汽车空调控制器

汽车空调控制器（精选12篇）

汽车空调控制器 篇1

1微型汽车自动空调控制器总体方案设计

本设计采用的是五菱荣光手动空调系统,对此进行研究分析,分析其空调系统的基础原理,指出其手动空调存在的不足方面,提出自动空调控制器设计的总体方案。

1.1五菱荣光卫星车空调系统分析

五菱荣光微型车采用的是冷暖自动一体化的空调系统,其布置结构合理,有蒸发器、加热器、操作系统等,它们合理地组装在一起,这些系统称为空调器的结构组成。其中空调系统有制冷系统、取暖系统、电气控制系统、通风系统等,这四部分是空调系统的主要部分。

1.2微型车手动空调控制分析

五菱荣光空调电气控制电路

五菱荣光空调电气控制系统比其他空调系统控制相对简单,控制的容器不多,有鼓风机、冷凝加风机、压缩离合器、发器电机等四个部分进行控制。其中ECU是处于关键核心控制位置,会控制压缩机和冷凝器风机。车内许多装置都会用手动机械进行控制,如:车内外循环、热水阀等器件。控制电路由多个电气元件构成,见图1。

1.3微型车自动空调控制器总体方案

目前,汽车空调控制器有以下四种构成:机械式、电子式、全自动控制式、多温区自动控制四种构成。本文研究设计的是手动空调改装而成的,可以满足中低档型轿车的控制需求设计。

1.3.1总体目标和研究重点

总体目标是在不改变整车空调系统的结构和位置的基础上,不修改发动机ECU控制前提下,设计开发出一种适用于微型汽车的自动空调控制器,提高车子空调系统的自动化水平,提高车子舒适度。

研究重点是:从空调的ECU的硬件和软件两个方面出发,设计研究实现自动空调控制器,利用STC单片机实现功能。

1.3.2设计实现思路

本设计的设计思路是:利用单片机和模糊控制器技术实现控制系统研发。其中输入量为:温度误差和温度误差变化率,采用离线计算的方式实现模糊控制。在技术上用控制鼓风机转速的方式实现温度调节,可以预先设定温度值,达到降温、节能等目的。

2微型汽车自动空调基于单片机的硬件设计实现

2.1总体方案

单片机为控制核心的手动控制模式可以自动调节空调控制系统,还能实现自动化模式的控制。手动加自动化模式的实现,使驾驶员在驾驶时更能灵活运用。单片机可以对车内温度参数信号实现运算、模糊推理等,单片机通过指令程序化的功能驱动各个项目执行工作,以实现控制目的。控制功能状态图如图2所示。2.2自动控制器控制原理图

2.2自动控制器控制原理图

利用空调ECU可以对温度传感器收集的温度信号、操作信号、设定参数转换等,这时会产生一个控制信号对混合阀、风门电机等进行控制;同时液晶显示屏可以显示空调系统的运行状态。空调ECU判断发动机是否能够正常工作,若能就启动空调系统,开启制冷压缩机、这时向发动机ECU发送一定数量的请求信号。控制器原理如图3所示。

对原理图有了一定设想之后,需要确定的就是设计所需要的基本参数。其后需要对以下硬件设计进行相应实现。有稳压电源电路设计、但片机最小系统电路设计、风门电路驱动电路设计等等。

3设计调试

调试一共分为三步:硬件调试、软件调试、硬件软件联合调试。其中硬件调试的主要任务是坚持擦各个电路板件元件是否连接恰当、是否出现了工艺性的错误,检查引脚的连接方式是否正确,各个连接之间是否存在着短路或者断路等阻断电路,硬件调试过程一般分为5步。软件调试是采用Keil u-vision3来编译和调试的,其调试的步骤一般可以分为下面5个步骤:创建程序调试工程、建立程序源文件、设置工程标准参数、编译文件代码、最后调试程序。其中程序调试的方法有以下三种方式:连续执行方式、断点设置方式、单步执行方式这三种。硬件软件联合调试是用示波器、万用表等一方面进行逻辑检查,一放面调试硬件功能,经过不断修改和调试,达到软硬件结合,双方功能实现最大利用化。

4结语

本设计根据前面的硬件设计方案,经过调试能达到设计要求,进行软件和硬件的调试,可以证明设计的正确性。此文只是基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发的核心思路,对硬件设计、单片机电路等进行了说明,由于版面有限,有些设计细节并没有完全呈现。

摘要：随着科技技术的不断进步,人们对汽车空调系统的性能要求不断提高,其中中低档性汽车的空调更是将更新换代。基于此,本文对五菱荣光车型手动空调进行了研究,开发出了一款可以自动调节温度、操作简便、舒适等优点的汽车空调控制器。这满足了车主对汽车空调舒适、节能等需求。其中利用到的单片机是STC单片机。

关键词：汽车空调,控制器,研发

参考文献

[1]刘涛.汽车空调气筒中温度和气流调节控制[J].机电技术,2013(03):21-22.

[2]李玉峰.汽车空调[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.

汽车空调控制器 篇2

1、制冷温度调得过低：由于宿舍住的人通常较多，由于每个人对温度的要求不一样，夏天时舍友一般会把空调制冷温度调在18℃~20℃之间，据专家测算，在正确使用空调的前提下，制冷空调温度每提高1℃，可节电10%。可见，制冷温度调得过低导致的电能浪费是惊人的。而且由此还会引起舍友之间意见不统一而造成一些矛盾。

2、制热温度调得过高：冬天时，很多调在24℃以上，舍友脱掉衣服吹热空调的现象比较普遍。而据专家测算，在正确使用空调的前提下，制热空调温度每降低2℃，可节电10%。可见，制热温度调得过高也严重浪费电能。

二、宿舍空调模块功能概述

1、空调设置温度限制功能：可限制空调调节的最高或最低温度，如制冷模式，可限制空调最低调节温度为24℃；制热模式，可限制空调最高调节温度为20℃.，当有人用遥控大幅度调节温度时，空调显示面板上依然显示遥控器上设置的温度，但实际温度还是在系统设置范围内，这样不会引起舍友投诉，又大大地节约了电能。同时也不会因空调温度不统一而让舍友间产生矛盾。

2、本模块适合于任何带遥控的分体空调机上。

三、效益分析

1、经济效益：按照目前通常宿舍空调使用现状，安装本系统后，将显著节约电费开支。如果按国家法定温度设置，节电率在50%以上。投资成本可在1年内收回。

2、社会效益：协助政府有效执行国家法律，减小能源消耗，培养提高节约意识，为两型社会建设做出应有的贡献。

汽车空调控制器 篇3

【关键词】汽车；空调系统；气流调节；舒适度

一、汽车中空调系统与驾驶舒适度之间的关系分析

在上文当中已经说明，现代科学技术的飞速发展和国家改革开放以后人们生活水平的大幅提高都是导致人们对于生活舒适度要求越来越高的主要原因，而人们生活的舒适度体现在生活当中的方方面面，出行更是非常关键的一个部分，自然是得到了人们高度的关注和重视，主要就体现在现代私家车的不断增多。私家车带给人们的不仅仅只是出行上的便利性，更是身份地位上的象征以及对美好生活的感受，正是因为这样，人们对于车辆的具体要求也就不仅仅只局限于质量和安全性上，而是进一步希望能够具备更加良好的行车享受，这样一种享受的体现和满足就正是通过汽车内空调系统的温度调节和气流控制来实现的。

基于上述需求，相关方面的设计人员基于这样一种环境额营造，结合国外在这样一个方面上的选择，同时综合性考虑到车窗以及车壁等可能造成的辐射热，最终制定出了符合我们国家实情的汽车内部空调温度，具体来说，夏季空调为23℃左右，冬季为20℃左右，这主要是考虑到车内温度不能够与环境温度差距太大，否则就会因为下车时过大的温度差而造成严重的不适应，一般来说，环境与车内部的温度差应当控制在10℃以内即可，基于此就不难看出汽车的实际舒适程度与汽车内部的空调系统以及气流调节系统有着莫大的关系。

在当今社会环境下，汽车行业内的竞争越来越激烈，在这样一种严峻的形势下客户体验的关注与满足就成为了汽车企业在竞争激烈的态势当中脱颖而出的关键性问题。汽车制造商、各个单位以及企业都希望有更大的市场和更大的利润空间，因此也把廉价、安全、舒适汽车的制造当做是最为关键的方向，希望能够通过技术引进或者是技术创新来开拓新的思路，通过空调系统的优化和气流调节作用的保障来为用户提供更好的行车舒适感，在实际的市场环境下，也只有这样一种站在用户立场上进行优化和改进的方式才能够真正得到用户的忠实度，从而保证相对稳定的用户群。

二、汽车空调控制系统的结构分析

在汽车当中，电子空调控制系统主要由八个大的部分所共同组成：控制器、车内外温度传感器、日照传感器、湿度传感器、鼓风机速度控制模块、执行器和水温传感器。在这其中，控制器最为核心和关键，这主要是因为在控制器当中多方面的包含着数据存储器和中央控制器等非常重要的部件，这样一些部件以及其对应的重要路线的存在使得中央控制器成为了电子空调控制系统的心脏。车内外温度传感器则是为了检测车厢外的大气环境温度或者是车内部的实际温度，在这其中，车外温度传感器起作用的机理就是能够对各种标准以及温控次要参量进行显示，车内温度传感器起作用的机理则是能够对各种标准和温控主要参量进行显示。日照传感器在车内的位置是仪表盘上部，其作用机理是通过对太阳光强的检测来相应的进行温度补偿，从而起到调节和控制车内实际温度的作用，这样能够在稳定控制室内温度的同时起到节能的作用。湿度传感器顾名思义就能够对汽车内部的湿度状况进行检测，湿度对于人的舒适性感受影响非常明显，因此这样一种检测对于车内人的舒适也起到了非常重要的作用。鼓风机则主要是通过场管效应这样一种性质来发挥作用。执行器功能有三：一是内外循环执行器起隔离作用，二是出风模式执行器起连接空气作用，三是温度混合执行器起调节温度的作用。最后就是水温传感器，水温传感器实际上主要是在冬季进行应用，其应用目的是希望有效避免热值不足时冷风对车内人员的伤害。

三、汽车空调系统中温度与气流的调节控制技术分析

在对汽车内空调系统温度与气流的控制与调节进行分析和说明时，往往需要基于以下两个方面的具体内容来进行：一个方面就是对鼓风机实现良好的控制作用，另一方面则是需要同时对温度混合控制器实现良好的控制作用。下文当中逐一分析说明之。在汽车空调系统当中，鼓风机主要是促进车内外空气的迅速循环流动，因此一方面是能够使得温度调节的效果更好，另一方面是能够使得汽车内部的溫度更加趋近于稳定和均匀，不发生骤升或者是骤降的不良状况。针对于此我们得到的重要结论就是鼓风机的转速在目标温度值和检测温度值的差值较大时更大。

汽车内部空调进行必要的温度调节作用是通过冷媒来完成的，如自压缩机或者是用于冷却发动机的循环水等，这样一些冷媒就正是汽车内部空调运行的重要动力。总而言之，我们可以看到的是，实际情况下ECU在对温度混合器的不同开度进行控制与调节时都是基于这样一种冷与热的比例调节来完成的，通过这样一种方式来实现汽车内部温度的调节和控制。其基本原理阐述如下：在对该原理进行分析和理解前首先要对控制算法有所认识，电压信号作用于执行器电机驱动的芯片，这样一个过程是通过电压转换处理等方式来实现和完成的，上述芯片在接收到信号作用以后其功率就会相应的增大，并再次进行电压转换过程，最终通过上述过程来实现对于混合风门的控制作用。在此过程当中执行器电机会对执行器位置进行反馈作用，通过这样一种反馈来实时形成执行器位置控制系统。在这样一种设计状态下，芯片甚至还能够进一步发挥出警惕和保护的作用，这主要是因为芯片本身遭遇负载电流等不良故障的时候会相应的发出警报。实际上，在此过程和环节下我们还可以利用执行器位置的目标值来进行有效的简约计算，其主要目的就是希望能够得到执行器在实际工作环境下的调节方向。

结语

通过上文当中的分析和说明就可以看到，现代社会条件下产品在个性化需求以及生命周期越来越短等当面表现的日益突出，在这样一种现实的状况和背景之下，汽车舒适程度与空调系统关系的探讨和处理已经成为了汽车行业内竞争的核心竞争力，因此我们需要在高度重视这样一个方面的同时采取良好的措施处理好这样一些方面的问题。

参考文献

[1]刘克.汽车空调系统中温度和气流调节的控制[J].机电技术，2007（2）

浅析汽车空调自动控制系统 篇4

手动空调系统只能根据驾驶员自己所设定的工况去运行, 如风量, 出风温度, 出风模式等。而在汽车行驶中, 太阳辐照强度的变化, 室外温度的变化, 乘客散热量的变化等都会直接影响车内温度, 由于手动空调系统缺乏必要的检测和控制装置, 故无法有效控制车内温度波动。

