第一章绪论柳zhou，机械与交通工程xueyuan

汽车电子控制系统是指

由传感器、电控单元和执行器组成的能够提高整车性能的机电一体化控制系统。

电控单元(ECU)

电控单元是以单片机为核心所组成的电子控制装置，具有强大的数学运算、数据处理、数据管理与逻辑判断等功能。其主要功用是分析、处理传感器采集的各种信息，并向执行器发出控制指令。

第二章发动机电子系统

按进气量的测量方式不同，电子控制燃油喷射系统可分为

D型（速度·密度型）和L型（质量·流量型）两种类型。

电子控制燃油喷射系统的基本组成

1.空气供给系统2.燃油供给系统3.电子控制系统

空气供给系统空气供给系统的功用是

为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气，并测量进入气缸的空气量。

空气供给系统主要由

空气滤清器、空气流量传感器、节气门、节气门位置传感器、进气总管、进气歧管等组成。

燃油供给系统的功用是

向发动机及时供应各种工况下燃烧所需要的燃油。

燃油供给系统主要由

燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、供油管、燃油分配管、燃油压力调节器、喷油器、回油管等组成。

燃油压力调节器的主要功用是

自动调节燃油压力，使系统油压与进气歧管压力之差保持为恒定值，一般为~kPa。

喷油器是如何工作的？喷油器喷油量的大小与哪些因素有关？

工作原理：喷油器安装在汽油分配管上，它在结构上是一个电磁阀。当控制器接通喷油器的接地线后就有电流流过电磁线圈，电磁线圈所产生的磁力将衔铁和针阀吸起而打开喷孔，汽油分配管中的高压汽油便经喷油器内腔由喷孔喷进气道中，汽油喷出后被分散成雾状。

影响因素：1.喷油器喷孔的大小2.喷孔内、外压力差3.通电时间的长短4.电源电压的大小

与磁感应式曲轴位置传感器相比，霍尔式曲轴位置传感器有何特点？

霍尔式传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片(磁轭)与永久磁铁等组成。

工作原理：

当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，，此时霍尔元件产生电压(UH=1.9~2.0V)，霍尔集成电路输出级的晶体管导通，传感器输出的信号电压U0为低电平。

当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，，霍尔电压UH为零，集成电路输出级的晶体管截止，传感器输出的信号电压U0为高电平。

简单来说霍尔式曲轴位置传感器利用触发叶片或触发齿轮改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲电压，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。

特点：一是输出电压信号近似于方波信号;二是输出电压高低与被测物体的转速无关。

与磁感应式传感器不同的是，霍尔效应式传感器需要外加电源。

点火提前角是指

火花塞发出电火花至活塞运行到上止点时的曲轴转角。

与汽油机综合性能有关的两个重要控制参数是点火提前角和闭合角。

点火提前角与汽油机的经济性、动力性及排放性能紧密相关。

闭合角是影响点火能量和击穿电压的重要因素。

点火提前角控制的基本内容

一般最大点火提前角为35°~45°，最小点火提前角为-10°~0°

初始点火提前角是由

曲轴位置传感器信号与曲轴转角的对应关系而确定的点火提前角，由曲轴位置传感器的安装位置决定。

它的作用仅是确定点火提前角计算的初始基准位置。

发动机辅助控制系统包括

进气控制系统、息速控制系统、排放控制系统、自诊断系统等。

提高进入气缸空气量的进气控制系统新技术包括

进气惯性增压控制系统、废气涡轮增压系统、可变气门控制系统、电子控制节气门系统等。

怠速控制系统的最小进气量有两种限制方式:节气门直动式和旁通空气式。

废气再循环(ECR)是指

将发动机的一部分废气再送回进气歧管，并与新鲜的混合气混合后一起送入气缸内参加燃烧。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却可以吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度下降，从而减少NOx的排放量。

再循环的废气量用EGR率表示，其定义为再循环的废气量占整个进气量的百分比。

机械式控制装置的EGR废气率较小，（5％~15％）。

电子控制废气再循环系统的EGR废气率较大，（15％~20％）。

普通电子控制废气再循环系统的原理

电子控制EGR系统由传感器、ECU、EGR阀、EGR控制电磁阀及相应的废气管道和真空管道等组成，ECU根据点火开关、曲轴位置传感器、节气门位置传感器和冷却起动信号液温度传感器等输入信号，判定发动机运转工况，并对EGR控制电磁阀通电或断电。当ECU对EGR控制电磁阀通电时，电磁阀开启，进气管的真空经真空通道开启，进气管的真空经真空通道传送到EGR阀膜片室，使EGR阀开启，部分废气经废气再循环，通道进入进气歧管。当ECU对EGR控制电磁阀断电时，电磁阀关闭，隔断了通向EGR阀膜片室的真空通道，EGR阀关闭，不进行废气再循环。

