1、点火时刻；通电时间；爆震防止怠速转速控制（ISC）空调接通和切断；变速器挂档；动力转向泵接通和切断排放控制废气再循环（EGR）；空燃比反馈控制；活性炭罐电磁阀控制；CO控制（VAF）；二次空气喷射进气控制进气引导通路切换；涡流控制阀增压控制泄压阀；废气涡轮增压器自诊断测试和失效保护控制故障警告；存储故障代码；部件功能测试；传感器和执行器失效保护电子控制变速（ECT）发动机输出扭矩；液力变矩器锁止时机；变速器换档时机；电磁阀和传感器失效保护安全控制防抱死制动控制（ABS）车轮制动力、滑移率驱动防滑控制（ASR）驱动轮制动力；差速器锁止安全气囊控制（SRS）气囊点火器点火时机座椅安全带收紧控制收紧
2、器点火器点火时机动力转向控制ECPS控制助力油压、气压或电动机电流雷达车距控制车距；报警；制动前照灯灯光控制焦距；光线角度安全驾驶监控驾驶时间；方向盘状态；驾驶员脑电图、体温和心率防盗控制遥控门锁；数字密码点火开关；数字编码门锁；方向盘自锁电子仪表汽车状态显示中央门锁控制门锁遥控；行驶自锁；玻璃升降舒适性控制悬架控制（EMS）车身高度；悬架刚度；悬架阻力；车身姿势（点头、侧倾、俯仰）巡航控制（CCS）车速；安全（解除巡航状态）空调控制制冷；取暖电动座椅控制方向（向前、向后）；高低（向上、向下）CD音响娱乐娱乐信息控制交通信息显示交通信息；电子地图车载电话通讯联络车载计算机车内办公每一个控制系统
3、可以由各自的电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）单独控制，也可由几个系统组合起来用一个ECU进行控制。在不同车型上，其组合形式和控制功能不尽相同。在所有汽车电子控制系统中，发动机控制系统的结构组成最复杂、控制项目最多、控制功能最强，因此通常将发动机ECU称为主ECU。（二）汽车电子控制系统的控制方式汽车电子控制系统是由传感器、信息处理器和执行器三部分组成，如图4-80所示。传感器的功用是采集各种信息，信息处理器（即电子控制器ECU）的功用是分析处理传感器采集得到的各种信号，并向受控装置（即执行器）发出控制指令，执行器的功用是根据控制器的指令完成具体操作动作。 图
4、4-80 电子控制系统的组成在汽车电子控制系统中，虽然实现相同控制目标或达到相同控制目的所设计的传感器和执行器并无实质性区别，但是电子控制器ECU的设计却千差万别。1开环控制 在控制系统中，如果输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，该系统就称为开环控制系统。在汽车电子控制系统中，燃油喷射式发动机的启动工况和加速工况以及汽车前照灯光束的控制就采用了开环控制方式。 图4-81所示为一开环速度控制系统，它是根据控制信号的大小和方向来控制负载转速的高低和方向。其原理是控制信号经电子放大器放大后，向电液控制阀输出一定大小的电流，控制阀就控制一定流量的传动液供给液压泵带动负载以
5、一定的转速运转。这个系统对被控制量（负载转速）不进行任何检测，仅仅根据控制信号来对负载进行控制。图4-81 开环速度控制系统 （a）系统原理图 （b）系统方框图2闭环控制 在控制系统中，凡是系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，就称为闭环控制系统。换句话说，反馈控制系统就是闭环控制系统。“闭环”的含意就是使用反馈调节作用来减小系统的误差。在图5-1-3所示的开环控制系统中，如果引入反馈回路，即用测速发电机直接检测被控制量（负载转速），然后反馈到输入端，则就构成一个闭环控制系统，如图4-82所示。控制信号（输入信号）和反馈信号之差，称为偏差信号。偏差信号输入控
