11汽油发动机电子控制技术
全球气候变暖趋势威胁着类生存发展日益严峻源环境问题汽车燃油济性排放性提出厂更高求汽油发动机具良动力性日前车首选动力机型年世界汽车工业发达国家汽油发动机开发种节减排新技术中包括技术较成熟已商品化变气门正时(VVT)汽油机缸直喷(GDI)正开发中均质混合气压缩着火(HCCI)技术技术具压燃式发动机点燃式发动机优点具燃油济性低NOx排放性已成汽油发动机发展重方
变气门正时(VVT)：车汽油发动机转速变化范围宽传统配气机构满足发动机种工况运行时充量求采变气门驭动机构发动机动力性济性排放性明显改善
举例1：智变正时气门控制系统(VVT i)
智变正时气门控制系统结构 （见ppt）
工作原理：发动机控制单元根发动机转速负荷等相关信息确定进排气门配气相位通装凸轮轴前端液压执行机构转动凸轮轴根VVT传感器提供反馈信号配气相位准确调整求位置
举例2：变气门升程
原理：发动机高转速负荷运行时求气门升程获更充气低转速运行时气门升程会低速扭矩怠速稳定性变差转速低时进气道中气流速度较慢燃混合气混合状况燃油济性变坏发动机工况运行时求气门升程着发动机转速增加气门升程需逐渐增
分级变气门升程结构示意图（见ppt）
GDI发动机两种燃烧方式（见ppt）
举例6：均质混合气压缩着火(HCCI)技术
HCCI发动机传统汽油发动机样吸均质混合气火花塞点火通提高压缩采废气循环进气加温增压等技术提高缸混合气温度压力混合气压缩燃缸形成点火核效维持火焰燃烧稳定性减少厂火焰传播距离燃烧持续时间燃烧速率身化学反应动力学关
HICC发动机系统组成（见ppt）
HICC发动机工作程（见ppt）
20世纪70年代开始着微电子技术发展8位微处理器开始汽车电子控制系统中应柴油机开始电子控制进程结构功角度柴油机电子控制系统包括燃油系统电子控制(柴油机电子控制核心问题)柴油机空气系统电子控制柴油机空气系统电子控制包括增压压力(变截面涡轮)控制系统废气循环(EGR)车轻度混合动力系统电控柴油机辅助动力单元(APU)串联式客车混合动力系统
未柴油机电控技术发展趋势（见ppt）
作柴油机心脏电控燃油喷射系统直柴油机电子技术核心关键柴油机电控燃油喷射技术已历3代第代位置控制式电控燃油喷射系统第二代时间控制式(喷射电磁阀)电控燃油喷射系统第三代高压轨系统第二代时间控制式电控燃油喷射系统中根具体结构划分电控泵喷嘴系统电控单体泵系统电控分配泵系统直列(组合)泵电控系统系统性较参见表较出电控组合泵高压轨系统够实现欧批欧V排放法规需缸体缸盖生产线进行改动值国推广应两种电控燃油喷射系统电控组合泵成更低加
利专门液压泵机油10 bard常规机油压力提高100 } 200 bar输送专门蓄压腔轨中程轨压力控制电磁阀轨压力传感器配合完成轨压力电磁阀控制液压泵轨腔机油量少机油越轨腔压力越轨压力传感器实现检测轨腔压力反馈轨压力否期值轨腔口单项阀轨中压力建立发动机停机(液压泵工作)会泄掉缸喷油器中仅控制喷射电磁阀进步轨压(100200 bar)提高喷射压力(达1 400 bar)增压活塞
液力活塞增压式轨系统（见ppt）
举例2：高压轨系统：
第三代高压轨系统组成结构图（见ppt）
举例1：液力机械动变速器(AT)（见ppt）
年AT变速器发展方增加挡位整车性燃料济性改善21世纪初全世界批量生产AT变速器基四挡AT市新车型装备基五挡六挡AT现国外中高档轿车六挡AT变速器汽车变速器装配空间限制AT变速器增加挡位数量时外形尺寸增加结构变非常复杂加工精度更高生产难度更限制厂AT变速器发展
举例2：金属带式级变速器（见ppt）
