汽车电子学概论实验报告书.docx
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汽车电子学概论实验报告书
【汽车电子学概论】选修课程第一组
实
验
报
告
姓名：
熊伟
学号：
1001500242
学院：
机械工程学院
指导教师：
蒋仁卿
完成时期：
2012年5月5日
实验一、传感器与电控汽车的相互作用
1.实验目的：
本演示试验教学目的是使学生了解汽车传感器和电子计算机相互结合相互作用的控制原理，了解发动机传感器在汽车上的位置布置。
桑塔纳2000时代超人汽车AJR发动机电控部件在车上的位置布置如图1-1所示。
2.实验内容：
观察曲轴位置传感器断路或受外界信号干扰时对发动机工况的影响。
发动机热机时，观察水温传感器开路对发动机热起动的影响。
3.实验基本原理
桑塔纳2000时代超人汽车AJR发动机电控部件在车上的位置如图1-1所示。
桑塔纳2000时代超人汽车的曲轴位置传感器与水温传感器对车辆电控系统的正常工作均有重要影响。
该车使用AJR电控发动机。
曲轴位置与曲轴转角传感器两者合为一体，安装简图如图1-2所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变图1-2AJR发动机曲轴位置与曲轴转角传感器的安装具
电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺
口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
水温传感器采用负温度系数的热敏电阻式，安装在发动机水套的出水口上端位置。
汽车工作时，曲轴位置、曲轴转角和凸轮轴位置上的霍尔传感器控制发动机的顺序点火正时与顺序喷油正时，水温传感器对发动机的空燃比控制、点火控制、怠速控制、排放控制均有重要修正影响。
主要表现为：
①在发动机的空燃比控制系统中，水温低时，空燃比要偏浓，水温高时，空燃比可适当减稀。
这还要看发动机的工况来具体分析。
②在发动机的点火控制系统中，水温低时，点火提前角应适当增大，水温高时，点火提前角应适当减小。
③在发动机的怠速控制系统中，水温低时，怠速转速比稳定怠速转速要高，加快热机过程，水温正常时，怠速转速进入正常怠速控制范围。
④在排放控制系统中，水温低时，废气再循环停止工作，水温高时，EGR视发动机负荷和转速工况进行部分EGR控制。
在有空燃比控制的排气系统中，水温低时，一氧化碳排放增加，碳氢化合物排放随点火情况变化。
水温和排气温度正常时，一氧化碳和碳氢化合物排放随空燃比变化进入到空燃比的闭环控制。
4．实验方法与步骤
桑塔纳2000时代超人车上设置有全车总线故障模拟系统。
4．1首先确定全车电气总线工作是否正常；
4．2将曲轴位置传感器接点切换至“断开”位置；
4．3起动发动机，发动机不着火；
4．4将曲轴位置传感器接点恢复“正常”；
4．5起动发动机，发动机顺利起动；
4．6再将曲轴位置传感器接点切换至“断开”位置，发动机立即熄火。
上述表明：
曲轴位置、曲轴转角传感器是电控发动机在进行发动机基准空域向时域向ECU映射计算的必备条件。
发动机热机后，设置水温传感器接点开关至“断开”位置，可观察到排气管冒黑烟（想一想：
为什么）
4．7发动机热机后熄火，再起动发动机，发动机起功困难，甚至无法重复起动。
