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汽车电子资料总结

点火控制系统

一点火系统概述

二点火提前角和闭合角的控制

三发动机爆燃（爆震）的控制

一、点火系统概述

1、点火系统的四个要求：

1）足够高的次级电压大于击穿电压20kV以上

2）火花塞具有足够的能量火花电流及火花持续时间80-100mJ

3）按发火顺序以最佳时刻（点火提前角）进行点火

4）爆燃控制

2、点火系统的组成

点火系统：

电源、点火线圈、分电器、火花塞、传感器、ECU、和点火控制模块

注：

点火线圈

点火线圈由初级线圈和次级线圈组成，工作时控制点火线圈初级电路的导通和截止。

当导通时，有电流从初级线圈电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。

当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。

3、系统控制内容：

此系统的控制包括：

点火提前角的控制、通电时间的控制和爆震控制

4、点火系统的工作原理

1）发动机工作时，ECU根据接收的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前角和通电时间，并向点火控制器发出指令。

2）点火控制器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。

二、点火提前角和闭合角的控制

1、点火提前角及影响因素

1）点火提前角：

火花塞点火到活塞运动到压缩行程上止点时这段时间曲轴转过的角度

2）点火过迟：

燃烧压力小、热损失大、发动机过热、功率下降

3）点火过早：

燃烧压力过大、负功多、易爆燃、功率下降

点火提前角对气缸压力的影响

4）影响最佳点火提前角的因素：

为获得发动机的最大功率，混合气必须在曲轴转到上止点后10°-15°完全燃烧。

（1）发动机转速：

转速高提前角大，转速低提前角小。

（2）汽油的辛烷值：

辛烷值大提前角适量增大。

（3）进气歧管绝对压力：

进气压力小、提前角增大。

（4）其他因素：

负荷：

负荷大提前较小，负荷小提前角大。

起动与怠速：

提前角减小或不提前。

压缩比：

压缩比大提前角减小。

火花塞数量：

两个火花塞比一个火花塞提前角小。

2、点火提前角的控制

点火提前角的控制分为开环控制和闭环控制。

目前广泛应用的电控点火系统是在开环控制的基础上再配和闭环控制的混合控制方式。

㈠点火提前角的控制模型

实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

㈡点火提前角控制

1）初始点火提前角

起动时，发动机转速变化大，无法计算点火提前角

通常采用固定的点火提前角如：

丰田IG—GEL发动机初始点火提前角：

10°

2）基本点火提前角

⑴怠速时

基本点火提前角无空调4°有空调8°

实际提前角无空调14°有空调18°

⑵正常行驶时基本点火提前角

依据发动机转速和负荷（进气量）决定。

基本提前角大小靠预先试验测得的数据来确定的。

这些数据存入ECU的只读存储器中，工作时根据发动机工况来选择调取。

注：

实际点火提前角=初始点火提前角

1）发动机启动时，由于发动机转速变化太快，无法正确计算点火提前角。

2）发动机启动转速在400r/min以下。

3）节气门位置传感器怠速触点闭合，且车速在2km/h

4）发动机ECU启用后备系统工作

3）修正点火提前角

⑴暖机修正

发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却水温的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小。

⑵怠速稳定修正

怠速时，ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。

怠速时空调接通、负荷加大、点火应推后。

⑶空燃比反馈修正

由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。

为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量变化进行修正。

⑷过热修正

发动机正常工作时，若过热，为避免爆燃，减小点火提前角；

发动机怠速时，若过热，为避免长时间过热，增加点火提前角。

⑴暖机修正⑵怠速稳定修正

⑶空燃比反馈修正⑷过热修正

3、闭合角的控制

闭合角：

初级电路的导通时间内曲轴的转角。

次级电压，点火能量——初级电流——导通时间

为使初级电流始终达到额定值，需要精确控制导通时间

闭合角控制的作用：

根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。

在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，使闭合角加大，防止一次线圈储能下降，确保点火能量；

在发动机转速下降和蓄电池电压上升时，使闭合角减小，确保一次线圈安全。

1）根据蓄电池电压确定导通时间

2）发动机转速

例：

电源电压12V，大功率晶体管导通时间5ms，发动机转速2000rpm

则闭合角为60

三、发动机爆燃的控制

1、爆燃及与点火提前角的关系

1）什么是爆燃？

汽油发动机是利用火花塞点燃混合气，使火焰在混合气内不断传播进行燃烧。

火焰传播途中，一些部位的混合气在火焰未到时就会发生自燃，使缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆发燃烧，这种现象称为爆燃。

