模块5汽车电子控制系统简介演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,模块五 汽车电子控制系统,单元一 汽车电子控制系统基础知识,任务一 汽车电子控制系统的组成,任务二 汽车电子控制单元,单元二传感器与执行器,任务一 传感器,任务二 执行器,单元三 实 验,实验一,OBD-,诊断插座端子的检测,建议学时：9,1,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,模块五 汽车电子控制系统,单元一 汽车电子控制系统基础知识,【单元说明】,本单元包括:电子控制系统的组成和汽车电子控制单元两个任务.主要内容包括：汽车电子控制系统的组成、类型和功能；汽车电子控制单元的构成及OBD-系统的功能、OBD插座的特点和诊断方法；汽车电脑诊断的方法及注意事项。,【单元目标】,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.掌握OBD-诊断插座主要端子的作用及位置；,4.知道OBD-代码的规定；,5.了解汽车电子控单元的检测方法。,2,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,一、,汽车电子控制系统的组成、类型和功能,二、应用在汽车上的微机控制系统,三、汽车电控系统各部分的作用,任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,3,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,【,学习目标,】,1.,掌握汽车电子控制系统的组成和类型；,2.,理解汽车电控系统的基本功能和各部分作用；,3.,了解应用在汽车上的电子控系统。,任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,4,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,【,任务引入,】,目前，汽车电子控制技术几乎涵盖了汽车上的所有系统，虽然生产厂家不一、车型不同，采用的电控系统的多少不完全一样，但是电子控制系统的基本组成是相同的。本任务着重讲述汽车电子控制系统组成、类型、功能等方面的基本知识。,任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,5,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,一、汽车电控系统的组成、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。任何一种电控系统都可分为硬件和软件两大部分，硬件包括信号输入装置（各种传感器）、电子控制单元ECU和执行元件三大部分，如图5-1-1所示；软件部分主要是指电子控制单元内存储的数据和程序。,图,5-1-1,电控系统基本组成,【,知识链接,】,6,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,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,汽车电控系统的功能,二、应用在汽车上的微机控制系统,表5-1-1应用在汽车上的微机控制系统,三、汽车电控系统各部分的作用,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。汽车传感器布置在汽车的不同位置，可以检测出汽车运行时的基本工况参数，如：加速踏板位置传感器、曲轴/凸轮位置传感器、空气流量计等；还可检测出运行工况中的一些非基本参数，如冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器等。,返回,任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,7,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,氧传感器,水温传感器,进气温度传感器,进气压力传感器,图,5-1-2,汽车传感器实物,8,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,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：,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。,给传感器提供参考电压：如2V、5V、9V或12V。,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。,输出执行命令，把弱信号变为强信号的执行命令。,输出故障信息。,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,（,2,）汽车电子控制单元,ECU,的构成,汽车电控单元,ECU,是以微处理器为核心的计算机控制装置。电控单元由硬件和软件两部分构成，硬件部分包括输入接口电路、微处理器和输出接口电路，软件部分是实现控制功能的指令和数据系统。,9,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,ECU,由输入接口电路、微处理器、输出接口电路等组成，,图,5-1-4 ECU,组成框图,10,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,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,5-1-5,所示。输入信号有模拟信号和数字信号两类（图,5-1-6,所示），分别由相应的输入电路对之进行处理。,数字信号,模拟信号,图,5-1-5,输入接口作用,图,5-1-6,传感器信号类型,11,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,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。,CPU由进行算术运算和逻辑运算的运算器、暂时存储数据的寄存器、在各装置之间完成信号传送及控制任务的控制器等组成。