汽车电控系统工作原理与结构

25三月2024汽车电控系统工作原理与结构现代轿车常见的电控系统有电控发动机系统电控变速箱系统电控刹车（车身稳定、牵引力控制）系统电控安全气囊系统电控巡航控制系统电控空调系统电控导航系统电控悬挂系统电控舒适系统3/25/20242电控技术在发动机上运用的优点提高发动机的动力性：进气阻力减少（取消了化油器）、提高了充气效率，且电控系统可以保证进入发动机的空气得到充分利用，从而提高发动机的动力性。提高发动机的燃油经济性：电控系统精确控制发动机工作所需的混合气浓度，使燃烧更完全、燃油利用更充分，从而提高发动机的燃油经济性。改善发动机的加速性和减速性能：在发动机的加速和减速运行的过度工况下，电子控制单元的高速处理功能，使控制系统能够迅速响应，使汽车的加速和减速反映更灵敏。3/25/20243电控技术在发动机上运用的优点改善发动机的启动性能：电控系统能根据发动机温度变化，对进气量和供油量进行精确控制，从而保证发动机顺利启动和平稳经过暖机过程，可明显改善发动机的低温启动性能和热机运转性能。降低排放污染：电控系统对发动机在不同使用环境下的各种运行工况优化控制，提高了燃烧质量，同时各种排放控制系统在发动机上的运用，都使发动机的排放污染降低。3/25/20244应用在发动机上的的电控系统电控燃油喷射系统（EFI）：在电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是最基本的也是最重要的控制内容，ECU是根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他的传感器（如冷却液温度、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下，均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。除喷油量控制外，还有喷油正时控制、断油控制和燃油泵控制。电控点火系统（ESA）：最基本的功能是点火提前角的控制。该系统根据曲轴位置、凸轮轴位置、爆震、进气管绝对压力、空气流量、节气门位置和发动机水温传感器的信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现发动机的动力性、经济性和降低发动机排放污染的目的。此外，电控系统还对点火线圈通电时间、爆燃进行控制。3/25/20245应用在发动机上的的电控系统进气控制系统：根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以便提高发动机的进气效率，从而改善发动机的动力性。增压控制系统：对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上ECU是根据检测到的进气管压力，对增压装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。怠速控制系统（ISC）：电控系统根据发动机水温、压缩机、变速箱档位开关等信号，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。3/25/20246应用在发动机上的的电控系统排放控制系统：根据发动机的转速和负荷对排放控制装置的工作进行电子控制，以降低发动机污染物的排放。其项目包括：废气再循（EGR）、活性碳罐电磁阀（EVAP）、氧传感器和空燃比闭环控制、二次空气喷射等。自我诊断与报警系统：电子控制单元设有故障自诊断系统，随时对控制系统各部分的工作进行监测，当检测到传感器或执行器和相关线路出现故障时，即刻将故障内容储存在存储器中。如排放系统出现问题即刻点亮故障指示灯并存储故障内容。失效保护系统：当传感器或其线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。（IGF例外）3/25/20247应用在发动机上的的电控系统应急备用系统：应急备用系统的功能由ECU内的备用IC（集成电路）来完成，当ECU内的微处理器或少数重要的传感器（CPU、I/O接口、存储器、进气压力传感器）出现故障车辆无法行使时，该系统将燃油喷射和点火正时控制在设定的水平上，作为一种备用功能使汽车能维持基本行使，以便将汽车开到最近的维修站。3/25/20248发动机电控系统的基本组成输入元件ECU执行元件3/25/20249发动机电控系统的基本组成3/25/202410发动机主要传感器及其作用空气流量计（MAF）：检测发动机的进气量，是喷油脉宽的主控制信号。3/25/202411发动机主要传感器及其作用进气温度传感器（IAT）：检测发动机的进气温度。是喷油脉宽的修正信号。3/25/202412发动机主要传感器及其作用凸轮轴位置传感器（CMP）：提供凸轮轴转角基准位置信号（G信号），作为点火正时和喷油正时控制的主信号。3/25/202413发动机主要传感器及其作用节气门位置传感器（TPS）：检测节气门的开度及开度变化，作为燃油喷射的修正信号。也是自动变速器的控制信号。3/25/202414发动机主要传感器及其作用曲轴位置传感器（CKP）：也称转速传感器，用来检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为点火正时和喷油正时控制的主信号。3/25/202415发动机主要传感器及其作用进气压力传感器：检测进气歧管的压力（发动机的负荷），喷油量控制的主信号号。3/25/202416发动机主要传感器及其作用发动机冷却液温度传感器：检测发动机的冷却水温度，是燃油喷射和点火正时的修正信号，也是怠速控制、废气再循环和自动变速器超速控制的控制信号。3/25/202417发动机主要传感器及其作用车速传感器：检测汽车的行使速度，用于巡航控制、ABS、TRAC、TV和发动机断油控制，也是自动变速器的主控制信号。3/25/202418发动机主要传感器及其作用氧传感器（O2S）：检测废气中氧含量，向ECU输送空燃比的反馈信号，进行空燃比的闭环控制。3/25/202419发动机主要传感器及其作用爆震传感器（KS）：检测汽油机是否发生爆震及爆震强度，将此信号输入ECU作为点火正时控制的修正（反馈）信号。起动开关（STA）：发动机启动时，通过起动开关给ECU提供一个启动信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。空调开关（A/C）：当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负荷加大时，由空调开关向ECU输入信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。3/25/202420发动机主要传感器及其作用挡位开关：检测自动变速器挡位所处的位置，并向ECU输入作为燃油喷射和点火正时的修正信号。制动灯开关：在制动时，由制动开关向ECU提供制动信号，作为燃油控制和点火正时修正信号。动力转向开关：检测动力转向油泵是否工作，将信号向ECU输入，作为燃油控制和点火正时修正信号。3/25/202421发动机主要传感器及其作用巡航控制开关：当进入巡航状态时向ECU输入控制状态信号，由ECU自动对车速进行控制。随着汽车技术的不断发展，传感器的数量也将不断增加。一个传感器的信号可以通过CAN-BUS系统供多个控制系统使用。3/25/202422电子控制单元（ECU）的基本功能给传感器提供稳定的5V（9V）、12V参考电压，接收各种传感器和其他开关输入的信息，并将输入的信息转换成微机所能接受的数字信号。存储该车型的特征参数和运行中所需的有关数据信息。确定计算输出指令的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值。3/25/202423电子控制单元（ECU）的基本功能将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存储、显示故障信息。向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息（如故障信息等）自我修正（学习）功能（如长期燃油修正、短期燃油修正）。3/25/202424

