《汽车电工电子》教案-汽车电子控制系统基础知识

模块一汽车电子控制系统基础知识
一、教学目标
1．掌握汽车电控系统的基本组成、类型、功能；
2．了解应用在汽车上的电控系统；
3．知道OBD-Ⅱ代码的规定；
二、课时分配
本项目共2个课题，安排2课时。

三、教学重点
通过本模块的学习，让学生掌握汽车电子控制系统的组成和类型；理解汽车电控系统的基本功能和各部分作用；了解应用在汽车上的电子控系统。

四、教学难点
1．掌握OBD-Ⅱ诊断插座主要端子的作用及位置。

2．了解汽车电子控单元的检测方法。

五、教学内容
课题一汽车电子控制系统的组成
一、汽车电子控制系统的组成、类型与功能
1．汽车电控系统的基本组成
汽车电子控制系统（简称电控系统）是指采用计算机等电子设备作为控制装置的自动控制系统。

电控系统基本组成
桑塔纳时代超人电子控制系统
2．电控系统的类型
汽车电子控制系统有两种基本类型：开环控制和闭环控制。

3．汽车电子控制系统的功能
汽车电控系统的功用是提高汽车的整体性能，包括动力性、经济性、安全性、舒适性和排放性能等。

（1）动力系统电子控制（Powertrain Control）
用于实现低油耗、低污染、减小动力传动系统的冲击，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。

（2）底盘系统的电子控制（Vehicle Control）
用于提高汽车的舒适性、安全性和动力性等。

（3）车身系统的电子控制（Body Control）
用于增强汽车的安全、舒适和方便性。

（4）信息通讯系统的电子控制（Information & Communication）
用于和社会联系，以及协调整车各部分的电子控制功能。

二、应用在汽车上的微机控制系统
微机对整车各个系统的控制，按其功能可分为四大部分。

在汽车众多的控制系统中，因发动机是汽车的“心脏”，它集中了较多的控制功能，故又称主控制系统，简称为发动机ECU。

三、汽车电子控制系统各部分的作用
1．传感器
传感器是一种信号转换装置，它可以将非电信号转换成电信号，并输入到控制运算电路，以使其维持最适当的运作模式。

如图所示为汽车上的几个传感器。

汽车传感器实物
2．汽车电子控制单元（ECU）
（1）主要功能
ECU是控制系统的核心，主要有如下功能：
①接受传感器或其他装置的输入信号，并将输入信号处理成电脑能够处理的信号，如模似信号转换成数字信号。

②给传感器提供参考电压：如2V、5V、9V或12V。

③存储、计算、分析处理信息，存储运行信息和故障信息，分析输入信息并进行相应的计算处理。

④输出执行命令，把弱信号变为强信号的执行命令。

⑤输出故障信息。

⑥多种控制功能，如点火控制、燃油喷射控制、怠速控制、排放控制、增压控制等多种功能。

（2）汽车电子控制单元ECU的构成
汽车电子控制单元（简称ECU）是以微处理器为核心的计算机控制装置，如图所示为帕萨特发动机ECU。

发动机ECU实物
ECU组成框图
①输入接口电路
输入接口电路，主要是完成外部传感器与微处理器之间的信息传递，对传感器输入信号进行预处理，使输入信号变成微处理器可以接受的信号，如图所示。

输入接口作用
传感器信号类型
②微处理器
微处理器也称为微型计算机，由中央处理器CPU、存储器、输入/输出端口（I/O口）、总线等构成。

输入信号通过输入端口进入CPU，经过CPU的数据处理后，把运算结果送到输出端口，并同时使执行器进行工作。

③输出回路
微机输出的数字信号电压很弱不能直接驱动执行器，输出回路的作用就是将CPU处理的结果放大，生成能控制执行器工作的控制信号。

3．执行元件
执行元件的任务是根据ECU输出的控制信号执行某些相应的动作，以实现某些预定的功能，如燃油喷射控制中的喷油器和电动油泵、点火控制中的点火线圈、怠速电机、各种电磁阀、电动机等，如图所示汽车上的几个执行器。

汽车上的几个执行器
课题二汽车电子控制单元
一、汽车电脑及诊断插座
1．汽车电脑的位置
汽车电子控制单元（也称汽车电脑）是汽车电控系统的中枢，其数量和所在的位置因车型的不同而不同。

帕萨特发动机ECU实物图及实车上的位置
2．故障诊断插座的形式与位置
（1）诊断插座的形式
汽车诊断插座是指汽车电控系统与汽车外的电脑故障诊断仪进行通讯联络的一个接口。

按针数分：有单针，如奇瑞吉利；双针，如神龙富康988；多针，如上海奇瑞3针，如奥迪100 2.6E四针，上海大众波罗16针等；
按插座的形状分：有长方形的、圆形的、半圆形的、梯形的等。

诊断插座的形状（2）诊断插座的位置
汽车电脑诊断插座的位置因车而异。

部分车型的诊断座位置
国内主要车型的诊断插座位置
二、车载诊断系统OBD-Ⅱ
1．OBD-Ⅱ简介
OBD-Ⅱ主要特点：汽车按标准装用统一的16端子诊断座，并安装在仪表盘下方，如图所示。