2）爆燃的主要危害

1、振动大、噪声大；

2、发动机所受冲击负荷大，易损坏。

3）消除爆燃的方法

采用抗爆性能好的燃油、改进燃烧室结构、加强冷却水循环、推迟点火提前角。

尤其是推迟点火提前角对消除爆燃有明显作用。

4）爆燃与点火时刻的关系

点火提前角越大，燃烧压力越大，越容易产生爆燃。

2、爆燃控制系统的组成和原理

1）组成爆燃传感器、ECU、点火控制模块

2）原理一般使发动机始终处于临界爆燃的工况，此工况可获得最大动力性、经济性能也较高。

电控发动机常用闭环控制方式进行爆燃控制。

利用发动机爆燃信号作为反馈信息，一定时间内无爆燃就逐步增大点火提前角，直至发生轻微爆燃；出现爆燃时减小点火提前角，直至爆燃消除。

3、爆燃控制策略

1.发动机负荷低于一定值时，通常不出现爆燃

2.通常只在做功行程上止点至上止点后70-90度CA内

3.爆燃程度的大小与爆燃的强度和频度有关

检测的电压大于基准电压越多，强度越大

单位时间内爆燃出现次数越多，频度越大

爆燃强度大、频度大，则爆燃程度大。

4.分缸控制

发动机辅助控制：

1、怠速控制2、排放控制

怠速控制

一、怠速及其评价标准

1、怠速

怠速通常是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况的稳定运转状态。

怠速转速过高，会增加燃油消耗量。

但考虑排放和发动机的稳定运转，怠速转速也不能过低。

在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机保持最低稳定转速，降低怠速的燃油消耗量。

2、怠速的判定

1）节气门开度小于一定值2）车速低于设定值

3、怠速控制的基本方法

1）进气量控制调整范围大，响应慢

2）点火提前角控制调整范围小，响应快

4、怠速质量的评价标准1）稳定性2）排放性能3）油耗

二、组成和工作原理

传感器→ECU→怠速控制阀

三、执行器（怠速控制装置）

1、节气门直动式

对节气门最小开度直接控制的节气门直动式。

执行机构由直流电动机、减速齿轮、丝杠等组成。

⒉旁通空气式⑴步进电机式⑵占空比控制型⑶旋转电磁阀⑷开关控制型

四、控制策略（步进电机）

1、起动初始位置的设定步进电机初始位置为全开（125步）

2、起动控制

起动时怠速控制阀全开，怠速转速会升高，当转速达到规定值（与温度有关），ECU控制阀门关小到一定位置。

图中AB为20℃时的起动调整路径。

3、暖机控制

工作温度达到70℃（80℃）时，暖机控制结束

⑷反馈控制

发动机转速的反馈控制：

规定怠速→ECU→怠速控制阀→转速传感器

实际转速

⑸负荷变化时的预控制

发动机怠速运转下，空挡开关、空调开关转换时，发动机负荷变化，为避免转速波动，ECU预先控制怠速控制阀调整一固定值。

⑹电器负荷增多时的怠速控制

怠速工况下，电器负载增达到一定程度，蓄电池电压会降低。

影响控制电路电压，需要增加进气量，提高怠速转速。

排放控制

汽车发动机的排放控制途径分为两方面：

发动机本身的技术改进和增加排放净化装置。

为满足日益严格的排放要求，通常同时采用多种措施来减少排气污染：

一、废气再循环控制（EGR）

二、燃油蒸发污染控制

一、废气再循环控制（EGR）

1.原理：

ECU根据发动机的转速、负荷、温度、进气量、排气温度控制EGR阀，使排气中少部分废气进入进气系统，与混合气进入气缸。

降低燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，从而降低其排放。

2.EGR率

EGR率达到15%，NOX排放减少60%。

EGR率增加过多，影响混合气的燃烧及发动机性能。

HC排放上升，动力性经济性下降。

一般作用范围：

发动机正常工作转速为1000～3000r/min。

3.EGR的控制策略

（1）由于NOX排放量随负荷增加而增加，因而EGR量亦应随负荷的增加而增加。

（2）冷机、怠速、小负荷时，NOX排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行EGR。

（3）中小负荷时，采用EGR控制，EGR量亦应随负荷的增加而增加

（4）大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时虽温度很高，但氧浓度不足，NOX排放生成物较少，通常也不进行EGR或减少EGR率。