执行元件的类型在发动机的控制系统中，执行元件主有：喷油器点火器怠速控制阀节气门控制电机EGR阀进气控制真空电磁阀冷却风扇电机3/25/202425执行元件的类型燃油泵继电器空调压缩机继电器可变气门正时控制电磁阀二次空气喷射阀活性碳罐排泄电磁阀冷却液循环电机自诊断显示与报警装置仪表显示器等3/25/202426OBD的介绍：OBD是ON-BOARDDLAGNSTICS的缩写，即随车电脑诊断系统。由于第一代车载诊断仪，因世界各主要汽车厂的OBD系统随发动机管理系统的不同而各不相同，并且OBD对自身的工作状态是否达到原厂技术要求无法自测。严重影响了汽车的可靠性。所以从1994年以来美、日、欧主要汽车制造厂家的电控汽车逐步开始采用OBD-Ⅱ第二代随车电脑诊断系统，取代了第一代随车电脑诊断系统。OBD-Ⅱ随车电脑诊断系统的出现。杜绝了各汽车厂采用不同诊断、不同故障代码、不同诊断功能给维修带来的诸多不便，它为汽车电控系统提供了统一的检测方式、统一的诊断模式、统一的诊断插座、统一的安装位置及维修手段。

3/25/202427OBD-II的主要特点汽车装用统一的16P诊断座，安装在驾驶室仪表盘下方。如下图：OBD-II具有数据传输功能，并规定了两个传输线标准：欧洲统一标准（ISO-II）规定传输用7和15端子，美国统一标准用（SAE-J1850）规定用2和10端子。3/25/202428新的OBD诊断坐连接标准DLC-J1962

Pin1：SAEJ2411，GMsinglewireCAN；通用公司单线CAN-BUS

Pin2：ISO11519-4(Bus+)(SAEJ1850)，和10号脚同时使用，41.6KbpsPWM脉宽调制

单线用法:只用2号脚1根线通讯10.4KbpsVPW可变脉宽调制byteheader+CRC，no“checksum”or“inter-byteseparation”(InFrameresponsebyte?)。

Pin3：Chrysler，CCD+(notOBD)克莱斯勒CCD-BUS网线H线。

Pin4：底盘地Chassisground。

Pin5：逻辑地Signalground。

Pin6：ISO15765-4;CAN-BUS高速诊断线(线),250/500kbit/s。

3/25/202429新的OBD诊断坐连接标准DLC-J1962

Pin7：KWP1281或KWP2000协议诊断线(K线)，波特率10400/多数厂家默认KPW2000诊断线。

Pin8：点火开关打开有电IG+，点火开关ON/Off状态识别用途

Pin9：7号脚不方便用时，启用*KWP1281或KWP2000协议诊断线(K线)，波特率10400。

Pin10：ISO11519-4(Bus-)(SAEJ1850)，和2号脚同时使用,41.6KbpsPWM脉宽调制。

Pin11：Chrysler，CCD-(notOBD)克莱斯勒CCD-BUS网线L线。

Pin12：*K线制造厂保留用。

Pin13：*K线制造厂保留用。

Pin14：ISO15765-4，CAN-BUS高速诊断线(L线)250/500kbit/s

Pin15：KWP1281或KWP2000协议诊断线(K线);7P不够用或控制单元过多时启用。Pin16：长火线BAT+。3/25/202430OBD-II的主要特点OBD-II具有行车记录功能，能记录车辆行使过程的有关数据资料；能记忆和重新显示故障码的功能，可利用仪器方便、快速地调取或清除故障码。装用OBD-II的汽车，采用相同的故障码代号及故障码统一。故障码由1个英文字母和4个数字组成（PO341）。SAE共规定了100个统一的OBD-II故障码。其含义如下表：3/25/202431OBD-II故障码说明代码性质代码代码含义控制系统代码（1）P发动机和自动变速器控制系统C汽车底盘控制系统B汽车车身控制系统U汽车局域网控制系统制造厂代码（2）01---9SAE定义的故障代码汽车制造厂自定义的故障代码1燃油或进气测量系统故障2燃油或进气测量系统故障3/25/202432OBD-II故障码说明代码性质代码代码含义SAE定义故障码范围代码（3）3点火系统故障或发动机间隙熄火故障4废气控制系统故障5怠速控制系统故障