,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,5-1-7,所示汽车上的几个执行器。,图5-1-7汽车上的几个执行器,12,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,一,汽车电控系统的组成、类型和功能,小 结,本节讲述的内容：,汽车电子控系统的组成、类型和功能；汽车电子控制系统的各部分功能；应用在汽车上的电控系统,作 业,1.什么是闭环控制？,2.执行器的主要任务是什么?,3.电子控制单元的有哪些功能?,13,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,任务二 汽车电子控制单元,一、汽车电脑及诊断插座,二、车载诊断系统,OBD-II,三、汽车电脑的检测方法,14,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,【,学习目标,】,1.,了解汽车电子控制单元的位置及作用；,2.,掌握汽车诊断插座的作用,了解主要车型诊断插座的形状和位置；,3.,知道,OBD-,诊断插座主要端子的作用及位置；,4.,知道,OBD-,代码的规定；,5.,掌握,OBD-,诊断插座的检测方法。,15,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,【,任务引入,】,汽车电子控单元是电子控制系统的“指挥中心”。它用于分析、处理汽车运行时各系统的信息，并发出指令，使各个执行元件完成某项控制功能任务。它通过诊断插座与车外电脑实现信息传输，借助静态或动态的数据，维修人员可以识读汽车运行时储存在汽车电子控制单元内部的数据，以便准确判断汽车各系统的技术状况，高效地排除汽车发生的故障。电子控制单元一旦出现故障，汽车的整个电控系统将处于混乱甚至瘫焕的状态。,16,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,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。一般情况下，汽车的功能越多，电子控制系统越复杂，设置的的电脑也就越多，不同的电控系统会设置不同的电子控制单元，如发动机,ECU,、自动变速器,ECU,、空调,ECU,、仪表,ECU,、安全,ECU,等。,图,5-1-8 POLO,汽车电子控制单元分布示意图,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。当需要对汽车电脑的储存信息进行处理时，如调取故障码、读取数据流、动作测试或进行一些基本功能匹配等，就必须找到该接口，然后通过电脑故障诊断仪自备的连接线把汽车电脑和外部测试仪连接起来才能进行相应的工作。,汽车诊断插座的形式多种多样。,图,5-1-10,诊断插座的形状,【,知识链接,】,17,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,2）诊断插座的位置,汽车电脑诊断插座的位置因车而异，一般安装在发动机舱内，或仪表板下方，或在保险盒内，也有在变速杆橡胶垫下还有的在座椅低下，各种车型的诊断插座可以依据维修手册从实车中查找到，如图,5-1-11,所示为几种车型的诊断插座的位置。,图,5-1-11,部分车型的诊断座位置,表,5-1-2,国内主要车型的诊断插座位置,二、车载诊断系统OBD-II,1,OBD,简介,OBD,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,5-1-12(a),、,(b),所示。并规定了两个资料传输线标准，欧洲统一标准利用,7#,、,15#,脚；美国统一标准，利用,2#,、,10#,脚。,图,5-1-12 OBD,插座,18,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,2,OBD,各端子的含义如表,5-1-3,所示。,19,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,3,OBD-,系统的故障码简介,OBD-,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,OBD-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,OBD-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,5-4,所示。,(4)原厂故障代码,OBD-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。,表,5-1-4 SAE,定义的故障范围代码,20,模块五汽车电,子控制系统,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,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,OBD-,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。,图,5-1-14,诊断插座常接电源的测量,图,5-1-13,数字万用表,21,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,2,）接地点的测量,图,5-1-15,诊断插座接地点的测量,22,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,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,10k,。,（,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。,（,9,）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。,23,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,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,电压档，将红、黑两表笔分别与被测导线相接触即可，如图,5-1-16,所示。