电子节气门控制系统的开发研究1-3

《电子节气门控制系统的开发研究1-3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第一章绪论第一章绪论1.1汽车电控技术概况随着汽车工业的不断发展，人们在努力追求汽车动力性、经济性的同时，对汽车行驶的安全性、稳定性和驾乘舒适性也提出了更新更高的要求[1]。此外，自20世纪70年代以来，面对能源短缺和环境污染等一系列问题，各国相继制定、颁布了严格的油耗法规和排放法规[2，3]。为此汽车的设计、生产必须很好地满足安全、节能和环保等方面的性能要求。随着汽车工业与电子工业的不断发展，电子技术在汽车上的应用越来越广泛，给汽车的控制装置带来了巨大的变革，为进一步提高性能提供了新的途径[4]。

2、现代汽车上日益广泛地采用电子技术，汽车由单纯的机械产品向机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”[5]。现代的汽车电子控制系统，都是以微处理器为核心组成的微机控制系统，随着微电子技术的发展，控制功能的进一步加强，功能强大、运算速度更快的16位甚至32位微处理器得到越来越广泛的应用[6]。微处理器不但可以精确地把汽车上所有待测量都检测出来，而且还具有运算、判断、预测和引导等功能，如可监视汽车各大部件的工作情况，还可以对蓄电池电压、轮胎气压、车速等数据进行统计。据统计，从1989年至2000年，平

3、均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。在一些高档豪华轿车上，微型计算机的使用量已多达48个，电子产品占整车成本的50%以上[7]。电子控制系统向高度集成化和模块化发展，以减少传感器和执行机构的重复设置，使整个控制系统更加智能化，从而实现更经济、更有效以及可统一诊断的数据中心[8]。与此同时，汽车在机械结构方面不断地发展和完善。如今汽车在机械结构方面已经非常完善，靠改变传统的机械结构和有关参数来提高性能已经临近极限。依靠传统的机械调节和控制方法实现汽车的最佳控制是不可

4、能的，因此汽车的各种操纵系统向电子化和电动化方向发展，用导线代替原来的机械传动机构，例如“导线制动”、“导线转向”、“电子油门”等[9,10]。在解决汽车油耗、安全和排放等问题方面，汽车电子技术起着举足轻重的作用，汽车电子化是发展趋势[11]，被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化程度的高低已成为衡量汽车综合性能和现代化技术水平的重要标志[12]。电子技术的应用几乎已经深入到汽车的所有系统，图1-1表示目前在整车范围内电控技术的应用情况[13]。第一章绪论图1-1整车范围内电控技术的应用情

5、况1.2发动机管理系统的发展自1967年博世公司研制开发成功D型汽油喷射系统以来，汽油喷射系统就在不断地改进和完善，形成今天的电控汽油喷射系统[14]。1980年以来，各大汽车公司相继开发出了具有各自特色的发动机电子控制系统，如美国福特公司的EEC系统，日本丰田汽车公司的TCCS系统。燃油喷射系统取代化油器已成必然趋势，美国通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司90年代生产的轿车上几乎100%采用了电控汽油喷射系统[15]。新一代的电控汽车发动机是把汽油喷射和点火系统等控制结合在一起，实现对汽油机供给混合

6、气成分与点火定时的优化控制。随着控制项目的扩展、电子技术的不断发展和控制要求的不断提高，汽车发动机电控系统的功能随之扩增，控制精度继续提高，除了能够控制汽油喷射、点火定时之外，还能控制怠速转速、暴震、排放、进气、进行故障自诊断等，发展成为发动机管理系统[16]。1.2.1传统的发动机管理系统发动机管理系统的主要任务是根据驾驶员的要求控制发动机的输出功率和扭矩，这就需要计算所需的进气量和与之对应的喷油量、最佳点火正时。一旦确定了这些参数，系统立即对执行器实施控制，执行器管理节气门、喷油器和点火线圈。此

7、外，发动机管理系统还设定了许多附加功能(如怠速控制、转速调节、空调操作等)，以及汽车的牵引力控制系统和车辆电子稳定系统等，其中许多控制对象也消耗发动机功率[17]。第一章绪论在汽油机中，最主要的控制对象为喷油、点火和进气充量。传统的发动机管理系统如图1-2所示[18]：图1-2传统的发动机管理系统示意图各控制功能的扭矩需求信息逐一送到发动机电控单元进行处理，并输出相应的控制量至进气充量、喷油和点火的执行器。在这样的控制系统中，各功能模块如怠速控制或车辆电子稳定控制等，以独立的方式直接调整发动机运行参

8、数，于是就可能出现相互矛盾的要求。在同一时间各功能模块可能会有不同的需要，这就需要复杂的控制算法来保证不同模块的优先级。如果系统进一步扩展的话，需要对算法进行调整，同时需要对整个系统重新标定。1.2.2基于转矩控制的发动机管理系统图1-3基于转矩控制的发动机管理系统示意图随着电子技术的不断发展、控制功能的不断加强，发动机管理系统向集中控制发展，实现了基于转矩控制的发动机管理系统，如图1-3所示[18～22]第一章绪论。在基于转矩控制的控制系统中，踏板的输入信号只是反映