汽车电气系统-第11章 汽车电控系统的原理介绍

1、当代汽车电控系统原理介绍山东交通学院 吴际璋一、电控系统概述：一、电控系统概述： 各类电控系统，都是由：各种传感器、电脑、各种执行元件，组成的网络系统，完成局部自动化和半自动化的随机控制。通常把这些系统的零部件统称为：“电控元件”。 （一）传感器：（一）传感器： 它又叫“转换器”，把非电量（物理量）变为电量，以模拟量和数字量（开关量）的形式，输出给电脑ECU。它是压力、温度、速度、角度、开度、高度、时间、流量、位移量和开关量等物理量的信号源。它分为：电阻型、磁敏型、热敏型、压敏型、光敏型等型式（电磁型的多为执行元件）。 （二）（二） 电脑电脑ECU 电脑ECU是许多半导体基片制成模拟电路，数字

2、电路和逻辑分析、运算电路，统称大规模集成电路。其中央处理器CPU是核心部件，它接受各种传感器的信号，进行数据处理（整形、放大）、模式转换、逻辑分析、计算修正、输入输出、学习控制、报警自诊、代码储存等多项功能，是电控网络的智能化神经中枢。电脑ECU有34种存储器：1、永久性存储器（R0M）-又叫“只能读出存储器，”用于控制系统，受点火开关IG/SW控制。它存储了几百个工况的点火、喷油控制点和修正量，其控制数据固化不变，不能改写。切断电源，存储内容不变，记忆内容长存。根据工况的需要，CPU随机调取其相 关数据，而投入工作。2、随机存储器（RAM）-用于自诊系统，受常火线控制。它能读岀也能写入相关数

3、据，随机暂时存储故障。切断电源，数据丟失。 3、电力擦除式存储器（EEPROM）-用于自诊系统。能可靠的写入、存储故障代码，中断电源后，其记忆内容也不消失。必须反复使其电路通断触发，才能消除存储的故障代码。 4、学习控制修正存储器（PR0M）-是可编程存储器，受常火线控制。因ROM存储器存储空间有限，控制数据也是固定有限，修正范围也是有限。为了提高控制范围和控制精度，又增设了一个“随机学习存储器”。它将使用中各工况最佳数据编程写入存储，以便CPU日后需要时随机提取使用。一旦切断了电源，就丧失了记忆。为此，修复竣工后的汽车，必须通过运行试车，重新“恢复记忆”。例如：步进电机IAC，在断电、换新后

4、，应对其初始位置和步数重新设定，在常用转速范围内反复演练，进行“学习控制”，才能“恢复记亿”。（三）执行元件（三）执行元件 各系统的电脑ECU，分别或集中控制着各系统的执行元件，它又叫伺服系统（ Servo System），根据不同的工况要求，完成喷油、点火、换挡、巡航、ABS制动压力调节、车身高度调节等指令任务，也就是又把电量变为非电量（物理量），使各种泵、阀动作，定时、定量的完成指令任务，实现随机伺服控制。执行元件的动力源多为电磁阀和电动泵，通过它控制各种真空驱动件、液压驱动件、气压驱动件、机械驱动件等。二、电控系统介绍：电控系统概括内容较多，都是为了改善汽车动力性、经济性、净化性、操纵性

5、、稳定性、安全性、通过性、舒服性、居住性、方便性。也包括了：自动门窗、电动座椅、空调系统、音响系统、通讯系统、防盗系统。在此，只讲七种关键性的行驶和操纵控制系统： （1）电控汽油喷射系统（ECU）； （2）电控自动变速器（ECT）； （3）电控防抱死制动系统（ABS）； （4）电控防滑转系统（ASR）； （5）电控巡航系统（CCS）； （6）电控安全气囊系统（SRS）； （7）电控空气悬架系统（ASC）。（一）、电控汽油喷射系统（ECU）： 1、组成： （1）供油系统：供油、滤油、调压、喷油。（2）进气系统：滤清、计量、调节、分配。 （3）、控制系统：ECU、十个传感器、十个执行元件、十项功能