理讲汽车变速器挡位越济性动力性越挡位增加变速器操复杂化驾驶员果选择合适挡位会降低汽车性指标金属带(链)式级变速器(Continuously Variable Transmission CVT)通改变金属带锥轮作半径实现汽车变速器真正意义传动连续变化通控制CVT变速器速发动机始终工作理想工作点限度提高汽车性指标某种意义说CVT变速器汽车理想变速器
理说CVT变速器速连续变化够发动机始终工作T)略高AT变
速器
摩擦传动原CVT变速器承载力直软肋初CVT变速器排量汽车研发着研究工作深新产品开发CVT变速器传递扭矩越
AMT变速器保持厂传统手动变速器(MT)齿轮传动特点传动效率高变
速器体工艺继承性受传统变速器生产厂家欢迎AMT变速器换挡程控制关键技术中包括离合器控制换挡操机构控制汽车离合器作决定厂工作程必然会产生滑摩汽车离合器定期进行保养更换易损件AMT变速器离合器控制技术决定寿命换挡指标关键全世界量研究工作围绕离合器展开影响AMT变速器推广发展瓶颈日前厂分离离合器换挡AMT变速器研究项日果种方法够成功离合器汽车起步时工作寿命延长换挡程中发动机换挡机构控制难度AMT变速器换挡程中传递动力会短时间中断换挡性换挡时间长短关系
1984年五十铃富士公司联合研制NAVI5 (New Advanced Vehicle with Intel1igenre S Speeds)电控机械式动变速器装飞鸟(ASKA)轿车投放市场获成功
世界许著名汽车制造公司竞相进行厂类似研制开发工作五十铃伊顿
ZF等公司研制电子控制机械动变速器装车成功福特公司众公司菲亚特公司
雷诺公司丰田公司等相继开展AMT研究开发日前止数汽车公司
没量产AMT变速器AMT变速器重型商车应成功美国
Eaton汽车公司德国ZF变速器公司已批量生产卡车AMT变速器产品
举例4：DCT变速器外形（见ppt）
厂克服AMT变速器换挡时动力中断缺点20世纪80年代末开始BorgWarner
Luk Ricardo等公司相继开始研究双离合器动变速器(DCT)年已开发出厂DCT
传动分奇数挡位偶数挡位DCT变速器工作程两AMT变速器交工作程
22转系统
汽车转系统历简单纯机械式转系统(Manual SteeringMS)液压助力转
系统(Hydraulic Power Steering HPS ) 电液助力转系统(Eleclrohydraulic Power Steering EHPS) 电动助力转系统(Electric Power Steering EPS)发展程电子化电动化技术应降低厂转系统量消耗改善车辆操稳定性厂进步提高车辆操稳定性动安全性日前动转系统(Active Steering AS)四轮转系统(Four Wheel Steering 4WS等新技术正成汽车电子零部件企业整车企业高校研究机构研究热点时转系统电子化先进安全汽车(Advanced Safety VehicleASV)辅助驾驶系统(Driver Assistance Systems DAS)驾驶车辆( Autonomous Driving Vehicle)提供友机界面效转执行机构汽车集成控制系统智汽车重组成部分
举例1：电动助力转系统
电动助力转系统(简称EPS)种直接电机提供辅助转矩动力转系
类型EPS基原理相驾驶员操转盘时装转轴传感器
Double Pinion EPS
(简称DPEPS)双齿轮布置DP EPS普通PEPS相空间布置具更灵活性方便转系统车辆间空间设计齿条助力型REPS图示助力电机减速机构配置齿条较常见类型助力电机通
2级减速机构助力力矩加载齿条示新型直接驭动型齿条助力型EPS助力电机齿条轴布置电机产生助力力矩需通齿条箱滚珠丝杆直接驭动齿条助力反应迅速
转柱助力型CEPS ( TRW公司) （见ppt）
单齿轮助力(NSK公司) （见ppt）
