中国汽车电子基础知识大全

汽车电子控制技术

马超2020/12/271第一页，共268页。引言：

乘坐汽车：

安全、舒适、快速

汽车的组成:

发动机

底盘

车身

电气设备

电子控制技术

2020/12/272第二页，共268页。

绪论

电子控制技术在汽车上的应用

一、电子控制技术在发动机上的应用

（一）电控汽油喷射

1、控制喷油量

ECU根据发动机转速、负荷确定喷油量，并予以修正，使A/F=14.7。

2、控制喷油定时

ECU根据发动机工作顺序对排气行程的气缸控制喷油。

2020/12/273第三页，共268页。

3、控制减速、限速及闭缸断油

4、控制电动油泵

泵油压力、泵油时间及变速泵油

（二）电控点火

1、控制最佳点火提前角

2、控制通电时间及最大电流

3、控制爆震

（三）怠速控制

热机—快怠速

怠速自动提升

2020/12/274第四页，共268页。（四）排放控制

1、废气再循环

2、排气管废气处理

二次空气供给

三元催化反应器

3、排放污染控制

曲轴箱通风

活性炭罐

2020/12/275第五页，共268页。

二、电子控制技术在底盘

部分的应用

（一）制动防抱死系统

（二）电控自动变速器

（三）电控动力转向

（四）电控悬挂

（五）巡航控制

2020/12/276第六页，共268页。三、电子控制技术在行驶安

全方面的应用

（一）安全气囊

（二）防撞系统

（三）前照灯控制

2020/12/277第七页，共268页。

四、电子控制技术在舒适

性方面的应用

（一）全自动空调

（二）电动座椅

五、电子控制技术在信息

方面的应用

（一）信息显示与报警

（二）语音信息

（三）车用导航

2020/12/278第八页，共268页。第一篇

电子控制技术

在汽车发动机上的应用

2020/12/279第九页，共268页。

第一章概述

一、电控燃油喷射系统（EFI）的优点

（一）EFI与化油器供油系统的比较

1、化油器供油系统

*工作机理：节气门开度控制化油器喉管处的真空度—吸油和空气混合

*冷起动：手控阻风门—加浓混合气

*热机后：手控阻风门逐渐打开

*突然加速：机械加浓

*大负荷：机械、真空同时加浓

2020/12/2710第十页，共268页。

2020/12/2711第十一页，共268页。2、EFI供油系统

*工作机理：节气门开度控制进气量，经空气流量计计量，ECU根据进气量确定喷油量。

*冷起动：ECU根据冷却液温度控制延长喷油时间。

*热机后：ECU根据冷却液温度的变化控制修正喷油时间。

*突然加速：ECU根据发动机转速及节气门开度控制增加喷油时间。

*大负荷：ECU根据发动机转速及节气门开度控制增加喷油量。

2020/12/2712第十二页，共268页。

（二）EFI优点

1、混合气分配及燃油雾化好

提高功率50%；节油5-10%

2、减少排放污染

空燃比适宜，混合气完全燃烧：

HC+O2——H2O+CO2

空燃比不适宜，混合气燃烧不完全：

HC+O2燃烧后：

一部分生成H2O、CO2；

一部分生成HC（冷激）；

一部分生成CO（缺氧）；

一部分生成O2（富氧）；

2020/12/2713第十三页，共268页。

空气中的氮气（N2）与燃烧后排出的高温氧（O2）将产生多氧化氮（NOx）

HC、CO、NOx是汽车排放的三害

3、充气效率高、发动机功率大、加速性能及起动性能好

2020/12/2714第十四页，共268页。

二、电控燃油喷射系统的分类

（一）按喷油部位不同

1、缸内喷射—直接向缸内喷油（难）

2、进气歧管喷射—向进气歧管喷油

单点喷射；多点喷射

（二）按系统控制方式不同

1、机械控制式（K型）

博世公司1967年研制—上吸式和下吸式

2、机电混合式（KE型）

1993年研制—设置电液压差调节器

3、电控燃油喷射

70年代单一控制

80年代开始综合控制

2020/12/2715第十五页，共268页。

2020/12/2716第十六页，共268页。

2020/12/2717第十七页，共268页。

2020/12/2718第十八页，共268页。

2020/12/2719第十九页，共268页。

2020/12/2720第二十页，共268页。（三）按喷油方式不同

1、连续喷射（K型、KE型）

2、间歇喷射

同时喷射；顺序喷射；分组喷射

（四）按空气流量检测方式不同

1、直接测量空气流量

体积流量；质量流量

2、间接测量空气流量

2020/12/2721第二十一页，共268页。

第二章电控燃油喷射系统组成

进气系统；燃油供给系统；点火系统；

电控系统；故障自诊断系统；

安全功能和后备系统

第一节进气系统

功用：为可燃混合气的形成提供必须的空气。

组成：空气滤清器—空气流量传感器—怠速调整、节气门及位置传感器、怠速控制阀—动力腔—进气歧管

2020/12/2722第二十二页，共268页。

2020/12/2723第二十三页，共268页。

一、空气流量传感器（空气流量计）

作用：检测发动机工作中的进气量，并转换成电信号送给ECU确定控制喷油量。

型式：

（一）直接测量空气流量传感器

——安装在进气道中

1、体积流量型—测量进气量为体积流量

（1）翼片式（量板式、叶片式）

2020/12/2724第二十四页，共268页。

2020/12/2725第二十五页，共268页。

结构：翼片、电位计及内部电路

翼片：测量叶片—进气道

阻尼叶片—阻尼室

两叶片铸成一体，以轴为支点转动。轴顶端驱动滑片在镀膜电阻上滑动，同时设有盘形弹簧，用于平衡叶片转动。

电位计及内部电路：

2020/12/2726第二十六页，共268页。

2020/12/2727第二十七页，共268页。

检测原理：

