汽车电子学概论试验指导书.docx
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汽车电子学概论试验指导书
汽车电子学概论试验指导书
实验一、传感器与电控汽车的相互作用
1.实验目的：
本演示试验教学目的是使学生了解汽车传感器和电子计算机相互结合相互作用的控制原理，了解发动机传感器在汽车上的位置布置。
桑塔纳2000时代超人汽车AJR发动机电控部件在车上的位置布置如图1-1所示。
2.实验内容：
2.1观察曲轴位置传感器断路或受外界信号干扰时对发动机工况的影响。
2.2发动机热机时，观察水温传感器开路对发动机热起动的影响。
3.实验基本原理
桑塔纳2000时代超人汽车AJR发动机电控部件在车上的位置如图1-1所示。
桑塔纳2000时代超人汽车的曲轴位置传感器与水温传感器对车辆电控系统的正常工作均有重要影响。
该车使用AJR电控发动机。
曲轴位置与曲轴转角传感器两者合为一体，安装简图如图1-2所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变图1-2AJR发动机曲轴位置
与曲轴转角传感器的安装具
电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺
口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
传感器的触发齿盘Z=60个齿，其中两个缺齿所指示为第一缸发动机的上止点前某个固定位置，传感器为电磁感应式。
当信号触发齿盘经过传感器的磁头时，传感器产生的交变电压信号频率随发动机转速变化而变化,且
。
发动机ECU根据交变电压的频率和缺口信号识别发动机转速变化和第一缸上止点位置，如图1-3所示。
水温传感器采用负温度系数的热敏电阻式，安装在发动机水套的出水口上端位置。
汽车工作时，曲轴位置、曲轴转角和凸轮轴位置上的霍尔传感器控制发动机的顺序点火正时与顺序喷油正时，水温传感器对发动机的空燃比控制、点火控制、怠速控制、排放控制均有重要修正影响。
主要表现为：
①在发动机的空燃比控制系统中，水温低时，空燃比要偏浓，水温高时，空燃比可适当减稀。
这还要看发动机的工况来具体分析。
②在发动机的点火控制系统中，水温低时，点火提前角应适当增大，水温高时，点火提前角应适当减小。
③在发动机的怠速控制系统中，水温低时，怠速转速比稳定怠速转速要高，加快热机过程，水温正常时，怠速转速进入正常怠速控制范围。
④在排放控制系统中，水温低时，废气再循环停止工作，水温高时，EGR视发动机负荷和转速工况进行部分EGR控制。
在有空燃比控制的排气系统中，水温低时，一氧化碳排放增加，碳氢化合物排放随点火情况变化。
水温和排气温度正常时，一氧化碳和碳氢化合物排放随空燃比变化进入到空燃比的闭环控制。
4．实验方法与步骤
桑塔纳2000时代超人车上设置有全车总线故障模拟系统。
4．1首先确定全车电气总线工作是否正常；
4．2将曲轴位置传感器接点切换至“断开”位置；
4．3起动发动机，发动机不着火；
4．4将曲轴位置传感器接点恢复“正常”；
4．5起动发动机，发动机顺利起动；
4．6再将曲轴位置传感器接点切换至“断开”位置，发动机立即熄火。
上述表明：
曲轴位置、曲轴转角传感器是电控发动机在进行发动机基准空域向时域向ECU映射计算的必备条件。
发动机热机后，设置水温传感器接点开关至“断开”位置，可观察到排气管冒黑烟（想一想：
为什么？
）
4．7发动机热机后熄火，再起动发动机，发动机起功困难，甚至无法重复起动。
4．8将油门踏板踩到底，重新起动发动机，可见发动机突然高速点火。