4.EGR控制（执行器）

1）普通电子式EGR

EGR阀控制废气再循环量。

EGR电磁阀控制EGR阀

断电，真空通道接通EGR阀开启，进行废气再循环；

通电，真空通道切断EGR阀关闭停止废气在循环。

EGR率不能调节

2）可变EGR率式EGR

EGR控制阀控制废气再循环量。

VCM真空电磁阀控制EGR阀

通电：

VCM打开，真空度小，EGR阀关小

断电：

VCM关闭，真空度大，EGR阀开大

占空比控制EGR率

3）闭环控制EGR

两种形式：

⑴用EGR阀开度作反馈信号

普通EGR加装EGR阀开度传感器—电位计式位置传感器

⑵用EGR率开度作反馈信号

EGR率传感器测量混合气中的氧气浓度检测EGR率。

二、燃油蒸发污染控制

为了减小油箱中汽油蒸汽对环境的污染并且提高燃油经济性，现代轿车普遍采用活性碳罐系统控制燃油蒸汽。

碳罐中活性碳吸附燃油蒸汽，当发动机运转时，电控单元通过控制活性碳罐电磁阀的通断，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机的进气道，进入气缸燃烧。

采用燃油蒸汽的控制可减少碳氢化合物排放并节约燃料

燃油蒸发控制过程

巡航控制系统

一、概述

1、巡航控制系统的功能保持汽车自动等速行驶。

2、巡航控制系统的优点

1）减轻驾驶员疲劳

2）使发动机的运行工况变化平稳，改善了燃油经济性和排放性

3）提高汽车的舒适性

3、巡航控制系统的组成

巡航控制系统由巡航控制开关、传感器、巡航控制ECU、执行器等组成。

4、巡航控制系统的工作原理

1.接通巡航控制主开关

2.设定希望的车速

3.系统使汽车按设定的车速等速行驶

附：

1、巡航控制开关

巡航控制开关一般采用手柄式开关，安装于转向盘下方。

也有的采用按键式开关，装在转向盘上。

以丰田车系为例，巡航控制开关包括：

1）主开关2）控制开关3）退出巡航控制开关

2、传感器

1）车速传感器2）节气门位置传感器3）节气门控制摇臂传感器

3、巡航控制ECU

巡航控制ECU接收来自巡航控制开关、车速传感器信号和其他的开关信号，按照存储的程序对巡航系统进行控制。

巡航控制ECU有以下控制功能：

1）记忆设定车速功能2）等速控制功能3）设定车速调整功能

4）取消和恢复功能5）车速下限控制功能6）车速上限控制功能

7）安全电磁离合器控制功能8）自动取消功能

4、执行器

执行器根据ECU的控制信号控制节气门的开度，以保持车速恒定。

巡航控制系统执行器有真空驱动型和电动机驱动型两种

电动机驱动型执行器由电动机、传动机构、电磁离合器和电位器等组成。

1）工作原理：

电动机轴上的蜗杆==》电磁离合器外圆上的蜗轮==》电磁离合器小齿轮==》主减速器齿扇==》齿扇轴==》节气门拉索轴

二、自适应巡航控制系统（ACC）

1、自适应巡航控制系统的功能

车距自动保持。

（CCS的功能是什么？

）

在巡航控制系统已存在功能的基础上，增加了测距和主动制动功能。

当与前车之间的距离过小时，通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使发动机的输出功率下降及车轮适当制动，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离

2系统组成

3、执行器

主动制动时制动液流动情况

正常制动时制动液流动情况？

电子控制悬架系统

一、汽车悬架概述

汽车悬架是指连接车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）的一系列传力装置。

1、汽车悬架的作用

把作用于车桥（车轮）的垂直反力、纵向反力和侧向力以及这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性和横向稳定性。

2、汽车悬架的组成

汽车悬架一般由下面几部分组成：

弹性元件：

承受垂直载荷缓和冲击

阻尼元件（减振器）:

减振

导向装置:

传力、导向

横向稳定器：

辅助弹性元件，以防横向倾斜。

3、汽车悬架的分类

按照结构形式分1）非独立悬架2）独立悬架

按照控制方式分

汽车悬架系统通常分为传统被动式悬架、半主动式悬架、主动式悬架三类。

二、汽车电控空气悬架

电控空气悬架系统能使悬架随着不同的路况和行驶状态自动地调节悬架系统的刚度、阻尼及车高，从而能够较好地兼顾汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。