,图,5-1-16,测端子间或线路间电压,24,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,（,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,电压档，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,5-1-17,所示,。,图,5-1-17,测端子对地或线路对地的电压,25,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,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，可用万用表电阻档测量电阻值的方法进行，检查时将万用表档位开关选在,200,电阻档，测量前要断开蓄电池的负极，如图,5-1-18,所示。,图,5-1-18,万用表检测导通性,（,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,26,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,4,ECU,的端子测量,1)台架上测量,2,）就车测量,图,5-1-19,丰田卡罗拉发动机,ECU,图,5-1-20,丰田卡罗拉发动机,ECU,端子的测量,27,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,一 汽车电控系统的组成,-任务,二,汽车电子控制单元,1.OBD-有哪些功能？,2.简述故障码的组成？,3.对汽车电子控制单元进进行检测时，应注意哪些问题？,小 结,作 业,本节主要讲述了：,汽车电子控制单元的位置、诊断插座的形式及位置、汽车故障码的规定、诊断插座主要端子的作用、汽车电脑的检测方法,教学要求：,掌握汽车诊断插座的作用,了解主要车型诊断插座的形状和位置；,知道OBD-诊断插座主要端子的作用及位置；,知道OBD-代码的规定；,掌握OBD-诊断插座的检测方法,了解汽车电子控制单元的检测方法,28,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,一,汽车传感器,单元,二 汽车传感器与执行器,【单元说明】,本单元包含传感器和执行器两个任务，主要讲述传感器和执行器的作用、分类及汽车上典型传感器的结构和工作原理。,【单元目标】,1.了解汽车传感器和执行器的种类及作用；,2.了解汽车上典型传感器和执行器的作用、结构和工作原理。,29,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,一,传感器,任务一 传感器,四、汽车常用传感器,一、传感器的作用及组成,二、,汽车传感器类型,三,、,汽车,传感器特性,30,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,一,汽车传感器,【,学习目标,】,1.,掌握传感器的作用及组成；,2.,了解传感器的类别及特性；,3.,掌握汽车上常用传感器的种类、作用；,4.,了解汽车常用传感器的结构和原理。,31,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,一,汽车传感器,【,任务引入,】,汽车传感器是汽车电子控制系统信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，衡量现代高级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。目前，国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达二百多只。本任务讲述汽车电子控制系统中的传感器的作用、种类及汽车上典型传感器的结构和工作原理。,32,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,一、传感器的作用及组成,传感器是,用来检测,汽车运行中,的,各种工况信息，如车速、温度、,压力、位移等,，,并,转化成电,信,号输,送,给,ECU,。,传感器,通常由敏感元件、转换元件和,测量电路,三部分组成,，如图,5-2-1,所示。,敏感元件是指,能,直接感受被测量,对象,的部分,；,转换元件,是指传感器中能将被测量的量转换成适合传输的电信号；,测量电路的作用是将转换元件输入的电,信号,经过处理转换成电压、,电流,或频率等可测,的,电量，以便,ECU,进行显示、记录、处理和控制。,33,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,二、,汽车传感器类型,根据,传感器,的,作用,，可分,为,测量温度、压力、流量、位置、,气体浓度,、速度,等类型的传感器。,按传感器工作原理，可分为电阻、电容、电压、霍尔、光电、热电偶等,类型的,传感器。,按传感器输出信号的性质分类，可分为,模拟式、数字式（包括开关型）传感器。,汽车上使用的传感器种类,如表5-2-1所示,。,三,、,汽车,传感器特性,1.有良好的环境适应性。因为汽车的工作环境复杂，它要在各种不同路面、烈日、暴风雨或冰雪、,蒸汽,、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境,等情况下工作，因此要求传感器要耐振、耐温、耐冲击、耐腐蚀、抗干扰等。,2.易于实现批量生产，以降低成本。,3.具有良好的可靠性和稳定性。,4.传感器要体积小、质量轻，便于安装。,5.符合国家或行业的有关法规要求。,返回,34,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,四、汽车常用传感器,汽车常用传感器主要有以下几种,1.温度传感器：,汽车中检测的温度量有：发动机冷却液温度、进气温度、排气温度、车内外空气温度、蒸发器温度、散热器温度等。,温度传感器主要有绕线电阻式、热敏电阻式和热电偶式三种。,线绕电阻式温度传感器的精度高，但,响应性,差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。,冷却液温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻,（图,5-2-2,（,b,）,，它具有负的温度电阻系数，水温越低，电阻越大；水温越高，电阻越小,（图,5-2-2,（,c,）,。