第3章-2_汽车中自动化系统.ppt

3.2 汽车中的自动化系统 主要内容 汽车自动化系统概述 自动化技术在汽车中的应用 发动机控制、 变速器控制、制动防抱死控制、驱动防滑控制、动力转向控制、 悬架控制、防撞避撞控制 汽车先进控制系统简介 汽车自动化发展动态 一、 汽车自动化系统概述 目的：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。 意义：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、节省能源、减少废气排放等。 汽车的控制系统 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。 二、自动化技术在汽车中的应用 电控燃油喷射系统的组成及原理 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、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 组成：电子控制系统、齿轮变速器、换档执行机构、变矩器等。 变速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。 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。 3. 制动防抱死自动控制系统 简称ABS（Anti-lock Braking System） 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 通过检测车轮转速、制动装置等的工作状况，准确判断出路面状况以及制动机构的相关参数，ECU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。 4. 汽车驱动防滑自动控制系统 简称ASR （Acceleration Slip Regulation） 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，采用的控制方式大多两种：制动控制方式和发动机控制方式。 制动控制方式：当检测到驱动轮发生空转或将要发生空转时，由ECU发出命令，对车轮实施制动；ASR系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：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。 5. 动力转向自动控制系统 液压式动力转向系统的结构 动力转向控制系统的组成及工作过程 一般由车速传感器、扭矩传感器、控制元件、电动或气动或液动装置等组成，具有车速检测、控制决策和转向助力功能。 系统在工作过程中不断检测汽车行驶的车速、转向器扭矩等，馈送给电子控制装置，控制器计算出转向助力的调节量，输送给执行电机或液压、气压驱动装置，驱动转向器转向。 6. 悬架自动控制系统 悬架控制系统的类型及组成 悬架控制系统的工作原理 装在悬架内的位移传感器检测悬架的运动，车速表提供车速信号，安装在转向轴上的光学传感器则检测出转向的信号以及制动部分给出制动状况信号。这些信号都传输给微机进行分析、运算，给出对汽车悬架的控制决策和相关控制量，驱动电动泵调节悬架气压或油压，以抵消引起车辆振动的能量，同时还有效控制了车辆的姿态。 7. 防撞避撞自动控制系统 通过测量主车与目标车或障碍物之间的相对距离、相对速度以及相对方位角等信息，自动控制汽车按照需求运行、减速或制动。 防撞避撞的探测与控制技术 常用探测装置的主体部分是雷达，可实施测距、测速、测方位。此外还有红外线、超声波、激光等检测技术。红外、超声波的探测距离较短，激光和微波雷达测距远、精度高，得到广泛应用。 为降低雷达的误报率，基于激光雷达、微波雷达、机器视觉等多种传感器的信息融合技术正成为研究和应用的热点，以机