汽车电子控制系统概述
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2.1. 发动机电子控制系统的组成与功能 1. 电子控制系统的组成 电子控制系统的基本组成可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行 元件三大部分，如图2-1所示。
信号输入装置 （各类传感器）
电子控制单元 （ECU）
执行元件
图2-1 电子控制系统的基本单元
VC US VS
VB 电源UB E2
锁止时刻的控制
三号电磁阀
自诊断系统
OD关断指示灯
备用系统
自动变速器的电子控制系统组成框图
自动变速器换档图
换高速档 换低速档
100
80
节气门开关
60 40 20 0
14—2
1→2
2←3
2→3
3←4
3→4
锁止 OFF 1000
锁止 ON 2000
3000
4000
变速器输出轴转速/r· min-1
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
１－信号转子；2－电磁线圈；3－永久磁铁
c
磁通Φ
b a 0
d b a 0 t E a
d b a
d a t
电动势E
0 0 t t
（a）
（b）
图2-15
传感线圈磁通和感应电动势的变化情况
（a）低速时 （b）高速时
节气门体
怠速调节螺钉
进气总管
空气阀 空气流量计
进气支管
ECU
ISC阀
怠速与块怠速的控制
传感器
5
4
6
3 1 2 10
9 ECU 8
7
1－冷却液温度传感器；2－节气门位置开关；3－氧传感器；4－喷油器；5－油压调节器；6 －热线式空气流量计；7－汽油箱；8－电动汽油泵；9－汽油滤清器；10－怠速控制阀
图3-11 热线式电控汽油喷射系统
（a）出去杂波
输
入 回 路 5~12V （c）转变成输入电平 （b）正弦波转变成矩形波
5V
2 1
5
6
1-整流网栅；2-涡流发生器；3-超声波；4-超声波发生器；5-超声波接收器；6-信号处理电路
图2-8 超声波式空气流量传感器流量检测原理电路
1．磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 1）磁感应式传感器的工作原理
2
3
1
（a）
（b）
（c）
图2-14
磁感应式传感器的工作原理
（a）－接近；（b）－对正；（c）－离开
液力自动变速器的工作过程框图
自动变速器的类型
发动机 变矩器 辅助变速装置 驱动轮
液压控制装置 车速 传感器
变速阀
节气门位 置传感器
电磁阀
ECU
电控自动变速器的工作过程框图
电子控制系统
传感器 ECU 执行器
行驶模式选择 空档起动开关
变速时刻的控制
一号电磁阀 二号电磁阀
节气门位置传感器
车速传感器 制动开关 超速主开关 巡航ECU 冷却液温度传感器
车速/km· h-1
a）标准模式
100%
节气门开关
1←2
1→2
2←3
2→3
3←OD
3→OD
50%
0
1000
2000
3000
4000
5000
输出轴转速/r· min-1
0 50 100 150
车速/km· h-1
b）经济模式
纵向附着系数 B 与滑移率S的关系如图6-1所示。
将制动时车轮滑移率S控制在15%~20%，此时纵向附着系数最大，可得到最大的制动力。同时横向 附着系数也保持较大值，使汽车具有良好的抗侧滑能力及制动是的转向操纵能力，因而得到最佳的制动 效果。
B、S
B max
稳定区域
非稳定区域
B
S
0
Ssopt
S /%
100
图6-1
附着系数与滑移率的关系
3. ABS的功用
ABS的功用就是使实际制动过程控制接近于理想制动过程，如图6-3所示。
速度
Байду номын сангаас
车轮速度
汽车速度
0
滑移率Sopt 驾驶员想要达 到的控制压力
时间
ABS控制的制动压力
图6-3 ABS理想的制动控制过程
电子控制单元ECU
执行器
（a）
模/数 110000011010 转换器
CPU
电磁线圈驱动回路 电动机驱动回路 继电器驱动回路
0 +12V
（b） 0V OFF （+） （c） 0V （-） （d c） 0V
ON
5V
ON OFF
（e）
数 字 输 入 缓 冲 器
0V
5V
0V
输 入 端 口
缓冲器
输 出 端 口
图1-7 输入回路的作用
电子巡航控制系统的基本原理
B′ 控制线 A′
节气门开度
C′
θH θO B θL
0
A C v1
X v0
Y 车速
图9-19 车速与节气门开度的关系
电位计滑臂 B UB 电位计 镀膜电阻 开大 VB（蓄电池电压） C C US VS 开小 滑动臂S 开大 E E2（搭铁） VC 开小 滑动臂S VS US E2（搭铁） E VC（5V一定）
α 旁通道
叶片
图2-13 叶片式空气流量计工作原理
空气流量传感器 3
ECU
稳压电源 4
空气滤清器 进气歧管
爆燃辨别信号 点 火 时 期
爆燃发生时渐渐 减少点火提前角度 不产生爆燃时，又渐渐增大点火提前角
时间
点火提前角的慢速调节法
自动变速器的工作过程
发动机
输入
液力变矩器
增大 扭矩
辅助变速装置 （行星齿轮传动机构）
输出
传动轴、后桥
液压泵
调速阀
车速信号 （速控液压）
工作液压
驾驶员
液压操纵系统
节气门开度信号
踏板控制液压
5V 0V
显示器驱动回路
单片机 输出回路
输入回路
图2-54
电子控制单元ECU内部结构框图
发动机爆燃的控制
爆燃判断范围信号
峰值检测 滤 波 电 路 爆燃 信号 ECU
