汽車電控系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)

25三月2024汽車電控系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)現(xiàn)代轎車常見的電控系統(tǒng)有電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電控變速箱系統(tǒng)電控剎車（車身穩(wěn)定、牽引力控制）系統(tǒng)電控安全氣囊系統(tǒng)電控巡航控制系統(tǒng)電控空調(diào)系統(tǒng)電控導(dǎo)航系統(tǒng)電控懸掛系統(tǒng)電控舒適系統(tǒng)3/25/20242電控技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性：進(jìn)氣阻力減少（取消了化油器）、提高了充氣效率，且電控系統(tǒng)可以保證進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣得到充分利用，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性：電控系統(tǒng)精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作所需的混合氣濃度，使燃燒更完全、燃油利用更充分，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。改善發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性和減速性能：在發(fā)動(dòng)機(jī)的加速和減速運(yùn)行的過度工況下，電子控制單元的高速處理功能，使控制系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)，使汽車的加速和減速反映更靈敏。3/25/20243電控技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能：電控系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化，對進(jìn)氣量和供油量進(jìn)行精確控制，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)和平穩(wěn)經(jīng)過暖機(jī)過程，可明顯改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性能和熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。降低排放污染：電控系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)在不同使用環(huán)境下的各種運(yùn)行工況優(yōu)化控制，提高了燃燒質(zhì)量，同時(shí)各種排放控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用，都使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染降低。3/25/20244應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的的電控系統(tǒng)電控燃油噴射系統(tǒng)（EFI）：在電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量的控制是最基本的也是最重要的控制內(nèi)容，ECU是根據(jù)進(jìn)氣量確定基本的噴油量，再根據(jù)其他的傳感器（如冷卻液溫度、節(jié)氣門位置傳感器等）信號對噴油量進(jìn)行修正，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下，均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。除噴油量控制外，還有噴油正時(shí)控制、斷油控制和燃油泵控制。電控點(diǎn)火系統(tǒng)（ESA）：最基本的功能是點(diǎn)火提前角的控制。該系統(tǒng)根據(jù)曲軸位置、凸輪軸位置、爆震、進(jìn)氣管絕對壓力、空氣流量、節(jié)氣門位置和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器的信號，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況和運(yùn)行條件，選擇最理想的點(diǎn)火提前角點(diǎn)燃混合氣，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染的目的。此外，電控系統(tǒng)還對點(diǎn)火線圈通電時(shí)間、爆燃進(jìn)行控制。3/25/20245應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的的電控系統(tǒng)進(jìn)氣控制系統(tǒng)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化，對發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣進(jìn)行控制，以便提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。增壓控制系統(tǒng)：對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓裝置的工作進(jìn)行控制。在裝有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上ECU是根據(jù)檢測到的進(jìn)氣管壓力，對增壓裝置進(jìn)行控制，從而控制增壓裝置對進(jìn)氣增壓的強(qiáng)度。怠速控制系統(tǒng)（ISC）：電控系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、壓縮機(jī)、變速箱檔位開關(guān)等信號，通過怠速控制閥對發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量進(jìn)行控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)隨時(shí)以最佳怠速轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。3/25/20246應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的的電控系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷對排放控制裝置的工作進(jìn)行電子控制，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的排放。其項(xiàng)目包括：廢氣再循（EGR）、活性碳罐電磁閥（EVAP）、氧傳感器和空燃比閉環(huán)控制、二次空氣噴射等。自我診斷與報(bào)警系統(tǒng)：電子控制單元設(shè)有故障自診斷系統(tǒng)，隨時(shí)對控制系統(tǒng)各部分的工作進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)檢測到傳感器或執(zhí)行器和相關(guān)線路出現(xiàn)故障時(shí)，即刻將故障內(nèi)容儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。如排放系統(tǒng)出現(xiàn)問題即刻點(diǎn)亮故障指示燈并存儲(chǔ)故障內(nèi)容。失效保護(hù)系統(tǒng)：當(dāng)傳感器或其線路發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)按電腦中預(yù)先設(shè)定的參考信號值工作，以便發(fā)動(dòng)機(jī)能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。（IGF例外）3/25/20247應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的的電控系統(tǒng)應(yīng)急備用系統(tǒng)：應(yīng)急備用系統(tǒng)的功能由ECU內(nèi)的備用IC（集成電路）來完成，當(dāng)ECU內(nèi)的微處理器或少數(shù)重要的傳感器（CPU、I/O接口、存儲(chǔ)器、進(jìn)氣壓力傳感器）出現(xiàn)故障車輛無法行使時(shí)，該系統(tǒng)將燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)控制在設(shè)定的水平上，作為一種備用功能使汽車能維持基本行使，以便將汽車開到最近的維修站。3/25/20248發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成輸入元件ECU執(zhí)行元件3/25/20249發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成3/25/202410發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用空氣流量計(jì)（MAF）：檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，是噴油脈寬的主控制信號。3/25/202411發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用進(jìn)氣溫度傳感器（IAT）：檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度。是噴油脈寬的修正信號。3/25/202412發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用凸輪軸位置傳感器（CMP）：提供凸輪軸轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)位置信號（G信號），作為點(diǎn)火正時(shí)和噴油正時(shí)控制的主信號。3/25/202413發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用節(jié)氣門位置傳感器（TPS）：檢測節(jié)氣門的開度及開度變化，作為燃油噴射的修正信號。也是自動(dòng)變速器的控制信號。3/25/202414發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用曲軸位置傳感器（CKP）：也稱轉(zhuǎn)速傳感器，用來檢測曲軸轉(zhuǎn)角位移，給ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號和曲軸轉(zhuǎn)角信號，作為點(diǎn)火正時(shí)和噴油正時(shí)控制的主信號。3/25/202415發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用進(jìn)氣壓力傳感器：檢測進(jìn)氣歧管的壓力（發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷），噴油量控制的主信號號。3/25/202416發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器：檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度，是燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號，也是怠速控制、廢氣再循環(huán)和自動(dòng)變速器超速控制的控制信號。3/25/202417發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用車速傳感器：檢測汽車的行使速度，用于巡航控制、ABS、TRAC、TV和發(fā)動(dòng)機(jī)斷油控制，也是自動(dòng)變速器的主控制信號。3/25/202418發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用氧傳感器（O2S）：檢測廢氣中氧含量，向ECU輸送空燃比的反饋信號，進(jìn)行空燃比的閉環(huán)控制。3/25/202419發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用爆震傳感器（KS）：檢測汽油機(jī)是否發(fā)生爆震及爆震強(qiáng)度，將此信號輸入ECU作為點(diǎn)火正時(shí)控制的修正（反饋）信號。起動(dòng)開關(guān)（STA）：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，通過起動(dòng)開關(guān)給ECU提供一個(gè)啟動(dòng)信號，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號?？照{(diào)開關(guān)（A/C）：當(dāng)空調(diào)開關(guān)打開，空調(diào)壓縮機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加大時(shí)，由空調(diào)開關(guān)向ECU輸入信號，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號。3/25/202420發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用擋位開關(guān)：檢測自動(dòng)變速器擋位所處的位置，并向ECU輸入作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號。制動(dòng)燈開關(guān)：在制動(dòng)時(shí)，由制動(dòng)開關(guān)向ECU提供制動(dòng)信號，作為燃油控制和點(diǎn)火正時(shí)修正信號。動(dòng)力轉(zhuǎn)向開關(guān)：檢測動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵是否工作，將信號向ECU輸入，作為燃油控制和點(diǎn)火正時(shí)修正信號。3/25/202421發(fā)動(dòng)機(jī)主要傳感器及其作用巡航控制開關(guān)：當(dāng)進(jìn)入巡航狀態(tài)時(shí)向ECU輸入控制狀態(tài)信號，由ECU自動(dòng)對車速進(jìn)行控制。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的數(shù)量也將不斷增加。一個(gè)傳感器的信號可以通過CAN-BUS系統(tǒng)供多個(gè)控制系統(tǒng)使用。3/25/202422電子控制單元（ECU）的基本功能給傳感器提供穩(wěn)定的5V（9V）、12V參考電壓，接收各種傳感器和其他開關(guān)輸入的信息，并將輸入的信息轉(zhuǎn)換成微機(jī)所能接受的數(shù)字信號。存儲(chǔ)該車型的特征參數(shù)和運(yùn)行中所需的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。確定計(jì)算輸出指令的程序，并根據(jù)輸入信號和相關(guān)程序計(jì)算輸出指令數(shù)值。3/25/202423電子控制單元（ECU）的基本功能將輸入信號和輸出指令信號與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，確定并存儲(chǔ)、顯示故障信息。向執(zhí)行元件輸出指令，或根據(jù)指令輸出自身已儲(chǔ)存的信息（如故障信息等）自我修正（學(xué)習(xí)）功能（如長期燃油修正、短期燃油修正）。3/25/202424