4．8将油门踏板踩到底，重新起动发动机，可见发动机突然高速点火。
（想一想：
为什么）此时应立即松开油门踏板，并可观察到排气管直冒黑烟，且黑烟渐渐变少；这是由于水温传感的断路所造成的发动机空燃比供给过浓，即发动机喷射“溢流”现象。
的演示正是“溢流清除”功能模式的表演。
上述各个项目的演示表明：
传感器与电控发动机ECU的相互作用明显！
5．实验注意事项：
5．1发动机曲轴位置传感器接点开关的工作切换，尽量在怠速工况下进行。
5．2发动机“溢流清除”功能表演时，尽量减少起动马达的接通时间；发动机一旦着
火，必须立即松开油门踏板，防止发动机空载高速运行损坏发动机。
6．实验过程及总结
实验过程本实验的演示过程是先将汽车发动机发动，然后将空气流量传感器拔出，可以通过汽车发动机的运转声音大致判断汽车发动机的转速稍微有所变化，原因主要是空气流量传感器拔掉之后，发动机电控系统会重新启用一套备用房的空气流量的计算系统以保证发动机正常运转所需要的空气量。
但由于其计算精度较空气流量传感器低，因此发动机的转速不会特别稳定。
此后再拔掉油温传感器，对发动机的转速没有什么影响。
接着，拔掉水温传感器，可以明显感觉到发动机转速的变化：
先较快的变快，然后又降低。
最后将曲轴速度和位置传感器拔掉，发动机立即停止工作。
而且反复多次重新打火也不能启动。
只有将所有传感器重新连接之后再启动电控系统中的内置程序将“淹死”的火花塞重新“救活”即清除气缸中的废油汽，经过排气系统从尾气管排出。
由于过低的空燃比使得混合燃气中的燃料在清除废气的过程中无法充分燃烧，于是在尾气管中会形成较多的黑烟。
此后，又在老师的指导下完成了美国汽车故障诊断专家系统对汽车故障的诊断，读取故障代码，分析故障原因，得出结论，解决故障问题，最后消除故障代码的操作。
实验总结本次试验中，在实验老师的精心指导下，我们顺利完成了传感器与电控汽车的相互作用的相关内容。
通过本次实验，我们更深入的了解了汽车最主要的传感器组成以及传感器在电控汽车控制系统中的重要作用。
如果将汽车比作人的身体骨架和血肉，那么整个电控系统就相当于人的大脑和神经起着运算、分析、控制和传递信号的重要作用。
而传感器就相当于是人体的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等等感知外部世界信号的部分，由此可见，汽车的高可靠性和高稳定性运转必须依赖于电控系统和传感器系统。
我想这样的想法和汽车高度智能化的发展方向是完全一致的。
可以说，汽车电子学这门课程大大地拓宽了我们的眼界、打破了现有的知识局限，为我们以后再自己专业领域方向的发展打下了坚实的基础。
实验二：
自动变速器换档特性的仿真
1．实验目的：
本演示试验教学目的是使学生了解电控液力自动变速器在不同的换档参数（油门、车速）和油温，不同的工作模式条件下，有不同的换档位置和速比变化。
2．实验内容：
2．1观察自动变速器在D档时不同的工作模式条件下的换档位置，速比变化；
2．2观察自动变速器油温传感器信号对自动变速器换档信号的影响；
2．3观察换档电磁阀的逻辑组合。
3．实验装备简介：
本实验采用德国ELWE公司电控液力自动变速器仿真教学试验系统。
图2-1给出该仿真教学试验系统由电源供给板，自动变速器仿真板，控制单元板，换档开关板四块教学模板搭建而成。
.