6、制器后，通过控制和调节作用来减小系统的误差，使系统的输出量趋于所希望的给定值，即通过反馈作用来减小系统误差。图4-82 闭环速度控制系统 闭环控制系统的突出优点是精度较高。无论什么干扰，只要被控制量的实际值偏离给定值，由于采用了反馈，对外界扰动和系统内部参数变化引起的偏差，系统就会产生调节作用来减少这一偏差，因此，可以采用精度不太高而成本比较低的元件组成一个比较精确的控制系统。闭环控制系统的缺点是由于闭环系统是以偏差消除偏差，即系统要工作就必须有偏差存在，因此闭环系统不会有很高的精度。同时，由于系统组成元件的惯性，传动链的间隙等因素存在，如果配合不当就可能导致系统产生振荡（等幅振荡或变幅振荡）
7、，从而使系统不能稳定工作。在汽车电子控制系统中，空燃比反馈控制、发动机爆震控制、排气再循环（EGR）控制、防抱死制动控制等等都采用了闭环控制方式。空燃比（A/F）和点火提前角反馈控制，所采用的传感器分别是氧传感器和爆震传感器。氧传感器安装在发动机排气管上，用来检测排气中氧离子的浓度；爆震传感器安装在发动机缸体上，用来检测发动机是否产生爆震。3自适应控制 自适应控制系统就是随着环境条件或结构参数产生不可预计的变化时，系统本身能够自行调整或修改系统的参数值，使系统在任何环境条件下都保持有满意的性能的控制系统。换句话说，自适应控制系统是一种“自身具有适应能力”的控制系统。在汽车电子控制系统中，自适应
8、控制得到了广泛地使用，海拔高度、工作温度、点火时刻、喷油时间以及空燃比等等的控制，都采用了自适应控制方式。根据参数值的调节方式不同，自适应控制可分为前馈自适应控制和反馈自适应控制两种基本形式。（1）前馈自适应控制 在自适应控制系统中，如果通过可测信号能够观测到过程特性的改变，并且预先知道如何根据这些信号来调整控制器，这种系统就称为前馈自适应控制系统，又称为开环自适应控制系统，如图4-83所示。该系统的显著特点是没有从闭环内部引出信号反馈到控制器中。图4-83 前馈自适应控制系统框图 图4-84 反馈自适应控制系统框图在汽车电子控制系统中，为了适应海拔高度、工作温度等参数的变化，控制系统通常采用
9、前馈自适应控制，因为利用气压计和温度计等测量仪表即可测量出这些参数的变化量，并且可在控制器中预先设定好系统随之所作的改变。（2）反馈自适应控制 在自适应控制系统中，如果过程特性的变化不能直接观测到，然而根据系统的输入、输出信号等参数能够计算出输入控制器的参数，使之适应过程变化的系统，称为反馈自适应控制系统，如图4-84所示。反馈自适应控制系统又可分为自寻最优自适应控制系统和模型参考自适应控制系统两大类。一类是自寻最优自适应控制系统，控制框图如图4-85所示。其显著特点是能够连续自动地测量对象的动态特性（如传递函数），并将其和希望的动态特性进行比较，并利用差值来不断修正系统的可调参数（通常是控制
10、器的特性参数）或产生一个控制信号，从而保证无论环境条件如何变化，系统都能保证最佳性能。另一类是模型参考自适应控制系统，控制框图如图4-86所示，模型参考自适应系统是自己决定一个动态模型，希望系统也能符合这个标准，若不符合就改变参数，使闭环响应接近于参考模型的响应。这个模型可以是一个物理模型，也可以是计算机中的模拟系统。显然，模型参考自适应系统不是测量对象或环境的特性变化，而是比较本系统的输出和模型输出的差异，并以此为依据改变系统参数。图4-85 自寻最优自适应控制系统框图 图4-86 模型参考自适应控制系统框图4学习控制 一个熟练的操作人员和自适应控制系统之间的差别主要是：操作人员认识熟悉的输