可变EGR率废气再循环系统原理

根据发动机台架试验确定的EGR率与发动机转速、进气量的对应关系，将有关数据存人发动机ECU的ROM中。发动机工作时，ECU根据各种传感器送来的信号确定发动机在哪一种工况工作，经过查表和计算修正、输出适当的指令，控制电磁阀的开度，以调节EGR率。

稀薄燃烧的概念

空燃比大于理论空燃比14.7时的燃烧即为稀薄燃烧。

稀薄燃烧技术的最大特点就是燃烧效率高，可以提升发动机的输出功率，经济性好、排放低。

缸内直喷稀薄燃烧的性能特点

1.充气效率和压缩比较高，动力性、经济性好

2.燃烧充分，排放较低

3.泵气损失小，热效率高

缸内直喷稀薄燃烧是如何实现的？

第3章汽车行驶稳定性控制系统

简述循环式制动压力调节器的工作原理

①常规制动过程。常规制动过程如图3-14所示，根据ABSECU的指令，制动压力调节器的电磁线圈不通电，

制动主缸的管路经电磁阀与制动轮缸管路相通，制动轮缸的压力随制动主缸压力的变化而变化。此时回油泵不工作。

②保压过程。在ABS工作过程中，当需要对制动轮缸保持制动压力时，根据ABSECU的指令，给电磁阀通人小电流，进液阀和回液阀都关闭(图3-15)，制动轮缸内的制动压力保持不变，回油泵不工作。

③减压过程。当需要对制动轮缸进行减压时，ABSECU发出指令，使制动压力调节器电磁阀通入大电流，回液阀打开(进液阀保持关闭)，如图3-16所示。此时制动主缸与制动轮缸之间的通路被切断，而制动轮缸与储液器之间的管路被接通，制动轮缸中的部分制动液流入储液器，从而减小了该车轮的制动压力。ABSECU同时启动回油泵工作，将流人储液器的制动液泵回制动主缸。

④增压过程。在ABS工作过程中，当需要对制动轮缸增加制动压力时，ABSECU发出指令，使电磁阀断电，

进液阀打开，回液阀关闭，来自制动主缸内的制动液可以再次进入制动轮缸，使制动轮缸的压力增大。如(图3-14)

汽车防抱死制动系统(ABS)，是

汽车上的一种主动安全装置，其作用是在汽车制动时防止车轮抱死，以缩短制动距离，提高汽车制动过程中的

方向稳定性和转向控制能力，改善汽车的行驶安全性。

通常情况下滑动附着系数φs总是小于峰值附着系数φp，

在干燥硬实路面上φs一般比φp小10%~20%;在潮湿硬实路面上φs一般比φp小20%~30%

汽车上采用ABS的目的是

制动时避免车轮抱死，将滑移率控制在10%~30%的范围之内，在此范围内既有最大的纵向附着系数，使制动距离最短，又有较大的横向附着系数，以获得较好的横向稳定性和转向控制能力。

目前ABS的控制方式有

车轮滑移率控制方式、逻辑门限值控制方式、模糊控制方式、最优化控制方式、滑模动态变结构控制方式等。

ABS的控制过程：常规制动、保压阶段、减压阶段、增压阶段。

驱动防滑转系统(Anti-SlipRegulation,ASR)，其作用是

在汽车行驶过程中，将车轮的滑转率控制在10%~30%的理想范围之内，防止车轮滑转，以提高汽车在行驶过程中的方向稳定性和转向控制能力，并且提高汽车的加速性能。

车轮滑转率指车轮速度与车速的差值与车轮速度之比。

第四章汽车自动变速器（AT）

自动变速器按变矩器的类型分类可分为：

普通液力变矩器式、综合液力变矩器式和带锁止离合器的液力变矩器式自动变速器三种。

按工作原理分类可分为：

自动变速器分为液力自动变速器(AT)机械自动变速器(AutomaticMechanicalTransmission，AMT）

无级自动变速器（CVT）双离合器自动变速器（DoubleClutchTransmission，DCT)