节气门开度增大—进气量增多—翼片转动角度增大—镀膜电阻值减小—电压US减小—US/UB减小—ECU控制喷油量增加。反之则反。

说明：

1、内设油泵控制开关，翼片静止，开关断开—油泵不工作；翼片转动后，开关闭合—油泵工作。

2、内设进气温度传感器，对喷油量进行修正。

2020/12/2728第二十八页，共268页。

（2）卡门旋涡式

检测机理：

在进气道中设置旋涡发生器，进气中将产生旋涡，其频率f与进气流速v存在如下关系：

f=St.v/d

St-系数（0.2）d-旋涡发生器直经

通过测知f可求出v，v乘以进气通道截面便可求出进气体积流量。

2020/12/2729第二十九页，共268页。*反光镜检测方式（振动检测方式）

原理：利用进气产生旋涡时，引起压力变化来测知频率。2020/12/2730第三十页，共268页。

节气门开度增大—进气量增多—旋涡频率增高——气体压力变化频率增大—膜片振动频率高—脉冲信号频率高—ECU控制喷油量增加。

反之则反。

2020/12/2731第三十一页，共268页。*超声波检测方式

原理利用进气产生旋涡时，引起气体密度的变化来测知频率。2020/12/2732第三十二页，共268页。

进气密度均匀，接收波密度均匀；

进气密度改变，接收波密度改变。

节气门开度增大—进气量增多—旋涡频率增高——气体密度增大—接收波密度增加—脉冲电压信号频率增高—ECU控制喷油量增加。反之则反。

2020/12/2733第三十三页，共268页。2、质量流量型—测量进气量为质量流量

检测机理在进气道中设置一通电发热体，使其温度与进气温度维持温度差为100℃。节气门开度增大-进气量增多-发热体被带走的热量多-发热体通过电流增大-信号电压升高2020/12/2734第三十四页，共268页。（1）热线式空气流量计

白金热线，直径70um。固装取样管内。取样管安装在进气道中。2020/12/2735第三十五页，共268页。

热线RH与温度补偿电阻RK、电桥平衡电阻RB、及信号电阻RS组成电桥平衡电路。2020/12/2736第三十六页，共268页。

工作条件：热线通电产生温度与进入空气温度之差维持在100℃。

工作过程：进气量增加-RH失热（温差低于100℃）-集成电路A使通过RH电流增大-RS电流增大-信号电压US增大-ECU控制增加喷油量。

说明：

1、设置自净电路：发动机熄火4S，ECU控制使热线在1S内被加热至1000℃-除掉杂质。

2、RH通过电流大小取决于进气量，其变化范围一般在50mA-120mA。

3、因为热线通过电流是进气流量的单一函数，则对进气温度无需进行修正。

2020/12/2737第三十七页，共268页。

（2）热膜式空气流量计

将铂丝、温度补偿电阻RK、电桥平衡电阻RB、及信号电阻RS镀在树脂膜上，在其上覆盖玻璃膜。发热体用铂丝取代白金。精度高、强度好、价钱高。2020/12/2738第三十八页，共268页。

（二）间接测量空气流量传感器

（进气歧管绝对压力传感器）

安装：振动较小的车身处或动力腔上

功用：将进气管的气体压力变化，转变成电信号送给ECU，间接反映进气量。

型式：

1、压敏电阻式传感器壳体被硅膜片分割成两个互不相通的腔室。一腔室预置真空，另一腔室导入进气压力。2020/12/2739第三十九页，共268页。

硅膜片为压力转换元件：正方形、厚3mm，中部光刻形成直径为2mm、厚50um的薄膜；

4个应变电阻分别预置在薄膜的两侧。硅膜片受压拱曲时，两个电阻受拉伸长-阻值增大；两个电阻受压缩短-阻值减小。四个电阻以电桥方式连接。2020/12/2740第四十页，共268页。

工作原理：

硅膜片不受压时，电阻R1=R2、R3=R4，输出信号电压V0=0

硅膜片受压拱曲时，两个电阻受拉伸长-阻值增大；两个电阻受压缩短-阻值减小；

电阻R1≠R2、R3≠R4，输出信号电压V0≠0

节气门开度增大-进气量增多-膜片拱曲变形大-应变电阻阻值改变量大-输出信号电压值升高

2020/12/2741第四十一页，共268页。

压敏电阻式空气流量传感器与ECU之间的连接；

进气压力与输出信号电压之间的关系2020/12/2742第四十二页，共268页。

2、膜盒式

膜盒由薄金属片焊接而成，其内部被抽成真空，外部与进气歧管相通，膜盒外表压力变化将使其产生膨胀和收缩，从而驱动连杆带动滑片在信号电阻上滑动，产生随进气压力变化的信号电压送给ECU，控制喷油量。2020/12/2743第四十三页，共268页。3、可变电容式

两块氧化铝薄膜，用绝缘垫隔开，内表面均贴有金属膜作电极，中部形成真空。电容膜盒装在容器中，容器与进气歧管相通。当进气歧管压力变化时，氧化铝薄膜发生弯曲变形，使金属膜电极间距离发生改变，从而引起电容量的改变。2020/12/2744第四十四页，共268页。

检测原理：

将随进气压力变化的电容值连接到传感器混合集成电路的振荡器电路中，则传感器产生与进气歧管压力成反比的可变频率信号（80-128Hz），ECU根据输入信号的频率便可感知进气歧管的压力。

节气门开度增大-进气量增多-进气压力增大-两电极间距离减小-电容量增大-振荡电路振荡频率降低-ECU控制增加喷油量

*检测

用示波器（或频率计）测频率

发动机怠速：f=80Hz，且随转速升高而增高；

发动机高速：f=120Hz

2020/12/2745第四十五页，共268页。

二、节气门位置传感器

作用：检测节气门开度并转换成电信号送给ECU，用于控制喷油量。

安装：节气门轴一端，受节气门轴驱动。

型式：滑动电阻式、触点开关式

2020/12/2746第四十六页，共268页。（一）滑动电阻式（线性输出型）结构滑片镀膜电阻怠速触点接线端子2020/12/2747第四十七页，共268页。传感器与ECU连接电路传感器工作电压Vc=5V节气门开度信号VTA怠速触点信号IDL搭铁端子E传感器输出特性2020/12/2748第四十八页，共268页。