11、入，而且能够运用过去学习到的经验按最佳的状态进行操作。自适应控制系统在任何环境变化时改变信号，使系统性能保持最佳。如果一个系统能够认识一些熟悉的情况和特点，而且能够运用过去学习到的经验按最佳方式进行动作，这种系统就称为学习控制系统。在发动机电子控制系统中，为了改善爆震和空燃比控制时的响应特性，研究人员便开始将学习控制用于控制系统。设计的系统能将反馈值（如氧传感器的输出电压）和参考值的偏差存入存储变换表的一个特定区域中，该区域和执行反馈时的发动机工作条件相对应。当发动机进入和该工作条件相同的工况时，则使用已存储的偏差去修正控制值，从而将被控参数控制在一个最佳值。5模糊控制 现代控制理论的发展和数
12、学有着密切的关系。无论是采用经典控制理论还是采用现代控制理论去设计一个自动控制系统，都需要建立被控对象的数学模型，要知道模型的结构、阶次、参数等等。在此基础上合理地选择控制方式、进行控制器的设计。然而大量的实践告诉我们，在许多情况下，由于被控对象的控制过程复杂，控制机理有不明之处，缺乏必要的检测手段或测试装置不能进入被测试区域等种种原因，致使无法建立被控过程的数学模型。研究表明，人的控制一般建立在直观和经验的基础上，这种方法可以看作是一组探索式的判定规则，它具有如下特点：人的大脑在判定过程中，具有“不精确”的固有特性，人的控制动作往往是不稳定、不一致和主观的。因此，很难精确解释操作人员的控制行
13、为。操作人员不但能对温度、高度等简单的度量作出反应，而且能对颜色、气味、声音等复杂的度量模式和一些无法度量的量进行观察，并且能够迅速的作出反应。虽然这些观察具有主观性，但是作出控制判定的依据正是这些观察结果。模糊控制就是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊语言变量、模糊集合以及模糊逻辑推理作为控制算法的数学工具，用计算机来实现的一种智能控制。模糊控制系统框图如图4-87所示。图4-87 模糊控制系统框图由图可见，模糊控制系统的结构和一般的计算机数字控制系统基本类似，有所不同的是控制器为模糊控制器。模糊控制系统既是一个数字计算机控制系统，控制器由计算机实现控制，需要AD和DA转换接口，以实现
14、计算机和模拟环节的连接，也是一个闭环反馈控制系统，被控制量要反馈到控制器，和设定值相比较，根据误差信号进行控制。利用计算机实现人的控制经验是模糊控制的基本思想，而人的控制经验一般是由语言来表达的，这些语言表达的控制规则又带有相当的模糊性。如人工控制控制车速的快慢时，车速客观上是一个精确量，但人脑对车速的判别却带有模糊特征，因此，我们要用模糊语言确定模糊控制规则：如“车速很高”、或“车速比较高”、或车速略高”、或“车速适当”、或“车速略低”、或“车速比较低”、或“车速很低”等等。这些规则的形式正是模糊条件语句的形式，可以用模糊数学的方法来描述过程变量和控制作用的这些模糊概念及它们之间的关系，又可
15、根据这种模糊关系及某时刻过程变量的检测值（需化成模糊量），用模糊逻辑推理的方法得出此时刻的控制量。由于模糊控制器的模型不是由数学公式表达的数学模型，而是由一组模糊条件语句构成的语言形式，因此模糊控制器又称模糊语言控制器。由于模糊控制器的模型是由带有模糊性的有关控制人员和专家的控制经验和知识组成的知识模型，是基于知识的控制，因此模糊控制属于智能控制。在对汽车的控制中，我们知道有些情况（如燃气混合过程、缸内燃气燃烧过程等）的过程是很难找到其精确的模型，即使能找出模型，但通常会因模型过于复杂而很难用于实时控制。利用模糊控制方法，则不需要预先知道过程精确的数学模型。在控制过程中，首先要把各种传感器测出