汽车上使用的变矩器是由

泵轮、涡轮和导轮组成的，称三元件变矩器。

电控液力自动变速器（Electronic-controlledAutomaticTransmission，EAT），由

液力变矩器、辅助变速器与电液换档控制系统三大部分组成。

回位弹簧是指

压紧力卸除后，能使接合元件恢复到起始位置的弹簧。

液压控制系统主要由以下四部分组成

1.动力源----油泵，其作用是向执行机构、控制机构提供液压油；向液力变矩器提供工作油液；向行星齿轮变速机构提供润滑用油。

2.执行机构----液压缸，包括换档离合器液压缸和制动器液压缸。

3.液压控制机构----若干控制阀和阀体

4.辅助装置----油箱、滤清器、冷却器等。

电控自动变速器的换档方法：根据汽车的行驶参数来控制换档动作的，这些参数主要有车速、发动机节气门开度、发动机转速等，目前应用最多的是车速和发动机节气门开度这两个参数信号。

换档规律是指自动换档点随控制参数的变化而变化的规律。

换档规律按照参与换档控制的参数划分，目前主要有单参数换档规律和双参数换档规律两种类型。

单参数换档规律是通过一个控制参数进行换档控制的。

按照换档延迟的变化不同，换挡规律可分为等延迟型，收敛型，发散型，组合型。

等延迟型主要用于城市公共交通车辆。收敛型主要用于重型汽车。

发散型主要用于轻型汽车。组合型可用于重型汽车，也可用于轻型汽车。

无极变速器传动装置的传动比为

从动带轮的传动半径与主动带轮传动半径之比，或主、从动带轮的旋转角速度之比

双离合器自动变速器（DualClutchTransmission,DCT)，又称直接换挡变速器（DirectShiftGearbox,DSC),

它是基于双轴式常啮合齿轮手动变速器演变而来，它保留了结构简单、传动效率高的优点，

并升华为电控液动换档控制，改善了换档品质，提高了加速性能，降低了油耗及故障率。

双离合器自动变速器中典型的三轴式DCT，主要由

双离合器、空心轴及其内部的心轴、两个平行的分变速器、控制器和油泵等组成。

双离合器自动变速器的工作原理

DCT变速器内有两个自动控制的离合器，在某奇数档位时，离合器1结合，一组齿轮咬合输出动力，在换入下一换挡前，下一组啮合齿轮已被选挂，而与之相联的离合器2仍处于分离状态；在换入下一挡位时，处于工作状态的离合器1分离，将使用中的齿轮脱离动力，同时离合器2接合，则以被预选的齿轮开始传递动力，进入下一档。在整个换挡期间两组离合轮流工作，确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。也就是说，在DCT变速器的工作过程中总是有2个挡位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步进行准备。

第5章巡航控制系统

巡航控制系统的原理是:

汽车在巡航行驶过程中，不断通过比较电路将车速传感器检测的实际车速与设定的车速进行比较，计算出实际车速与设定车速的差值，然后通过补偿电路输出对执行器的命令，执行器控制发动机节气门开度，使实际车速达到设定车速。

巡航控制系统的执行器由

ECU控制，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。

车速传感器的类型有

光电式、霍尔式、磁脉冲式、磁阻式、舌簧开关式等。

巡航控制系统传感器有

车速传感器、节气门位置传感器信号、节气门控制臂传感器

巡航控制系统的使用

1.设定巡航行驶：巡航系统工作时的车速范围一般为40-km/h

2.取消巡航行驶

3.恢复巡航行驶

4.加速5.减速6.点动升速和点动降速

巡航控制系统（CCS）的作用是

当汽车在良好的行驶条件下长距离行驶时，该系统可根据行驶阻力自动控制节气门开度，使汽车按照设定的车速

等速行驶，不需驾驶人踩加速踏板。

自适应巡航控制系统(AdaptiveCruiseControl,ACC)