随着汽车技术的进步, 乘员对车内气候舒适度的要求越来越高, 手动空调已无法满足现有需求, 直接推动了自动空调系统的应用和普及。自动空调系统可以通过多种传感器实时检测车内外温度、太阳辐射等, 自动控制鼓风机转速、进气方式、出风温度和压缩机通断等。减轻了驾驶员负担, 提升了车内气候的热舒适性。

1、空调自动控制系统结构

空调自动控制系统与其他自动控制系统类似, 主要由控制装置, 检测变送装置, 执行装置组成。其中, 自动空调控制器作为核心的控制装置, 负责空调各部件的实际控制;室外温度传感器、室内温度传感器、阳光传感器等构成了主要的检测变送装置, 主要为控制器提供实时的环境参数;温度风门电机击、模式风门电机, 新回风电机及鼓风机则组成了主要的执行装置。如图一所示, 为典型自动空调控制系统框图:

由图1可以看出, 自动空调系统除与传统空调系统自带的传感器和执行器关联外, 还可以通过CAN总线接收车速, 水温, 发动机转速等信息, 以达到更精确的控制效果。

2、自动空调控制器工作原理

自动空调控制器作为空调自动控制系统的核心, 其功能的好坏将直接影响车内温度的控制效果。自动控制器典型界面如图2所示, 有AUTO按键、温度调节旋钮、风量调节旋钮、出风模式按键、进气模式按键、AC请求开关和LCD显示屏等。

如图3所示, 一个完整的自动空调控制器由主单片机、电源电路、A/D转换电路、风门电机驱动电路、鼓风机控制电路、信号输出电路 (硬线) 、CAN通信电路、LCD及指示灯显示电路和按键及旋钮采集电路等模块组成。

在自动控制模式下, 当用户设定好所需温度后, 控制器将根据传感器检测到的各温度和辐照强度信号, 通过以下公式计算出在当前环境工况下, 为维持所需温度空调系统应输出的热量:

式中, TSET为设定温度;Tin为车内温度;

Tamb为车外温度;Ts为太阳辐照强度;

K1、K2、K3、A、B、C为常数。

控制器根据计算后的Td值自动控制温度风门开度。温度风门开度与Td值的关系如图4所示。

当用户设定最大制冷时, 温度风门将固定在最小开度;当设定最大制热时, 温度风门将固定在最大开度。

与温度控制类似, 控制器根据计算所得的Td值自动控制鼓风机风量。风量与Td值关系如图5所示。

特别的, 在自动控制时, 当用户设定最大制冷时, 鼓风机将以最大转速运行;设定最大制热时, 鼓风机转速将比最大转速低一档, 以保证制热时的舒适性。

控制器在自动调节温度风门开度和鼓风机转速时, 还会同步控制出风模式的变化。且一般在吹面模式 (VENT) , 吹面吹脚模式 (VENT/FOOT) , 吹脚模式 (FOOT) 三个模式中变化。出风模式与Td值的关系如图6所示。

3、自动空调传感器工作原理

一般, 自动空调系统传感器主要有室外温度传感器, 室内温度传感器, 光照传感器, 蒸发器温度传感器等。其中除光照传感器采用光敏元件外, 其余一般均采用NTC温度传感器。

NTC温度传感器其阻值随温度增高而变小, 一般由不同的金属 (如铁, 钴, 镍铜和锌) 氧化物制成, 并以环氧树脂进行封装。图7所示为一款室外温度传感器。

传感器一般布置在具有定值电阻的分压电路中 (图8所示) , 当温度传感器阻值变化时, 采集到得电压信号也随之改变, 通过AD口转换为数字信号后, 由单片机计算得到对应阻值, 最后通过查表法得到对应的温度。

阳光传感器不同于空调系统其它传感器, 其一般采用的是光电二极管。此光电二极管利用光电效应来测量阳光的辐照强度。当在此二极管上加一个反向电压, 并且接受光线照射, 就会产生一个反向电流, 该电流大小与光照强度成正比, 传感器将该电流再转换为电压发送给单片机。图9为一款阳光传感器及其对应的辐照度曲线。

除上述温度和阳光传感器外, 部分高端车型还引入了空气质量传感器、除雾传感器, 湿度传感器等, 进一步提升乘员舱环境质量。

4、自动空调执行器工作原理

自动空调系统执行器主要有风门电机和鼓风机两种。

目前风门电机分伺服电机和步进电机两种, 应用较多的是伺服电机, 其具有控制精度高, 驱动扭矩大的优点。一般, 风门电机有专门的驱动芯片 (图10) , 单片机通过SPI的方式提供输入信号, 由驱动芯片直接驱动电机运转。

当电机运转时会带动内部位置传感器的电刷一起运转, 控制器通过检测电刷的反馈电压来识别电机当前位置, 当反馈电压达到目标电压后, 控制器即切断驱动信号。

上图11为伺服电机的电路原理图, 其中P1, P3脚为伺服电机供电端, 控制电机的正反转, P2为位置传感器碳膜+5V参考电压供电端, P5为位置传感器碳膜接地端, P6为位置传感器电刷。

目前, 自动空调鼓风机风量控制多选用调速模块来实现 (图12) , 调速模块主要由MOSFET、散热片和温度熔断器组成, 一般布置在鼓风机风口, 便于调速模块散热, 防止MOSFET因过热而烧坏。

如图13所示, 为调速模块工作原理图, 首先单片机经过计算输出对应风量的PWM信号, 经过内部的PI电路转换为线性电压后输出给MOSFET栅极, 通过MOSFET的栅极电压来控制漏极电流, 达到控制鼓风机回路电流的目的。同时通过检测漏极反馈电压实现鼓风机端电压的稳定控制。

5、结论

本文介绍了乘用车自动空调控制系统结构, 浅析了控制系统中空调控制器、传感器、风门电机及鼓风机的工作原理, 简要说明了自动控制器对温度风门、鼓风机风量及模式风门的自动控制。

参考文献

[1]杨占鹏.汽车空调与气候控制系统.机械工业出版社, 2009.5.

汽车电子控制装置教案 篇5

随着人工智能技术的飞速发展，将人工智能用于汽车系统控制已成为不争的事实。

二、汽车电子控制技术的现状与发展趋势

目前，国外汽车上应用较多、较为成熟的电子控制装置大致可分为四个方面 : 1.仪表通信

仪表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、旅程计算器、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警(灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等)。

仪表通信类即将采用的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图、多功能综合屏幕显示等。

2.发动机及传动系

发动机及传动系已经采用的技术主要有交流发电机的整流及集成调节器、电子点火(全晶体管式，集成式，无触点分电器式，一体化点火线圈式)、点火正时控制、废气再循环控制(氧传感器)、燃油喷射电子控制、电子控制化油器、柴油机最佳参数电子控制(喷射，进气，正时等)、发动机最佳参数电子控制(空燃比，点火，废气再循环，怠速，爆燃控制，喷射控制等)、车速自动控制、柴油机启动控制、增压器自动控制、变速器电子控制、离合器电子控制、却系电

子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置等。

发动机及传动系即将采用的新技术主要有发动机气缸电子控制、发动机和传动系综合控制、无级变速和自适应速度控制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子控制消声器、电子控制动力转向等。

3.安全方面

安全方面已经采用的技术主要有电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置、电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、安全气囊自控装置、刮水器自动控制、速度控制(限速与恒速)、车窗自动控制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞车间距报警、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制、明暗灯光控制、冲撞记录仪、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等。

安全方面即将采用的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动控制、死角处障碍物报警、安全雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测安全自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。

4.舒适性方面

舒适性方面已经采用的技术主要有空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。

舒适性方面将要采用的技术主要有全自动空调(温度、湿度、清洁度、含氧量)系统、道路交通信息指示表、行驶路线最优化选择控制、声控驾驶等。

§2-1 汽车发动机电子控制系统的组成与分类

一、功用

汽车发动机电子控制系统的功用是控制燃油喷射式发动机的空燃比和点火时刻。

二、电控燃油喷射系统的基本组成

电控燃油喷射系统尽管类型不少，品种繁多，但它们都具有相同的控制原则： 即以电控单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。

电控燃油喷射系统大致可分为空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个部分。

三、电控燃油喷射系统分类

1)按喷油实现的方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油实现的方式进行分类，可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种燃油喷射系统。(1)机械式燃油喷射系统

该系统采用连续喷射方式，可分为单点或多点喷射，其喷油量是通过空气计量板直接控制燃油流量调节柱塞来控制的，采用的是机械式计量方式，故由此得名。

(2)机电混合式燃油喷射系统

其特点是增加了一个电子控制单元(Electric Control Unit，ECU)。ECU可

根据水温、节气门位置等传感器的输入信号来控制电液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况下的空燃比进行修正的目的。(3)电子控制式燃油喷射系统

电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数(包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由ECU根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。

2)按喷油器的喷射部位分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射部位进行分类，又可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。(1)缸内喷射

它是将喷油器安装于缸盖上直接向缸内喷油，因此需要较高的喷油压力(3到4MPa)。

由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。现在已经不使用了。(2)缸外喷射

它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。在该方式中，喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故燃油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。

相比而言，由于缸外喷射方式燃油的喷油压力(0.1到0.5MPa)不高，且结构

简单，成本较低，故目前应用较为广泛。

3)按喷油器数目分类 在发动机燃油喷射控制系统中，按喷油器数目进行分类，又可分为单点喷射和多点喷射两种形式。(1)单点喷射

单点喷射系统是把喷油器安装在化油器所在的节气门段，通常用一个喷油器将燃油喷入进气流，形成混合气进入进气歧管，再分配到各个气缸中。(2)多点喷射

多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控制顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射，燃油直接喷射到各缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。

4)按喷油器的喷射方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形式。(1)连续喷射

在连续喷射系统中，燃油被连续不断地喷入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成可燃混合气，再被吸入气缸内。(2)间歇喷射

又称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。

5)按喷油器的喷射时序分类

在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射时序可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式。(1)同时喷射

同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关闭。(2)分组喷射

分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。(3)顺序喷射

顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。

6)按空气量的检测方式分类 在发动机电子控制系统中，根据空气进气量的检测方式，可分为进气压力感应式和空气流量感应式两种。(1)进气压力感应式

进气压力感应式是通过检测进气歧管的压力(真空度)和发动机的转速，推算发动机吸入的空气量，并计算燃油流量的速度。(2)空气流量感应式

空气流量感应式又分为空气体积流量式和空气质量流量式。空气体积流量式

计量进入气缸的空气的体积量，将该量转变成电信号，输送至ECU，ECU计算出与该体积的空气相适应的喷油量，以控制混合气空燃比的最佳值。空气质量流量式

将进入气缸内空气的质量转换成电信号，输送给 ECU，由 ECU根据空气的质

量计算出与之相适应的喷油量，以控制最佳空燃比。

四、电控燃油喷射系统的基本原理

ECU通过绝对压力传感器或空气流量计的信号计量空气质量，并根据计算出的空气质量与目标空燃比比较即可确定每次燃烧所必需的燃料质量。根据空气质量和发动机转速计算出的喷油时间称为基本喷油持续时间。各种传感器检测冷却水温度、进气温度、节气门开度等与发动机工况有关的参数后，对基本喷油持续时间进行修正，确定最佳喷油持续时间，使实际喷油持续时间接近由目标空燃比确定的喷油持续时间。

§2-2 燃油供给系统一、燃油供给系统的组成与作用

燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼减振器、喷油总管、喷油器、冷启动喷油器及油管等组成。

燃油供给系统的作用是向发动机及时地供应各种工况下所需要的燃油量。

二、燃油供给系统的工作原理

液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。

三、各部件的结构和工作原理 1.电动燃油泵

电动燃油泵的功能是从油箱中吸入燃油，将油压提高到规定值，然后通过供给系统送到喷油器。

按结构的不同分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和侧槽式等。按安装位置的不同分为内装式和外装式。

内装式电动燃油泵安装在油箱内部，优点是不易产生气阻和泄漏，有利于热油输送，且工作噪声小；

外装式电动燃油泵串联在油箱外部的输油管路中，容易布置，但噪声大，且易产生气泡形成气阻，外装式一般采用滚柱式电动燃油泵。

电动燃油泵主要由永磁式驱动电动机、泵体和外壳三部分组成。燃油泵中设有一安全阀，燃油泵工作压力升高到400kPa时，安全阀打开，燃油泵出油腔同时与吸油腔相通，燃油在泵内循环，避免供油压力过高。

为了防止发动机停转时，供油压力突然下降而引起燃油倒流，在燃油泵出

油口安装了单向阀。

当发动机熄火时，燃油泵停止转动，单向阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力，有利于发动机再次启动。

2.汽油滤清器

汽油滤清器的作用是滤除汽油中的杂质，防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件。

它装在电动汽油泵之后的输油管路中。它由纸质滤芯再串联一个棉纤维过滤网制成，过滤能力较大，有很好的滤清效果，能滤去直径大于0.01mm的杂质。

其外壳为密封式铁壳，有一定的耐压能力。

在正常使用情况下，这种汽油滤清器的使用寿命较长，汽车每行驶40000km才需更换。

3.汽油压力调节器

汽油压力调节器的作用是根据进气歧管压力的变化来调节进入喷油器的汽油压力，使两者保持恒定的压力差，压力调节在250kPa到300kPa范围内。

汽油压力调节器一般位于分配油管的一端，由金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室，弹簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧预紧力，而且取决于进气歧管内的气体压力。