16、的精确量转化成适合于模糊运算的模糊量，然后将这些量在模糊控制器中进行运算，最后再将运算结果中的模糊量转化为精确量，以便对各执行元件进行具体的操作控制。二、主要电子控制系统和部件识别（一）发动机电子控制系统（EECS）1功用和组成（1）功用 汽车发动机电子控制系统的主要功用是采集发动机的工况信号，根据采集的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等等，从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。（2）组成 发动机电子控制系统由传感器、电子控制器ECU（电控单元）和执行器（执行元件）三部分组成。通过对这些控制部件进行不同的组合，便可组成不同的控制子系统。这些子系统主要有燃油喷射系统、
17、点火和爆震控制系统、怠速控制系统、空燃比反馈控制系统、排气再循环系统和故障自诊断测试系统等等。如图4-88所示，是捷达AT、GTX型轿车发动机电子控制系统的组成。捷达AT、GTX型轿车发动机电控系统采用控制部件有：空气流量传感器AFS为热膜式空气流量传感器G70，曲轴位置传感器CPS为磁感应式曲轴位置传感器G28，凸轮轴位置传感器CIS为霍尔式凸轮轴位置传感器G40，节气门位置传感器有两个，一个是在发动机怠速工况检测节气门位置信号的怠速节气门位置传感器G88，另一个是在发动机怠速以外工况检测节气门位置信号的节气门位置传感器G69。除此之外，还有进气温度传感器G72、冷却液温度传感器G62、氧传
18、感器G39、爆震传感器G61和G66、车速传感器等等。在这些传感器中，空气流量传感器G70、曲轴位置传感器G28、凸轮轴位置传感器G40和节气门位置传感器G69等四种传感器是控制燃油喷射和点火最重要的传感器。其结构性能和工作状况直接影响控制系统的控制精度和控制效果。电控单元除了采集上述传感器的信号之外，还要采集怠速开关F60、空调开关、点火启动开关、电源电压以及空档安全开关（自动变速汽车）信号。捷达AT、GTX型轿车发动机电控系统采用的执行器主要有：油泵继电器J17、电动汽油泵G6、喷油器N30N33、点火线圈N、N128和点火控制器N122总成、活性炭罐电磁阀N80、氧传感器加热器Z19、怠
19、速控制电机等等。在发动机电控系统中，还设有一个故障诊断插座（故障测试仪接口）。当控制系统发生故障或需要了解控制系统的工况参数时，利用测试仪通过故障诊断插座可以调取所需信息和参数。捷达AT、GTX型轿车设有一个16端子故障诊断插座，安装在中央继电器盒上。可用一汽大众公司提供的V.A.G1551或V.A.G1552型专用测试仪调取所需信息和参数。图4-88 捷达AT、GTX型轿车发动机电控系统的组成 2传感器传感器是一种信号转换装置，安装在发动机的各个部位，其功用是检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等等，并将这些参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元（ECU）。发动机电子控制
20、系统常用的传感器和开关信号有以下几种：（1）空气流量传感器（AFS）或进气歧管绝对压力传感器（MAP） 其功用是检测进入发动机的进气量信号，空气流量传感器可以直接检测进气量信号，歧管压力传感器只能间接检测进气量信号。（2）曲轴位置传感器（CPS）和凸轮轴位置传感器（CIS） 曲轴位置传感器的功用是检测发动机曲轴转角和转速信号，凸轮轴位置传感器功用是检测活塞上止点位置信号，故又称为汽缸识别传感器。在相当一部分汽车上，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器是制做在一体的，统称为曲轴位置传感器。（3）节气门位置传感器（TPS） 其功用是检测节气门开度和加、减速信号。如节气门全开、全闭和部分开启等，通过微机