是将普通巡航控制系统与汽车防撞系统结合起来而形成的一种智能化车速自动控制系统。

第6章安全气囊系统（SRS）

安全气囊是

一种当汽车受到冲撞而急剧减速时能快速膨胀的缓冲垫，可以避免车内乘员直接碰撞到车内构件造成的伤害，

是一种被动安全装置，具有不受约束、使用方便等优点。

安全气囊系统主要由

传感器、线束、安全气囊ECU和气囊组件等组成，其中的气囊组件主要由点火器、气体发生器和气囊等组成。

安全气囊系统的工作原理

当汽车受到高速碰撞时，安装在汽车里的碰撞传感器就会检测到汽车突然减速的信号，并将信号传送到SRSECU，SRSECU中预先设置的程序经过数学运算和逻辑判断后，立即向SRS气囊组件内的点火器发出点火命令，引爆电雷管，点火剂受热爆炸迅速产生大量热量，使充气剂受热分解释放大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件的装饰盖板鼓向乘员，起到保护乘员的作用。

安全带预紧器的结构原理

活塞式安全带预紧器由气体发生器、气缸、活塞、缆绳、卷筒、离合器等组成。

缆绳的一端与活塞连接，另一端盘绕在卷筒上。当给气体发生器中的点火器通电时，气体发生器便产生高压气体，推动活塞向下移动，与活塞连接的缆绳被拉紧，同时拖动卷筒旋转，通过离合器迫使安全带快速拉紧。

第7章电子控制悬架系统

悬架的作用

除了缓冲和吸收来自车轮的振动之外，还把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力，以及这些反力所造成的力矩都传递到车架上，从而改变了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，以保证车辆正常行驶。

电子控制悬架系统的基本功能包括

1.减振器阻尼控制。该功能的作用是在急转弯等情况下，通过改变减振器阻尼，抑制车辆姿势的变化，

防止车辆侧倾等，提高车辆的操纵稳定性。

2.弹簧刚度控制。该功能是通过控制弹簧钢度来控制车辆在各种不同的状况下姿态，提高车辆的操纵稳定性。

3.车身高度调整。可以使车辆根据载荷变化自动调节悬架高度以保持车身的正常高度和姿态。

电子控制悬架可分为主动悬架和半主动悬架两大类。（主动为：有源控制；半主动为：无源控制）

半主动悬架通常是指只能对悬架的减振器阻尼进行调节的悬架。

特点为消耗的能量很小，成本较低，但汽车在起动、转向、制动等工况时难以对减振器阻尼和弹簧刚度

进行有效的控制。

主动悬架是指能根据不同工况主动调节悬架的减振器阻尼、弹簧刚度以及车身高度，

从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求的悬架。

特点为可以自动调节悬架的减振器阻尼和弹簧刚度，也可以根据行驶情况的变化自动调节车身高度，

显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。

悬架系统的执行机构一般由电磁阀、步进电动机、气泵电动机等组成。

减振阻尼力和弹簧刚度的控制是针对以下情况而实施的，具体包括

高车速控制、坏路控制、防止前倾控制、防止侧倾控制、防止后仰控制等。

汽车车身高度控制有

关闭点火开关控制、自动高度控制、高车速控制

第8章电控动力转向系统（EPS）

根据控制方式不同，液压式EPS分为

流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。

另外，还有一种由电动机驱动液压泵进行转向助力的电动液压动力转向系统。

流量控制式EPS工作原理

（1）当车速很低时电控单元输出的脉冲控制信号的占空比很小，通过旁通流量控制电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀开启程度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使低速时转向盘操纵轻便。

（2）当车速提高时电控单元输出的脉冲控制信号的占空比增大，通过旁通流量控制电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀开启程度也增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用减小，以增加高速时转向盘的路感。