双齿轮布置(NSK公司) （见ppt）
电机轴齿条非行布置(JTEKT) （见ppt）
电机轴齿条行布置(NSK公司) （见ppt）
电机齿条轴直接助力(JTEKT公司) （见ppt）
前EPS已国外量产车应优越性已普遍认EPS代表未动力转技术发展方动力转领域占导位日前EPS发展趋势
严重存电磁干扰等问题克服缺点EPS助力电机正刷电机刷电机渡刷电机惯量减转系统提供更加良转手感外刷电机中没厂电刷换器减少厂电机部机械摩擦寿命长体积噪声低出开发适合EPS低成刷电机助力电机发展趋势
(4)智化安全化着汽车安全性舒适度求进步提高EPS性断
提高EPS作汽车驾驶重机界面正着智化安全化方发展转系统中更辅助驾驶功动泊车功线路保持功侧风补偿功冰雪路面稳定性控制功等正积极开发中相信久会陆续量产EPS中实现
说着电动助力转系统性功进步发展EPS正液压动力转系统代产品逐步演变汽车综合控制系统(Inlegralion Control)重组成部分图21图表
系统助力特性转伺服转阀油泵供油量决定转助力系统设计定型阀口扭杆参数固定常流量系统助力特性固定设计助力转系统时保证汽车泊车时提供足够助力必然导致高速时助力失路感解决问题方法采折中调方案工况达理想状况着汽车技术高速公路快速发展汽车车速提升矛盾越越突出外助力转系统提出厂节求
20世纪80年代期改善HPS助力特性缺陷研发员电子控制技术引动力转系统设计出根转盘输扭矩车速等信号实施智助力速度感应型助力转电液助力转汽车转性达令满意程度
相传统发动机驭动转泵系统电液助力转具节环保作解决厂HPS压力流失等量浪费问题油耗CO排放量幅降低欧洲市场技术应已较普标致雪铁龙C4萨博93 VOLVO S40等典车型均采厂电液助力转器)
继续改进发展
EPHS系统结构（见ppt）
举例1：防抱死制动系统ABS
ABS务防止制动力造成车轮抱死(尤光滑路面)全制动维持横牵引力保证厂驾驶稳定性车辆转控制性挂车制动协调性佳效果时保证厂利轮胎路面间制动摩擦力车辆减速度停车距离优化
ABS理基础横附着系数滑移率关系曲线滑移率1030
时横附着系数获较高值进保证较转力制动力
滑移率ABS系统控制重参数
ABS控制制动循环（见ppt）
举例2：基ABS拓展功：
ASRTCS防驱动滑系统：
ASR TCS防驭动滑系统牵引力控制系统优点维持厂车辆驭动力转力车辆湿滑路面起步加速转弯时保证厂驾驶稳定性通警告灯提醒驾驶员路面湿滑(ASR起作时灯亮)轮胎滑产生磨损减少程度进步减少厂事性
ASR理基础横附着系数滑转率关系曲线（见ppt）中出滑移率入控制1030时获较高横附着系数提高车辆稳定性
举例3：EBDEBL电子制动力分配限制（见ppt）
EBD理基础原理汽车制动程中轴侧滑造成车辆稳定素
调整桥制动压力EBL代感载阀EBD真正代感载阀车辆制动程中90车辆减速度0 25g传统EBD功车辆减速度0 25g时开始工作EBL功安装压力传感器车辆制动程中ABS监测出桥制动压力EBL功更低车辆减速度实现压力调整低允许车辆减速度
时ESC系统仅RSC样监测车辆横加速度出现翻车危险时通驭动轮挂车进行制动通CAN总线控制发动机缓速器输出扭矩降低车速避免翻车时更增加厂带偏航角传感器ESC控制模块通ESC控制模块断监测计算车辆偏航角安装转柱转角度传感器测转盘转角度相较两者差异超出限制数值时通ABS ECU激活安装前桥电磁阀相应前桥ABS电磁阀转轮进行制动纠正车辆转足者转度情况车辆低附着系数路面提高操稳定性外制动工况制动回路中增加压力传感器系统精确获制动压力输出实现更精确制动控制
ESC工作工程（见ppt）
EBS系统（见ppt）