21、对节气门开度信号进行处理，即可得到加、减速信号。（4）爆震传感器（DS） 其功用是检测发动机有无爆震信号。（5）冷却液温度（水温）传感器（CTS） 其功用是检测发动机冷却水温信号，简称水温传感器。（6）进气温度传感器（IATS） 其功用是检测供给发动机的空气温度信号。（7）氧传感器或O2传感器 其功用是通过检测排出废气中氧离子的含量来检测空燃比信号。（8）车速传感器（VSS） 其功用是检测汽车行驶速度信号。（9）空档安全开关信号（NSW） 其功用是检测自动变速器的档位选择开关是否处于空档位置。（10）点火开关信号（IGN） 当点火开关接通“ON（点火）”或“ST（启动）”档位时，向电控单元EC
22、U输入相应的信号。（11）空调A/C选择和请求信号 当空调接通时，向电控单元提供信号。（12）蓄电池电压信号（UBAT） 向电控单元提供电压信号。3电子控制器电子控制器又称为电控单元（ECU），俗称电脑，是发动机控制系统的核心部件，如图4-88所示。其功用是根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等等进行实时控制。发动机工作时，节气门位置传感器TPS检测驾驶员操作的节气门开度信号，空气流量传感器AFS检测进入汽缸的空气量，曲轴位置传感器CPS检测发动机的转速信号，这三个信号作为确定汽油喷射量的主要信息输入电控单元（ECU），再由ECU计算确定基本喷油量。和此同时，E
23、CU还要根据水温传感器、进气温度传感器和氧传感器等输入的信息计算确定辅助喷油量，用以对基本喷油量进行必要的修正，最终确定实际喷油量。当实际喷油量确定后，ECU再根据曲轴位置传感器输入的曲轴转速和转角信号、凸轮轴位置传感器输入的第一缸活塞上止点位置信号，确定最佳喷油时刻和最佳点火时刻，并向各执行器发出指令信号，控制喷油器、点火线圈、怠速控制阀等动作。4执行器 执行器又称为执行元件，是控制系统的执行机构，其功用是接受电控单元（ECU）的控制指令，完成具体的控制动作。发动机电子控制系统常用的执行器有以下几种：（1）电动燃油泵 其功用是供给燃油喷射系统规定压力的燃油。（2）电磁喷油器 根据ECU的喷油
24、脉冲信号，精确计量燃油喷射量。（3）冷启动喷油器及热限时开关 根据ECU的喷油脉冲信号和发动机冷却液温度信号，控制发动机启动时的喷油量和喷油持续时间。（4）怠速控制阀ISC或ISCV 其功用是控制发动机的怠速转速。控制内容包括两个方面，一方面是在发动机正常怠速运转时稳定怠速转速，达到防止发动机熄火和降低燃油消耗之目的；另一方面是在发动机怠速运转状态下，当发动机负载增加（如接通空调器、动力转向器或液力变扭器等）时，自动提高怠速转速（即快怠速），防止发动机熄火。（5）活性炭罐及其电磁阀 根据电控单元的控制指令信号，回收发动机内部的燃油蒸汽，以便减少排气污染。（二）电子控制防抱死制动系统（ABS）
25、ABS主要由信号输入装置（车轮传感器）、电子控制装置 （ECU）和执行器（制动压力调节器）三部分组成。ABS在汽车上的布置如图4-89所示。图4-89 ABS在汽车上的布置图1、4-轮速传感器 2-报警灯 3-制动总缸 5-压力调节器 6-电子控制器（ECU）1车轮速度传感器 车轮速度传感器的结构形式通常为电磁感应式，由传感头和齿圈等组成。车轮速度传感器的工作是监测车轮的运动状态，即车轮转动时，便在传感头中产生一个交变电压（信号）。其频率和车轮转速成正比，根据此脉冲信号的频率，由电子控制器测出车轮的运动速度、加速度或制动加速度，以及车轮的滑移率。在汽车制动过程中，当车轮的制动加速度或滑移率超过
26、或低于其极限值（或临界值）时，电子控制器便以10次s的速度进行计算，并进行制动压力的调整，令其或降低或保持或提高制动总泵内的气（液）压，以防车轮制动抱死，确保制动系统处于最佳工作状态。2电子控制装置 电子控制装置（ECU）的主要任务是接收车轮速度传感器送来的信息或信号，并将其进行测量比较、放大分析和判别处理，经过精确的计算之后，最终得出车轮滑移率和车轮角加速度或制动角加速度的实际数值，然后再将其指令信号输出，送至压力调节器，使其执行制动压力调节的任务。3制动压力调节器 根据汽车的车型和所采用的制动系统，ABS系统所使用的调节器是不相同的。目前ABS系统使用的调节器大体可分为真空式、液压式、机械