比较基准值
爆燃传感器
判断 爆燃
产生爆燃
减少点火 提前角
爆燃消失
增大点火 提前角
闭环控制原理框图
爆燃 点火提前角θ
停止 时间
点火提前角的快速调节法
信号输入装置 （各类传感器）
电子控制单元 （ECU）
执行元件
图2-1 电子控制系统的基本单元
VC US VS
VB 电源UB E2
锁止时刻的控制
三号电磁阀
自诊断系统
OD关断指示灯
备用系统
自动变速器的电子控制系统组成框图
自动变速器换档图
换高速档 换低速档
100
80
节气门开关
60 40 20 0
14—2
1→2
2←3
2→3
3←4
3→4
锁止 OFF 1000
锁止 ON 2000
3000
4000
变速器输出轴转速/r· min-1
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
１－信号转子；2－电磁线圈；3－永久磁铁
c
磁通Φ
b a 0
d b a 0 t E a
d b a
d a t
电动势E
0 0 t t
（a）
（b）
图2-15
传感线圈磁通和感应电动势的变化情况
（a）低速时 （b）高速时
节气门体
怠速调节螺钉
进气总管
空气阀 空气流量计
进气支管
ECU
ISC阀
怠速与块怠速的控制
传感器
5
4
6
3 1 2 10
9 ECU 8
7
1－冷却液温度传感器；2－节气门位置开关；3－氧传感器；4－喷油器；5－油压调节器；6 －热线式空气流量计；7－汽油箱；8－电动汽油泵；9－汽油滤清器；10－怠速控制阀
图3-11 热线式电控汽油喷射系统
（a）出去杂波
输
入 回 路 5~12V （c）转变成输入电平 （b）正弦波转变成矩形波
5V
2 1
5
6
1-整流网栅；2-涡流发生器；3-超声波；4-超声波发生器；5-超声波接收器；6-信号处理电路
图2-8 超声波式空气流量传感器流量检测原理电路
1．磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 1）磁感应式传感器的工作原理
2
3
1
（a）
（b）
（c）
图2-14
磁感应式传感器的工作原理
（a）－接近；（b）－对正；（c）－离开
液力自动变速器的工作过程框图
自动变速器的类型
发动机 变矩器 辅助变速装置 驱动轮
液压控制装置 车速 传感器
变速阀
节气门位 置传感器
电磁阀
ECU
电控自动变速器的工作过程框图
电子控制系统
传感器 ECU 执行器
行驶模式选择 空档起动开关
变速时刻的控制
一号电磁阀 二号电磁阀
节气门位置传感器
车速传感器 制动开关 超速主开关 巡航ECU 冷却液温度传感器
车速/km· h-1
a）标准模式
100%
节气门开关
1←2
1→2
2←3
2→3
3←OD
3→OD
50%
0
1000
2000
3000
4000
5000
输出轴转速/r· min-1
0 50 100 150
车速/km· h-1
b）经济模式
纵向附着系数 B 与滑移率S的关系如图6-1所示。
将制动时车轮滑移率S控制在15%~20%，此时纵向附着系数最大，可得到最大的制动力。同时横向 附着系数也保持较大值，使汽车具有良好的抗侧滑能力及制动是的转向操纵能力，因而得到最佳的制动 效果。
B、S
B max
稳定区域
非稳定区域
B
S
0
Ssopt
S /%
100
图6-1
附着系数与滑移率的关系
3. ABS的功用
ABS的功用就是使实际制动过程控制接近于理想制动过程，如图6-3所示。
速度
Байду номын сангаас
车轮速度
汽车速度
0
滑移率Sopt 驾驶员想要达 到的控制压力
时间
ABS控制的制动压力
图6-3 ABS理想的制动控制过程
电子控制单元ECU
执行器
（a）
模/数 110000011010 转换器
CPU
电磁线圈驱动回路 电动机驱动回路 继电器驱动回路
0 +12V
（b） 0V OFF （+） （c） 0V （-） （d c） 0V
ON
5V
ON OFF
（e）
数 字 输 入 缓 冲 器
0V
5V
0V
输 入 端 口
缓冲器
输 出 端 口
图1-7 输入回路的作用
电子巡航控制系统的基本原理
B′ 控制线 A′
节气门开度
C′
θH θO B θL
0
A C v1
X v0
Y 车速
图9-19 车速与节气门开度的关系
电位计滑臂 B UB 电位计 镀膜电阻 开大 VB（蓄电池电压） C C US VS 开小 滑动臂S 开大 E E2（搭铁） VC 开小 滑动臂S VS US E2（搭铁） E VC（5V一定）
α 旁通道
叶片
图2-13 叶片式空气流量计工作原理
空气流量传感器 3
ECU
稳压电源 4
空气滤清器 进气歧管
爆燃辨别信号 点 火 时 期
爆燃发生时渐渐 减少点火提前角度 不产生爆燃时，又渐渐增大点火提前角
时间
点火提前角的慢速调节法
自动变速器的工作过程
发动机
输入
液力变矩器
增大 扭矩
辅助变速装置 （行星齿轮传动机构）
输出
传动轴、后桥
液压泵
调速阀
车速信号 （速控液压）
工作液压
驾驶员
液压操纵系统
节气门开度信号
踏板控制液压
5V 0V
显示器驱动回路
单片机 输出回路
输入回路
图2-54
电子控制单元ECU内部结构框图
发动机爆燃的控制
爆燃判断范围信号
峰值检测 滤 波 电 路 爆燃 信号 ECU
比较基准值
爆燃传感器
判断 爆燃
产生爆燃
减少点火 提前角
爆燃消失
增大点火 提前角
闭环控制原理框图
爆燃 点火提前角θ
停止 时间
点火提前角的快速调节法