,水温传感器的两根导线都和电子控制单元,ECU,相连接,其中一根为地线（,E,2,），另一根的对地电压（,THW,）随热敏电阻阻值的变化而变化。电控单元根据这一电压的变化测得发动机冷却水的温度，和其他传感器产生的信号一起，用来确定喷油脉冲宽度、点火时刻等。冷却水温度传感器与电控单元的连接，如,图,5-2-2,（,d),所示。,返回,35,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,2.,压力传感器,压,力传感器主要用于,检测汽车中的气体压力、油压、制冷剂压力并把检测结果转换成电信号输入给,ECU,，以控制执行元件的工作等。,根据传感器产生的信号原理可分为电压型和频率型两种。电压型有压电效应式（或称半导体压敏电阻式）、电磁式压力传感器；频率型有电容膜盒式和表面弹性波式。其中应用较多是半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种。,图,5-2-3,膜盒式进气歧管绝对压力传感器的结构与原理图,1-,膜盒；,2-,感应线圈；,3-,至进气歧管,4-,铁心；,5-,回位弹簧,感应线圈由两个绕组构成，其中一个与振荡电路相连，产生交流电压，在线圈周围产生磁场；另一个为感应绕组，产生信号电压。当进气歧管压力变化时，膜盒带动铁心在磁场中移动，使感应线圈产生的信号电压随之变化，该信号电压由电子电路检波、整形和放大后，作为传感器的输出信号送至,ECU,如图,5-2-3,（,b,）所示。,36,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,3.空气流量传感器,空气流量传感器（也称空气流量计）是测定吸入发动机的空气流量的传感器，电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为,ECU,计算（控制）喷油量和点火时间的主要依据。,空气流量传感器有多种型式，按其结构型式，可分为叶片（翼板）式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。,1,）叶片式空气流量传感器,图,5-2-4,叶片式空气流量传感器的结构,1-,进气温度传感器；,2-,电动汽油泵触点；,3-,卷簧（回位弹簧）；,4-,电位计；,5-,导线连接器,6-CO,调节螺钉；,7-,旋转翼片（测量片）；,8-,电动汽油泵静触点,37,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,空气流量传感器的结构如图,5-2-4,所示，它由空气汽量计和电位计两部分组成。在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转翼片（测量片），如图,5-2-5,所示，轴上的卷簧可使测量片关闭进气通路。发动机工作时，进气气流经过空气流量计推动测量片偏转，使其开启，测量片开启角度的大小取决于进气气流对测量片的推力与测量片轴上卷簧弹力的平衡状况。进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变,气量愈大，气流对测量片的推力愈大，测量片的开启角度也就愈大。在测量片轴上连着一个电位计，如图,5-2-6,所示，电位计的滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角度的变化（即进气量的变化）转换为电阻值的变化。电位计通过导线、连接器与,ECU,连接，,ECU,根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量，电路原理图如图,5-2-7,所示。,图,5-2-5,空气流量计的结构,1-,空气进口；,2-,进气温度传感器；,3-,阀门,4-,阻尼室；,5-,缓冲片；,6-,旋转翼片（测量片）；,7-,主气路；,8-,支气路（旁通气道）,图,5-2-6,与测量片同轴的电位计,1-,空气进口；,2-,电动汽油泵触点；,3-,平衡块；,4-,回位簧（卷簧）；,5-,电位计；,6-,空气出口,38,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,2）热线式和热膜式空气流量传感器,热线式空气流量传感器由感知空气流量的白金热线（铂金属线）、温度补偿电阻（冷线）、控制线路板、取样管、防护网及壳体等组成，如图,5-2-8,所示。,图,5-2-9,热线式空气流量传感器工作原理,A-,混合集成电路；,RH-,热线电阻；,RK-,温度补偿电阻；,RA-,精密电阻；,RB-,电桥电阻,图,5-2-8,热线式空气流量传感器工作原理,1-,防护网；,2-,取样管；,3-,白金热线；,4-,温度补偿电阻；,5-,控制线路板；,6-,连接器,39,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,工作原理：热线,R,H,温度由混合集成电路,A,保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路,A,使热线,R,H,通过的电流加大，反之，减小。这样，就使得通过热线,R,H,的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流,I,H,随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在,50120m,A,之间变化。,别克、日产,MAXIMA,（千里马）、沃尔沃等一些高档轿车采用这种空气流量传感器。,4.,节气门位置传感器,节气门位置传感器,可以将节气门的开度转换成电信号输送给,ECU,，作为,ECU,判定发动机运转工况从而控制不同的喷油量。,它有三种型式：,开关,触点式,、,线性可变电阻式,、,综合型节气门位置传感器,。,如,图,5-2-10,所示为开关型节气门位置传感器，它有两副触点：怠速触点（,IDL,）和全负荷触点（,PSW,），两开关触点的开启和闭合由一个和节气门同轴的凸轮控制。节气门全关闭时，怠速触点,IDL,闭合；节气门开时，怠速触点打开；全负荷触点在节气门由全闭位置到中小开度范围内一直处于开启状态，当节气门打开至一定角度的位置时，全负荷触点开始闭合，,ECU,根据两触点的闭合信号来判定发动机的运行工况。,如,图,5-2-11,所示为丰田,1G-EU,发动机的开关型节气门位置传感器与,ECU,的连接线路。