（想一想：
为什么？
）此时应立即松开油门踏板，并可观察到排气管直冒黑烟，且黑烟渐渐变少；这是由于水温传感的断路所造成的发动机空燃比供给过浓，即发动机喷射“溢流”现象。
4.8的演示正是“溢流清除”功能模式的表演。
上述各个项目的演示表明：
传感器与电控发动机ECU的相互作用明显！
5．实验注意事项：
5．1发动机曲轴位置传感器接点开关的工作切换，尽量在怠速工况下进行。
5．2发动机“溢流清除”功能表演时，尽量减少起动马达的接通时间；发动机一旦着火，必须立即松开油门踏板，防止发动机空载高速运行损坏发动机。
实验二：
自动变速器换档特性的仿真
1．实验目的：
本演示试验教学目的是使学生了解电控液力自动变速器在不同的换档参数（油门、车速）和油温，不同的工作模式条件下，有不同的换档位置和速比变化。
2．实验内容：
2．1观察自动变速器在D档时不同的工作模式条件下的换档位置，速比变化；
2．2观察自动变速器油温传感器信号对自动变速器换档信号的影响；
2．3观察换档电磁阀的逻辑组合。
3．实验装备简介：
本实验采用德国ELWE公司电控液力自动变速器仿真教学试验系统。
图2-1给出该仿真教学试验系统由电源供给板，自动变速器仿真板，控制单元板，换档开关板四块教学模板搭建而成。
.
2-1自动变速器仿真系统
系统仿真对象为配置欧宝/通用轿车的自动变速器。
控制板上安装有OBD-Ⅱ诊断接口；系统可由PC机或诊断仪读取控制单元中存储的故障信息。
换档特性曲线可在WinAT软件支持下在PC机上存储和显示。
系统采用动力、经济、冬季、强制降档四种工作模式。
工作载荷采用油门开度的百分率分级模拟，发动机转速采用频率可调的信号发生器。
电气总线供电方式采用大众公司的四线系。
四块教学模块通过8个4mm的联接插座连结成仿真电控液力自动变速器整体。
换档电磁阀、锁止电磁阀的数码管位于自动变速器的控制单元板上。
在开关上安装有自动变速器的档位开关，油门百分率调节旋钮，以及自动变速器的工作模式，选择开关等。
在仿真板上安装有发动机曲轴转速，液力变矩器涡轮转速，自动变速器输出轴转速，车速和档位指示表头等。
发动机曲轴转速由变频调节旋钮控制。
4．实验方法和步骤
4.1油门开度不变，改变发动机转速（注：
由于自动变速器仿真板上不存在片式离合器、制动器、带式制动器、单向离合器等动力传递元件，依靠改变发动机转速来改变车速只是一件仿真方法，严格来说不够科学！
），观察换档位置，观察换档电磁阀A、B动作，观察锁止电磁阀动作。
4.1.1接通电源15号和30号线，连接电源接地31号线，将档位指示开关拨至D档；
4.1.2选择自动变速器的工作模式开关（动力、经济、冬季、强制降档）至动力档；
4.1.3选择油温传感器位置
以上；
4.1.4调节油门开度百分率分级开关至45%；
4.1.5调节发动机转速旋钮使发动机转速至
；
4.1.6进一步旋动发动机转速控制旋钮，让发动机转速从
上升到
，观察动力换档模式条件下，各档的升档和降档过程；观察换档电磁阀A和B的动作过程和逻辑组合；观察液力变矩器锁止电磁阀的动作过程；
4.1.7变换自动变速器为经济工作模式，重复上述4.1.4至4.1.6过程，观察换档位置如何变化；
4.1.8将油温转感器位置调至
C，重复4.1.4至4.1.6过程，观察换档表头如何变化；
4.1.9试验结束，将换档位开关拨至P档，发动机转速旋钮归零，油门百分率分级开关归零。
4.2发动机转速不变,（注:
同4.1注）改变油门开度百分率，观察换档位置，观察换档电磁阀A、B动作，观察锁止电磁阀动作。
4.2.1同4.1.1至4.1.3，并使油门百分率旋钮处于30%