2-1自动变速器仿真系统
对象为配置欧宝/通用轿车的自动变速器。
控制板上安装有OBD-Ⅱ诊断接口；系统可由PC机或诊断仪读取控制单元中存储的故障信息。
换档特性曲线可在WinAT软件支持下在PC机上存储和显示。
系统采用动力、经济、冬季、强制降档四种工作模式。
工作载荷采用油门开度的百分率分级模拟，发动机转速采用频率可调的信号发生器。
电气总线供电方式采用大众公司的四线系。
四块教学模块通过8个4mm的联接插座连结成仿真电控液力自动变速器整体。
换档电磁阀、锁止电磁阀的数码管位于自动变速器的控制单元板上。
在开关上安装有自动变速器的档位开关，油门百分率调节旋钮，以及自动变速器的工作模式，选择开关等。
在仿真板上安装有发动机曲轴转速，液力变矩器涡轮转速，自动变速器输出轴转速，车速和档位指示表头等。
发动机曲轴转速由变频调节旋钮控制。
4．实验方法和步骤
油门开度不变，改变发动机转速（注：
由于自动变速器仿真板上不存在片式离合器、制动器、带式制动器、单向离合器等动力传递元件，依靠改变发动机转速来改变车速只是一件仿真方法，严格来说不够科学！
），观察换档位置，观察换档电磁阀A、B动作，观察锁止电磁阀动作。
4.1.1接通电源15号和30号线，连接电源接地31号线，将档位指示开关拨至D档；
4.1.2选择自动变速器的工作模式开关（动力、经济、冬季、强制降档）至动力档；
4.1.3选择油温传感器位置
以上；
4.1.4调节油门开度百分率分级开关至45%；
4.1.5调节发动机转速旋钮使发动机转速至
；
4.1.6进一步旋动发动机转速控制旋钮，让发动机转速从
上升到
，观察动力换档模式条件下，各档的升档和降档过程；观察换档电磁阀A和B的动作过程和逻辑组合；观察液力变矩器锁止电磁阀的动作过程；
4.1.7变换自动变速器为经济工作模式，重复上述至过程，观察换档位置如何变化；
4.1.8将油温转感器位置调至
C，重复至过程，观察换档表头如何变化；
4.1.9试验结束，将换档位开关拨至P档，发动机转速旋钮归零，油门百分率分级开关归零。
发动机转速不变,（注:
同注）改变油门开度百分率，观察换档位置，观察换档电磁阀A、B动作，观察锁止电磁阀动作。
4.2.1同至，并使油门百分率旋钮处于30%
4.2.2调节发动机转速旋钮，使发动机转速升至
；
4.2.3连续调节油门开度百分率分级开关至60%；
4.2.4观察动力换档模式条件下，各档位的升档和降档过程，观察换档电磁阀A和B的动作和逻辑组合；观察液力变矩器锁止电磁阀的动作过程；
4.2.5正反向重复中，观察换档位置如何变化；
4.2.6试验结束，将档门开关拨至P档，发动机转速旋钮归零。
4、3实验数据处理
4．3．1档位升换挡油门开度—车速图，如图1。
档位降换挡油门开度—车速图，如图2。
档位升换挡油门开度—车速图：
档位降换挡油门开度—车速图：
5.实验结论
油门开度不变，动力型换档的同档升档车速（变速器输出转速）高于经济型换档的同档升档车速（变速器输出转速），低档升降档时，车速变化的幅度更大；
车速（变速器输出转速）不变，油门开度愈大，变速器对应的工作档位愈低；
自动变速器是提前升档，推迟降档，同档位的升档车速与降档车速不重合；
变速器油温过低，自动变速器限制升至超速档。
6、原始实验数据
附表实验数据
油温80℃
（一）普通模式
节气门开度5%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
1380
1200
416
15
锁止阀
2换3
1400
1300
929
35
3换4
1640
1540
1540
59
电磁阀1
√
√
4换3
860
760
543
21
3换2
740
640
250
14
电磁阀2
√
2换1
710
610
171
6
节气门开度15%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
1450
1300
617
20
锁止阀
2换3
1400
1300
929
40
3换4
1650
1550
1550
70
电磁阀1
√
√
4换3
870
770
550
21
3换2
720
620
363
11
电磁阀2
√
√
2换1
710
610
169
6
节气门开度30%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
1860
1770
838
32
锁止阀
√
2换3
1960
2860
1322
51
3换4
23400
2340
2340
90
电磁阀1
√
√
4换3
1340
1240
886
34
3换2
810
710
338
13
电磁阀2
√
√
2换1
750
650
180
7
节气门开度45%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
2340
2220
1057
40
锁止阀
√
√
2换3
2320
2320
1658
63
3换4
2940
2940
2940
113
电磁阀1
√
√
4换3
1620
1520
1586
41
3换2
970
870
414
15
电磁阀2
√
√
2换1
740
640
177
6
节气门开度60%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
2760
2660
1267
48
锁止阀
√
√
2换3
2900
2900
2107
80
3换4
3350
3350
3350
132
电磁阀1
√
√
4换3
1920
1790
1279
49
3换2
1180
1080
514
19
电磁阀2
√
√
2换1
710
610
166
6
节气门开度75%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
3400
3250
1572
60
锁止阀
√
√
2换3
3700
3700