电控空气悬架系统主要由（车高、转向角、加速度、节气门位置）传感器、ECU、悬架控制执行器等组成。

2、电控悬架系统的执行器

悬架控制执行器

驱动控制杆以改变减振器的阻尼力和空气弹簧刚度。

3、自适应阻尼力连续可调悬架

1）功能：

实现阻尼的连续可调。

2）CVRSS采用电磁阀精确控制阀门开度，达到阻尼连续可调目的。

3）磁流变减振器节流孔大小固定，通过改变油液浓度改变阻尼力

驱动防滑系统

一、驱动防滑系统概述

1、汽车防滑概念

轮胎滑转的危害：

当汽车的驱动力大于附着力时，驱动轮会发生滑转，对后驱动车，驱动轮滑转将使汽车发生不规则旋转；对前驱动车，会使方向失控。

严重影响汽车操纵稳定性、安全性，并加速轮胎磨损。

ASR即防滑转系统；或TRC即牵引力控制系统。

是一种主动性安全措施。

作用:

防止汽车在起步、加速、和低附着系数路面行驶时驱动轮滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。

2、车轮防滑转控制方式

为防止滑转，必须适当降低驱动力，提高侧向力，增大抵抗侧滑的能力。

可以采用以下方法：

调节发动机输出转矩：

通过控制发动机节气门开度来实现；

调节驱动轮制动力矩：

可借助于ABS中车轮转速传感器及制动压力调节器对驱动轮施加一定制动力矩来实现。

可变锁止差速器：

差速器在车轮输入端安装多片离合器，利用液压变化控制离合器接合的程度

调节离合器分离程度和传动系的传动比

二、驱动防侧滑基本组成及原理

控制器根据车速传感器的信号计算驱动车轮滑转率，综合发动机工作情况进行防滑控制。

1、辅助节气门：

在发动机节气门体的主节气门前设置辅助节气门，由步进电机驱动。

在ASR（TRC）不起作用时，辅助节气门处于全开位置；当两驱动车轮滑转率超出限定值时，电控单元发出指令，控制辅助节气门步进电机工作，使其开度适当减小，以控制发动机功率，从而控制车轮滑转。

2、ASR制动压力调节器：

对滑转车轮施加制动力和控制制动力大小，以使滑转车轮的滑转率在规定范围内。

可独立设置，也可与ABS制动压力调节器组合成一体。

汽车制动防抱死控制系统

一、概述

1、ABS的含义：

防抱死制动系统

2、车辆抱死的危害

•车轮抱死后制动力减小

•前轮抱死：

将使前轮失去转向能力

•后轮抱死：

将使车辆侧滑甚至甩尾

3、ABS的优点：

1、缩短制动时间和距离。

2、有效防止紧急制动时的侧滑和甩尾，提高行驶稳定性。

3、在紧急制动转向时不至于丧失转向能力。

4、减少轮胎磨损

4.ABS控制的依据

1）制动时车轮的三种状态

完全滚动（未制动，或制动力较小）、完全滑动（抱死）、边滚边滑

2）滑移率及对附着系数的影响

滑移率

其中：

S-滑移率；见图：

v-车辆线速度；

r-车轮半径；

ω-车轮角速度

纯滚动时：

s=0

纯拖滑时：

s=100%

边滚边滑时：

0

滑移率s在20%左右时，汽车的横向附着系数和纵向附着系数都比较大。

因此，通过将s控制在20%左右，汽车的制动力（纵向）和侧向力（横向）都较高，从而获得较高的制动性能。

二、组成和原理

1、基本原理

在制动时，通过不断检测轮速传感器信号，对制动压力进行快速调整，使车轮的滑移率控制在最佳区域，从而保持较大的制动力和侧向力，以获取较高的制动性能。

2、组成及工作原理

1）轮速传感器

轮速传感器的作用：

检测车轮运动状态，获得车轮的转速信号。

轮速传感器的结构形式主要有电磁感应式、霍尔效应式。

电磁式轮速传感器由传感头和齿圈两部分组成。

电磁式轮速传感器结构简单、成本低，

缺点：

1）其输出信号的幅值随转速的变化而变化。

若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元就无法检测；

2）响应频率不高。

当转速过高时，传感器的频率响应跟不上；

3）抗电磁波干扰能力差。

目前，国内外ABS系统的控制速度范围一般为15～160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8～260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。