检测原理：

*怠速触点信号端子IDL输出U=0；

节气门开度信号端子VTA输出Us=0.5V；

节气门全闭，ECU则判定为怠速。

*怠速触点信号端子IDL输出U=+BV；

节气门开度信号端子VTA输出Us略＞0.5V；

节气门部分打开，ECU则判定为部分负荷。

*怠速触点信号端子IDL输出U=+BV；

节气门开度信号端子VTA输出Us=+5V；

节气门全开，ECU则判定为大负荷。

2020/12/2749第四十九页，共268页。（二）触点开关式（开关量输出型）结构导向凸轮节气门轴控制杆可动触点怠速触点大功率触点接线端子导向槽2020/12/2750第五十页，共268页。传感器与ECU连接电路传感器工作电压+B=14V大功率触点信号PSW怠速触点信号IDL传感器输出特性2020/12/2751第五十一页，共268页。

检测原理：

*怠速触点信号端子IDL输出为高电平+BV；

大功率触点信号端子PSW输出为低电平0V；

ECU根据车速判定：

若车速为0，ECU确定发动机怠速运转，适当控制喷油量。

若车速不为0，ECU确定发动机减速运转，适当控制减少喷油量。

*怠速触点信号端子IDL输出输出为低电平0V；

大功率触点信号端子PSW输出为低电平0V；

ECU确定发动机部分负荷运转，将根据转速、进气量信号确定控制喷油量。

*怠速触点信号端子IDL输出输出为低电平0V；

大功率触点信号端子PSW输出为高电平+BV；

ECU确定发动机大负荷运转，控制增加喷油量。

2020/12/2752第五十二页，共268页。

三、怠速控制阀

作用：控制发动机怠速运转进气量，使发动机怠速稳定运转或实现快怠速。

控制方式：

*控制旁通进气道进气量：

不受ECU控制的怠速控制阀；

受ECU控制的怠速控制阀；

*控制节气门开度改变进气量；

2020/12/2753第五十三页，共268页。

（一）不受ECU控制的怠速控制阀

特点：只能用于暖机，不能实现快怠速。

型式：1、双金属片式双金属片：上绕电热线圈；一端驱动遮门控制旁通进气道开度。2020/12/2754第五十四页，共268页。

发动机温度低，遮门打开，旁通进气量多，怠速高-暖机。发动机温度升高，遮门逐渐关闭，旁通进气量少，怠速转速逐渐降低。发动机温度-20℃以下时，旁通进气道完全关闭，而在60℃以上时，旁通进气道完全打开。进气量与温度之间关系如图所示。2020/12/2755第五十五页，共268页。

2、石蜡式感温体内充注石蜡-热账、冷缩，控制旁通进气道的开度。发动机冷却液温度低，石蜡收缩，旁通进气道开度大，旁通进气量多，怠速高。2020/12/2756第五十六页，共268页。

（二）受ECU控制的怠速控制阀

特点：不仅用于暖机，而且还能根据发动机负荷的增加自动提高怠速。

型式：1、步进电机式结构：步进电机控制阀2020/12/2757第五十七页，共268页。步进电机转动原理1、按A—A1B1—BA1—AB—B1顺序对定子绕组输入4个脉冲电压，转子将逆时针转动。2、按A1—AB—B1A—A1B1—B顺序对定子绕组输入4个脉冲电压，转子将顺时针转动。2020/12/2758第五十八页，共268页。

说明：

1、定子绕组每输入一个脉冲电压，转子将转动一个角度（步进角）。

2、步进角的大小取决于转子和定子的磁极数目。

3、转子磁极极性不变，定子磁极极性不定。定子磁极极性取决于定子绕组通电时机和相位。ECU通过控制定子绕组通电时机和相位，便可控制步进电机的转动方向。

2020/12/2759第五十九页，共268页。

常用步进电机性能特点

丰田日产三菱

转子磁极数162412

定子磁极数324824

转动步数125128120

（开-闭）

转子转速435

（开-闭）

每一转步数324824

每一步转角11.257.515

（度）

2020/12/2760第六十页，共268页。丰田：步进电机结构转子-永久磁铁，N、S极相间排列。定子-铁芯和线圈，由A、B两个定子组成。2020/12/2761第六十一页，共268页。丰田：步进电机结构特点

永磁转子-具有8对磁极。定子-由A、B两个定子组成，每个定子各有8对爪极，爪与爪间距为一个爪宽度。A、B两定子爪极相差一个爪的差位。爪的极性变换由ECU控制定子相线绕组的电压脉冲决定。2020/12/2762第六十二页，共268页。丰田：步进电机控制电路2020/12/2763第六十三页，共268页。控制过程

按1-2-3-4相序依次滞后90℃相位差对定子绕组通电，定子铁芯产生的N极将顺时针转动，从而驱动转子旋转—控制阀门打开。按4-3-2-1相序依次滞后90℃相位差对定子绕组通电，定子铁芯产生的N极将逆时针转动，从而驱动转子旋转—控制阀门关闭。2020/12/2764第六十四页，共268页。

2020/12/2765第六十五页，共268页。2、旋转滑阀式组成永磁电机控制阀-滑阀2020/12/2766第六十六页，共268页。

永磁电机结构：两块永久磁铁作磁场；转子尼龙骨架上绕有两个绕向相反的线圈；转子轴的一端固装有三块滑片，其上压装三只电刷，另一端固装有遮板和弹簧。

2020/12/2767第六十七页，共268页。控制阀-滑阀结构：滑阀-扇形，固装在转子轴上随其转动，调节旁通气道的开度。控制电路2020/12/2768第六十八页，共268页。控制电路

线圈L1一端接于滑片1，另一端接于滑片2；线圈L2一端接于滑片3，另一端接于滑片2；两线圈通电时机受控于ECU。2020/12/2769第六十九页，共268页。控制过程Rc=50%，L1、L2通电时间相同，滑阀静止不动。