4.2.2调节发动机转速旋钮，使发动机转速升至
；
4.2.3连续调节油门开度百分率分级开关至60%；
4.2.4观察动力换档模式条件下，各档位的升档和降档过程，观察换档电磁阀A和B的动作和逻辑组合；观察液力变矩器锁止电磁阀的动作过程；
4.2.5正反向重复4.1中4.1.7，观察换档位置如何变化；
4.2.6试验结束，将档门开关拨至P档，发动机转速旋钮归零。
5.结论
5.1油门开度不变，动力型换档的同档升档车速（变速器输出转速）高于经济型换档的同档升档车速（变速器输出转速），低档升降档时，车速变化的幅度更大；
5.2车速（变速器输出转速）不变，油门开度愈大，变速器对应的工作档位愈低；
5.3自动变速器是提前升档，推迟降档，同档位的升档车速与降档车速不重合；
5.4变速器油温过低，自动变速器限制升至超速档。
实验三、MT-2500专家系统在桑塔纳时代超人汽车上的故障诊断
1.实验目的：
本试验的目的是使学生了解电控汽车电气总线的故障诊断方法。
2.实验内容：
MT-2500专家系统在电控汽车上的联机，通信与测试。
3．MT2500SCANNER专家系统使用说明
3.1操作概要
该系统的数据读取以及其它的测试功能取决与具体的车型。
本实验使用MT-2500专家系统配置的PDL-1000模块，基本的操作步骤如下：
①插入车型软硬件模块；
②使用快速车型鉴别按钮或使该仪器和汽车ECU连接来启动仪器；
③选择正确的车型模块；
④输入年份、型号和发动机型号；
⑤在以上步骤完成以后，按照屏幕显示的提示内容建立仪器和车辆ECU的通信，进入到主菜单；
⑥选择需要的测试项。
3.1.1车型模块的选择
按住“ID”（快速车型识别键），如果诊断接口的位置已经知道，把仪器的线缆和转接器和诊断接口连接上：
①打开点火开关
②如果只插入一个车型模块，按下“Y”
③如果插入了两个，则滚动光标到要选择的模块项
注意：
为了仪器工作稳定起见，最好是只插入一个模块。
3.1.2车型鉴别
车型鉴别是一个必不可少的步骤，应该按照以下的程序进行，如果选择了一个不正确的车型可以重新选择。
3.1.2.1厂家选择
滚动光标选择正确的厂家，然后按下“Y”键，这些厂家是诸
如BMW,AUDI,SKODA,VW这样的英文字母缩写。
3.1.2.2车型选择
在每次进行新的车型测试之前都应该进行车型鉴别，即使是对两辆年份、型号、发动机、附属设备都一样的车也应该如此。
①滚动光标选择正确的厂商，然后按下“Y”键；
②滚动光标选择正确的年份，然后按下“Y”键；
③滚动光标选择正确的车型，然后按下“Y”键；
④滚动光标选择正确的发动机类型，然后按下“Y”键，有时候需要输入发动机的机身编码；
⑤滚动光标选择车辆是否使用自动变速器，是的按“Y”键，不是则按下“N”键；
⑥滚动光标选择车辆是否装有空调系统，是的按“Y”键，不是则按下“N”键；
⑦确认车型鉴别的结果按下“Y”键，如果有错，则按“N”键重新选择；
⑧确认以后，屏幕显示内容会提示车身上发动机电脑接口的位置以及应该使用哪一把“钥匙”,例如：
UseOBDTWOadaptorwithEU-1key。
插好钥匙以后，松开“ID”按钮；
⑨连接仪器的线缆和转接器到电脑接口上，然后打开点火开关；
⑩确认以后按下“Y”然后会进入主菜单。
3.1.3主菜单
所有的功能项目都能从主菜单进入。
从子菜单回到主菜单只要按几次“N”键。
主菜单显示的内容如下（应该注意的是不是每个车型的主菜单都一样）：
MAINMENU（PRESSNFORHELP）
>CODES&DATARECIEWMOIVE
FOUNCTIONTESTS
COUSTOMSETUP
主菜单的每个选项都提供帮助信息，阅读帮助信息只要把光标箭头移到选项按“N”。