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全球气候变暖趋势威胁着类生存发展日益严峻源环境问题汽车燃油济性排放性提出厂更高求汽油发动机具良动力性日前车首选动力机型年世界汽车工业发达国家汽油发动机开发种节减排新技术中包括技术较成熟已商品化变气门正时(VVT)汽油机缸直喷(GDI)正开发中均质混合气压缩着火(HCCI)技术技术具压燃式发动机点燃式发动机优点具燃油济性低NOx排放性已成汽油发动机发展重方
变气门正时(VVT)：车汽油发动机转速变化范围宽传统配气机构满足发动机种工况运行时充量求采变气门驭动机构发动机动力性济性排放性明显改善
举例1：智变正时气门控制系统(VVT i)
智变正时气门控制系统结构 （见ppt）
工作原理：发动机控制单元根发动机转速负荷等相关信息确定进排气门配气相位通装凸轮轴前端液压执行机构转动凸轮轴根VVT传感器提供反馈信号配气相位准确调整求位置
举例2：变气门升程
原理：发动机高转速负荷运行时求气门升程获更充气低转速运行时气门升程会低速扭矩怠速稳定性变差转速低时进气道中气流速度较慢燃混合气混合状况燃油济性变坏发动机工况运行时求气门升程着发动机转速增加气门升程需逐渐增
分级变气门升程结构示意图（见ppt）
GDI发动机两种燃烧方式（见ppt）
举例6：均质混合气压缩着火(HCCI)技术
HCCI发动机传统汽油发动机样吸均质混合气火花塞点火通提高压缩采废气循环进气加温增压等技术提高缸混合气温度压力混合气压缩燃缸形成点火核效维持火焰燃烧稳定性减少厂火焰传播距离燃烧持续时间燃烧速率身化学反应动力学关
HICC发动机系统组成（见ppt）
HICC发动机工作程（见ppt）
20世纪70年代开始着微电子技术发展8位微处理器开始汽车电子控制系统中应柴油机开始电子控制进程结构功角度柴油机电子控制系统包括燃油系统电子控制(柴油机电子控制核心问题)柴油机空气系统电子控制柴油机空气系统电子控制包括增压压力(变截面涡轮)控制系统废气循环(EGR)车轻度混合动力系统电控柴油机辅助动力单元(APU)串联式客车混合动力系统
未柴油机电控技术发展趋势（见ppt）
作柴油机心脏电控燃油喷射系统直柴油机电子技术核心关键柴油机电控燃油喷射技术已历3代第代位置控制式电控燃油喷射系统第二代时间控制式(喷射电磁阀)电控燃油喷射系统第三代高压轨系统第二代时间控制式电控燃油喷射系统中根具体结构划分电控泵喷嘴系统电控单体泵系统电控分配泵系统直列(组合)泵电控系统系统性较参见表较出电控组合泵高压轨系统够实现欧批欧V排放法规需缸体缸盖生产线进行改动值国推广应两种电控燃油喷射系统电控组合泵成更低加
利专门液压泵机油10 bard常规机油压力提高100 } 200 bar输送专门蓄压腔轨中程轨压力控制电磁阀轨压力传感器配合完成轨压力电磁阀控制液压泵轨腔机油量少机油越轨腔压力越轨压力传感器实现检测轨腔压力反馈轨压力否期值轨腔口单项阀轨中压力建立发动机停机(液压泵工作)会泄掉缸喷油器中仅控制喷射电磁阀进步轨压(100200 bar)提高喷射压力(达1 400 bar)增压活塞
液力活塞增压式轨系统（见ppt）
举例2：高压轨系统：
第三代高压轨系统组成结构图（见ppt）
举例1：液力机械动变速器(AT)（见ppt）
年AT变速器发展方增加挡位整车性燃料济性改善21世纪初全世界批量生产AT变速器基四挡AT市新车型装备基五挡六挡AT现国外中高档轿车六挡AT变速器汽车变速器装配空间限制AT变速器增加挡位数量时外形尺寸增加结构变非常复杂加工精度更高生产难度更限制厂AT变速器发展
举例2：金属带式级变速器（见ppt）