4.汽油脉动阻尼器

汽油脉动阻尼器的作用是减小汽油管路中的压力波动，并抑制喷油器或汽油压力调节器在开启与关闭过程中产生的压力脉冲噪声。

汽油脉动阻尼器采用膜片与弹簧组成的缓冲装置，膜片将内腔分为空气室

和燃油室，当油压脉动的汽油进入脉动阻尼器时，该脉动压力通过膜片传给弹簧而被吸收，从而起到缓冲作用。

5.喷油器

喷油器的功能是根据ECU的控制信号向进气歧管、进气总管内喷射定量的雾化汽油。

喷油器按用途和工作条件的需要，有很多种形式，按结构形式分有针轴式、球阀式、片阀式；按驱动方式可分为电压驱动和电流驱动两种形式，按阻值分有高阻值和低阻值两种。

6.冷启动喷油器

冷启动喷油器安装在进气总管上，其功能是发动机在低温启动时投入工作，以改善发动机的低温启动性能。

§2-3空气供给系统一、空气供给系统的功用

功用是为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量进入气缸的空气量。

二、空气供给系统的组成

空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、节气门位置传感器、进气总管、进气歧管、温度传感器等组成。

1、空气流量计

空气流量计应设置在空气滤清器和节气门体之间。

常用的空气流量计有翼片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计4种类型。

(1)翼片式空气流量计

翼片式空气流量计由翼片部分、电位计部分及接线插头组成。

翼片部分由测量叶片、缓冲叶片组成。测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转。

电位计部分主要由平衡配重、滑臂、回位弹簧、调整齿圈和印制电路板等组成。

由于电位计与测量叶片是同轴的，所以当叶片偏转时，电位计滑臂必然转动。

由于转轴一端装有螺旋回位弹簧，当其弹力与吸入空气气流对测量叶片产生的推力平衡时，叶片就会处于某一稳定偏转位置，而电位计滑臂也处于镀膜

电阻的某一对应位置。

电位计滑臂对电源的分压输出即代表此时的空气流量。

把此电压经A/D(模拟/数字)转换后送微机，微机依据空气量的多少，经过运算、处理，确定应该喷射的汽油量，并经执行器控制喷油，从而得到最佳空燃比。

这种空气流量计的结构简单、可靠性高，但进气阻力大，响应较慢且体积较大。

(2)卡门旋涡式空气流量计

与叶片式空气流量计相比，卡门涡旋式空气流量计具有体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点。

所谓卡门旋涡，是指在进气管道中央放置一个锥状涡流发生器，当空气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生卡门旋涡的涡流串，测出卡门旋涡的频率便可感知空气流量的大小。

它主要有光电式和超声波式。① 光电式卡门旋涡空气流量计

它是利用光电效应原理进行信号检测与转换的。它主要由管路、旋涡发生器、整流栅、导孔、金属箔板弹簧、发光二极管(LED)、光敏晶体管等部分组成。

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动。

发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

② 超声波式卡门旋涡空气流量计

该空气流量计中使用了超声波传感器。

所谓超声波，是指频率高于20kHz，人耳听不到的机械波。

在卡门旋涡发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。因卡门旋涡对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚，而产生相位差。

对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，即代表体积流量的电信号输出。

(3)热线式空气流量计

热线式空气流量计的基本构成包括：取样管、铂金丝、温度补偿电阻、控制电路及壳体等。

根据安装的部位不同，可分为主流测量方式和旁通测量方式。

主流式热线空气流量计的铂金丝和进气温度传感器都安装在主气道中的取样管内。

旁通式热线空气流量计是将铂金丝绕在陶瓷芯管上，并置于旁通气道内。当发动机启动后，空气流过铂金丝周围，使其热量散失，温度下降，桥式电路失去平衡，其输出电位差发生变化；

控制电路根据电桥输出电位差的变化调整加热电流，使电桥处于新的稳定状态，并且在电阻上得到代表空气流量的新的电压输出。

2、进气压力传感器

采用速度-密度方式检测进气量的电控汽油喷射系统，是利用进气歧管压力

传感器来间接地测量发动机吸入空气量的。

3、节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出，以便ECU控制喷油量。

节气门位置传感器有开关式和滑动电阻式等类型。(1)开关式节气门位置传感器

这种节气门位置传感器结构比较简单，价格低廉，但其输出是非连续的，检测性差。

(2)滑动电阻式节气门位置传感器

电位器的动触点(即节气门开度输出触点)随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与节气门开度成比例的线性电压输出。

§2-4 电子控制系统一、电控单元(ECU)接收传感器或其他装置输入的信息，存储、计算、分析处理信息；输出执行命令；ECU不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前角控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制系统等多项控制功能。

ECU主要由输入回路、A/D转换器、微处理器和输出回路和总线等组成。

修正用 传感器 曲轴位置传感器 水温传感器 氧传感器 爆燃传感器 节气门位置传感器 其他传感器 ECU 基本测量用 用于检测空气量 传感器 用于检测发动机转速 电磁喷油器 电子点火 怠速控制 废气再循环 其他控制

电子控制系统(1)输入回路

从传感器输出的信号输入ECU后，首先通过输入回路，其中数字信号直接输入微处理器。

模拟信号则由A/D转换器转换成数字信号之后再输入微处理器。(2)A/D转换器

由传感器输入的模拟信号，微处理器不能直接处理，要用A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再输入微处理器。

（3）微处理器

微处理器的功能是根据发动机工作的需要，把各种传感器送来的信号用内存的程序(微机处理的程序)和数据进行运算处理，并把处理结果如燃油喷射控制信号、点火控制信号等送往输出回路。

二、传感器

1、发动机转速和曲轴位置传感器

空气流量计检测的是单位时间内的空气流量，为确定每次循环符合最佳空燃比，应求得每次循环吸入的空气量。

即在已知单位时间空气流量的基础上，应检测发动机转速。

为选取合适的喷油时刻和点火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故设发动机转速与曲轴位置传感器。

发动机转速与曲轴位置传感器有多种形式，常用的有磁感应式、光电式、霍尔等。

(1)磁感应式

传感器由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定在分电器壳体上。

永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转时，由于转子凸起与托架间的磁隙不断发生变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈中便产生感应电压，并以交流形式输出。

(2)霍尔式传感器

触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴带动旋转，叶片不断地

进出磁场的空气隙。

叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电压。

当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通。此时，传感器无霍尔电压输出。

(3)光电式传感器

光电式传感器主要由发光二极管、光敏二极管、信号盘和控制电路组成。发光二极管、光敏二极管和控制电路都装在固定底板座上，发光二极管与光敏二极管位置相对，分别位于信号盘的两侧。

当信号盘挡住发光二极管的光线时，光敏二极管截止，控制电路输出低电压。当缝隙对准发光二极管与光敏二极管时，光线照射到光敏二极管上，控制电路输出高电平。

2、氧传感器

氧传感器安装在排气管内。由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，所以在电子控制汽油喷射系统中广泛使用氧传感器。

氧传感器随时将检测的氧浓度反馈给电控装置，电控装置据此判断空燃比是否偏离理论值，一旦偏离，就调节喷油量，以控制空燃比收敛于理论值。

(1)二氧化钛(TiO2)氧传感器

这种氧传感器是一种体电阻型气敏传感器。

它是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的氧化物半导体材料二氧化钛在与氧气接触时产生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻值发

生变化的原理工作的。

它的工作过程是：当排气中氧含量较高时，二氧化钛的阻值增大；反之，当排气中氧含量较低时，二氧化钛的阻值减小。

(2)二氧化锆(ZrO2)氧传感器

二氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即二氧化锆固体电解质管。当锆管接触氧气时，氧气透过多孔铂膜电极，吸附于二氧化锆，并经电子交换成为负离子。

由于锆管内表面通大气，外表面通排气，其内外表面的氧气分压不同，则负氧离子浓度也不同，从而形成负氧离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。

当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势，所以二氧化锆氧传感器的本质是化学电池，亦称氧浓差电池。

3、爆震传感器

爆震传感器的功用是把爆震时传到缸体上的机械振动转化成电压信号，输入ECU作为爆震控制信号。

常用的爆震传感器可分为共振型和非共振型两种。① 共振型压电式爆震传感器

选择振荡片的固有频率与被测发动机爆震时的振动频率一致，则当爆震发生时两者共振，压电元件有最大谐振输出。

② 非共振型压电式爆震传感器

非共振型压电式爆震传感器实际是一种加速度传感器。它是以接收加速度信号的形式来检测爆震的，这种传感器与共振型传感器的不同之处在于：它内部

无振荡片，但设置了一个配重块。配重块以一定预应力压紧在压电片上。

当发动机产生爆震时，配重块就以一正比于加速度的交变力施加在压电片上，从而产生输出信号。

三、开关信号(1)启动信号(STA)此信号用来判断发动机是否处在启动状态，启动时，由于进气管内混合气流速慢、温度低，因此汽油的雾化、蒸发较差。

为了改善启动性能，在启动发动机时必须加浓混合气。ECU接收到电信号，确认发动机处于启动状态时，将自动增加喷油量。

(2)空挡启动开关信号(NSW)在装有自动变速器(A/T)的汽车中，ECU用这个信号区别变速器是处于“P”或“N”(停车或空挡)，还是处于“L”、“2”、“D”或“R”挡行驶状态。

NSW信号主要用于怠速系统的控制。(3)空调信号(A/C)A/C空调信号用来检测空调压缩机是否工作。

空调压缩机工作时，向微机输送高电平信号，ECU根据A/C信号控制发动机怠速时的点火提前角、怠速转速和断油转速等。

§2-5 燃油喷射控制

一、喷油器的控制和工作原理

燃油喷射式发动机所需的燃油是燃油泵和喷油器供给的。

当发动机工作时，各传感器将信号输入ECU，ECU根据各输入信号的电平状态，经运算判断后输出控制信号，控制三极管导通或截止。

二、喷油正时

喷油正时就是喷油器什么时候开始喷油的问题。

1、多点间歇喷射

多点间歇喷射分同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型。① 同时喷射

所有的喷油器并联连接，ECU根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油器控制信号，控制功率三极管的导通和截止，从而控制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。

通常曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷射一次，在发动机的一个工作循环中喷射两次。

由于这种喷射方式是所有各缸喷油器同时喷射，所以喷油正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有什么关系。

其缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳，有可能造成各缸的混合气形成不一样。

同时喷射正时图 ② 分组喷射

分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2到4组。

四缸发动机一般把喷油器分成两组，由微机分组控制喷油器，两组喷油器轮流交替喷射。

每一工作循环中，各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机每转一周，只有一组喷射。

分组喷射正时图 ③ 顺序喷射

顺序喷射也叫独立喷射。曲轴每转两周，各缸喷油器都轮流喷射一次，且像

点火系统一样，按照特定的顺序依次进行喷射。

顺序喷射方式由于要知道向哪一缸喷射，因此应具备气缸判别信号。因此当微机根据判缸信号、曲轴位置信号，确定该缸是排气行程且活塞行至上止点前某一喷油位置时，微机输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷射。

顺序喷射可以设立在最佳时间喷油，对混合气的形成十分有利，因此它有利于提高燃油经济性和降低有害物的排放。

顺序喷射正时图

三、喷油量的控制 ① 启动时喷油控制

发动机启动时的基本喷油时间不是根据进气量(或进气压力)和发动机转速计算确定的，而是ECU根据启动信号和当时的冷却水温度，计算出启动时的喷油持续时间。

② 启动后的喷油控制

发动机转速超过预定值时，ECU确定的喷油信号持续时间满足下式： 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值

式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和。A.基本喷油量的控制

根据发动机转速信号和进气管压力信号确定喷油量，是以进气量与进气管压力成正比为前提的，这一前提只在理论上成立。

实际工作中，进气脉动使充气效率变化，进行再循环的排气量的波动也影响进气量测量的准确度。B.启动后喷油量的修正

在确定基本喷油时间的同时，ECU由各种传感器获得发动机运行工况信息，对基本喷油时间进行修正。a.启动后加浓

发动机完成启动后，点火开关由启动(STA)位置转到接通点火(ON)位置，或发动机转速已达到或超过预定值，ECU额外增加喷油量，使发动机保持稳定运行。喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。b.暖机加浓

冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓混合气。

在冷却水温度低时，ECU根据水温传感器(THW)信号相应增加喷射量。c.进气温度修正

通常以20℃为进气温度信号的标准温度，低于20℃时，空气密度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；

进气温度高于20℃时，空气密度减小，ECU使喷油量减少，以防混合气太浓。d.大负荷加浓

发动机在大负荷工况下运转时，要求使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷增加喷油量。

发动机负荷状况可以根据节气门开度或进气量的大小确定，故ECU可根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器输送的信号判断发动机负荷状况，决定相应增加的燃油喷射量。