移动光标选择需要的功能项然后按“Y”，根据不同的车型，可能有以下几种选项：
3.1.3.1故障码和数据
此项功能允许读入和输出信号，但是只适合于具有数据输出功能的发动机ECU。
PDL-1000还能从ECU种读取故障码。
在子菜单中或退出菜单中的记录功能可以记录发动机的动态参数，并且可以在以后回放记录进行分析。
如果主菜单中显示的是“故障码和数据”选项的话。
那么“故障码功能”选项就不会出现。
3.1.3.1.1数据（没有故障码）
该项功能被选中时会出现在主菜单中，这种模式的使用和故障码和数据模式的使用很类似，除了那些不输出故障码的系统。
故障码主要在主菜单中通过选取“故障码功能”选项来单独的读取。
在“数据”模式中，PDL-1000不会影响ECU的工作，也可以在车辆行使中进行路试。
3.1.3.1.2故障码功能
通过该项功能本仪器可以从发动机ECU中读取故障码。
如果“故障码功能”显示在主菜单里，则“故障码和数据”选项不会出现。
3.1.3.2功能测试
该项功能可以使仪器直接激活和ECU连接的外围部件，通过“执行器测试”菜单项可以进行相关的执行器检查。
3.1.3.3用户设定
用户设定可以实现以下的功能：
1.设置PDL-1000电脑间的连接参数
2.进行English/metric单位的变换
3.背景灯光的设置
3.1.3.4记录回放
只有当一个记录被预先保存时，这项功能才能实现。
已记录的数据可以被释放。
3.1.4故障码和数据
主菜单中“故障码和数据”选项对于大多数的车型都是有用的。
在这种模式下仪器从ECU中读取所有有用的数据流，包括存在ECU中的故障码。
该模式下显示出的标题行：
USECUETOMDATALISTFORFASTERREFRESH
进入“故障码和数据”功能项
①在主菜单可以中直接选种该功能项；
②仪器和ECU的连接建立后，显示屏的第一行会显示十分重要的信息，例如：
奥迪发动机的转速，氧传感器电压和节气门位置传感器电压；
③第二行会显示一条信息：
使用用户数据列表便于快速刷新。
按下“N”键离开当前屏进入到“用户数据列表”菜单中；
④接着的几行显示是ECU中的故障码，如果故障码超过两个可以用滚动轮来翻阅；
⑤在测试过程中出现的故障码也会显示出来。
接着几行显示的就是“实时数据”；
⑥按下“N”键离开“故障码和数据”菜单，进入到“退出”菜单；
注意：
发动机ECU在以下的几种情况中只会输出一部分参数：
①发动机在运转；
②冷却液的温度大约是80摄氏度；
③所有的用电设备包括空调都关闭；
如果检查到这些参数不正确就应查看是否存在上述的几种情况。
3.1.4.1数据列表
在主菜单种选择故障码和数据项后，仪器会显示数据列表和故障码信息，显示内容如下：
RPM520O2（mv）658INTEGRAR15
USECUSTOMDATALISTFORFASTERREFESH
BATTERYVOLTAGELOW
OPEN/CLOSELOOPOPENCOOLENT（℃）-39
这些显示的内容会随不同的车型变化，对于一些车型可能只有两项数据，一些又可能多达七十个。
每个车型的可用数据项都可能不一样。
一般来说仪器的一屏能显示九个数据项，最上面的一行位置是固定不动的。
第二行以及后面的行可以用滚动轮来翻阅。
3.1.4.2数据（没有故障码）
主菜单中的数据选项对于大多数V.A.G车型都是有用的。
仪器可从ECU中读取所有的可用数据。
在该功能项下屏幕显示如下：
DATASELECTMENU（PRESSNFORHELP）
>DATAGROUP
DATAOVERVIEW
RETURNTOMAINMENU