理讲汽车变速器挡位越济性动力性越挡位增加变速器操复杂化驾驶员果选择合适挡位会降低汽车性指标金属带(链)式级变速器(Continuously Variable Transmission CVT)通改变金属带锥轮作半径实现汽车变速器真正意义传动连续变化通控制CVT变速器速发动机始终工作理想工作点限度提高汽车性指标某种意义说CVT变速器汽车理想变速器
理说CVT变速器速连续变化够发动机始终工作T)略高AT变
速器
摩擦传动原CVT变速器承载力直软肋初CVT变速器排量汽车研发着研究工作深新产品开发CVT变速器传递扭矩越
AMT变速器保持厂传统手动变速器(MT)齿轮传动特点传动效率高变
速器体工艺继承性受传统变速器生产厂家欢迎AMT变速器换挡程控制关键技术中包括离合器控制换挡操机构控制汽车离合器作决定厂工作程必然会产生滑摩汽车离合器定期进行保养更换易损件AMT变速器离合器控制技术决定寿命换挡指标关键全世界量研究工作围绕离合器展开影响AMT变速器推广发展瓶颈日前厂分离离合器换挡AMT变速器研究项日果种方法够成功离合器汽车起步时工作寿命延长换挡程中发动机换挡机构控制难度AMT变速器换挡程中传递动力会短时间中断换挡性换挡时间长短关系
1984年五十铃富士公司联合研制NAVI5 (New Advanced Vehicle with Intel1igenre S Speeds)电控机械式动变速器装飞鸟(ASKA)轿车投放市场获成功
世界许著名汽车制造公司竞相进行厂类似研制开发工作五十铃伊顿
ZF等公司研制电子控制机械动变速器装车成功福特公司众公司菲亚特公司
雷诺公司丰田公司等相继开展AMT研究开发日前止数汽车公司
没量产AMT变速器AMT变速器重型商车应成功美国
Eaton汽车公司德国ZF变速器公司已批量生产卡车AMT变速器产品
举例4：DCT变速器外形（见ppt）
厂克服AMT变速器换挡时动力中断缺点20世纪80年代末开始BorgWarner
Luk Ricardo等公司相继开始研究双离合器动变速器(DCT)年已开发出厂DCT
传动分奇数挡位偶数挡位DCT变速器工作程两AMT变速器交工作程
22转系统
汽车转系统历简单纯机械式转系统(Manual SteeringMS)液压助力转
系统(Hydraulic Power Steering HPS ) 电液助力转系统(Eleclrohydraulic Power Steering EHPS) 电动助力转系统(Electric Power Steering EPS)发展程电子化电动化技术应降低厂转系统量消耗改善车辆操稳定性厂进步提高车辆操稳定性动安全性日前动转系统(Active Steering AS)四轮转系统(Four Wheel Steering 4WS等新技术正成汽车电子零部件企业整车企业高校研究机构研究热点时转系统电子化先进安全汽车(Advanced Safety VehicleASV)辅助驾驶系统(Driver Assistance Systems DAS)驾驶车辆( Autonomous Driving Vehicle)提供友机界面效转执行机构汽车集成控制系统智汽车重组成部分
举例1：电动助力转系统
电动助力转系统(简称EPS)种直接电机提供辅助转矩动力转系
类型EPS基原理相驾驶员操转盘时装转轴传感器
Double Pinion EPS
(简称DPEPS)双齿轮布置DP EPS普通PEPS相空间布置具更灵活性方便转系统车辆间空间设计齿条助力型REPS图示助力电机减速机构配置齿条较常见类型助力电机通
2级减速机构助力力矩加载齿条示新型直接驭动型齿条助力型EPS助力电机齿条轴布置电机产生助力力矩需通齿条箱滚珠丝杆直接驭动齿条助力反应迅速
转柱助力型CEPS ( TRW公司) （见ppt）
单齿轮助力(NSK公司) （见ppt）