大负荷的加浓量约为正常喷油量的10%到30%。有些发动机的大负荷加浓量还与冷却水温度信号(THW)有关。e.过渡工况修正

发动机在过渡工况下运行时(即汽车加速或减速行驶)，为获得良好的动力性、经济性、响应性，空燃比应作相应变化，即需要适量调整喷油量。f.怠速修正(只用于D型EFI系统)在D型EFI系统中，决定基本喷油时间的进气管压力，在过渡工况时，相对于发动机转速将产生滞后。

怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长，怠速就越不稳定。

随进气压力增大或转速降低，增加喷油量；随进气压力减少或转速增高，减少喷油量。g.断油控制 ① 减速断油

发动机在高速下运行急减速时，节气门完全关闭，为避免混合气过浓、燃料

经济性和排放性能变差，ECU停止喷油。

当发动机转速降到某预定转速之下或节气门重新打开时，喷油器投入工作。② 发动机超速断油。

为避免发动机超速运行，发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停喷。电子控制自动变速器用到的信号输入装置有传感器和开关，产生的信号一般有脉冲、模拟、开关3种形态。

速度传感器产生脉冲信号，温度传感器产生模拟信号，选择开关则产生开关信号。

§2-6 点火控制

一、控制点火系统的组成

控制点火系统主要有ECU、传感器、各种控制开关、点火线圈、火花塞和点火执行器组成。

1、传感器

凸轮轴位置传感器是确定曲轴基准位置和点火基准的传感器，它保证ECU控制点火系统正常工作最基本的信号。

空气流量传感器是确定进气量大小的传感器，该信号除用来计算基本喷油量外，还用作负荷信号来计算和读取基本点火提前角。

进气温度传感器信号反映发动机吸入空气的温度，利用该信号对基本点火提前角进行休整；另外利用该信号控制启动和发动机暖机期间的点火提前角。节气门位置传感器将节气门开度转换成电压信号，以便ECU利用该信号和车速传感器信号来综合判断发动机所处的工况（怠速、中等负荷、大负荷或减速），并对点火提前角进行修正。

爆震传感器用于点火提前角闭环控制系统，利用该信号来判断发动机是否发生爆震，从而对点火提前角进行修正。各开关信号用于修正点火提前角。

2、ECU ECU是燃油喷射控制系统和点火控制系统的控制核心，存储了该型号发动机在各种工况下的最佳点火提前角，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号。

3、点火控制器

点火控制器是控制点火系统的功率输出级，它接受ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。

二、点火时刻的控制过程

实际点火提前角＝初始提前角+基本提前角+修正提前角

起动期间:固定值 起动后

基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定

点火提前角的修正：

部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号修正。

满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震。

最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则发动机很难正常运转。

三、闭合角的控制

闭合角控制电路的作用是：根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保

证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间，防止一次侧储能下降，确保点火能量。

点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。

四、发动机爆震的控制

最常见的是利用发动机的爆震信号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角；

爆震传感器将发动机的爆震状况反馈给ECU，一旦爆震程度超过规定的标准，ECU立即发出点火系统推迟点火；当爆震程度低于规定的标准时，ECU又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态。

§2-7 怠速控制

怠速一般是指发动机对外无功率输出时，以最低转速运转。

怠速转速过高，会增加燃油消耗量。因此，怠速转速应尽可能低。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，考虑所有怠速使用条件下，如冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速的变化，使发动机怠速不稳甚至会引起熄火现象。怠速时，节气门处于关闭状态，空气通过节气门缝隙及旁通节气门的怠速调节通道进入发动机，由空气流量计（或进气歧管压力传感器）检测该进气量，并根据转速及其它修正信号控制喷油量，使转矩与发动机本身内部阻力矩相平衡，保证发动机在怠速下稳定运转。当发动机的内部阻力矩发生变化时，怠速运转转速将会发生变化。发动机怠速控制装置的功能就是自动维持发动机怠速稳定运转。

一、怠速控制原理

ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速保持在目标转速附近。

二、节气门直动式控制

节气门直动式怠速控制装置是通过控制节气门开启程度，调节空气流通的面积，达到控制进气量，实现怠速控制的

三、旁通空气式控制

为了控制发动机怠速运转的速度，根据来自发动机ECU的信号，怠速控制阀

增加或减少流过节气门旁通通道的空气量。

§2-8 汽油机进气控制

一、进气惯性增压控制系统

进气惯性增压控制系统，是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。

二、动力阀控制装置

动力阀控制装置是安装在进气管上，控制进气管空气通道的大小。它可以根据发动机不同负荷来改变进气量，以改善发动机的性能。

小负荷时，真空电磁阀控制动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率，来提高燃油经济性；大负荷时，真空电磁阀打开，进气通道变大，发动机输出大功率。

三、废气涡轮增压控制

利用废气排出时的流速，驱动涡轮旋转，涡轮旋转使进气管中的气流增加而增压。

发动机所需要的增压压力目标值大小由ECU根据发动机的运行情况（如加速情况、冷却水温度、爆震状况和进气空气量等）确定。增压压力由进气管压力传感器检测，并作为反馈信号输入ECU，ECU根据其与增压压力目标值的差值，发出不同占空比的脉冲信号（频率为20Hz），控制电磁阀平均开始时间的长短，以调节真空膜盒中的控制压力的大小，控制废气涡轮增压器废气放气阀的开度或可变喷嘴环的角度，从而控制增压器的轮速，产生发动机所需的目标值增压压力。

§2-9 汽油机的排放控制

汽车发动机作为一个大气污染源，应该采取各种有效措施予以治理和改造。现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染，如三元催化转换、废气再循环（EGR）、活性碳罐蒸发控制系统等。

一、废气再循环控制

废气再循环简称为 EGR（Exhaust Gas Recirculation）系统，是目前用于降低NOx排放的一种有效措施。它是将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送入进气系统的排气进行最佳的控制。EGR系统净化NOx的基本原理是：排气中的主要成分是CO2、H2O和N2等，这三种气体的热容量较高。当新混合气和部分排气混合后，热容量也随之增大。在进行相同发热量的燃烧时，与不混合时相比，可使燃烧温度下降，这样就抑制NOx生成，因为NOx 主要是在高温富氧的条件下生成的。

但是过度的废气再循环，使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，将会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，再循环的废气将会明显降低发动机的性能。

因此应根据发动机结构、工况及工作条件的变化自动调整参与再循环的废气量，并选择NOx排放量多的发动机运转范围，进行适量的EGR控制。通常，EGR的控制指标采用EGR率表示，其定义如下

EGR率 =[ EGR气体流量/（吸入空气量+EGR气体流量）]×100%

1、固定EGR率的电子式EGR控制：

在发动机工作时，ECU根据各传感器，如曲轴位置传感器、冷却液温度传感

器、节气门位置传感器、点火开关等送来的信号，确定发动机目前在哪一种工况下工作，以输出指令，控制废气再循环电磁阀打开或关闭，从而控制废气再循环控制阀打开或关闭，使废气再循环进行或停止。

2、可变EGR率的电子式EGR控制：

可变EGR率废气再循环控制的工作原理是：根据发动机台架试验确定的EGR率与发动机转速、进气量的对应关系，将有关数据存入发动机ECU内的ROM中。发动机工作时，ECU根据各种传感器送来的信号，确定发动机在哪一种工况工作，经过查表和计算修正、输出适当的指令，控制电磁阀的开度，以调节废气再循环的EGR率。

3、闭环控制式的EGR控制：

新鲜空气经节气门进入稳压箱，发动机排气中的一部分（还流废气）经控制阀进入稳压箱，稳压箱中设置有EGR率传感器，它对稳压箱中新鲜空气与废气所形成的混合气中的氧气浓度不断地进行检测，并将检测结果输入ECU。ECU经过分析计算后向控制阀输出控制信息，不断地调整EGR率，使废气再循环的 EGR率时刻在ECU的控制下保持在理想状态，从而有效地减少NOx的排放量。二、三元催化转换控制

该装置装发动机排气管前，把发动机排放废气中的有害气体转化成无毒气体。

三元催化转换器所用的催化剂是铂（或钯）和铑的混合物，催化剂理想工作温度为400~800度。

三元催化转换器只有在理论空燃比14.7附近很窄的范围内工作时，其转换效率才能达到最佳。

三元催化转换器能对排气中的CO、HC、NOx同时进行净化处理。化学反应为： 2NO + 2CO = N2 + 2CO2 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O 2CO + O2 = 2CO2

三、活性碳罐蒸发污染控制

为了防止燃油蒸汽直接排向大气而产生污染，同时提高燃油的经济性而采用的装置。

油箱的汽油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳。在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀上部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，而碳罐控制电磁阀受ECU控制。

§2-10 故障自诊断系统一、自诊断系统的功能及工作情况

发动机运转过程中，ECU内部的故障自诊断电路随时监测各个传感器和执行器的工作状况，一旦发现传感器或执行器参数异常或功能失效时，系统就会接通仪表盘上的故障指示灯电路。

系统同时将检测到的故障内容以故障码的形式存储在RAM中，以便维修人员读取。

二、故障码的显示

故障码是用数字代表出现故障的系统或故障的大致范围。不同的厂家，故障码有所不同，读取方法也不完全一样。常见的有：

1、脉冲电压显示

1）、电压脉冲宽度相同，十位与个位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较长的暂停时间。

2）、电压脉冲宽度不同，宽脉冲表示十位，短脉冲表示个位，十位与个位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较长的暂停时间。

3）、电压脉冲宽度相同，位与位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较宽的电压脉冲。

4）、脉冲电压不同，5V的电压脉冲表示十位，0V的电压脉冲表示个位，故障码与故障码之间以较长的2.5V电压区分。

2、数字显示

故障码以数字的形式显示在组合仪表的显示屏上。

3、发光二极管显示

发光二极管显示法的二极管一般装在ECU上，根据二极管数量的不同，分个二极管显示式、2个二极管显示式和4个二极管显示式。

1个二极管的与仪表板上的故障指示灯闪烁表示法相同；

2个二极管中，红色的显示十位，绿色的显示个位；

4个二极管则采用8、4、2、1码方式显示；

§2-11 安全保险功能和备用系统一、安全保险功能

当电控发动机某一传感器、执行器或控制部分出现故障时，如果ECU仍然按原来的方式控制发动机运行，就可能使发动机或其他部件也出现故障。例如，发动机点火系统出现故障时，ECU仍控制喷油器继续喷油，混合气过浓，未燃烧的混合气进入排气净化装置（三元催化器）后，继续燃烧，使三元催化器温度急剧升高而损坏。

为了避免这种情况的发生，ECU系统一般会启动安全保险功能。手提电脑的备用电池，电脑的UPS等就是类似的安全保险功能。

二、备用系统

当ECU内的控制系统出现故障时，备用系统立即启动，用固定的信号进行控制。该系统仅仅只能维持基本运行性能，而不能保持正常的运行性能。

1、启动备用系统条件

（1）、当微处理器停止输出点火正时控制信号时。

（2）、当进气歧管压力信号电路出现开路或短路时。

2、备用系统工作状态

当ECU的监视器监测到微处理器出现异常时，先接通故障检查指示灯，提醒驾驶员注意，同时自动转换到备用系统工作状态。

备用系统是个简易的控制系统，主要是根据启动信号和怠速触点状态，选择一固定喷油时间和点火提前角进行控制。由于不是最佳参数，故只能维持基本运行性能，使车辆继续行驶，而不能保持正常的运行性能。

§2-12 柴油机电子控制系统一、概述

国际上受日益严格的排放法规限制，目前柴油机电子控制技术在国外达到60%--90%。

柴油机电子控系统组成，与汽油机一样仍然有信号输入装置、电控单元ECU、执行器三部分。

柴油机电子控系统的技术特点：一是其关键技术和在柴油喷射电控执行器上；二是柴油电子控制喷射系统的多样化。

二、电控柴油喷射系统分类

电控柴油喷射系统按直接控制的量来分有位置控制和时间控制两类。

位置控制保留了传统的喷油泵、高压油管和喷油器，以及喷油泵中的齿条齿圈、滑套等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置控制由原来的机械调速器改为微处理器控制；时间控制系统可以保留原来的喷油泵、高压油管和喷油器，也可以用新型的高压燃油系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射。

三、电子控制柴油喷射系统的控制原理

ECU根据各传感器（包括发动机转速、加速踏板位置、齿条位置、喷油时刻、车速及进气压力、进气温度、冷却水温及燃油温度传感器）实时检测到的发动机运行参数，与ECU中预先存储的参数值或图谱相比较，按其最佳值或计算后的目标值把指令输送给执行器。执行器根据ECU的指令，控制喷油量和喷油正

时。

1、喷油量控制

是由ECU控制电动调速器中的控制套筒的位置来实现增减喷油量。ECU根据加速踏板位置和发动机转速传感器送来的信号，首先算出该工况下的基本喷油量；其次，根据进气压力、进气温度、冷却水温传感器、起动机和空调器等信号，对该基本喷油量进行修正；并且还有根据溢流环位置传感器的信号进行反馈修正，以确定最佳喷油量。