用滚动轮查阅，看到要找的数据项时按下“Y”键，如果数据组项被选中仪器会在诊断组中显示数据，并把注解显示在后面。
如果数据重览项被选中，仪器会一起显示所有的参数，但是刷新速度会比较慢。
如果返回主菜单项被选中，会马上进入到主菜单中。
3.1.4.3数据组（只适用于VAG车系）
在该功能项中屏幕显示如下：
PRESSYTOSELECTGROUP
01-IDLINGCONTROL
02-CONTROLENGINELOAD
03-ALTITUDECORRECTIONFACTOR
这些内容会随不同的车型有所变化。
有的少到2组，有的多到25组。
用滚动轮可以翻阅，如果选中某一组，仪器会显示如下：
ALTITUDECORRECTIONFACTOR
COMBINEDHALL&ENGSPEEDSIGN_________61
ALTITUDECORRECTIONFACTOR__________1.04
MECH.LITIMEDOPERATION（LIMP）__________NO
进入某一组时，会显示这一组的标题和三行数据，向下滚动显示的内容，可看到剩下的数据组,直到“数据组结束”出现在屏幕上。
ALLSPEED（TIMEEXCEEDED）——————NO
IDLESPEEDSWITCH———————————CLOSED
ENDOFGROUP
SCROLLTHUMBWHEELFORNEXTGROUP
显示完一组时，仪器会自动转到下一组，并在屏幕上显示：
REQUESTINGDATAGROUP
PLEASEWAIT
INPROGRASS
当通信重新建立后，仪器会显示下一组数据：
IDLECONTROL
ENGINESOEED（RAM）————992
COOLANTTEMPREATURE————38
LAMBDASENSOE（v）—————0.46
用这个方法可以查看所有的数据组，也可以用滚动轮来查看。
按“N”键可以退出到退出菜单。
3.1.4.4故障码
故障码会作为ECU数据列表的一部分显示在屏幕上。
如果没有故障码，屏幕上会显示：
NOCODESPRESENT
如果有故障码的话，仪器会如下显示出来：
RPM520O2（mv）658INTEGRATR15
USECUSTOMDATALISTFORFASTERREFRESH
53COOLANTTEMPERATURESENSOR
03INJECTORVALVES（GROUP1）
如果不止两个故障码存在，仪器会把它们依次显示出来，可以用滚动轮来查看。
如果在仪器使用过程中出现了新的故障码，它会显示在显示屏的顶行。
多数车型的故障码都可以用本仪器来消码，这个功能在退出菜单中可以找到。
3.1.4.5固定保留和记录
仪器可以固定选中的数据行，这样可以调阅别的数据行来进行比较。
也可以保存一个完整的数据帧用来复阅或者打印，本仪器最多可以记录101帧数据。
这样可以方便地记录行车过程中的多帧数据。
3.1.4.6固定数据行
故障码和数据菜单中显示的一到两行数据可以被固定，这样被固定的数据行可以不随滚动轮移动而是停留在原来的位置。
当数据行被固定时，参数仍会随着发动机的运转不断变化。
这样我们可以方便的用滚动轮翻动想要查看的数据行到被固定的数据行的下面进行比较。
选中要固定的数据行后，按下“Ｎ”键，进入到退出菜单，释放和固定的命令就会出现在菜单的选项里。
固定行的规则是：
①行一是永久固定的，不能被释放为滚动显示方式；
②只有行二和行三可以被固定，行四不行它总是随滚动轮滚动；
③模式标题行和故障码行也不能被固定，只有数据行能被固定；
④行二固定以后行三才能被固定，行三被释放以后行二才能被释放。
当退出故障码和数据菜在单进入退出菜单浏览数据时，被固定的数据行仍然是固定的。
