汽车电子课程设计

汽车电器与电子控制技术课程设计 华夏HX7180轿车汽车电器与电子设备线路设计 ———发动机电控系统线路设计与分析

学院：交通与车辆工程学院 专业：交通运输 班级：交运1003班 姓名：xiaowei 学号：1011122042 指导教师：韩加蓬 内容摘要 发动机电控系统又称发动机管理系统EMS(Engine Management System),可分为汽油机管理系统和柴油机管理系统。 华夏HX7160轿车电子控制系统采用汽油机电子控制系统，其有电子控制单元控制发动机汽油喷射、点火时刻、怠速和排放。发动机工作时，电控单元根据控制程序和各传感器输入的信号控制发动机的燃油喷射、点火时刻、怠速、燃油箱燃油蒸汽控制和排气再循环等。 本文对华夏HX7160轿车汽车发动机电子管理系统进行了相关的设计和对各主要电器设备的选用，并对其工作原理进行了论述。 关键词 发动机 电控系统 传感器 电控单元 执行元件 ECU 燃油喷射 点火系统

一 华夏HX7160轿车的相关数据 HX7160轿车汽车与电器与电子设备线路设计相关的基本技术数据见表1-1 表1-1 线路设计相关的基本技术数据

车型 华夏HX7160 轮距（前/后）mm 1480/1485 驱动形式 4×2前轮驱动 最高车速km/h 150

自重kg 1000 功率(kw/r/min) 76/5600 总重kg 1600 排量L 1.6 整车外形尺寸（长×宽×高）mm 4770 ×1800 ×1450 发动机型号/压缩比 10.0

轴距mm 2700 电源系统电压V 12 二 充电系统、启动系统的计算 （一）起动机和蓄电池的参数选择 1.起动机功率的选择 起动机的选择应根据发动机的功率、起动机与发动机曲轴的最佳传动比、蓄电池容量这三个参数来确定。 起动机必须具有足够的的功率才能保证迅速、可靠地起动发动机。功率的大小由发动机的最低起动转速nq和发动机的起动阻力矩Mq决定，即

9550nM

qqP

式中：Mq的单位为N·m，nq的单位为r/min 发动机的起动阻力矩有摩擦力矩、压缩损失力矩和发动机附件损失力矩三部分组成。其中摩擦力矩是活塞与缸壁的摩擦、曲轴轴承摩擦及搅油阻力等产生，占起动阻力矩的60%。压缩力矩与气缸容积和压缩比有关，约占起动阻力矩的25%。发动机附件阻力矩是发动机用 于驱动发电机、分电器、汽油泵、风扇、水泵等所消耗的力矩，约占起动阻力矩的15%。qM一般由试验测定，也可用式Mq=CL来计算，即 Mq=CL=40×1.6=64 N·m 式中：C表示系数，取30～40，L为发动机排量。 发动机的最低起动转速qn是保证发动机可靠起动曲轴的最低转速。汽油机在0～20℃时，根据汽油机的雾化条件，最低起动转速为应30～40r/min。为保证低温起动，通常取起动转速为50～70r/min。即

KWpnMqq47.0955070649550

考虑到要有一定的功率储备，合理选取P为0.75KW。 2.起动机的传动比选择 （1）最佳传动比的计算。所谓最佳传动比，即起动机工作在最大功率时，对应的起动机转速nS与发动机能可靠起动的曲轴转速nf之比，即

ZZnn

sf

fsi

=14 式中：Zf—表示飞轮齿圈齿数；ZS —表示起动机驱动齿轮齿数。

（2）传动比的实际选择 根据计算的最佳传动比，结合飞轮齿圈的节圆直径和齿轮模数(m)，确定实际传动比为14。 3.起动机的选用 起动机采用成都国海汽车电器有限公司生产的QD128型起动机。 QD128型起动机的主要性能指标 型号 QD128 最大输出转矩/N·M 不小于13 额定电压 /V 12 驱动齿轮齿数(个) 9

制动电流 /A 480 压力角 /(°) 12 起动电流 /A 110 模数 1 额定功率 /KW 0.8 质量 /Kg 4.5

4.蓄电池容量的选择 汽车蓄电池的容量主要由起动机的功率确定，一般可按下式来选择蓄电池的额定容量：

UPQ)810610(至

式中：Q为蓄电池的额定容量（Ah）；P为起动机的额定功率（kW）；U为起动机的额定电压(V)。则

UPQ)810610(至

=750×0.75/12=47 Ah 5.蓄电池的选用 蓄电池选用6-QA-47D。其含义为六格电池，启动型蓄电池，20小时放电率时的额定容量为47Ah，低温起动性能好。

（二）充电系统的计算 1.汽车用电设备及其功率 汽车上的用电设备数量较多,大致可分为起动装置、点火装置、照明信号装置、仪表和辅助装置以及电子控制装置等。汽车上的各用电设备及其功率见表2-1。