Rc>50%，L2通电时间长，L1通电时间短，滑阀顺时针转动-怠速高。

Rc<50%，L1通电时间长，L2通电时间短，滑阀逆时针转动-怠速低。2020/12/2770第七十页，共268页。

说明：

1、ECU通过控制占空比Rc，控制怠速。

2、设计结构保证：

占空比Rc约为18%时，L1通电时间长，L2通电时间短，滑阀将旁通进气道完全关闭；

占空比Rc约为82%时，L2通电时间长，L1通电时间短，滑阀将旁通进气道完全打开；

*滑阀偏转角度限定在900

2020/12/2771第七十一页，共268页。3、直动式比例控制阀结构：电磁线圈、铁芯、衔铁、弹簧、控制阀。工作：

ECU根据传感器提供的信号，输出控制占空比信号，使电磁线圈通电产生吸力，提起阀门轴向移动，控制旁通气道开度，稳定或提高怠速。2020/12/2772第七十二页，共268页。节气门直动式怠速控制阀

特点：直接控制节气门开度。控制过程：永磁直流电动机通电使其正转或反转直接驱动节气门打开或关闭。2020/12/2773第七十三页，共268页。

丰田公司生产并应用的节气门直动式怠速控制阀2020/12/2774第七十四页，共268页。

桑塔纳2000GSi、捷达王轿车上应用的节气门直动式怠速控制阀2020/12/2775第七十五页，共268页。

四、曲轴位置传感器（CPS）

作用：向ECU提供三个信号：

曲轴转速信号（n）、曲轴转角信号（1°）、活塞上止点信号（120°），用于确定喷油时刻和点火时刻。

说明：各公司对其信号称呼不同。

通用公司：将1°信号称之为18X信号，将120°信号称之为3X信号；

丰田公司：将1°信号称之为Ne信号，将120°信号称之为G信号；

2020/12/2776第七十六页，共268页。

型式（一）光电式安装：分电器内（或凸轮轴前端）组成：信号盘信号发生器2020/12/2777第七十七页，共268页。

信号盘：固装在分电器轴上，随轴转动。外缘均匀地刻有360个漏光缝（每缝占1°=曲轴转角2°）内侧均匀地刻有与气缸相等的漏光缝（6个），其中一个较宽的漏光缝为1缸上止点信号，其余窄缝由点火顺序决定缸的上止点。2020/12/2778第七十八页，共268页。

信号发生器：固装在分电器外壳内。两组发光二极管和光敏三极管。其中一组产生曲轴转角信号，另一组产生活塞上止点信号，经脉冲整形放大电路输出数字信号送至ECU。2020/12/2779第七十九页，共268页。

信号产生过程

信号盘转动：漏光时，光敏三极管导通，控制电路输出低电平；遮光时，光敏三极管截止，控制电路输出高电平。2020/12/2780第八十页，共268页。

说明：

1、信号盘转动时，便可同时获取转速、转角和上止点信号。

2、由于信号发生器设置要求及安装位置关系保证，当上止点信号产生时，该缸活塞还处于压缩上止点前70°。

2020/12/2781第八十一页，共268页。

(二)磁感应式

1、桑塔纳2000GLi、Gsi，捷达轿车CPS

组成：信号轮、传感器头安装：信号轮安装在曲轴飞轮的前端-转动；传感器头固定在左侧缸体上。2020/12/2782第八十二页，共268页。信号轮：均匀加工60个凸齿后在剃去2个相邻的凸齿，形成：

58个凸齿，57个小齿缺，一个大齿缺。每个凸齿占3°，共占174°；每个小齿缺占3°，共占171°；一个大齿缺占15°。2020/12/2783第八十三页，共268页。信号产生过程（1）转速信号的产生信号轮转一转，传感器头产生58个交变信号，经整形、放大形成58个脉冲信号。当ECU每收到58个脉冲信号时，则计为曲轴转一转。2020/12/2784第八十四页，共268页。

（2）上止点信号的产生

（判缸信号）

大齿缺低电平信号为1、4缸上止点信号。

曲轴转一转，则产生一个大齿缺低电平信号，当ECU收到大齿缺低电平信号时，则确定为1、4缸上止点。

说明：设计保证1、4缸活塞还距上止点前60°曲轴转角。

2020/12/2785第八十五页，共268页。

（3）曲轴转角信号的产生

举例说明：

发动机转速n=2000r/min

曲轴转一转，所用时间为：

60000ms/2000=30ms

曲轴每转1°所用时间为：

30ms/360=0．083ms

说明：ECU每计时0．083ms，则为曲轴转1°。

2020/12/2786第八十六页，共268页。

举例：根据发动机转速、负荷及其它参数确定为点火提前角为20°，当ECU收到大齿缺信号时，还要经过多长时间才能向点火控制器输出指令，使点火线圈产生高压电？

已知ECU收到大齿缺低电平信号时，1、4缸活塞还距上止点前60°曲轴转角，当需要ECU输出指令时，曲轴还需要转40°曲轴转角，需要的时间为：

0．83ms×40=3．33ms

即：ECU收到大齿缺低电平信号时，还需计时3．33ms，才能向点火控制器输出指令，使点火线圈产生高压电。从而保证点火提前角为20°。

2020/12/2787第八十七页，共268页。2、日产公司CPS

组成：信号轮、信号发生器安装：信号轮-曲轴前端，皮带轮后，随曲轴转动。信号发生器固装在发动机缸体的前端2020/12/2788第八十八页，共268页。

信号轮：外缘圆周每隔4°均匀加工一个凸齿，共计90个凸齿-产生转速、转角信号。表平面每隔120°加工一个凸台，共计3个凸台-产生活塞上止点信号。2020/12/2789第八十九页，共268页。

信号发生器*设置三个磁头：磁头1、3相隔3°安装，对应信号轮凸齿；磁头2对应信号轮凸台。*脉冲整形放大电路*4孔插座2020/12/2790第九十页，共268页。

磁头1、3与信号轮位置关系2020/12/2791第九十一页，共268页。

信号产生过程

信号轮随曲轴转动，凸齿和凸台在各自的磁头下掠过，感应线圈产生交变感应电动势，经滤波、整形、放大，将模拟信号转换成数字信号送至ECU。2020/12/2792第九十二页，共268页。

（1）转速、转角信号的产生

因为磁头1、3相隔曲轴转角3°安装，且又都是每隔4°产生一个脉冲信号，所占电角度为360°，信号轮转动1°产生电动势所占电角度则为90°。所以磁头1、3产生的电动势脉冲信号相位差则为90°。