,40,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,2）线性节气门位置传感器,线性节气门位置传感器是一种线性电位计，电位计的滑动触点由节气门轴带动，结构如图,5-2-12,所示。在不同的节气门开度下，电位计的电阻也不同，从而将节气门开度变为电压信号输送给,ECU,，,ECU,可以获得节气门由全闭到全开的所有开启角度的连续变化的电压信号，以及节气门开度的变化速率，从而更精确地判定发动机的运行工况。一般在这种节气门位置传感器中，也设有一怠速触点,IDL,，以判定发动机的怠速工况。如图,5-2-13,所示皇冠,3.0,车线性节气门位置传感器与,ECU,的连接线路。,图,5-2-12,线性节气门位置传感器结构与特性,图,5-2-13,线性节气门位置传感器与,ECU,的连接线路,41,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,3,）综合型节气门位置传感器,综合型节气门位置传感器是在线性可变电阻型节气门位置传感器的基础上设一怠速触点而成，这种传感器有两个与节气门轴同轴的触点，一个触点可在电阻器上滑动，并与电阻器形成一电位计，它将节气门开度值转化为电压值，另一个专门用于确定节气门全关闭位置时的怠速信号。,5曲轴位置,曲轴位置传感器用于检测发动机曲轴转角和活塞上止点，并将检测信号及时输送至发动机,ECU,，用以控制点火时刻和喷油正时，同时，亦是测量发动机转速的信号源。曲轴位置传感器又称发动机转速与曲轴位置传感器，或称曲轴位置,/,判缸,/,转速传感器，它是发动机电控系统中最重要的传感器。,曲轴位置传感器的结构和安装位置随车型的不同而异，按产生信号的原理，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三类。,1)磁脉冲式曲轴位置传感器,如图,5-2-14,所示，在曲轴皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（称为信号盘），它随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔,4,0,有个齿，共有,90,个齿，并且每隔,120,0,布置,1,个凸缘，共,3,个，安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号的信号发生器，信号发生器内有,3,个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头产生的120信号，用于辨别气缸和检测活塞上止点位置，磁头和磁头共同产生曲轴1转角信号，用以检测曲轴转角和发动机转速信号。信号发生器外部有四孔连接器，孔“1”为120信号输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为1信号输出线，孔“4”为接地线,。,如图,5-2-14,所示,42,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,发动机转动一圈，信号信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，从而在感应线圈里产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号输送给,ECU,。其中，磁头产生三个,120,，磁头和磁头各产生相位差,90,0,的,90,个脉冲信号，经信号合成后向电脑输送,180,个脉冲,1,0,的信号，如图,5-2-15,所示。,图,5-2-15,磁脉冲信号的产生,43,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,2)霍尔式曲轴位置传感器的检测,霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。,霍尔信号发生器的工作原理：霍尔信号发生器由永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成（图5-2-16（a）所示）。内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。信号轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路（或称隔磁），如图5-2-16（a）所示，这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空气隙时，永久磁铁2的磁通便通过导磁板3穿过霍尔元件（图5-2-16（b），这时产生霍尔电压，将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后，即向ECU输送电压脉冲信号。,（,a,）触发叶片进入空气隙中，霍尔元件中的磁场被旁路,（,b,）触发叶片离开空气隙，霍尔元件被磁场饱和,图,5-2-16,霍尔式信号发生器的原理,1-,信号轮的触发叶片,2-,霍尔元件,3-,永久磁铁,4-,底板,5-,导磁板,44,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,美国,GM,公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构型式，如图,5-2-17,所示。外信号轮外缘上均匀分布着,18,个触发叶片和,18,个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为,10,弧长；内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，3个触发叶片的宽度不同，分别为100、90和110弧长，3个窗口的宽度亦不相同，分别为20,0,、30,0,和10,0,弧长。由于内信号轮的安装位置关系，宽度为100弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点（TDC）前75，90弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75,0,，110,0,弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75。