和排气污染。

14、试简述磁流变液体减震器连续调节汽车悬架阻尼的工作原理。

解：

工作原理：

磁流变减震器中含有大约40%悬浮铁微粒的合成油，减震器的活塞里的线圈由特定的电控模块控制通电。

当线圈不通电时，铁微粒在合成油液体中随机散开，并具有矿物油状的浓度，此时液体容易流过减震器活塞上的节流孔，减震器的特性是一种“软模式”，当线圈通电后，线圈磁场将液体中的微粒聚集排列成纤维结构，此状态下油液体变浓，具有胶体状，减震器将变成一种“硬模式”，根据车轮位置传感器和转向盘位置传感器的输入信号，电控模块以1000次/s的速率调整给减震器线圈的电流，来精确地控制车身俯仰和侧倾运动。

15、什么是汽车被动安全？

解：

汽车被动安全性主要是指在发生意外碰撞事故时，如何对驾驶员和乘员进行保护，尽量减少其所受伤害。

16、安全气囊的保护思想是什么？

解：

汽车安全气囊的基本思想是：

在发生一次碰撞后、二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气囊上。

通过气囊的排气节流孔阻尼吸收乘员的动能，使猛烈的二次碰撞得以缓冲，以达到保护乘员的目的

17、试简述安全气囊的工作原理。

解：

其工作原理为：

传感器感受汽车碰撞强度并将碰撞信号传给ECU，ECU接受并处理传感器信号，当ECU判断有必要打开安全气囊时，立即发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后迅速产生大量气体，在乘员和汽车内部结构之间展开一个充满气体的气囊，使乘员避免与坚硬的汽车内部结构发生二次碰撞，以保护乘员，减少伤害程度。

18、为什么要发展车载网络技术？

解；随着汽车电子技术的发展，汽车上电控单元的数量不断增加，使整车电气系统越来越复杂，主要表现为线路数量增加，布线越来越复杂；线路重量增加，降低了汽车的效率；线路体积的增加，减少了车内空间利用率；线路接头增加，工作可靠性降低，故障多，难维修。

发展车载网络技术能够很好地解决这些问题现信息实时共享，既可以减少传感器的数量，降低整车的成本，又可以更有效地对整车系统进行控制。

19、现场总路线（CAN总线）与传统点对点接线法相比具有那些优点？

解：

（1）信号全数字化，从底层到最高层均可实现数字通信；

（2）结构全分散式，由过去的集中式控制系统转变为分布式控制系统；

（3）设备可互操作，不同厂商设备可互联或替换，便于用户组网；

（4）可扩展式网络，可在各个层面将基于现场总线的不同网络互联、扩展；

（5）协议完全开放，无专利许可要求，任何人都能研究使用。

20、为什么在车身网络中其执行器的子网络要使用LIN总线？

解：

因为车身网络中其执行器多为低速电机和开关器件，对实时性要求低。

若用CAN总线则成本太高，并且造成很多功能浪费，而LIN总线既能满足车身网络基本性能要求，且成本低。