将两信号同时送入整形、合成电路，即可获得曲轴转角1°信号。

转速信号可通过计数1°信号获得。

2020/12/2793第九十三页，共268页。

（2）上止点信号的产生

磁头2产生的信号经整形、放大，则为活塞上止点信号。

由于传感器安装位置保证，当ECU收到磁头2产生脉冲信号时，活塞还距上止点前70°。

2020/12/2794第九十四页，共268页。3、丰田公司CPS

安装：分电器内。组成：传感器分成上、下两部分：上部分由G转子和G1、G2线圈组成-产生活塞上止点信号；下部分由Ne转子和Ne线圈组成-产生曲轴转速、转角信号。2020/12/2795第九十五页，共268页。

2020/12/2796第九十六页，共268页。

信号产生过程

（1）Ne信号的产生

Ne转子均匀加工24个凸齿，Ne转子转一转（曲轴转720°，感应线圈将产生24个交变信号，一个交变信号周期相当于曲轴转角30°（720°/24）。ECU将一个交变信号所占时间均分成30等份，1等份即为曲轴转角1°。ECU计数48个交变信号即为曲轴转一转。2020/12/2797第九十七页，共268页。（2）G信号的产生

G信号由带一个凸齿的转子和两个感应线圈产生。G1信号-6缸上止点信号；G2信号-1缸上止点信号。由于感应线圈安装位置关系，当G1、G2信号产生时，活塞还位于上止点前10°位置。2020/12/2798第九十八页，共268页。

（三）霍尔式CPS

1、霍尔效应硅半导体基片永久磁铁磁场方向与基片通入电流方向垂直，基片两侧将产生霍尔电压。2020/12/2799第九十九页，共268页。

2、霍尔传感器工作原理

叶片在永久磁铁与半导体基片的气隙间转动：叶片进入气隙-磁场被旁路；叶片离开气隙-磁场穿过半导体基片；2020/12/27100第一百页，共268页。

磁通未穿过半导体基片时-不产生霍尔电压，传感器输出信号电压为高电平（4V）；磁通穿过半导体基片时-产生霍尔电压为，传感器输出信号电压为低电平（0.1V）。2020/12/27101第一百零一页，共268页。

3、桑塔纳2000GLi车用霍尔式CPS安装：分电器外壳内结构：触发叶轮：叶片（4）数=气缸数；每个叶片宽度约占50°，每个窗口约占40°；信号发生器：永久磁铁、集成电路；工作电压5V；2020/12/27102第一百零二页，共268页。

信号的产生：

（1）转速信号的产生

将触发叶轮展开在一个平面上，其所占曲轴转角即为所产生的信号高、低电平所占曲轴转角。

叶片在空气隙UH=0，传感器输出信号为高电平；

叶片不在空气隙UH≠0，传感器输出信号为低电平；

ECU每收到2个高电平信号即为曲轴转一转。

2020/12/27103第一百零三页，共268页。

2020/12/27104第一百零四页，共268页。

（2）转角信号的产生

因为一个矩形波周期：高电平100°，低电平80°，所占曲轴转角则为180°。所以ECU分频电路将180°均分成180等份，每一等份所占曲轴转角即为1°。

2020/12/27105第一百零五页，共268页。

又因为ECU控制曲轴转角则是通过控制时间进行，所以控制方法是：已知n=2000r/min，传感器输入ECU脉冲信号则为4000个，每一个信号周期所占时间为：

60000ms/4000=15ms

每1°曲轴转角所占时间为：

15ms/180=0．08ms

ECU每计时0．08ms，则计为曲轴转角1°。

2020/12/27106第一百零六页，共268页。

（3）上止点位置的确定

桑塔纳2000GLi轿车一缸上止点位置的确定与普通桑塔纳相同，只要校正点火正时将标记对准即可。

2020/12/27107第一百零七页，共268页。4、通用公司霍尔式CPS

组成：触发叶轮、信号发生器；

安装：触发叶轮与皮带盘制成一体，安装在曲轴前端，随曲轴转动。信号发生器固装在发动机前端缸体上。

2020/12/27108第一百零八页，共268页。

信号轮：信号轮制有两个叶轮：外侧叶轮—均匀加工成18个叶片和18个窗口，各占10°曲轴转角；内侧叶轮—加工成3个叶片和3个窗口，叶片宽度分别为90°、100°、110°；窗口宽度分别为30°、20°、10°。2020/12/27109第一百零九页，共268页。

2020/12/27110第一百一十页，共268页。

2020/12/27111第一百一十一页，共268页。

信号发生器

信号发生器由永久磁铁、霍尔集成电路组成。内、外信号轮侧面各设置1个霍尔信号发生器。2020/12/27112第一百一十二页，共268页。

信号产生过程2020/12/27113第一百一十三页，共268页。（1）曲轴转角、转速信号的产生

曲轴转角（1°）信号的产生

曲轴转一转，外侧叶轮及信号发生器产生18个脉冲电压信号（18X信号），一个脉冲周期所占曲轴转角20°。ECU将一个脉冲周期所占用的时间均分成20等份，每一等份对应曲轴转角1°。