2、喷油时刻的控制

ECU按发动机转速和加速踏板的位置确定出基本喷油时刻，然后根据进气压力、冷却水温度、起动信号和正时器活塞位置信号等，对该时刻加以补充修正，最后确定出与各工况相适应的喷油时刻控制信号，并以该信号控制喷油正时控制阀的工作。

3、怠速转速的控制

ECU根据加速踏板位置传感器、车速传感器、起动信号以及发动机转速信号等，决怠速控制何时开始进行；另外还根据水温传感器、空挡开关和空调器等信号，计算出此时的目标怠速转速，并计算出与该转速相适应的喷油量；还根据发动机转速的反馈信号，不断对喷油量进行修正，以确保发动机在目标怠速转速下稳定运转。

4、进气节流控制

是通过ECU控制电磁阀来控制进气节流阀控制怠速进气量，停车时关断进气降低怠速噪声停机振动。

5、预热塞通电控制

通过ECU控制预热塞的通电时间来提高柴油机低温起动和低温怠速运转。

6、废气再循环控制

减少排气中的NOx排放量，与汽油机电控系统相同。

7、涡轮增压

柴油机的转速不易提高，要提高输出功率，必须增大柴油机的转矩，而采用废气涡轮增压是增大功率的一种有效手段。

8、自诊断和安全功能

ECU控制系统具有故障自诊断功能，当系统发生异常时，系统采用指示灯点亮的方式来报警。

柴油机电控系统

§3-1 自动变速器的分类和基本结构

一、概述：变速器是一种满足汽车在不同工况需要不同转速和扭矩等要求的装置。

自动变速器的采用，使汽车的驾驶变得方便，乘着舒适性大大提高。轿车自动变速器的装车率，日本高达78%，美国为70%，德国为62%，中国为24%。

1、自动变速器的作用

（1）自动适时地换挡

（2）减轻驾驶员的劳动强度

2、自动变速器的优点

(1)汽车起步平稳，能吸收、衰减振动与冲击；提高乘坐的舒适性。(2)自动适应行驶阻力和发动机工况的变化，实现自动换挡，有利于提高汽车的动力性和平均车速。

(3)液力变矩器使传动系的动载荷减小，提高了汽车的使用寿命。(4)驾驶操纵简单，实现换挡自动化，有利于行车安全。(5)能以较低的车速稳定行驶，提高车辆在坏路上的通过性。(6)减少了废气污染。

二、分类

自动变速器的驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构形式、变矩器的结构类型

及换挡控制形式等都有不同之处。

1、按结构分类：液控液压式自动变速器、机械无级自动变速器和电控液压式自动变速器三种。

2、按汽车驱动方式分类 ：前轮驱动自动变速器和后轮驱动自变速器。

以上两种为书上的分类，其实还有很多分类。就象人的分类一样，可以按性别，年龄，身份，高矮，胖瘦，地域，国籍，肤色等。

3、按自动变速器前进挡位数分类 ：2挡自动变速器、3挡自动变速器、4挡自动变速器等。

4、按变矩器的类型分类 ：普通液力变矩器式、综合液力变矩器式和带闭锁离合器的液力变矩器式自动变速器三种。

5、按齿轮传动机构的类型分类：普通齿轮式和行星齿轮式两种。

6、按控制方式分类：全液压自动变速器和电子控制自动变速器两种。

7、按工作原理分类 ：液力自动变速器(AT)、机械自动变速器(AMT)和无级自动变速器(CVT)三种。

三、基本结构

现代汽车自动变速器多由以下几部分组成：液力变矩器、油泵、行星齿轮机构、液压自动换挡控制系统、电控装置、冷却和滤油装置以及变速器油等。

§3-2 液力变矩器

一、液力变矩器的作用

液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。它是通过工作轮叶片的相互作用，引起机械能与液体能的相互转换来传递动力，通过液体动量矩的变化来改变转矩的传动元件，具有无级连续改变速度与转矩的能力。

二、液力偶合器的工作原理

液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。

液力偶合器的基本构件是具有若干径向平面叶片的、构成工作腔的泵轮和涡轮。

动力传递的原理

如果准备两台电风扇，将它们相对放置，间距几厘米，然后接通其中一台电风扇电源，则另外一台电风扇也会以同样方向旋转。

三、液力变矩器的结构和工作原理

汽车的液力变矩器由泵轮，涡轮和导轮组成。

泵轮为主动件，它与飞轮连接；涡轮为被动件，它与变速器输入轴连接；导轮介于两轮的液流之间，它与变速器的壳体导管连接。

液力变矩器的结构与偶合器的区别是在泵轮与涡轮之间增加了一个固定在单向离合器上的导轮。

§3-3行星齿轮变速系统一、行星齿轮变速系统的作用和分类

单排行星齿轮

单排行星齿轮机构由太阳齿轮、内齿圈（内齿轮）、行星齿轮架和行星齿轮。单个行星排是两个自由度机构，单行星排的输入与输出轴可实现减(超)速、等速或反转(倒挡)，即两个前进一个倒车的3个排挡。

若一种齿轮固定，另一种齿轮作驱动轮，则剩下的一种齿轮就可以变速转动输出动力。

固定的方法是：内齿轮采用制动器，太阳齿轮采用单向离合器，行星齿轮的固定是指固定行星齿轮支架。实际行星齿轮变速器中是多个行星排的组合轮系。

行星齿轮机构简图

二、几种典型的行星齿轮变速器

目前自动变速器中的行星齿轮变速器大多为三自由度结构，主要有三类：即辛普森(Simpson)式、拉维娜(Ravigneaux)式及CR—CR式。1)辛普森结构

这是以发明者Simpson工程师命名的结构，其结构特点是由两个完全相同齿轮参数的行星排组成，如图所示。

优点是齿轮种类少、加工量少、工艺性好、成本低； 以齿圈输入、输出，强度高，传递功率大； 无功率循环，效率高； 组成的元件转速低，换挡平稳。

辛普森3挡行星齿轮变速器

4挡辛普森结构 2)拉维娜结构

拉维娜行星齿轮机构是由一个单行星排与一个双星行星排组合而成的复合式行星机构。

拉维娜行星齿轮机构共用一行星架、长行星轮和齿圈，故它只有4个独立元件。

其特点是构成元件少、转速低、结构紧凑、轴向尺寸短、尺寸小、传动比变

化范围大、灵活多变、适合FR式布置。

拉维娜结构 3)CR-CR结构

CR-CR结构是指将2组单行星排的行星架C和齿圈R分别组配的变速器，其特点是变速比大、效率高、元件轴转速低。

§3-4 液压控制系统一、液压控制系统的功用

液压系统是自动变速器的重要组成部分，为液力变矩器提供传动介质，完成变速器自动换挡控制。

同时，它还保证变速器各部分的润滑，使变速器得到可靠的散热和冷却。可见，液压系统起到传动、控制、操纵、冷却和润滑等功能。

二、液压系统的组成

自动变速器的液压系统由动力源、执行机构、控制机构、冷却润滑系统等组成。

汽车排放污染与控制 篇6

关键词:汽车排放物成分危害控制

0 引言

随着汽车工业的不断发展和汽车保有量的急剧增加,汽车排放对大气的污染日趋严重。据环保部门的研究结果,北京市机动车排放对大气污染物中CO、HC、NO的分担率分别为63.4%、73.5%和46%;上海市中心地区机动车排放对大气中CO、HC、NO的分担率分别为86%、96%和56%。许多国家的大中城市的空气污染有五成以上来源于汽车所排出的废气。因此,必须严格控制汽车的排放污染,研究汽车排放污染的防治技術也成了当前的重要课题。

1 汽车排放污染物的主要成分及其危害

汽车排放的污染物主要是一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NOx和微粒(碳烟、铅化合物等)等,它们对人类造成了很大的危害:

CO是发动机中因空气供给不足或其他原因造成的不完全燃烧时所产生的一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。CO被吸入人体后,与肺里的血红蛋白结合,致使人体缺氧、引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重时造成死亡。

HC是汽车发动机排气中的未燃部分。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响。但是当Hc和NO2混合在一起,经强烈阳光照射后产生的高浓度臭氧,会对人的眼睛、呼吸器官及皮肤等产生强烈的刺激。

NOx是空气中的N2与O2在高温高压条件下反应生成的。NO2有剧烈的毒性,会刺激人的眼睛和呼吸道,引起喘息、支气管炎及肺气肿等。此外,NOx与HC受阳光照射后产生化学反应,形成光化学烟雾。光化学烟雾不仅对人体有害,还会损害植物、降低大气能见度等。

微粒的排放对汽油车来说主要是铅化合物、硫酸盐和低分子物质。铅化合物被人吸入并积累到一定程度时,会影响造血功能,造成贫血及使心、肺等器官发生病变。对于柴油车,微粒的排放主要是碳烟及其所吸附的高分子有机物。它除了本身对人的呼吸系统有害之外,还会妨碍车辆驾驶员和行人的视线,成为引发交通事故的因素。

2 汽油机排放控制技术

2.1 三元催化转换技术 三元催化转换器中装有促使废气中有害物进行氧化或还原反应的催化剂(铂、铑和钯)。当废气流经催化器时,通过化学反应使有害气体转化为无害气体。催化转换器的净化效果受混合气浓度和工作环境温度的影响。为提高转化效率,可采用以下措施:

2.1.1 冷机时稀薄燃烧 发动机冷机时,催化剂活性较差,不利于降低HC的排放。这时,降低HC的排放成为主要课题。在采用的方法中,稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃比的稀薄化,在进气口内设置涡流控制阀,改善发动机进气系统,提高充气效率;改进发动机燃烧系统,合理组织燃烧室内的气体流动,促进火焰传播,改善着火稳定性,使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧,从而降低HC的排放量。

2.1.2 减少未燃HC 活塞的第一道环岸脊(指第一道环槽至活塞顶之间的区域)和气缸壁之间,燃烧的火焰不能达到,此区域内的未燃HC直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置,即减小第一道活塞环岸的高度,可以减少活塞环与缸壁间的容积,从而减少未燃HC的排放。

为减少活塞环槽的磨损,一般情况下,对活塞表面实施氧化铝镀膜处理,但由于在活塞表面易形成许多细孔,被吸附的HC在发动机排气行程时排出机外。为解决这一矛盾,在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时,只对活塞环槽进行处理,活塞顶面不进行处理,有利于进一步降低HC的排放。

2.1.3 提高催化剂的早期活性 为促使催化剂的早期活性,有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属,如在催化剂中提高铂的含量,同时提高空燃比的稀薄化,是降低催化剂活性温度的有效手段。

2.1.4 催化剂强制加热 使用电加热催化剂(EHC)和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量,促使催化剂升温,即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC采用电流预热的方法,可使金属载体的催化器在发动机起动后的5～10s内达到催化剂的起燃温度,从而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。EHC已达到实用化水平,但其电气系统较复杂。EGC的原理是在发动机起动后,在浓空燃比状态下产生的CO等可燃成分与二次空气供给的氧气相混合,形成可燃混合气,在排气系统中设置排气燃烧器,通过火花塞点火装置,点燃未燃混合气,利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性,同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC成分。EGC技术虽然处于研制阶段,但其催化转化效率高,大有超过EHC之势。

2.2 废气再循环技术 废气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx排放的有效措施之一。它把一定数量的废气引入发动机的进气系统,使发动机混合气中惰性气体的比例增加。由于这些惰性气体有较高比热,使经再循环废气稀释的混合气的比热增高,致使发动机最高燃烧温度下降,由于再循环废气对新混合气的稀释,降低了混合气中氧气的浓度,因而废气再循环破坏了NOx的生成条件,从而有效抑制了NOx的生成。

2.3 二次空气供给技术 二次空气供给装置可将新鲜空气送入排气管内,利用废气中的高温,使排气中的HC和CO进一步氧化,达到排气净化的目的。

3 柴油机排气净化技术

柴油机排放污染主要是NOx和微粒,其排出的CO和HC仅为汽油机的1/10或更少。除废气再循环技术外,近年来,柴油机排放控制技术的发展主要围绕以下几个方面进行:

3.1 燃烧系统直喷技术 柴油机污染物的排放量很大程度上取决于气缸内的燃烧过程,改进燃烧过程的各个环节(如燃烧喷射系统、进气系统、进气口形状和燃烧室形状等)都会改善燃烧过程。燃烧系统直喷技术的燃烧效率高,比非直喷式系统节油5%～10%,但要求发动机吸入较多的空气。目前,这种技术基本上成熟,对控制柴油机排放污染起到了一定的作用。预计不久的将来,相比分隔式燃烧系统,直喷技术将占主导地位。