執(zhí)行元件的類型在發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元件主有：噴油器點(diǎn)火器怠速控制閥節(jié)氣門控制電機(jī)EGR閥進(jìn)氣控制真空電磁閥冷卻風(fēng)扇電機(jī)3/25/202425執(zhí)行元件的類型燃油泵繼電器空調(diào)壓縮機(jī)繼電器可變氣門正時(shí)控制電磁閥二次空氣噴射閥活性碳罐排泄電磁閥冷卻液循環(huán)電機(jī)自診斷顯示與報(bào)警裝置儀表顯示器等3/25/202426OBD的介紹：OBD是ON-BOARDDLAGNSTICS的縮寫，即隨車電腦診斷系統(tǒng)。由于第一代車載診斷儀，因世界各主要汽車廠的OBD系統(tǒng)隨發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的不同而各不相同，并且OBD對自身的工作狀態(tài)是否達(dá)到原廠技術(shù)要求無法自測。嚴(yán)重影響了汽車的可靠性。所以從1994年以來美、日、歐主要汽車制造廠家的電控汽車逐步開始采用OBD-Ⅱ第二代隨車電腦診斷系統(tǒng)，取代了第一代隨車電腦診斷系統(tǒng)。OBD-Ⅱ隨車電腦診斷系統(tǒng)的出現(xiàn)。杜絕了各汽車廠采用不同診斷、不同故障代碼、不同診斷功能給維修帶來的諸多不便，它為汽車電控系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的檢測方式、統(tǒng)一的診斷模式、統(tǒng)一的診斷插座、統(tǒng)一的安裝位置及維修手段。