曲轴转速信号的产生

ECU每计18个脉冲信号，则计为曲轴转1转。

2020/12/27114第一百一十四页，共268页。

活塞上止点信号的产生

曲轴转一转，内侧叶轮及信号发生器产生3个不同宽度的脉冲电压信号（3X信号），由于叶轮安装位置关系确定：

ECU收到10°低电平信号（高电平信号100°），侧判定1、4缸位于上止点；

ECU收到20°低电平信号（高电平信号90°），侧判定3、6缸位于上止点；

ECU收到30°低电平信号（高电平信号110°），侧判定2、5缸位于上止点；

说明：当ECU收到上止点信号时，活塞还位于上止点前75°。

2020/12/27115第一百一十五页，共268页。

五、凸轮轴位置传感器（CIS）

作用：给ECU提供判缸信号，以便确定各缸喷油时机。

霍尔式CIS的组成（桑塔纳2000GSi）：

触发叶轮、信号发生器

安装：触发叶轮安装在进气凸轮轴一端，并随其转动。信号发生器固装在缸体前端。

2020/12/27116第一百一十六页，共268页。

组成

触发叶轮只有一个叶片和一个窗口，各占180°。信号发生器由永久磁铁和霍尔集成电路组成。2020/12/27117第一百一十七页，共268页。

信号产生过程：

曲轴转两转，凸轮轴位置传感器产生一个低电平信号。

当ECU同时收到曲轴位置传感器大齿缺低电平信号和凸轮轴位置传感器低电平信号时，侧判定为1缸活塞位于压缩行程上止点前60°。

其余各缸的判别按配气相位进行。

2020/12/27118第一百一十八页，共268页。

六、氧传感器（EGOS）

作用：根据排气中的氧浓度测定空燃比，向ECU发出反馈信号，以便对空燃比进行修正。

目的：让空燃比收敛于理论值（A/F=14.7），提高排气净化率。

安装：排气一侧（距排气管接口1m处或消声器后端谐振腔上）。

型式：

2020/12/27119第一百一十九页，共268页。

（一）氧化锆式结构：将氧化锆固体电解质制成管状-锆管。在锆管内外表面涂一层铂膜作电极。内表面接触大气，外表面接触排气。最外表面再覆盖一层多孔陶瓷。2020/12/27120第一百二十页，共268页。

工作原理：渗入锆管内的大气中的氧在高温下被电离。排气中氧离子含量取决于混合气浓度。若锆管内外表面氧离子含量不一致，将因扩散作用，在铂电极间产生电压信号。其电压值，取决于混合气浓度。2020/12/27121第一百二十一页，共268页。

混合气浓度与信号电压之间的关系。若混合气稀：

Us=0.1V若混合气浓：

Us=0.9V2020/12/27122第一百二十二页，共268页。

（二）氧化钛式结构：核心元件：二氧化钛（N型半导体），常温下呈现高电阻值。特点：其电阻值随排气中氧离子含量的减少而减小。2020/12/27123第一百二十三页，共268页。

工作原理：混合气浓，排气中氧离子含量少，二氧化钛呈现低电阻值，但信号电压值高，Us=0.9V。若混合气稀，排气中氧离子含量多，二氧化钛呈现高电阻值，但信号电压值低，Us=0.1V。2020/12/27124第一百二十四页，共268页。二氧化钛式氧传感器与ECU连接2020/12/27125第一百二十五页，共268页。

说明：

1、为使氧传感器尽快进入灵敏工作状态（600°），外绕电热丝冷态加热。

2、定期更换（80000Km）。

3、两种氧传感器不能互换使用。

2020/12/27126第一百二十六页，共268页。

六、温度传感器（CTS）

电喷发动机一般设置三个温度传感器：

冷却液温度传感器；

进气温度传感器；

排气温度传感器；

作用：提供温度信息，对喷油量进行修正。

安装部位：

2020/12/27127第一百二十七页，共268页。

常用型式

采用负温度系数的热敏电阻—其电阻值随温度的升高而减小。工作原理：温度升高，阻值减小，信号电压升高。2020/12/27128第一百二十八页，共268页。

七、爆震传感器（DS）

功用：将发动机爆震时，传到缸体上的机械振动转换成电信号送至ECU，实施点火时刻的闭环控制。

爆震检测方式：机体振动检测式；

安装部位：缸体侧面或缸盖上（1只或2只）；

2020/12/27129第一百二十九页，共268页。

型式：（一）压电式DS1、非共振型结构：压电元件-二氧化硅。交界面受压将产生电压，其值大小取决于受压面积及所受压力。2020/12/27130第一百三十页，共268页。

工作原理：

机体振动，配重块振动产生加速度作用压电元件。压电元件将产生一个与振动频率和振动强度有关的电压信号，当其电压信号频率与特征频率一致时，ECU判定为爆震-推迟点火时机。2020/12/27131第一百三十一页，共268页。2、共振型结构：压电元件振荡片基座2020/12/27132第一百三十二页，共268页。

工作原理：

机体振动，振荡片振动。当发动机产生爆震时，机体振动频率与振荡片固有振动频率相等—产生共振。

共振时，压电元件承受压力最大，产生信号电压值最高。2020/12/27133第一百三十三页，共268页。

（二）磁致伸缩式DS

结构：

铁芯、线圈、永久磁铁、振荡片

2020/12/27134第一百三十四页，共268页。

工作原理：

机体振动，永久磁铁随振荡片振动。当发动机产生爆震时，机体振动频率与振荡片固有振动频率相等—产生共振。

共振时，传感器感应线圈产生的信号电压值最高。2020/12/27135第一百三十五页，共268页。

八、车速传感器

功用：检测汽车的行驶速度，用于发动机怠速、汽车加减速期间的空燃比控制。

型式：（一）舌簧开关型设置在组合仪表内。结构：一个舌簧开关，两块永久磁铁。2020/12/27136第一百三十六页，共268页。

工作原理：

磁铁由转速表软轴驱动，软轴转一转，磁铁极性相对于舌簧开关变换4次，舌簧开关将开闭4次。ECU根据舌簧开关的开闭次数确知车速。2020/12/27137第一百三十七页，共268页。舌簧开关于ECU连接2020/12/27138第一百三十八页，共268页。（二）光电耦合型设置在组合仪表内。结构：齿扇转子（20齿）-软轴驱动。光电耦合器：发光二极管、光电三极管。控制电路2020/12/27139第一百三十九页，共268页。控制电路2020/12/27140第一百四十页，共268页。