2644
101
3换4
4100
4100
4100
157
电磁阀1
√
√
4换3
1980
1870
1343
70
3换2
1540
1440
686
26
电磁阀2
√
√
2换1
890
740
208
7
节气门开度85%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
5600
5500
2573
98
锁止阀
√
√
2换3
5600
5600
2780
130
3换4
5600
5600
5600
215
电磁阀1
√
√
4换3
3900
3900
2787
106
3换2
3400
3300
1548
60
电磁阀2
√
√
2换1
2740
2620
726
27
（2）动力模式
节气门开度5%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
1420
1320
629
24
锁止阀
2换3
1500
1400
1007
39
3换4
2620
2560
2540
97
电磁阀1
√
√
4换3
870
770
550
21
3换2
86/
650
540
20
电磁阀2
√
√
2换1
760
600
166
6
节气门开度15%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
1400
1320
619
23
锁止阀
√
2换3
1522
1420
1015
39
3换4
5200
2520
2520
96
电磁阀1
√
√
4换3
1380
1270
900
34
3换2
750
650
350
16
电磁阀2
√
√
2换1
710
610
169
6
节气门开度30%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
2320
2220
1057
40
锁止阀
√
√
2换3
2540
2440
1544
67
3换4
3400
3400
3400
130
电磁阀1
√
√
4换3
1910
1800
1286
49
3换2
1160
1050
500
15
电磁阀2
√
√
2换1
730
630
174
6
节气门开度45%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
3300
3200
1525
57
锁止阀
√
√
2换3
3500
3500
2501
96
3换4
3850
3900
3900
151
电磁阀1
√
√
4换3
2160
2060
1472
56
3换2
1540
1430
681
26
电磁阀2
√
√
2换1
900
800
221
8
节气门开度60%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
2800
2700
1160
75
锁止阀
√
√
2换3
4100
4100
2930
114
3换4
4300
4300
4350
169
电磁阀1
√
√
4换3
2480
2490
1701
65
3换2
1880
1780
848
32
电磁阀2
√
√
2换1
1140
1040
288
11
节气门开度75%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
4700
4560
2216
90
锁止阀
√
√
2换3
4900
4800
2343
135
3换4
4520
5100
5200
200
电磁阀1
√
√
4换3
2900
2780
2001
76
3换2
2320
2220
1057
41
电磁阀2
√
√
2换1
1590
1390
385
14
节气门开度85%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
1换2
5600
5500
2250
105
锁止阀
√
√
2换3
5700
5600
2700
160
3换4
6000
6000
6000
230
电磁阀1
√
√
4换3
3900
3800
2750
107
3换2
3400
3300
1572
60
电磁阀2
√
√
2换1
2740
2640
732
28
（3）雪地模式
节气门开度5%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
3换4
2960
2860
2860
112
电磁阀1
√
4换3
1030
770
664
25
电磁阀2
节气门开度15%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
√
3换4
2860
2860
2860
110
电磁阀1
√
4换3
860
760
543
28
电磁阀2
节气门开度30%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
√
√
3换4
3100
3100
3100
119
电磁阀1
√
4换3
1320
1210
872
33
电磁阀2
节气门开度45%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
√
3换4
2920
3100
3100
135
电磁阀1
√
√
4换3
1610
1210
872
43
电磁阀2
节气门开度60%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
√
3换4
4000
4000
4000
155
电磁阀1
√
√
4换3
2000
1900
1350
52
电磁阀2
节气门开度75%
曲轴转速
涡轮转速
输出转速
车速
1
2
3
4
锁止阀
√
3换4
3900
3900
3900
165
电磁阀1
√
4换3
2740
1940
1386
60
电磁阀2
升级会员 