BD-Ⅱ插座
OBD-Ⅱ主要功能：统一各车种相同故障代码及意义；具有数值分析、资料传输功能；具有行车记录器功能；具有记忆和重新显示故障码的功能；具有可由仪器直接读取和消除故障码的功能。

2．OBD-Ⅱ各端子的含义
BDⅡ诊断座各端子的含义
3．OBD-Ⅱ系统的故障码简介
OBDⅡ故障码由一个英文字母和4个数字组成：
（1）控制系统代码
控制系统代码用一个英文字母表示。

P——代表汽车发动机和自动变速器系统；B——代表汽车车身控制系统；C——代表汽车底盘控制系统；U——代表未定义。

（2）汽车制造厂代码
OBDⅡ故障码中的第一位数字代表汽车制造厂代码。

0——代表SAE定义的故障代码；1、2、…9为各厂自行定义的故障码。

（3）SAE定义的故障码
OBDⅡ故障码中的第二位数字代表SAE定义的故障码，由SAE（美国汽车工程师学会）定义，其含义如表所示。

SAE定义的故障范围代码
（4）原厂故障代码
OBDⅡ故障码中的第三、四位数字代表原厂代码，它是指汽车电控系统中各种元件的故障代号，不同代号具有不同含义。

4．诊断插座的电压测量与接地测量
下面以帕萨特为例来说明OBDⅡ诊断插座的测量方法。

（1）电压测量
帕萨特的诊断插座上的第16号孔是一个常接电源点，该孔是由蓄电池的正极引出直接引到16号孔上，它不受点火开关控制，该电源专门用于为外接诊断仪提供工作电源。

测量方法：
①关掉点火开关（OFF）。

②选择数字式汽车万用表，打开电源开关。

③选择电压挡至20V的挡位，如下图所示。

数字万用表
④用黑表笔与蓄电池的负极（或与汽车车身、缸体）相接，用红表笔与OBD Ⅱ的第16插孔相接，此时万用表的读数为蓄电池的电压，若无电压值或低于蓄电池的电压值说明诊断插座至蓄电池线断路或接触不良。

（2）搭铁点的测量
帕萨特的OBDⅡ的诊断插座上的第4号插孔为车身搭铁，5号插孔为信号反馈搭铁，若搭铁不良，应查明原因，否则会影响ECU的控制功能。

诊断插座常接电源的测量
诊断插座接地点的测量
三、汽车电脑的检测方法
1．汽车电控系统万用表检测的注意事项
①不能用指针式万用表测试电脑，应使用高阻抗数字式万用表，万用表内阻应不低于10kΩ。

②在测试电脑前，首先检查保险丝、易熔线和接线端子的状况，在排除这些地方的故障后再进行检查。

③在测量电压时，点火开关应接通（ON），蓄电池电压应不低于11V。

④不允许在拆开ECU线束连接器的状态下，直接在ECU侧测量各端子电阻，否则会损坏ECU。

⑤若要测量各控制线路，应先断开蓄电池负极搭铁线，若在蓄电池连接线完好的状态下拆开ECU线束连接器，可能会损坏ECU。

⑥在检测时，应按维修手册规定的状态（如“ON”或“OFF”）下测量ECU 相应端子与搭铁端子之间的电压。

⑦在拆卸发动机电子控制系统线路之前，应首先切断电源，即将点火开关断开（OFF），拆下蓄电池极桩上的接线。

⑧连接器上接地端子的符号因车型的不同而不同，应注意对照维修手册辨认。

2．端子（或线路）电压的测量
①测量两个端子间电压或两条导线间电压，选择万用表的直流20V电压挡，将红、黑两表笔分别与被测导线相接触即可，如图所示。

测端子间或线路间电压
②测某个端子对地或某条导线对地的电压，选择万用表直流20V电压挡，将黑表笔与接地线接触，红表笔与被测端子或导线接触如图所示。

测端子对地或线路对地的电压
3．检查端子、触点或导线等的导通性
导通性是指端子、触点或导线等是否通电而没有断开，可用万用表电阻挡测量电阻值的方法进行，检查时将万用表挡位开关选在200Ω电阻挡，测量前要断开蓄电池的负极，如下图所示。

万用表检测导通性
（a）检查端子间的导通性；
（b）检查导线间的导通性；
（c）检查端子与地线、导线与地线间的导通性。

4．ECU的端子测量
（1）台架上测量
如图所示为丰田卡罗拉发动机台架上的ECU。

丰田卡罗拉发动机ECU
（2）就车测量
在汽车上对ECU端子进行测量时，先要通过电路图查找到所要测量的端子对应的导线，然后剥开导线或使用万用表专用测试针刺入导线内即可进行，测试结束后要用绝缘胶布将测量部位包好，如图所示。

丰田卡罗拉发动机ECU端子的测量
（3）ECU单体测量
在确认ECU出现故障后，需要把ECU从车上拆下作进一步检测，如图1所示为离车后的ECU。

六、课后作业
完成所有课题的学后测评。