3.2 废气涡轮增压与中冷技术 废气涡轮增压技术是使发动机轻量化、提高输出功率的有效措施,也是现代柴油机的代表性技术。经废气涡轮增压后,进气温度提高,滞燃期缩短,混合气适当变稀,这些因素使噪声、CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是,进气温度上升使NOx增多,空气密度因温升而下降,也使进气量未达到期望的水平。于是出现了将增压后空气再进行冷却的中冷技术,使进气温度降低,循环进气量更大,NOx排放下降而功率进一步增加。采用废气涡轮增压与中冷技术是降低NOx和微粒、改善柴油机经济性和提高动力性的最佳措施。

3.3 燃油喷射高压化和多次喷射技术 燃油喷射系统是柴油机的心脏,也是发展最快的系统。新型的柴油机共轨燃油喷射系统,喷油压力普遍提高,其喷油压力可达140MPa。柴油机喷油压力越高,燃油和空气的混合就越好,排烟就越少。与此同时,将电子技术应用于燃油喷射过程也是一个发展方向。有些厂商已将电子技术应用到燃油喷射的控制上,非常精确地控制喷油量和喷油时间,以适应不同的道路工况,并且有的还具有自适应能力,可以补偿零件磨损和零件制造偏差引起的变化,以取得NOx、微粒排放量和燃油经济性之间的最佳配合。采用燃油多次喷射技术可以实现柔和燃烧,亦可减少柴油机碳烟与颗粒的排放。

3.4 排气后处理技术 柴油机排气后处理技术方案中,目前被认为较实用的有:氧化催化转化器、微粒捕集器和NOx还原催化转化器。其中,微粒捕集器是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。

4 汽车使用维修方面

4.1 提高驾驶员素质与科学的交通管理相结合 汽车驾驶员的驾驶技术对在用车的使用状况及排放性能的影响很大。随着汽车保有量的不断增加,驾驶员队伍不断扩大,驾驶员的业务素质也参差不齐。为了控制汽车使用过程中排放超标,驾驶员应做到在驾驶的过程中减少怠速运行时间、少用强制怠速、尽量减少制动次数、缓踩节气门、在允许范围内尽可能提高车速,同时还要合理选择润滑油、使用无铅汽油、保持发动机正常水温、严禁超载行驶。

随着我国机动车数量的不断增加,道路交通对机动车的排放也有很大影响。特别对大中城市而言,科学的交通管理和控制对减少机动车排放极为重要。在十分拥挤的交通环境中,汽车发动机大多在低速和怠速状况下运行,燃油没有充分燃烧,排放必然恶化。因此,治污和治堵是相辅相成的关系,应同步进行方能取得实效。在城市交通管理中,除了加快城市道路的建设外,还应采取合理的单行和限速措施,建立科学的路口信号控制系统。这样可以明显减少CO、HC、NOx和颗粒的排放量,降低油耗并保持较高的车辆通行量。

4.2 大力加强在用车辆的检查维护 新开发的车型逐步采用车载诊断系统,对车辆上与排放相关的部件的运行状况进行实时监控,确保实际运行中的汽车稳定达到设计的排放削减效果,并为在用车的检查维护制度提供新的支持技术。

维护制度是最经济、合理、科学、有效的控制在用车排放的措施。随着新车的排放法规不断加严,地方环保和车管部门应根据实际情况不断调整各车型的检测方法和检测频率,以保证所有机动车都得到很好的维护保养。

4.3 加速老旧车辆的更新换代 依据国家相关法律法规及汽车淘汰标准中有关污染物排放的条款规定,经修理和改造或采用排气污染控制技术后排放污染物仍超过国家规定的排放标准的车辆应坚决淘汰。

5 研制可替代能源的环保型汽车

要保持汽车工业持续发展,必须高度重视推动汽车环保技术,开发出可替代能源的环保型汽车,其主攻方向是使用替代能源,降低废气排放,减少燃油消耗。这是世界各国都在努力的方向。

目前我国环保型汽车研究的主要目标是:电驱动系统的可靠性及免维护性;电源动力蓄电池和提高比能量及比功率,达到长寿命、低成本、充电快捷方便、密封免维护;天然气内燃机驱动技术的可靠性,燃烧系统的合理性及储气装置的优化设计和混合动力型电动汽车的研究与开发等;采取有效措施降低环保型汽车的研究、设计、制造费用成本,最大限度地实现高可靠性和大众化价格等。

发展环保型汽车新产品,是有效治理人为环境污染的必要措施,是保护生态系统服务功能与实现可持续发展的重要途径,对维持人类与自然环境的和谐统一有着重要的现实意义和深遠的历史意义。

6 结束语

汽车排放控制是一项综合而复杂的课题。 首先应该采取机内净化措施,即通过改进发动机设计,采用电子控制、可变气门正时和升程、可变进气管等先进技术,优化燃烧条件,减少未完全燃烧混合气的生成。其次对于发动机工作已产生的有害气体,通过加装三元催化转化器和氧传感器,将有害气体HC、CO和NOx转化为CO2、H2O和N2。为了进一步提高转化效率,可以通过优化布置转化器安装位置,采用排气歧管后置、安装加热器等措施。第三,在采用EGR系统减少NOx排量时,一定要与电子控制系统相结合,合理控制再循环到发动机燃烧室中的废气量。在汽车使用维修、燃料提供和新型车研制方面,经过科学的管理、深入的研究和大胆的构想,对排放控制也会产生积极意义。

参考文献:

空调节能控制器的设计 篇7

医院机房及病房是空调耗电较大的部门,往往温度被人为设定得很低,致使空调长期处于高负荷运行状态。普通空调在到达设定制冷温度后,停止工作,但当环境温度升高1℃左右时,空调室外机就重新启动。普通空调室外机的通常状态下的开启与停止,虽然有一定的节能效果,但是由于开启与停止间隔时间不长,节能效果不明显,且室外机的频繁启动,也减少了空调的使用寿命。

本文设计的空调节能控制器,采用实时自动温度补偿技术和温度区间控制技术,可通过键盘设定温度的上限和下限温度区间开闭空调,体现仿人控制理论,实现控制过程的优化,将节能体现在每一个细节,力求实现最大限度的节能。

1 硬件设计

空调节能控制器选用ATmega16作为控制芯片,系统由液晶显示、红外发射接收、外部存储、温度检测、实时时钟、按键等组成(图1)。其中,选用1602字符型液晶进行信息显示、24C256作为外部E2PROM进行遥控器指令存储,并配有DS1302实时时钟提供精确时间及DS18B20对环境温度进行检测。

1.1 红外指令学习与发射

医院装备的空调厂家、型号各异,要对各种空调都能实现精确的控制,空调节能控制器必须要获得并“学习”到其红外遥控指令代码,并在需要的时候将指令“播放”出去,从而实现对空调的控制[2,3,4]。

红外指令接收与发射电路(图2)的红外接收头型号是HS0038B,其环氧包装可以作为红外过滤片,即使在强干扰环境中,也能够很稳定地输出。发射电路采用2个850nm红外二极管,由9013三极管进行驱动。

当接收到红外脉冲调制信号时,HS0038B内的红外敏感元件将红外脉冲调制光信号转换成电信号,然后通过内部的前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理,再通过带通滤波器进行滤波,对滤波后的信号进行解调,最后由输出电路进行反向放大并输出低电平。没有接收到载波信号时,电路HS3008B输出高电平,这样就将脉冲调制信号解调成一列连续的方波信号,单片机再通过内部计时器计算这列方波各高、低电平的宽度并将方波时序和方波个数保存在E2PROM中,红外遥控指令也就被“学习”到控制器中。控制器预留了足够大的存储空间,适用于遥控指令长度不同的各种空调[5,6,7]。

发射遥控指令时,单片机通过内部定时器模拟生成一列38kHz的载波信号,先读取遥控指令方波个数n,再将记录在E2PROM中的时序保存在数组InfraCode[n]中,然后进行还原原始脉冲信号:若n%2为0,表示原始信号中为高电平,红外二极管持续发送38kHz方波直到计时器从0变化到InfraCode[n];若n%2为1,表示原始信号中为低电平,红外二极管保持关闭直到计时器从0变化到InfraCode[n]。

1.2 液晶显示电路

液晶用于显示设定的上下限温度、当前温度、时间等信息。由于信息量较少,因此采用了1602字符型液晶,能够同时显示2行共计32个字符。其内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等。每一个字符都有1个固定的代码,1602识别的是ASCII码,可以用ASCII码直接赋值,在单片机编程中也可以用字符型常量或变量赋值。

为了达到最大限度的节能,在在液晶显示电路中添加了一个NE555定时电路(图3)。通过调节图中电阻R2和电容E3的值可以改变液晶的背光时间,本文设置的液晶背光时间为20s,超过20s没有任何操作控制器将自动关闭液晶背光灯,如遇按键操作,控制器将再次点亮液晶背光,这样就可以保证在液晶背光仅在需要的时候才点亮,从而达到节能的目的。

1.3 实时时钟电路

除了根据设定的上下限温度进行开关机控制外,还可以针对某些夜间不需要制冷的场合进行时间层面上的开关机控制,如公共场所、大厅等。因此,需要由实时时钟保证控制器运行。

实时时钟芯片选用美国DALLAS公司推出的高性能、低功耗、带RAM的DS1302,可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5~5.5V,采用3线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式1次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有1个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器,具有涓流充电能力,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能。实时时钟电路图,见图4。其中,32.768K晶振配有2个高精度6.8pF电容进行补偿,以确保时钟精确计时。在断电或者电压过低时还可以使用备用电池为其供电,保证时钟正常运行。

1.4 温度传感器

温度传感器的种类繁多,DALLAS公司生产的DS18B20具备小体积和低硬件开消,抗干扰能力强、精度高,适用于高精度、高可靠性的场合。主要特征为:全数字温度转换及输出、精度可达±0.5℃、最高12位分辨率、检测温度范围为-55~+125℃[8]等,完全满足本文设计要求。关于DS18B20的原理及应用,已有诸多文献进行了说明,这里不再赘述。

2 软件设计

控制器通电后首先进行初始化,读取E2PROM存储的系统设定信息,确定控制器的工作时间段、温度上下限等。初始化结束后,控制器读取实时时钟芯片中的时间信息,同时检测环境温度,通过LCD进行显示。然后判断是否处于用户设定的控制器工作时间段:若处于非工作时间,控制器将持续测量显示实时温度和时间;若处于工作时间,控制器先判断有没有按键操作,如果有按键操作,控制器将执行用户按键设置,此时用户可以设定控制器工作时间段、温度上下限、矫正温度及学习遥控指令。如果处于工作时间并且没有按键操作,控制器将自动检测温度来确定是否需要开启空调,当温度超过用户设定的限制时,控制器将自动开启空调,待环境温度恢复到正常的温度时再关闭空调,以此来减少空调运行时间,从而达到节能的目的。软件工作流程,见图5。

3 测试结果

通过比对院内两个机房环境温度变化情况及机房用电电流变化情况,可以发现:安装空调控制器后,机房的环境温度有明显的规律性波动(在符合设备本身对机房环境容忍度的前提下),机房电流也随着空调的运转情况有明显的上下波动。当空调停止运转,机房温度处于上升状态时,用电电流明显降低,当机房空调启动,机房温度处于下降状态,用电电流升高。而没有安装控制器的机房,由于空调自身的温度调控系统原因,机房环境温度与用电电流没有太大变化,始终处于较高状态。表1为安装控制器前、后机房用电量对比。

由表1可见,空调节能控制器,有效利用了设备本身对机房环境的容忍程度以及机房建筑物本身的保温性能,精准地对空调运转状态进行控制,有效降低了机房空调的运行时间,节约了用电支出。

4 结束语

本文研制了一种具有自学习功能的空调节能控制器,采用实时自动温度补偿技术和温度区间控制技术,能够通过键盘设定温度的上限和下限温度区间开闭空调,体现仿人控制理论,实现了控制过程的优化。实际运行表明,空调节能控制器能够精准地对空调运转状态进行控制,有效降低空调的运行时间,节约用电支出。同时,控制器操作简单、使用方便、人机交互界面友好,尤其适合大型机房、办公室等场所使用。

参考文献

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[7]吴业正.制冷原理及设备[M].西安:西安交通大学出版社,1997.