霍尔轮速传感器具有以下优点：

1）输出信号电压幅值不受转速的影响；

2）频率响应高。

其响应频率高达20kHz，相当于车速为1000km/h时所检

测的信号频率；

3）抗电磁波干扰能力强。

因此，霍尔传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。

ABS压力调节器

制动压力调节器一般设在制动主缸与车轮制动轮缸之间，其主要任务是根据ABSECU的控制指令，自动调节制动轮缸的制动压力。

制动压力调节器分类：

1、根据动力源可将ABS分为液压式和气压式两种。

2、根据制动压力调节器与制动主缸的结构关系，可分为整体式和分离式两种。

3、根据调压方式可分为流通式和变容式两种。

流通式也叫循环流通式，通过电磁阀直接控制轮缸的制动压力。

变容式也叫容积变化式，电磁阀间接改变轮缸的制动压力。

液压式压力调节器

　　　在ABS的控制过程中，液压式压力调节器在收到ECU的控制指令后，就通过电机或电磁阀去调节车轮制动分泵的压力。

主要由电磁阀、储液罐、液压泵和电动机总成组成。

流通式压力调节器

♦压力调节器的基本组成包括电磁阀、储液器及电动回油泵。

♦电磁阀串联在制动主缸和制动轮缸间，每一通道可以是一个三位三通电磁阀，也可以是二个两位两通电磁阀。

电磁阀的作用是根据需要控制轮缸与主缸相通（增压），或与储液器相通（减压），或都不通（保持）。

电磁阀不通电时，轮缸始终与主缸相通，确保ABS失效后制动系统按常规系统工作。

♦回油泵的作用：

一是当电磁阀在“减压”过程中，将从制动轮缸流出的制动液经储液器及时泵回主缸；二是在ABS工作的增压过程将储液器中的制动液泵到轮缸。

♦储液器的作用是暂时储存由轮缸中流出的制动液，减小压力调节过程中的脉动现象。

汽车转向电子控制系统

一、转向系统概述

1、要求

①转向系统应工作可靠，操纵轻便。

②对轻微的路面冲击，转向系统应有自动回正能力。

③转向机构应能减小地面传到方向盘上的冲击，并保持适当的“路感”。

④当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。

2、分类及优缺点

分类：

HPS优缺点：

液压执行机构可以提供较大的助力，允许转向车轮承受更大的负荷；

技术成熟，结构紧凑，工作安全可靠，价格比较便宜；

油泵一直运转，浪费燃料，使整车的燃油经济性变差。

EHPS优缺点：

把油泵与发动机分离，采用电机驱动油泵，能够节省能量；

有失效保护系统，电子元件失效后仍可依靠原HPS安全工作。

无法克服渗油问题、零件增加，管路复杂，不便于安装维修及检测等缺点。

增加了电子系统，使系统更加复杂，成本增加，可靠性变差。

EPS优缺点：

具有节能，无需油压管路系统，环保优势强、安装自由度大等优点，

电能动力不如液压动力大，目前只用于前轴负荷较小的轿车上。

SBW优缺点：

线控转向系统在需要转向时电机才有功率输出，减少了燃油消耗。

取消了转向柱、皮带轮皮带等部件，给发动机舱节省了空间，给总布置带来了很大的方便。

采用了取消转向盘的线控转向系统后，减少了危险发生时对驾驶员的伤害。

二、电动液压助力转向

1、组成和原理

组成：

传感器：

方向盘转角、车速、发动机转速ECU

执行器：

电动泵、转阀等组成。

原理：

电动泵==》助力大小；

转阀==》助力方向。

2、控制流程：

根据车速和方向盘转角大小决定助力大小。

三、电动助力转向（EPS）

1、优点：

EPS有许多液压式动力转向系统所不具备的优点：

（1）结构紧凑、质量轻将所需部件装配成一个整体，这既无管道也无控制阀。

一般EPS的质量比液压式的质量轻25%左右。

（2）能耗低没有液压式动力转向系统所必须的常运转式转向液压泵，电动机只是在需要转向时，才接通电源。

（3）没有油压系统

省去了油压系统，所以不需要给转向液压泵补充油，也不必担心漏油。

（4）软件设计灵活

可以比较容易地按照汽车性能的需要设置、修改转向助力。

二、组成和工作原理

1）组成：

1、转矩传感器转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之间的相对转矩。

2、电动机：

控制触发端信号就可以控制电动机电流的大小。

3、电磁离合器：

作用：

1）如当车速达到45km/h时，就不需要辅助动力转向，这时电动机就停止工作。

为了不使电动机和电磁离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，以切断辅助动力。

2）当电动机发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可利用手动控制转向。

4、减速机构：

目前，实用的减速机构有多种组合方式，一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式，也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式。

2）工作原理：

当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到ECU。

ECU根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即确定电动机的电压和旋转方向，以调整转向助力的大小。

三、EPS控制

1.助力控制

1）电动机电压控制ECU根据转向力矩和车速信号确定电动机的驱动电压的和电动机的旋转方向，使其可以得到最优化的转向助力转矩。

2）速度控制当车速高于一定值（43km/h到52km/h）时，停止对电动机供电的同时，使电动机内的电磁离合器分离，按普通转向控制方式工作，以确保行车安全。

3）临界控制在转向