工作原理

齿扇转子被转速表软轴驱动，齿扇遮光、漏光使光敏三极管截止、导通。

齿扇转子转一转，光电耦合器输出20个脉冲信号，经分频器分频后转换成4个脉冲送至ECU，ECU通过记录脉冲数检测转速。

2020/12/27141第一百四十一页，共268页。

第二节燃油供给系统

功用：为可燃混合气的形成提供必须的燃油。

组成：燃油箱—电动油泵—滤清器—供油架及油压调节器—电磁喷油器—进气歧管。

2020/12/27142第一百四十二页，共268页。

2020/12/27143第一百四十三页，共268页。

一、电动燃油泵

功用：为燃油供给系统提供足够压力（250～300Kpa）的燃油。

安装：油箱内

组成：永磁电机、泵体、单向安全阀。

型式：滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵、侧槽泵。

2020/12/27144第一百四十四页，共268页。

2020/12/27145第一百四十五页，共268页。

滚柱泵

结构：泵套：设置进出油口。泵转子：偏心安装在泵套内，被电机驱动。滚柱：位于泵转子凹槽内，沿泵套内表面滑动。2020/12/27146第一百四十六页，共268页。

泵油过程：

电机转动—泵转子转动—滚柱外甩紧贴泵套内表面滑动—腔室容积改变。

容积增大—产生吸力吸油，此处设置进油口。

容积减小—油压增加，设置出油口。

2020/12/27147第一百四十七页，共268页。

二、电磁喷油器

功用：接收ECU控制指令，控制喷油量。

安装：上端由插片锁止在供油架上，下端靠供油架预置弹性压装在进气歧管进气门附近。

型式：高电阻型（8～17Ω）；

低电阻型（1.2～2.5Ω）；

轴针式、球阀式、片阀式；

2020/12/27148第一百四十八页，共268页。（一）轴针式结构：轴针、衔铁、电磁线圈、弹簧。特点：最大升程：0.1mm；提升时间：1～1.5ms；2020/12/27149第一百四十九页，共268页。（二）球阀式

结构：钢球、导杆、衔铁激光束焊接、电磁线圈、弹簧。

特点：定位性好、质量轻、响应性好、动态流量大。质量是轴针式的一半。2020/12/27150第一百五十页，共268页。（三）片阀式结构：片阀、衔铁、电磁线圈、弹簧。特点：定位性好、质量轻（0.5g）、响应性好、动态流量大、抗堵塞能力强。2020/12/27151第一百五十一页，共268页。（四）喷油器的驱动方式

1、电压驱动型同时适用驱动高电阻型或低电阻型电磁喷油器。驱动低电阻型喷油器时，应串入适当电阻。结构简单、驱动方便。2020/12/27152第一百五十二页，共268页。2、电流驱动型

仅适用驱动低电阻型电磁喷油器。响应性好、动态流量大。2020/12/27153第一百五十三页，共268页。（五）喷油器的控制方式1、同时喷射各喷油器同时打开或关闭。2020/12/27154第一百五十四页，共268页。2、分组喷射将喷油器分为两组分别进行喷油控制。2020/12/27155第一百五十五页，共268页。