根据电动机和减速器安装位置的不同，电动式EPS分为

转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。

电动式EPS的特点

优点：1.转向舒适、精确2.技术的复杂程度低3.高效率、低能消4.安装方便、使用可靠5.通用性好

缺点：1.不宜用于大型车辆车2.匹配较难

电动式ESP的主要部件：

1.转矩传感器2.电磁离合器3.电动机4.减速机构5.ECU

四轮转向系统的特点

优点：1.转向操作的响应加快，准确性提高。2.转向操作的机动性和行驶稳定性提高。

3.抗侧向干扰的效果好。4.超车时，变换车道更容易，减小了汽车产生摆尾和侧滑的可能性。

缺点：1.低速转向时，汽车尾部容易碰到障碍物。2.实现理想控制的技术难度大。

3.转向系统结构复杂、成本高。4.转向过程中，不能完全保证轮胎与地面间处于纯滚动而无滑移状态。

后轮偏转的角度取决于车速及转向盘的转角，并根据事先预定的程序用微机进行控制。

第9章中央门锁与防盗系统

防盗系统的分类

目前汽车防盗器分为机械式、电子式和网络式三种类型。

电子式防盗器按功能又可分为以下三种

（1）防止破坏或非法搬运汽车。（2）防止非法进入汽车。（3）防止汽车被非法开走。

防盗系统的组成和工作原理

组成：开关和传感器、防盗ECU和执行机构。

工作原理：当用钥匙锁好所有车门时，系统进行30s自检，防盗指示灯点亮。30s过后，防盗指示灯便开始闪烁，表明系统启动从而进入警戒状态。如果非法开启车门，则门锁开关就会由断开变为接通，检测是否被盗电路就会判定为非法进入，通过报警控制电路进行报警，报警器响起，警告灯闪烁，起动继电器的电路被切断。当用钥匙开门时，报警解除。

汽车制造商又设法增强防盗系统的功能，并从两个方面入手:

一是加强中央门锁的安全功能，二是加强汽车的锁止功能。

加强中央门锁的安全功能：

1.测量门锁钥匙电阻2.加装密码锁3.遥控器增加保险功能

加强汽车锁止功能：

1.使起动机无法工作2.使发动机无法工作3.使发动机电脑处于非工作状态4.采用电子式转向器5.振动报警装置

第十章车载网络系统

车载网络系统是指

汽车上多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息所构成的汽车车载计算机网络系统。

局域网是指

一个有限区域内连接的计算机网络，通过该网络可以实现系统内的资源共享和信息通信，连接到网络上的节点可以是计算机或控制装置等。

数据总线是指

模块间运行数据的通道，模块可以发送和接收数据，数据总线称为双向数据总线，即所谓的信息高速公路。

模块/节点是

一种电子装置，如温度、压力传感器等。

链路是指

网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型。

数据帧是指

为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，数据单元即称为数据帧。

传输仲裁是指

当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构

车载网络分类和协议标准

①A类总线协议标准大部分采用UART标准，A类目前首选的标准是LIN。

②B类总线协议标准是CAN总线，保证了数据通信的可靠性。

③高速总线系统协议标准包括C类总线协议标准、安全总线和标准、X-by-Wire总线协议标准三类标准。

④诊断系统总线协议标准是为了满足OBDII、OBDI或E-OBD标准。

⑤多媒体系统总线协议标准分为三种类型，分别是低速、高速和无线。

控制器局域网CAN的工作原理

当CAN总线上的一个节点发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收，每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个节点发送具有相同标识符的报文。当一个节点要向其他节点发送数据时，该节点的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯.片，并处于准备状态，当它收到总线分配时，转为发送报文状态。

CAN2，0协议细分为物理层和数据链路层。

CAN标准内容有：

1.报文2.优先权3.信息路由4.位速率5.远程数据请求6.仲裁7.错误检测8.故障界定9.总线值10.应答

报文传输由4个不同类型的帧表示和控制，分别为远程帧、数据帧、错误帧、过载帧。

局部连接

电控燃油喷射系统(EFI)微机控制点火系统(MCI)进气控制系统(IACS)

废气涡轮增压系统(ETC)电控自动变速器(ECT)无级变速器(CVT)

息速控制系统(ISC)废气再循环系统(EGR)防抱死制动系统(ABS)

驱动防滑转系统(ASR)电子控制制动力分配系统(EBD)辅助制动系统(BAS)

电子稳定程序(ESP)安全气囊系统(SRS)座椅安全带预紧系统(SRTS)

雷达车距报警系统(RPW)中央门锁控制系统(CLCS)防盗报警系统(GATA)

巡航控制系统(CCS)电控动力转向系统(EPS)四轮转向系统(4WS)

电子控制悬架(EMS)自动空调系统(AHVC)车载计算机(0BC)

车载诊断系统(OBD)

自动变速器控制系统集成为由动力传动控制模块(PCM)控制的动力传动控制系统;将防抱死制动系统(ABS)

驱动防滑转系统(ASR)电子控制制动力分配系统(EBD)

辅助制动系统(BAS)电子稳定程序(ESP)

电子控制动力转向系统(EPS)电子调节悬架系统(EMS)

集成为车身动态综合管理系统(VehicleDynamicsIntegratedManagementSystem，VDIM)