6、。（4）、点火系统：点火伩号发生器IGT、点火器、点火线圈、分电机（直接点火的，无分电机）。2、控制系统的十个传感器、十个执行元件和十项功能： 3、点火系统的组成和工作过程：（1）有分电机的： （2）直接点火的：又分双缸直接点火方式和单缸直接点火方式两种。4、对空气的计量方式：（1）压力型D用进气压力传感器。（2）流量型LA、动板式、B、热线（热膜）式。C、卡门涡流式。（二）、电控自动变速器（ECT）：1、组成：由变扭器、行星齿轮机构、液压控制系统、电控系统、冷油件和滤油件，五部分组成。 2、各系统工作原理：（1） （三）、电控防抱死制动系统（ABS）：1、最好的制动条件： 为半滚动、半滑动的

7、临界状态。此时，附着力F最大，制动效果最好。为此：制动力FB，它受附着力F的制约，不能过大。只能：FBmaxF=G。否则，抱死滑拖，制动距离反而加大。这是加装ABS防抱死系统的目的。2、 ABS系统的优点：（1）、缩短了制动距离-特别是在、雨、雪、冰滑的路面上行驶时，最为明显。（2）、方向操纵性好-有制动加转向的能力，适于在大弯道上高速行驶，安全性能好。（3）、方向稳定性好-防止了侧滑（甩尾）。减少多车道上，交通事故的发生率。3、组成： （1）、轮速传忎器-车轮角速度信号。 （2）、油泵和储液室-对踏板行程进行补偿，并产生反弹忎觉。 （3），油压调节电磁阀-降压-保压-升压，调节频率为1012

8、次/S，反复进行。（4）、电脑ABS/ECU-接收各种伩号，进行逻辑分析，发令调节油压，防止抱死。 （5）、ABS报警灯-红色或黄色，用来报警和闪故障代码。SW-ON灯亮24s后灭为好，或起动后灭也为好。如灯常亮，为有故障。4、油压调节电磁阀有两种型式：（1）两位两通2/2阀（电压控制）；（2）三位三通3/3阀。（电流控制）。5、正确的使用ABS系统：（1）、车速低于15km制动，ABS不起作用。在制动试台上也不起作用，测力结果，与ABS无关。（2）、油泵有两次工作过程，一次是SW-on后，工作46s为自检和抽空油室；再次是调压过程中连续工作，使油液不断循环，形成反弹和补偿踏板行程。其他时间工

9、作为故障。 （3）、ABS工作时，踏板有反弹感，有时有间断拖印，为正常状态（因地面粗糙度不同）。（4）、拔下ABS保险丝制动，车轮应能抱死，说明正常制动系统良好。（5）、需用指定的高沸点制动油，防止热衰退。采用对角放气法，无其他额外的要求。（6）、它的电机、油泵、调压电磁阀应整体换新。 （四）、电控防滑转系统（ASR）：驱动轮防滑转系统，英文缩写：ASR系统。它通过调节驱动轮牵引力（Ft）实现防滑转控制，也称：牵引力控制系统TCS或TRC系统。应保证：Ft maxF；否则，车轮滑转转而不走ASR应起作用。1、差速器的特性： 差速器的两个特性： （1）差速特性N左+N右=2N壳。 此为：转速特性

10、（N）。 （2）扭矩等分特性M左+M右=Mt； M左=M右=Mt / 2。此为：扭矩特性（M）。2、差速器特性的缺点：一轮打滑或悬空时，汽车原地不动。 N附=O；N滑=2N壳（根据N特性）。 M附=M滑（根据M特性）。无反作用力，发动机的功变为行星齿轮高速自转摩擦功（M摩）。3、ASR系统的组成和工作原理： （1） 、组成它由：电脑ASR/ECU、电机油泵、储压器、3/3电磁阀、副节气门、正反转步进电机、选择开关ASR/SW、方向盘转角传感器组成。（2）、工作原理 A、在良好路面上，无轮速滑转信号时左右驱动轮的牵引力相等，Ft左+Ft右=F t总，ASR系统不起作用。B、在湿滑的路面上，如右驱