3/25/202427OBD-II的主要特點(diǎn)汽車裝用統(tǒng)一的16P診斷座，安裝在駕駛室儀表盤下方。如下圖：OBD-II具有數(shù)據(jù)傳輸功能，并規(guī)定了兩個(gè)傳輸線標(biāo)準(zhǔn)：歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（ISO-II）規(guī)定傳輸用7和15端子，美國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)用（SAE-J1850）規(guī)定用2和10端子。3/25/202428新的OBD診斷坐連接標(biāo)準(zhǔn)DLC-J1962

Pin1：SAEJ2411，GMsinglewireCAN；通用公司單線CAN-BUS

Pin2：ISO11519-4(Bus+)(SAEJ1850)，和10號腳同時(shí)使用，41.6KbpsPWM脈寬調(diào)制

單線用法:只用2號腳1根線通訊10.4KbpsVPW可變脈寬調(diào)制byteheader+CRC，no“checksum”or“inter-byteseparation”(InFrameresponsebyte?)。

Pin3：Chrysler，CCD+(notOBD)克萊斯勒CCD-BUS網(wǎng)線H線。

Pin4：底盤地Chassisground。

Pin5：邏輯地Signalground。

Pin6：ISO15765-4;CAN-BUS高速診斷線(線),250/500kbit/s。

3/25/202429新的OBD診斷坐連接標(biāo)準(zhǔn)DLC-J1962

Pin7：KWP1281或KWP2000協(xié)議診斷線(K線)，波特率10400/多數(shù)廠家默認(rèn)KPW2000診斷線。

Pin8：點(diǎn)火開關(guān)打開有電IG+，點(diǎn)火開關(guān)ON/Off狀態(tài)識別用途

Pin9：7號腳不方便用時(shí)，啟用*KWP1281或KWP2000協(xié)議診斷線(K線)，波特率10400。

Pin10：ISO11519-4(Bus-)(SAEJ1850)，和2號腳同時(shí)使用,41.6KbpsPWM脈寬調(diào)制。

Pin11：Chrysler，CCD-(notOBD)克萊斯勒CCD-BUS網(wǎng)線L線。

Pin12：*K線制造廠保留用。

Pin13：*K線制造廠保留用。

Pin14：ISO15765-4，CAN-BUS高速診斷線(L線)250/500kbit/s

Pin15：KWP1281或KWP2000協(xié)議診斷線(K線);7P不夠用或控制單元過多時(shí)啟用。Pin16：長火線BAT+。3/25/202430OBD-II的主要特點(diǎn)OBD-II具有行車記錄功能，能記錄車輛行使過程的有關(guān)數(shù)據(jù)資料；能記憶和重新顯示故障碼的功能，可利用儀器方便、快速地調(diào)取或清除故障碼。裝用OBD-II的汽車，采用相同的故障碼代號及故障碼統(tǒng)一。故障碼由1個(gè)英文字母和4個(gè)數(shù)字組成（PO341）。SAE共規(guī)定了100個(gè)統(tǒng)一的OBD-II故障碼。其含義如下表：3/25/202431OBD-II故障碼說明代碼性質(zhì)代碼代碼含義控制系統(tǒng)代碼（1）P發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)C汽車底盤控制系統(tǒng)B汽車車身控制系統(tǒng)U汽車局域網(wǎng)控制系統(tǒng)制造廠代碼（2）01---9SAE定義的故障代碼汽車制造廠自定義的故障代碼1燃油或進(jìn)氣測量系統(tǒng)故障2燃油或進(jìn)氣測量系統(tǒng)故障3/25/202432OBD-II故障碼說明代碼性質(zhì)代碼代碼含義SAE定義故障碼范圍代碼（3）3點(diǎn)火系統(tǒng)故障或發(fā)動(dòng)機(jī)間隙熄火故障4廢氣控制系統(tǒng)故障5怠速控制系統(tǒng)故障