汽车空调控制器 篇8

但是模糊控制方法稳态精度较差, 波动性较大, 为了改善模糊控制效果, 本文采用参数自调整模糊控制的方法, 提高汽车空调模糊控制的控制效果。

一、汽车空调模糊控制的实现

将温度设定值与车内温度的差值及其变化率作为汽车空调模糊控制系统的输入控制量, 得到的输出控制量为鼓风机转速、混合风门开度、压缩机的启停和热水阀的开关。为了简化模糊控制器的设计, 根据模糊控制系统的分解原理, 二输入四输出的模糊控制系统可以分解为四个二输入单输出的模糊控制器。因此汽车空调模糊控制系统可分解为空调鼓风机模糊控制器、混合风门模糊控制器、压缩机启停模糊控制器和热水阀开关模糊控制器。汽车空调模糊控制原理图见图1。

二、模糊控制器参数自调整方案

根据模糊控制代数模型对典型的二输入单输出模糊控制器进行分析, 有:

式中:u为控制器的控制作用因子;ku为比例因子;f为非线性函数;e为偏差;ec为偏差变化率;ke和kec分别为偏差和偏差变化率的量化因子。本文利用模糊控制的方法, 对模糊控制器的量化因子进行在线调整, 其数学模型如下:

式中:α为调整因子, 其他符号定义同公式 (1) 。通过对调整因子α的在线调整实现对比例因子的调整, 从而优化模糊控制效果, 原理图见图2。

对于一个经典的二输入单输出模糊控制器, 量化因子ke和kec分别相当于模糊控制的比例作用和微分作用, 比例因子ku则相当于总的放大倍数。由实验数据和理论分析可以总结出量化因子和比例因子与系统性能的影响如下:

(1) ke对系统性能的影响

1) 越大, 系统调节惰性越小, 上升速率越快;

2) ke过大, 系统上升速率过大, 产生的超调大, 使调节时间增长, 严重时还会产生振荡乃至系统不稳定;

3) ke过小, 系统上升速率过小, 系统调节惰性变大, 同时也影响系统的稳态性能, 使稳态精度降低。

(2) kec对系统性能的影响

1) kec越大, 对系统状态变化的抑制能力增大, 增加了系统的稳定性;

2) kec过大, 系统输出上升速率过小, 系统的过渡过程时间变长;

3) kec过小, 输出上升速率增大, 可能导致系统输出产生过大超调和振荡。

(3) ku对系统性能的影构

1) ku增大, 相当于系统总的放大倍数增大, 系统响应速度加快;

2) ku过大, 会导致系统输出上升速率过大, 从而产生过大超调乃至振荡和发散;

3) ku过小, 系统的前向增益很小, 系统输出上升速率较小, 快速性变差, 稳态精度变差。

由上述分析可知, 要保证一定的系统稳态精度, ke应该足够大。根据实际对象允许的最大稳态误差, 按一定比例先取定ke然后由上述量化因子和比例因子对系统性能的影响关系, 可建立如下的参数调整规则:

(1) 当系统发散时, 则根据系统的发散程度以较大的幅度减小ku;

(2) 当系统振荡时, 则根据振荡的程度以适当程度减小ku;

(3) 当系统存在稳态误差时, 则根据稳态误差的程度以适当的幅度增大ku同时以较小的幅度增大kec;

(4) 当系统过渡过程较长时, 则根据过渡过程时间以较小的幅度减小kec;

(5) 当超调过大时, 则根据超调的大小以适当的幅度增加kec。

三、调整参数模糊控制器的设计

根据上述模糊控制器参数调整的原则, 针对汽车空调模糊控制系统, 本文采用单输入单输出的模糊控制器对传统的模糊控制器的参数进行在线调整。将温度偏差作为控制输入量, 输出控制量调整因子α按照式 (2) 对量化因子ke和kec进行调整。

温度偏差E的模糊论域取为[-5, 5], 模糊子集取为:

{负大 (NB) , 负小 (NS) , 零 (Z) , 正小 (PS) , 正大 (PB) }

隶属函数采用三角形隶属函数, 其曲线如图3所示:

输出控制量α的模糊论域为[0, 1]。当温度偏差较大时, 为了迅速减小偏差, 需要加大ke的权重, 因而就要求取较大的α;当温度偏差较小时, 为了减小温度的波动, 需要加大kec的权重, 选取较小的α;当温度偏差变化中等时, 为了防止温度变化过快而超过设定值, 应该选取中等大小的α, 所以其模糊子集取为:

{正小 (PS) , 正中 (PM) , 正大 (PB) }

隶属函数选择三角函数, 表达式如下:

隶属函数选择三角函数, 其曲线见图4。

通过上述分析, 可得到如下的模糊控制规则:

(1) if E is NB thenαis PB, 权重为1;

(2) if E is NS thenαis PM, 权重为1;

(3) if E is Z thenαPS, 权重为1;

(4) if E is PS thenαis PM, 权重为1;

(5) if E is PB thenαis PB, 权重为1;

四、汽车空调参数自调整模糊控制仿真分析

汽车空调模糊控制系统仿真由模糊控制机构仿真模块和执行机构仿真模块两部分组成, 把它们在Simulink中连接起来就可以得到所需的整个系统的仿真模型, 见图5。

根据模糊控制器参数调整原则和参数调整模糊控制器, 对传统的汽车空调模糊控制系统进行改进, 见图6。

将改进后的汽车空调模糊控制器与执行机构连接起来进行仿真, 仿真环境参数的设定如下:

(1) 夏天环境的仿真参数

当汽车处于夏天环境时, 车外温度较高, 假设为35℃, 空调开启前车内的温度也为35℃。车内乘客数目为2, 太阳辐射强度为0.2kJ/m2。我国的推荐车内设定温度值为25℃。

(2) 冬天环境的仿真参数

当汽车处于冬天环境时, 车外温度较低, 取为0℃, 空调开启前车内的温度也设为0℃。车内乘客数目为2, 太阳辐射强度取为0, 车内设定温度为18℃。

(3) 春秋环境的仿真参数

当汽车处于春秋两季时, 车外温度可取为25℃, 空调开启前车内温度也设为25℃。车内乘客数目设为2, 太阳辐射强度取为0.1kJ/m2, 车内设定温度为20℃。

根据四季不同的温度环境进行仿真分析, 得到不同环境下的与传统模糊控制的对比仿真曲线如图7所示。从对比仿真曲线可以看出, 参数自调整模糊控制器过渡时间与传统模糊控制器相比稍有延长, 这是采用调整因子加权, 使ke减小的结果, 对于车厢环境来说这段延长是可接受的。当系统进入稳态后, 参数自调整模糊控制器的温度波动较小, 稳态精度有了明显的改善, 这是当温度偏差较小的时候采用了较小的加权因子, 从而减小了ke, 增大了kec的结果。综上, 参数自调整模糊控制系统的控制效果与传统模糊控制器相比有了较大的改善。

五、结论

飞行汽车定位控制器的研究 篇9

自1917年第一辆飞行汽车问世以来,人们便开始了对飞行汽车的大量探索。多年来,发明家和飞行爱好者们设计了多种性能良好的飞行汽车。当今交通拥堵日益严重,各国都在竞相研发飞行汽车,该领域的研究越来越重要。飞行汽车的研制已成为大势所趋,并且飞行汽车集中了汽车优秀的运输能力和飞机的越障能力等特点,深受全世界越来越多的工程师的青睐。研究飞行汽车的意义在于飞行汽车用途非常广泛,可供商用,也可供军用,尤其在应对紧急情况方面有着它独特的优势。和直升机相比飞行汽车更稳定、更便利,飞行汽车能进行低空飞行,在电线下飞行;而且噪音小,不会给城市带来噪音污染。飞行汽车还能用于现代战争,例如在伊拉克战争中,美军的绝大部分伤亡都是由于巷战,因此现代战争中巷战占有很重要的地位,而飞行汽车在城市具有很大的灵活性,能在战争中发挥很大作用。

由于交通网络的飞速发展,道路交通变得越来越拥堵,交通事故也与日俱增,所以我们希望能够通过研制飞行汽车以缓解交通拥堵的情况,减少交通事故,让人们的出行变得更加轻松安全。

1 系统的总体构成及思路

本系统由飞控模块、无线传输模块、远距离遥控模块和地面运动模块等组成。其总体结构如图1所示。

本文所研究的遥控飞行小车采用大疆的四翼机构设计和微控制器为核心控制模块的模型小车。小车通过无线模块接收信号实现前进、后退、左转、右转、停止。机翼模块采用大疆NAZA-M Lite飞控,通过它将电子调速器和遥控接收机等设备连接起来从而实现自动驾驶功能。

主控计算机通过485网络监督管理下位分机的运行状况,在以单片机为基础实时控制系统中,通过计算机的RS-232接口进行计算机与单片机之间的命令和数据传输,本文设计是以单片机AT89C51为控制核心,附以外围电路,采取的是基于硬件电路的一种开环控制方法,在遥控下实现前进、后退、转弯、停止等基本功能。

2 飞行汽车的地面运动模块

智能车系统采用16位单片机为核心控制单元,由解码接收模块负责采集信号,并将采集到的电平信号送入核心控制单元模块,核心控制单元对信号进行处理后,通过单片机端口发出PWM信号波,通过输出不同占空比对直流电机进行驱动控制,完成控制智能车的方向与电机速度。

系统总体结构图如图2所示。

从系统总体结构框图可以知道系统由以下几个部分组成。

(1)中央处理器单元。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节FLASH存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中,AT M E L的AT 8 9 C 5 1是一种高 效微控制 器 ,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

(2)电源模块。为各个电路模块提供稳定电源,可靠的电源方案是整个电路稳定运行的基础,电源模块包含多个稳压电路,将充电电池电压转换成各模块所需要的电压。

(3)电机驱动模块。通过电机驱动模块,控制驱动电机两端电压可以使模型车加速运行,也可对模型车进行制动。

2.1 小车遥控程序的设计

3 飞行运动模块

3.1 马达调制

先把遥控器模式设置为固定翼模式,然后选择X型四旋翼类型,马达怠速速度设置为推荐就可以。不推荐高速模式。若电机怠速太低,可能导致电机无法起转。电机怠速的输出脉宽一般在1176μs左右。而输出脉宽存在以下关系:

输出脉宽=(最大脉宽-最小脉宽)×比例值+最小脉宽

根据具体的遥控器,相应的比例值如表1所示。

表1 (参见右栏)

3.2 遥控器校准

(参见右栏)

3.3 命令杆校准

滑块移动定义:

T:滑块向左减小油门,滑块向右增大油门。

R:滑块向左机头向左,滑块向右机头向右。

E:滑块向左飞行器向后,滑块向右飞行器向前。

A:滑块向左飞行器向左,滑块向右飞行器向右。

第1步:首先把所有通道的最大值最小值设为默认值(100%),把遥控器上所有摇杆的微调设为0。因为要记录你遥控器各操作通道的最大最小值,所以请将所有曲线设置为默认。

第2步:点击开始按钮,推动所有通道所对应的摇杆使其活动到最大工作范围并重复几次。

第3步:完成以上操作后,点击结束按钮。

第4步:如果滑块的移动方向和滑块移动定义相反,请点击旁边的反向/正常按钮调整。

3.4 自驾系统

垂直感度:1)油门在中位时飞行器是否可以锁定当前高度;2)飞行器在飞航线时飞行高度不会大幅变化。可以先慢慢增加该感度(每次10%)直至出现上下震荡或油门杆反应过于灵敏,然后再减小20%。此时为合适感度。

姿态感度决定打杆时姿态响应速度的快慢,感度越大响应越快。增大感度以获得更干脆的姿态响应,放手悬停时候飞行器回平的速度也越快。但感度太大会造成您的控制感受过于僵硬,并且飞行器在飞行时会出现不稳定的晃动,感度太低会造成控制感受过于柔和。

4 总结和展望

汽车智能雨刮控制器的设计 篇10

随着经济水平的提高, 汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分。但是目前大部分中、低档汽车的雨刮控制器均需手动控制, 容易使驾驶员分心, 易酿成交通事故[1]。

自动雨刮控制器没有普及的重要原因之一是价格较贵, 所以在中低端的车型中没有应用。本文设计了一款性价比较高的自动雨刮控制器, 可用于中、低端的汽车中。

1设计思路

传统的雨刮控制器是依据肉眼观察前窗上的雨水量多少来手动控制雨刮器的刮刷档位, 本文拟选择一种雨量传感器来替代肉眼的观察。雨滴传感器将接收到的雨量转换为相应大小的电信号, 并输入到对应的处理器中, 进而控制电机以不同的速度和方向旋转, 驱动雨刷器机构以合适的速度刮刷汽车前窗玻璃上的雨水, 达到清洁的目的, 系统框图如图一所示。设计采用电阻式雨滴传感器, 利用电阻雨滴传感器将采集到的不同雨量转换为电压信号, 此时为模拟信号, 经过A/D转换以后变为相应的数字信号, 送入CPU即单片机控制器中, 经分析比较, 判断此时的雨量情况:若是无雨, 雨刮电动机不工作;若是小雨, 雨刮电动机工作在间歇档位状态;若是中雨, 雨刮电动机低速来回刮刷;若是大雨, 雨刮电动机高速来回刮刷[2]。

国标GB15085规定了雨刮刷的刮刷频率, 分别是:高频45次/min, 低频20次/min, 且45次/ min, 高低频之差为15次/min。如此的刮刷频率可在软件设计部分用PWM程序调试来实现。

2电路图设计

2.1雨量传感器处理电路

2.1.1雨滴传感器介绍

在一块绝缘材料上刻蚀两条树杈状的金属线极板间有雨水时, 极板间的填充物为雨滴, 由于空气和雨滴的导电性能不一致, 导致这两种情况下的介电常数发生变化。将图二所示的器件置于车顶, 雨水落在电容内改变其介电常数而引起电容值变化, 通过外接电感或电阻组成LC或RC振荡电路, 通过检测振荡频率感应电容值的变化, 从而测量雨量变化。无雨时, 阻值为无穷大;有雨时, 输出的阻值发生变化, 随着雨量的增加, 输出电阻值减小。