发动机转一圈，霍尔传感器输出的信号，如图5-2-18所示。,图5-2-17 霍尔式曲轴位置传感器（GM公司）,1-外信号轮 2-内信号轮,图,5-2-18,霍尔式曲轴位置传感器输出信号（,GM,公司）,45,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,6氧传感器,氧传感器安装在发动机排气管上，通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气浓稀的信号，并将检测结果转为电信号送给,ECU,，,ECU,根据此信号不断修正喷油量，使混合气保持在理想范围内。,目前使用的氧传感器有氧化锆（,ZrO,2,）式和氧化钛（,TiO,2,）式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。,1,)氧化锆式氧传感器,氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆（,ZrO,2,）陶瓷管，亦称锆管（图,5-2-19a,）。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铂膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，护套上开有与大气相通的孔；电线将锆管内表面的铂极经绝缘套从此接线端引出,如图,5-2-19,（,b,）。,图,5-2-19,氧化锆式氧传感器实物与结构图,1-,保护套管；,2-,废气；,3-,锆管；,4-,电极；,5-,弹簧；,6-,绝缘体；,7-,信号输出导线；,8-,空气,46,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,氧传感器的,工作原理,锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度（高于,300,0,C）较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压，如图,5-2-20,所示。当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但,CO,、,HC,、,H,2,等较多，这些气体在锆管外表面的铂催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓度差加大，两铂极间电压陡增。因此，锆管传感器产生的电压将在理论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混合气时，输出电压接近,1V,。故氧传感器的输出电压在,0.10.8,V之间不断变化。,图,5-2-20,氧化锆传感器工作原理,1-,正极；,2-,加热器；,3-ZrO2,元件；,4,负极；,5-,多孔涂层；,6-,不锈钢保护套,47,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,2,）氧化钛式氧传感器,氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛（,TiO,2,）材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器，如图,5-2-21,所示。二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其晶格便出现缺陷，电阻随之减小，这种现象与温度和氧含量有关，因此，在二氧化钛式氧传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变。,工作原理：,ECU2,#,端子子将一个恒定的,1V,电压加在氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一端子与,ECU4,#,端子相接，如图,5-2-22,所示。当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变，,ECU4,#,端子上的电压降也随着变化，当,4,#,端子上的电压高于参考电压时，,ECU,判定混合气过稀，当,4,#,端子上的电压低于参考电压时，,ECU,判定混合气过浓。通过,ECU,的反馈控制，可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。,图,5-2-22,二氧化钛式氧传感器工作原理,1-,氧化钛式氧传感；,2-1V,电压端子；,3-ECU,；,4-,输出电压端子,48,模块五汽车电,子控制系统,-,-单元,二 传感器与执行器,-任务,一,传感器,1.汽车中要检测的温度量有哪些？,2.汽车中要检测的压力有哪些？,3.简述氧化锆式氧传感器的工作原理？,4,简述水温传感器的作用与原理,5,.简,述霍尔式曲轴位置传感器的结构及原理,小 结,作 业,本了主要讲述了：,汽车传感器的作用、种类、特性；汽车上主要传感器的作用、结构、原理,教学要求：,掌握汽车传感器的作用和种类；了了解汽车常用传感器的结构、原理,49,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,二,执行器,任务二 执行器,二、汽车上典型执行器,一、执行元件的作用与种类,50,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,二,执行器,【,学习目标,】,1.,掌握执行器的作用和类别；,2.,了解汽车上主要执行器的类别、作用、结构和原理。,51,模块五汽车电,子控制系统,-,-,-单元,二 汽车传感器与执行器-,-任务,二,执行器,【,任务引入,】,电子控制系统对控制对象的控制，最终都要由执行器去执行，电子控制系统发出的指令都是电信号，但被控制对象是多种多样的，因此汽车上的执行器也有很多种。本任务讲述的就是汽车执行器的作用、种类及典型执行器的结构和原理。,52,【,知识链接,】,一、执行元件的作用与种类,执行元件是电子控制系统的终端，主要是执行ECU的指令，对被控对象实施控制。按对被控对象实施调控的方式不同，汽车电控系统的执行元件可分两类：一类是直接控制式，如喷油器、炭罐电磁阀等；另一类是间接控制式，如燃油泵、启动机等；按结构原理不同，可分为：电磁式、电液式、电气式等；按