双齿轮布置(NSK公司) （见ppt）
电机轴齿条非行布置(JTEKT) （见ppt）
电机轴齿条行布置(NSK公司) （见ppt）
电机齿条轴直接助力(JTEKT公司) （见ppt）
前EPS已国外量产车应优越性已普遍认EPS代表未动力转技术发展方动力转领域占导位日前EPS发展趋势
严重存电磁干扰等问题克服缺点EPS助力电机正刷电机刷电机渡刷电机惯量减转系统提供更加良转手感外刷电机中没厂电刷换器减少厂电机部机械摩擦寿命长体积噪声低出开发适合EPS低成刷电机助力电机发展趋势
(4)智化安全化着汽车安全性舒适度求进步提高EPS性断
提高EPS作汽车驾驶重机界面正着智化安全化方发展转系统中更辅助驾驶功动泊车功线路保持功侧风补偿功冰雪路面稳定性控制功等正积极开发中相信久会陆续量产EPS中实现
说着电动助力转系统性功进步发展EPS正液压动力转系统代产品逐步演变汽车综合控制系统(Inlegralion Control)重组成部分图21图表
系统助力特性转伺服转阀油泵供油量决定转助力系统设计定型阀口扭杆参数固定常流量系统助力特性固定设计助力转系统时保证汽车泊车时提供足够助力必然导致高速时助力失路感解决问题方法采折中调方案工况达理想状况着汽车技术高速公路快速发展汽车车速提升矛盾越越突出外助力转系统提出厂节求
20世纪80年代期改善HPS助力特性缺陷研发员电子控制技术引动力转系统设计出根转盘输扭矩车速等信号实施智助力速度感应型助力转电液助力转汽车转性达令满意程度
相传统发动机驭动转泵系统电液助力转具节环保作解决厂HPS压力流失等量浪费问题油耗CO排放量幅降低欧洲市场技术应已较普标致雪铁龙C4萨博93 VOLVO S40等典车型均采厂电液助力转器)
继续改进发展
EPHS系统结构（见ppt）
举例1：防抱死制动系统ABS
ABS务防止制动力造成车轮抱死(尤光滑路面)全制动维持横牵引力保证厂驾驶稳定性车辆转控制性挂车制动协调性佳效果时保证厂利轮胎路面间制动摩擦力车辆减速度停车距离优化
ABS理基础横附着系数滑移率关系曲线滑移率1030
时横附着系数获较高值进保证较转力制动力
滑移率ABS系统控制重参数
ABS控制制动循环（见ppt）
举例2：基ABS拓展功：
ASRTCS防驱动滑系统：
ASR TCS防驭动滑系统牵引力控制系统优点维持厂车辆驭动力转力车辆湿滑路面起步加速转弯时保证厂驾驶稳定性通警告灯提醒驾驶员路面湿滑(ASR起作时灯亮)轮胎滑产生磨损减少程度进步减少厂事性
ASR理基础横附着系数滑转率关系曲线（见ppt）中出滑移率入控制1030时获较高横附着系数提高车辆稳定性
举例3：EBDEBL电子制动力分配限制（见ppt）
EBD理基础原理汽车制动程中轴侧滑造成车辆稳定素
调整桥制动压力EBL代感载阀EBD真正代感载阀车辆制动程中90车辆减速度0 25g传统EBD功车辆减速度0 25g时开始工作EBL功安装压力传感器车辆制动程中ABS监测出桥制动压力EBL功更低车辆减速度实现压力调整低允许车辆减速度
时ESC系统仅RSC样监测车辆横加速度出现翻车危险时通驭动轮挂车进行制动通CAN总线控制发动机缓速器输出扭矩降低车速避免翻车时更增加厂带偏航角传感器ESC控制模块通ESC控制模块断监测计算车辆偏航角安装转柱转角度传感器测转盘转角度相较两者差异超出限制数值时通ABS ECU激活安装前桥电磁阀相应前桥ABS电磁阀转轮进行制动纠正车辆转足者转度情况车辆低附着系数路面提高操稳定性外制动工况制动回路中增加压力传感器系统精确获制动压力输出实现更精确制动控制
ESC工作工程（见ppt）
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