11、动滑转时轮速为高频信号，使3/3电磁阀动作，沟通油路，对该轮适当制动，产生倒转的摩擦力矩Mm，它使差速器产生自转力矩M自，并传给附着良好的左轮。此时，左轮为： Ft左+Fm ，并减小了滑转轮磨损。C、当两个驱动轮都产生滑转时ASR/ECU根据：轮速、车速、转速信号，判定滑转。即使副节气门步进电机动作，适当关小副节气门，并减小喷油量，使发动机扭矩Me适当减小，即使牵引力减小。可见，当在举升器上四轮悬空挂档运转时，发动机的转速就难以提高。4、ABS/ASR两系统共同调节结构： ASR系统在ABS系统基础上，增设相关装置，共用一个电脑，两系统制动压力调节装置是串并联关系，因工作时机不同，防抱死调压和

12、防滑转调压，相互假道，互不影响。5、 ABS/ASR两系统的区别： （1）、ABS对驱动轮和非驱动轮都控制；ASR只对驱动轮进行控制。并有选择开关控制其使用时机（湿滑时）。（2）、ABS控制期间，离合器分离，发动机为怠速状态，传动系无工作载荷，各车轮间无相互影响（差速器不工作）。 （3）、ASR控制期间，离合器接合，发动机不是怠速状态。发动机旋转惯量，对传动系统有较大负载（扭振）。驱动轮间有较大的相互影响（差速器处于工作状态）。 （4）、ABS是单环节控制系统；ASR是多环节控制系统。它包括：发动机控制环节、制动控制环节、转向控制环节。（5）、ABS系统是利用轮速传感器低频、低电位信号调压，工

13、作过程为：降压、保压、升压；ASR系统是利用高频、高电位信号调压，工作过程为：升压、保压、降压。（6）、ASR系统只在一定的车速范围内进行防滑转调节，当车速高于80km/h以上时，不起调节作用。（五）、电控巡航系统（CCS）：SRS“辅助约束装置辅助约束装置”缩写，而缩写，而“主要约束装主要约束装置置”是安全带。安全气囊成为必备装备，用是安全带。安全气囊成为必备装备，用来提高被动安全性。来提高被动安全性。汽车的安全性：一为，主动安全性汽车的安全性：一为，主动安全性-它决定它决定于制动、转向、灯光、视野、环境的好坏。于制动、转向、灯光、视野、环境的好坏。二为，被动安全性二为，被动安全性-即事故后

14、对人和物的保即事故后对人和物的保护功能。它决定于车身结构好坏、安全带护功能。它决定于车身结构好坏、安全带好坏、安全气囊好坏。多釆用好坏、安全气囊好坏。多釆用“双气囊双气囊”、“四气囊四气囊”配置。配置。1、安全气囊系统、安全气囊系统SRS的组成：的组成： 是由：电脑SRS/ECU、 碰撞传感器、 螺旋电缆合、充气元件、安全气囊等组成。（1）、电脑是独立控制系统，它有五个功能：A、电压调节电路-维持电压衡定，不受其他系统电器负载剧变的影响，提高系统的灵敏度和可靠性。B、安全传感器-接收碰撞传感器信号，逻辑判定碰撞性质、程度大小，是一般性碰撞或伤亡性碰撞，决定是否引爆气囊？引爆何方气囊？C、备用电

15、源电路大容量电容器，防止碰撞后断电，用自放电，引爆气囊。D、引爆控制电路-接收安全传感器信号，向气囊电热管发出大电流引爆指令。E、报警自诊电路-正常时，SW/ON，灯亮，进入自检。有故障灯常亮，并将故障存于EEPROM存储器。无故障时，灯亮6秒后熄灭。（2）、碰撞传感器、碰撞传感器：惯性式电开关，输入碰撞信号。碰撞惯性式电开关，输入碰撞信号。碰撞惯性力超过定位弹簧设定值时，即导惯性力超过定位弹簧设定值时，即导通将信号输送给安全传感器。控制正通将信号输送给安全传感器。控制正面的装于左右大灯附近；控制侧面的面的装于左右大灯附近；控制侧面的装于左右侧门边框下方。也可装于电装于左右侧门边框下方。也可装