27、式、空气式、空气液压式等几种形式。液压式调节器是用电磁阀和液压泵产生的压力控制制动压力的。每个车轮或每个系统内部都有电磁阀，通过电磁阀直接或间接地控制制动压力。我们把直接控制制动压力的形式称为循环式，把间接控制制动压力的形式称为可变容积式。（三） 安全气囊系统（SRS） 安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊ECU和充气元件和气囊三部分组成。 1碰撞传感器 碰撞传感器是安全气囊系统中主要的控制信号输入装置。其作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输入ECU，ECU根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气。安全气囊系统一般装有24个碰撞传感器，前左、右挡
28、泥板各装一个，有的车还在保险杠前面中间位置装一个，有的车内还装有一个。有些汽车还装有侧向安全气囊，当汽车发生侧向碰撞时，安全气囊也会充气，因此装有侧向安全气囊的系统，在汽车的左右侧还装有碰撞传感器。 碰撞传感器现大多数采用惯性式机械开关结构。图4-90为丰田车系所采用的惯性开关式碰撞传感器。传感器由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等部分组成。在传感器外还固定有一个电阻R。电阻R的功用是对系统进行自检时，检测 ECU和前气囊碰撞传感器之间的连接导线是否断路或短路。图4-90 碰撞传感器（a）外形 （b）结构2安全气囊ECU 安全气囊ECU是安全气囊系统的控制中心，其功用是接收碰撞传感
29、器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊断。安全气囊 ECU由稳压电路、备用电源电路、SRS侦测电路、点火控制引爆电路、触发传感器、故障自诊断电路等部分组成。3充气元件和气囊 充气元件和气囊均安装在转向盘内或工具箱上端，不可分解。充气元件由电爆管、点火药粉及气体发生剂组成。充气元件的功用是给气囊充气。气囊由尼龙布制成，内表面敷有树脂。 车辆发生碰撞时，碰撞冲击力使碰撞传感器和触发传感器接通，ECU接通引爆电路，使电流流过电爆管，使其发热将电爆管内的点火介质引燃，火焰随即扩散到点火药粉和气体发生剂，产生大量气体。气体经滤网冷却后进入气囊内，气囊急剧膨胀，冲破转向
30、盘，缓冲对驾驶员和乘员的冲击。充气元件和气囊安装在转向盘上，和转向盘一起转动，电爆管和ECU之间的导线靠螺旋导线（游丝）来连接的。（四）自动变速器（ECT）自动变速器（ECT）主要功能是自动传递和切断汽车动力；自动变换车速和扭矩；自动变换汽车行驶方向；自动接通和切断各驱动桥的扭矩；自动驱动各辅助装置。通过电子控制装置对各液压或气压阀进行自动控制，从而达到改变各机械式行星齿轮系统的工作状态和液力变矩器改变变矩比的目的。早期的自动变速器主要由变矩器、行星齿轮变速器、液压自动换挡控制系统及冷却滤油装置等组成。现代汽车自动变速器在原有组成的基础上又增加了电子控制系统，即电控自动变速器。自动变速器的组成如图4-91所示。图4-91 自动变速器的组成1-输入轴2-变矩器总成 3差速器总成 4-低档离合器 5-超速档离合器 6-制动 7-2、4档离合器 8-星行齿轮传动总成 9-输出速度传感器 10-空档开关 11-停车开关 12-液压孔螺钉 13-控制器总