2.1.2雨滴传感器电路处理电路

雨滴传感器电路处理电路包括雨滴传感器、信号处理电路和A/D转换电路三大部分, 其电路图如图三所示。雨滴传感器与R10电阻串联, 经5V电压分压后输出电压信号, 送入A/D转换芯片ADC0832中, 经A/D转换以后输出相应的数字信号, 进入单片机中进行处理[3]。

设此时雨量大小对应的电阻为R, 由图三可知R10=100欧姆, 则送入A/D芯片对应的雨量电压信号大小如式 (1) 所示, 可知, 电阻R的阻值与电压信号成正比:

2.1.3 ADC0832工作原理

ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片, 其最高分辨可达256级, 可以适应一般的模拟量转换要求。

ADC0832与单片机的接口为4条数据线:CS、 CLK、D0、D1。由于D0端与D1端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的, 所以如图三电路所示, 将D0和D1并联在一根数据线上作为雨量信号的采集端[4]。

2.2主控制电路

选用ATMEL公司的AT89S52单片机芯片作为主要控制芯片, 它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器, 又可在系统内编程Flash功能, 方便调试程序。控制器电路如图四所示, 电路为单片机的最小系统电路, 包括复位电路和时钟电路。

2.3电机驱动电路

端口P1.4、P1.5为汽车雨刮器电机外部驱动电路控制端, 如图五所示。当控制端为高电平时, 光电隔离芯片TLP521截止, 三极管9013基极为高电平, 9013导通, 电机转动;当控制端为低电平时, 光电隔离芯片TLP521导通, 三极管9013基极为低电平, 9013截止, 电机停止转动。

雨刮器的电机选用直流永磁电动机, 雨滴传感器依据检测到的雨滴量不同, 使得单片机输出不同的PWM信号, 以此控制直流电机工作在不同的转速 (低速、高速) 。因为电机的转速与电机两端的电压成正比, 若在一个矩形波的电压周期中, 电机的平均电压时间长, 即占空比q较大时, 对应电机两端的电压较大, 其转速就较大, 对应在大雨状态;若占空比q较小时, 对应电机两端的电压较小, 其转速就较小, 对应在小雨状态[5]。

3软件设计

软件部分包括主流程图和子流程图两大类。主流程图是完成汽车雨刮器全部功能的实现, 如图六所示。单片机依据A/D芯片采集到的雨量信号控制电机的转速, 且可以用灯来显示当前依据雨量的大小。选择雨量电压为2V时作为雨量大小的阈值, 即U雨量=2V为大雨和小雨的临界值[6]。

A/D转换芯片ADC0832的数据读取时序图如图七所示。PWM波形依据雨量不同产生不同占空比的频率为1KHz的矩形波, 这里设定当雨量小时, 单片机输出占空比为20%的电压波形, 控制电机工作在低速状态;当雨量大时, 单片机输出占空比为60%的电压波形, 控制电机工作在高速状态;无雨时, 电机不转动, 占空比为0, 雨刮器不工作。

4结束语

利用电阻雨滴传感器制作的智能雨刮器, 电路结构简单、成本较低、性价比较高, 在雨天可实现雨刮器的智能自动控制, 解放了司机的双手, 减少了手工动作, 使得行车更加安全, 可应用在中低档型的汽车车型中。

摘要：本文利用电阻雨滴传感器将采集到的不同雨量转换为对应的电压模拟信号, 经过A/D转换后送入单片机控制器中, 判断采集到的雨量情况:雨量大, 雨刮电动机工作在高速状态;雨量小, 雨刮电动机工作在低速状态;无雨则不工作, 实现了汽车雨刮器的智能自动控制。

关键词：电阻雨滴传感器,A/D,自动控制

参考文献

[1]贺理, 龙永红, 滕峻林, 等.基于PWM的机车雨刮控制器的设计[J].湖南工业大学学报, 2010, 24 (06) :84-88.

[2]任国清, 孔慧芳, 张晓雪.汽车智能刮水器控制系统设计方案汽车[J].汽车电器, 2013, (04) :14-17.

[3]刘海陵, 顾松山.车用红外感雨器的设计[J].南京气象学院学报, 2006, 29 (06) :855-858.

[4]赵岩, 王哈力, 蒋贵龙, 等.一种新型红外线汽车雨水传感器的设计[J].传感器世界, 2006, 12 (08) :24-26.

[5]唐思炜, 侯书勇.智能雨滴传感系统设计[J].常熟理工学院学报 (自然科学) , 2012, 26 (02) :117-119.

汽车维修管理的综合控制 篇11

关键词：制度订立；审批控制；费用结算；基础管理

车辆修理管理中所涉及到的日常基础管理、維修过程控制、费用目标管理等方面工作的好与坏，归根结底表现在运输费用这个经济指标是否完成上。在运输成本中，车辆租赁费与用车，石化公司相关文件都有明确规定，属长期固定费用，基本上没有变化，在此不做讨论。但是，在车辆维修管理所产生的费用，在运输成本中却是个变值，需要科学管理与综合控制。石化公司乙烯厂车辆维修费用每年约100余万元，占到车辆“三项”费用的20%多，如何控制车辆修理费用，减少成本开支，并确保车辆行车安全是今天要讨论的课题。

1 车辆维修管理制度订立是综合控制的根本

制度是任何管理的保证，是一切执行力的根本。车辆管理制度是通过对往年车辆修理总体情况进行分析，并将目标值分解落实本年度的总体规划，以避免车辆因没有目标控制而进行无计划维修，造成目标值无法控制的情况。具体可根据所有车辆的车型、年限、保养及配件更换等具体情况，制订出相应修理费用标准。例如：确定不同使用年限车辆的修理费，如2年期内车辆年修理费1500元、5年期内车辆修理年费用为5000元、8年期或以上年限的车辆年修理费为8000元（可根据具体情况确定费用指标）；确定不同车型的保养费，如客货车、越野车、轿车、特种车辆的保养费用是不相同的；确定部分不同零部件的更换周期，如发动机、轮胎、电瓶等配件的更换周期是不相同的。除此之外，还要制订出车辆修理费用执行奖惩条款，对于全年未超预算的驾驶员及相关的管理人员给予物资、精神奖励；对修理费超预算的车辆作重点分析，并落实防范措施。对不能说明超支情况的车辆，对驾驶员及相关管理人员给予相应的处罚。此制度是根据往年修理费用数据分析总结得出的，具有说服力和执行力，在征求广大员工的意见，补充完善之后，发布执行的，一经落实，需要严格执行。

2 车辆维修管理报批程序是维修控制的关键

2.1 严格车辆维修审批程序

2.1.1 制定车辆修理派工及结算单。制定汽车修理费派工单，内容包含：修理日期、行驶公里数、修理主要项目、预算金额，修理单位，经办人，单位（部门）负责人，主管单位负责人。制订汽车修理结算单内容包括：车号、结算日期、维修明细、维修项目、维修数量、单价、总价、说明、维修结果、经手人及单位（部门）负责人。

2.1.2 车辆维修报审。当车辆出现故障，由驾驶员初步进行排查，无法排查故障需经车辆管理技术部门进行技术鉴定，提出初步维修方案及费用预算，并到指定修理厂家进行维修；对于预算超预算的修理项目，需报主管领导同意后方可维修；当车辆需要进行大修处理时，则按照固定资产大修程序进行；长途出差车辆在外故障需维修时，须电话申报车辆主管领导，维修费用估算超标，需经公司主要领导批准方可维修。

2.2 狠抓车辆维修过程控制

2.2.1 车辆修理厂家的选择。定点修理的厂家，选择时要求有信誉度、有资质，要考虑到除了具体维修常用车辆的能力，还要考虑到具体维修特种车辆的能力。车辆修理厂由公司企业管理、机动部门、审计部门与分管车辆的部门共同选定。公司相关部门与修理厂签订《汽车维修（挂帐）合同》，修理厂对审计部门负责，审计部门有权对汽车修理过程进行审计监督。汽车修理质量由各单位车队负责人负责，保证汽车修理在质量上、经济上都趋向真实。原则上，公司所有车辆按照公司招标指定的修理厂家进行车辆修理，若不按规定在指定修理厂进行车辆修理所发生的费用 ，财务部门将不给予报销。

2.2.2 车辆维修部件要求。车辆修理时，要求修理厂家更换的零部件全部使用正厂配件，因为附厂件难保质量与行车安全，会给行车安全造成重大的安全隐患。同时，要求驾驶员将所更换下来的配件带回相关部门，交车辆管理技术负责人员进行检查、确认、保管、处理。避免车辆修理质量下来了，而修理费价格却上去了的现象，避免给公司造成经济损失。

3 车辆维修管理费用结算是修理费控制的要点

汽车配件价格的控制。汽车零配件多达千种以上，多样复杂性，随着市场变化还存在价格浮动的情况，对于汽车零配件难以把握。同时，还存在正厂件与附厂件的问题，为避免修理厂将零配件以次充好，鱼目混珠的现象，需要对汽车零配件进行规范，以切实保护公司利益。笔者认为应总体控制车辆保养费用及常用配件费用的控制（此两者费用占到汽车维修费用的80%），再利用车辆管理系统等软件，管理不常用配件的价格，做到有的放矢。车辆保养费用及常用配件费用的控制就是要求修理厂家同时对车辆保养工时、保养项目及常用配件价格进行报价，由车辆管理部门及公司领导层通过专项市场调查，同类比对后，确定出统一的配件价格。在征求修理厂家认可后，进行费用审计与结算。

4 日常维护是车辆维修综合控制的基础

4.1 加大宣传力度，树立爱车、护车的意识。利用黑板报、网络、生产会、职代会等多种渠道，大力宣传爱车、护车的意识，使员工树立起保养车的良好思想。同时，也可以积极开展劳动竞赛活动，通过评比活动，树立起比、学、赶、超的良好氛围。通过加大日常车辆保养的习惯，可以将问题及时发现，及时处理，避免重大部件的损坏，在节约车辆维修费用的同时，保护了员工的生命安全。

4.2 完善日常车辆设备检查机制，以减少重大问题出现。建立完善的设备检查制度，确定详细的检查内容，检查频次，对出现的问题及时进行整改。通过日检、周检，可以将问题及时发现，有效控制设备安全隐患，降低修理费用。

红旗轿车空调控制器故障一例 篇12

故障分析:该车采用的是可变排量压缩机, 空调控制电路比较复杂。引起压缩机不工作的原因较多, 如低压开关断开、空调请求信号中断、电磁离合器工作不良、发动机过热保护功能启动等, 都会造成空调压缩机不工作。因此, 要排除该故障, 有必要先弄清该车型空调控制电路 (见图1) 的工作原理。

(1) 控制器供电电源:12V电源由17号保险丝、空调管路上的低压开关到空调控制器的30号端子、31号端子, 如果低压开关断开, 则空调控制器电源切断。

(2) 空调请求信号:12V电源由17号保险丝、环境温度开关、空调开关、安全开关、温控开关到空调控制器的75号端子, 如果环境温度开关、安全开关、温控开关断开, 则空调压缩机不能工作。

(3) 发动机过热保护功能:当发动机温度达到120℃时, 过热开关闭合, 空调压缩机停止工作。

(4) 空调控制器信号输出:当控制器供电正常、收到空调请求信号, 并且发动机没有过热保护时, 其75号端子向压缩机电磁离合器输出12V电压, 压缩机开始工作。

故障检查:根据以上分析, 只有在控制器供电电源中断、空调请求信号停止、冷却液温度超过规定值和空调管路高、低压保护的情况下压缩机才不工作, 在车辆正常行驶、空调制冷系统正常的情况下, 压缩机离合器是不会断开的。

但是, 必须在开启空调、压缩机不工作的情况下, 才能检查、判断出故障部位, 因此将车停在室外高温环境下, 起动发动机并开启空调, 使压缩机持续运转, 以让故障再现。

空调系统连续正常运转一个多小时后, 终于出现了压缩机停止工作的现象。此时测量水温, 正常。为了简化检测步骤, 先从空调控制电路的终端检查, 即对连接压缩机离合器的线路进行检查。经测量, 发现该线路无电。用其它电源连接该线路, 压缩机能工作。检查空调控制器的30号端子和75号端子均有12V电压, 检查87号端子无12V电压。

至此, 怀疑空调控制器工作不良。拔下空调控制器, 用数字式万用表测量各插脚之间的电阻, 并与新控制器进行对比, 测量结果75与87号插脚、87与31号插脚、87与30号插脚之间的电阻值分别为12.7kΩ、11.7kΩ、14kΩ, 且新、旧控制器相同, 但87与HLS插脚、30与HLS插脚之间的电阻, 新控制器为129kΩ, 旧继电器为143kΩ。

故障排除:更换新的空调控制器, 压缩机工作正常, 空调系统制冷效果良好, 再也没有出现压缩机停止工作的现象, 持续了几年的故障终于被排除。