3、顺序喷射按发动机各缸工作顺序控制喷油。各缸喷油器喷油时刻均在排气行程上止点前某一角度。2020/12/27156第一百五十六页，共268页。

三、燃油压力调节器

功用：调节供油系统油压，维持相对压力250～300kpa。

安装：旋装在供油架一端。

结构：钢制膜片、弹簧、回油阀。上腔室—真空下腔室—燃油2020/12/27157第一百五十七页，共268页。

调压原理

当油室压力小于弹簧张力及真空吸力时，阀门关闭。

当油室压力大于弹簧张力及真空吸力时，阀门打开—泄压。

2020/12/27158第一百五十八页，共268页。

第三节点火系统

功用：

产生足以击穿火花塞电极间隙的电压（25KV）。

组成：2020/12/27159第一百五十九页，共268页。

一、有配电器点火方式

组成：

传感器-ECU-点火控制器-点火线圈-配电器-火花塞

电路连接：2020/12/27160第一百六十页，共268页。

二、无配电器点火方式

（一）同时点火方式

1、点火线圈分配式点火组件点火控制器两个点火线圈A孔—1缸B孔—2缸C孔—3缸D孔—4缸2020/12/27161第一百六十一页，共268页。

内部电路：

两缸公用一个点火线圈，点火顺序：1-3-4-2

1、4缸为对称缸，2、3缸为对称缸。

压缩缸-有效点火；排气缸-无效点火。2020/12/27162第一百六十二页，共268页。

2、二极管分配式

特点：一个点火线圈设计两个初级绕组和一个次级绕组。高压电的分配由高压二极管完成。2020/12/27163第一百六十三页，共268页。

（二）单独点火方式

结构特点：1、每缸配用一个点火线圈，安装在火花塞顶端。2、每个点火线圈初级绕组均由一个大功率三极管控制。2020/12/27164第一百六十四页，共268页。

第四节电子控制系统

一、ECU具备的功能

1、接收信号（传感器及各种开关信号）；

2、进行电压转换（传感器及执行器工作电压）；

3、存储、计算、分析处理信息

存储该车型的特点参数、运算数据及故障信息；

计算输出值及所用程序；

分析处理信息参数，求出执行命令数值。

4、输出指令

根据计算结果，对比分析得出正确结论，输出指令让执行器执行。

5、自我修正功能

根据发动机使用中的某些参数变化，不断进行修正，以便使发动机始终处于最佳工作状态。

2020/12/27165第一百六十五页，共268页。

二、ECU的组成

2020/12/27166第一百六十六页，共268页。

（一）输入回路

将系统中传感器检测到的信号及各种开关信号进行放大、整形、转换，再经输入/输出接口送入微机，完成在汽车运行过程中对其工况状态的实施检测。

（二）输入/输出转换器（A/D）

将模拟信号转换成数字信号。

（三）微型计算机

运算处理信息；将处理结果送至输出回路；

2020/12/27167第一百六十七页，共268页。

1、中央处理器CPU

读出命令，并执行数据处理任务。

2、存储器

存储数据；存放微机的运算程序；

只读存储器ROM

存放固定信息；存放永久性程序和不变常数；存放点火脉谱和喷油脉谱特性曲线及预定的控制参数；断开电源信息不会消失。

随机存储器RAM

既能读出又能写入记忆在地址上的数据；暂时保留控制过程中的处理数据并不断更新；断开电源信息即可丢失。

2020/12/27168第一百六十八页，共268页。

3、输入/输出（I/O）接口

根据CPU指令，在传感器与执行器之间进行数据传递任务。

4、总线

数据总线-传递数据与指令；

地址总线-传送地址码；

控制总线-传输信号以控制计算机工作；

（四）输出回路

将弱信号转换成强信号，用以驱动执行器工作。

2020/12/27169第一百六十九页，共268页。

三、ECU电源电路

组成：主继电器、点火开关等。

型式：

1、未装步进电机的电源电路2020/12/27170第一百七十页，共268页。2、装有步进电机电源电路

主继电器由ECU控制，当点火开关断开时，ECU能继续接通主继电器2s，使步进电机旋转，回到初始位置。2020/12/27171第一百七十一页，共268页。

第五章故障自诊断系统

ECU具有故障自诊断功能。当故障发生时，ECU控制：

仪表板上的故障指示灯闪烁；

将故障信息以代码的形式存入存储器中；

启动备用系统，使汽车进入跛行。

一、故障自诊断系统工作过程

（一）传感器的故障诊断和运行

2020/12/27172第一百七十二页，共268页。例如：冷却液温度传感器：工作温度设定范围：

-30℃～120℃。输出信号电压设定范围：

4.7V～0.3V。2020/12/27173第一百七十三页，共268页。

当传感器发生故障时，信号电压输出值将超出其正常范围。线路短路（搭铁），信号电压将低于0.3V（相当于冷却液温度高于120℃）；

2020/12/27174第一百七十四页，共268页。

线路断路，信号电压将高于4.7V（相当于冷却液温度低于-30℃）；

2020/12/27175第一百七十五页，共268页。

故障运行过程：

当ECU检测冷却液温度传感器输出信号电压值已超出正常范围（4.7V～0.3V）时，便在显示故障的同时，存储故障码，同时调用已存入存储器内的80℃代用值，用以控制发动机继续运转，防止因信号异常，使发动机控制失灵。

2020/12/27176第一百七十六页，共268页。

（二）执行器的故障诊断和运行

当ECU向执行器发出指令信号时，必须有执行器正常工作的信息反馈给ECU。为此，专门设置检测电路来检测执行器的工作。

以点火系统为例：2020/12/27177第一百七十七页，共268页。

（二）ECU的故障诊断和运行

微机发生故障时，自动启动后备系统，同时根据发动机转速、节气门开度及起动信号，按固定时间实施喷油和点火。汽车进入跛行状态。2020/12/27178第一百七十八页，共268页。

二、故障自诊断的进入与显示

（一）故障指示灯的功能

1、故障报警

2、显示故障代码

3、维修提示

（二）故障指示灯的正确运用

1、打开点火开关，故障指示灯应亮。

2、发动机发动，转速大于500r/minS时，故障指示灯自动熄灭。

（三）故障自诊断进入方式

2020/12/27179第一百七十九页，共268页。

1、用跨接线将诊断插头规定插孔连接

（1）打开点火开关

（2）故障指示灯闪烁故障码2020/12/27180第一百八十页，共268页。

2、按压诊断按钮开关

（1）将插接线插入诊断系统插孔

（2）打开点火开关

（3）按下按钮，待1s（小于3s）后松开LED闪烁A1-自动变速器A3-ABSA6-点火系统B1-空调系统B5-安全系统B6-电动座椅2020/12/27181第一百八十一页，共268页。3、操纵ECU上的诊断模式开关（1）打开点火开关（2）按下按钮红LED-“+位”绿LED-“个位”（3）拧动旋钮红LED-闪烁2020/12/27182第一百八十二页，共268页。

4、专用跨接线将诊断插头规定插孔连接

（1）打开点火开关

（2）LED闪烁故障码2020/12/27183第一百八十三页，共268页。

5、将点火开关连续

OFF-ON-OFF-ON-OFF-ON，开关三次。

6、打开点火开关，连续踏动加速踏板5次。

7、同时按下空调控制板上的“OFF”和“WARM”键，显示屏显示故障码。

2020/12/27184第一百八十四页，共268页。

（四）故障码的显示

1、数字显示-温度显示屏

2、脉冲电压显示

（1）故障指示灯闪烁

*宽脉冲表示“+”位，窄宽脉冲表示“个”位。

“+”位与“个”位，间隔时间短；码与码间隔时间长。2020/12/27185第一百八十五页，共268页。

*电压脉冲宽度相同，位与位，间隔时间短；码与码间隔时间长。2020/12/27186第一百八十六页，共268页。*四位数字故障码的显示2020/12/27187第一百八十七页，共268页。

（2）外接电压表显示故障码：

5V电压脉冲表示“+”位，0V电压脉冲表示“个”位。2020/12/27188第一百八十八页，共268页。（3）ECU发光二极管显示

用一只LED闪烁（同故障指示灯）

用两只LED闪烁，红色“+”位，绿色“个”位。

用四只LED闪烁：2020/12/27189第一百八十九页，共268页。

四、利用故障诊断仪诊断故障

（修车王）

深圳三原电子有限公司开发，广西梧洲高新科技有限公司制造，可检测车系：

美国车系

欧洲车系

亚洲车系

国产车系

2020/12/27190第一百九十页，共268页。按键功能：帮助-查阅故障代码退出-退出前屏显示确认-对选择系统确认箭头-移动光标或翻屏0-9—用于故障码输入2020/12/27191第一百九十一页，共268页。

修车王检测桑塔纳2000GSi：

1、在被检测车上，找到诊断插座。

2、正确选择适用该车所用的电缆接头。

3、选择被诊断车系的软件卡。

4、将主机电源线接在点烟器或蓄电池上。

5、打开点火开关（不起动发动机），主机屏幕上将自动显示：

修车王

汽车故障电脑诊断仪

2020/12/27192第一百九十二页，共268页。

再按任意键，屏幕显示：

请选择测试方法

1、闪烁读码方式

2、快速数据流

3、发送故障信息

（大众、奥迪测试卡）

移动光标至1再按“确认”键，屏幕显示：

请选择车系

1、大众VOKSWAGEN

2、奥迪AUDI

移动光标至1再按“确认”键，屏幕显示：

请选择车型

1、捷达

2、高尔夫

3、桑塔纳

、

、

2020/12/27193第一百九十三页，共268页。