16、于电脑中，省了控制电脑中，省了控制电缆，减少了故障点。（3）、充气元件）、充气元件-由引爆由引爆管、点火药、固体氮、气囊组管、点火药、固体氮、气囊组成。引爆管点火后，点火药将固体氮加热，变为N2气体，冲入气囊膨胀缓冲。上有薄膜泄气孔，压力和温度达定值后泄气，防止二次回弹伤害。司机侧气囊随方向盘转动，膨胀后为球形；乘员侧气囊在杂物箱上方，膨胀后为矩形，都为等待式缓冲元件；侧气囊在座椅靠背外侧，膨胀后为枕头状，它为插入式缓冲元件。（4）、螺旋电缆合-是可转动引爆导线，与电脑可靠转动连接。由57个导线制成偏平电束，其中有两根为引爆线，其余为喇叭和巡航开关导线。电束长度可达5m，松绕在合中，保证方向盘

17、向左、向右转动两圈半，仍为松绕导通状态。2、安全气囊的引爆条件：、安全气囊的引爆条件： （1）、汽车碰撞后，为防止气囊无为的损耗。正面碰撞引爆区为前方60，以便确定引爆何方气囊。车速低于30km/h时发生碰撞，安全气囊不引爆，只依靠安全带收紧器定位。 （2）、车速较高，确认是伤亡性碰撞，才引爆气囊。以便排除制动减速度所产生的惯性影响，防止误引爆。（3）、伤亡性的碰撞有两级波形，第一级冲击波是车身软组织变形产生的，是非伤亡性碰撞，一般不会引爆气囊。第二级冲击波是结构组织硬化后产生的，成为刚性组织变形，波幅加大，才能引爆。3、安全气囊不引爆的条件：、安全气囊不引爆的条件： （1）、正面碰撞超过前方

18、60控制区时，只能使侧向气囊引爆。无侧向气囊时，即无侧向保护作用。 （2）、受横向碰撞或绕纵轴翻滚时，正面气囊不会引爆，无侧向气囊时，即无侧向保护作用。 （3）、受后方追尾碰撞时，因对乘员伤亡力度较小，且惯性力有别于正面碰撞，不会引爆气囊。（七）、电控空气悬架系统（ASC）的原理1、 优点： 它是利用压缩空气作为悬架弹簧，其弹簧的刚度和减振能力及车身高度能自动控制。有三个功能：（1）在水平路面上高速行驶时使车身变低、弹簧变软，以提高行驶的舒服性。（2）在凸凹不平的路面上行驶时使车身变高、弹簧变硬，以消除颠波，提高通过性和操纵稳定性。（3）防止加、减速度及转向时，纵向仰头和栽头及横向倾斜，保持前

19、照灯光的光轴不变，以提高行驶的安全性。2、 组成： 由电脑ASC/ECU、各种传感器、各种执行元件组成。与电喷电脑ECU联网工作。（1）、悬架控制开关在变速器手柄附近，为两个跷板式开关。司机根据路面和交通情况，选择自动控制工作模式，其仪表盘上工作模式指示灯同步显示。A、LRC开关选择减振器的阻尼力和空气弹簧的刚度： a、 NORM正常工作自动控制，以“软模式为主”，提高行驶的舒服性； b、 SPORT高速运动自动控制，以“不软不硬的中间模式为主”，提高汽车的操纵稳定性；行驶中如果有急起步、急加速、急减速、急制动、急转向等工况，ASC/ECU即根据各传感器的信号，改变原设定的工作模式，改变减振器的阻尼力和空气弹簧的刚度，自动转为“高、硬模式”，以抵抗仰头、栽头、倾斜等症候的产生，提高汽车的行驶和操纵稳定性。当以上工况消失后，又自动恢复原设定工作模式。从而，实现空气悬架“软、中、硬”三档次自动转换。B、高度控制开关HI（高）或NORM（正常）工作模式，车身高度，即自动变高、变低控制。同上述原理，实现“高、中、低”三档次的自动转换。（2）、手动高度控制开