表2-1 汽车上的各用电设备及其功率 灯泡名称 数量 功 率 灯泡名称 数量 功 率

前大灯 2 60W 油压报警灯 1 3W

前雾灯 2 75W 仪表灯 1 3W 倒车灯 2 20W 远光指示灯 1 3W 牌照灯 1 5W 开关照明灯 1 3W 前小灯 2 5W 制动液位指示灯 1 3W

前转向灯 2 20W 暖风/空调设备 1 200W

后转向灯 2 20W 刮水电动机 1 40W 制动灯/尾灯 2 20/5W 点火系统 1 50W 室内灯 1 10W 音响系统 1 12W 示宽灯 4 5W 发动机电子控制系统 1 70W

充电指示灯 1 3W ABS与其它电子控制系统

1 150 W

制动报警灯 1 3W 其他设备 1 100W

2.整车用电设备负载电流的计算 汽车用电设备按其工作性质不同可分为长期用电负荷、连续工作用电负荷和短时间歇用电负荷；按其运行条件不同可分为冬季和夏季，白天和夜间，晴天和雨天等情况。因此计算整车用电设备负载电流时，应根据各个用电设备的工作性质确定其权值K（即用电设备的工作时 间与发动机工作时间之比），然后再进行加权计算。表2-2列出了部分汽车用电设备的权值。 另外，用电设备标定的额定电压（U），和其实际工作电压（即发电机的输出的电压Ue）还有差别，所以要计算每个用电设备的负载

电流时应考虑其电压系数UUeKV。

综上所述，整车用电设备负载电流If的计算公式为： AUmiiiVfPKKI2.451

式中：m—整车用电设备的数量；KV—电压系数；Ki—第i个用电设备的权值；Pi—第i个用电设备的额定功率（W）；U—用电设备的额定电压（V）。

表2-2 部分汽车用电设备的权值 负荷类型 部件名称 权值 负荷类型 部件名称 权值 长期工作 点火系 1.0 连续工作 空调 0.5

仪表 1.0 刮水器 0.3 发动机电子1.0 ABS与其它0.5 控制系统 电子控制系统

夜间长期 工作 小灯 1.0 收音机 0.5 前照灯近光 0.2 短时间歇 工作 电喇叭 0.1 前照灯远光 0.8 转向信号 0.1

尾牌照灯 1.0 制动灯 0.1

辅助前照灯 0.3 SRS系统 0.1

3.发电机功率的计算 4.确定的发电机输出电流Ie即发电机功率只是达到发电机供电系统的电能平衡（即0IIfe）但是，为了保证蓄电池可靠地充电，使蓄电池的充、放电达到平衡，通常取一个蓄电池的充电系数τ，τ一般取0.15左右。于是发电机的输出电流Ie应为： AIIfe2.531

求取Ie=53.2A从而所需发电机功率为： KWUIPeee75.0

4发动机与发电机传动比的计算 通过合理确定发动机与发电机之间的传动比，使汽车处于怠速时发电机的转速要大于发电机的空载转速，并且发动机在最高转速工作时，发电机不允许超过其最高转速。 取发动机怠速时的转速为800r/min，发电机的最低转速为2000r/min（2000r/min时发电机发出的电流已经超过额定电流的60%）。则

5.28002000n

nie

e

当发动机以最高转速5200r/min运转时，发电机的转速13000r/min在发电机最高转速范围内故 取2.5时合理的。

5 发电机的选用 发电机采用金华市风驰工贸有限公司生产的JF158型发电机。 JF158型发电机的主要性能指标

发电机型号 JF158 额定输出电压 /V 14 额定输出电流 /A 50 开始充电转速 /r/min 1900 最高充电转速 /r/min 18000 工作环境温度 /℃ -40～+90 调节器形式 集成电路式 调节电压 /V 12.5—14.5 单机质量/Kg 5.0

JF158型发电机是内装调节器、外打铁、整体式发电机。 三 汽油发动机管理系统组成和工作原理 发动机电控系统又称发动机管理系统EMS(Engine Management System),可分为汽油机管理系统和柴油机管理系统，此课程设计对象是华夏HX7160轿车电器与电子设备线路设计，此设计采用AJR型发动机，发动机电控管理采用博士公司开发的模特朗尼可系统（MOTRONIC）。 （一) 燃油喷射系统 燃油喷射系统的作用是按照发动机各工况要求控制喷油量，以实现空燃比的最佳控制，其主要包括供油系统、进气系统、电控系统三个子系统。采用LH多点燃油顺序喷射，通过空气流量传感器和发动机转速传感器确定基本喷油脉宽；每个进气岐管各安装一个喷油器；喷油压力约为0.25Mpa。 传感器： 包括热模式空气流量传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、爆燃传感器、氧传感器、发动机转速传感器等。 热膜式空气流量传感器：