在退出菜单中，可以进行释放数据行或者改变固定行的操作。
3.1.4.7保存数据帧
在故障码和数据的模式下，按下“Y”键就可以抓取并保存一个单独的数据帧。
一个数据帧是ECU数据的一个传送循环。
当保存一个数据帧时，仪器会记录下当前数据帧内的所有数据。
屏幕显示如下：
HLDRPM520O2（mv）658INTEGRATR15
该行最左的“HLD”显示表示显示的是已被记录的数据帧，然后可以用滚动轮来翻阅该数据帧中的数据。
再次按下“Y”键就可以释放该数据帧。
如果在一个数据帧已经被保存时按下“N”键退出，该帧数据就会被存储在本仪器中。
释放被保存的数据帧有两种方法：
①在退出菜单种选择“恢复”项，就可以重新回到故障码和数据模式中，然后按“Y”键就可以释放该数据帧；
②在退出菜单中，按“N”进入到主菜单。
如果一个数据帧已经被保存，则它在退回到主菜单的过程中会被自动释放。
3.1.4.8保存一个数据记录
一个数据记录最多可以包含101帧数据。
保存这样一个记录大概需要几分钟的时间，这主要是取决与数据的传输速率。
保存一个数据记录首先要进入到故障码和数据模式下。
然后按下“N”键进入到退出菜单中选择“保存记录”项，按“Y”键确认，仪器就会自动清除原来的记录，并且自动返回到故障码和数据的模式下，开始保存新的记录，屏幕显示如下：
ARMRPM520O2（mv）658INTEGRATR15
ARM表示这个记录已经开始被保存。
这时，再次按下“Y”键就不再是保存一个数据帧，而是开始一个25帧数据的保存。
这样，按下“Y”键就会触发一个25帧数据的记录过程。
在按下“Y”键之前可以记录的帧数是75帧，按下“Y”键之后记录25帧数据。
75帧的记数是从按下“Y”键确认“保存记录”时时开始的，25帧的记数是从再次按下“Y”键之后立即开始记数的。
按下“Y”键之后，开始后25帧的记录时屏幕显示如下：
……1RPM520O2（mv）658INTEGRATR15
该行最左的数字显示的是帧记数，当25帧记录完成时数字变成“END”。
在后25帧的记录过程中随时可以按下“N”键来终止记录，这并不影响已经被记录的数据帧。
但是这样会重新回到故障码和数据的模式下，这时在首行仍然会显示“END”，只要还有一个记录保存在仪器中就会有这样的情况。
因此此时的模式可以被看成是一个已被记录片段的剩余项。
在保存了一个记录后连续按下“N”键,可以回到主菜单中，这时在主菜单里可以看见“复阅记录”的选项，选种该项，按下“Y”键就可以复阅已经保存的记录
如果在保存完一个记录以后，按下“Y”键，则仪器会清除原来的记录，开始一个新的记录。
3.1.5退出菜单
在故障码和数据模式下，按下“N”键，就会进入到退出菜单。
选择好需要的功能项后就可以按下“Y”键确认。
屏幕显示如下：
RESUMELEDMENU
PRINTSCREENCLEARECUCODES
PRINTFRAMEFIXLINE2
ARMMOVIECUSTOMDATALIST
再次按下“N”键就会退到主菜单下。
以上的各项功能在前面已经有了详细的介绍，这里只是介绍几个功能项。
3.1.5.1恢复
通过该项功能可以回到最近的故障码和数据模式下。
仪器会接着原来退出时被中断的位置继续显示数据，原来被固定的数据行仍然是固定的。
如果一个数据帧在退出故障码和数据模式时已经被保存，则现在它在仍然是被保存的。
用恢复功能回到故障码和数据模式以后，如果要释放数据行，只要按下“Y”键就可以了。
已经保存的数据帧不能在退出菜单中被清除，但是它会在返回主菜单的过程中，自动被清除。
3.1.5.2打印功能（略）
3.1.5.3保存记录
执行以下的几个步骤可以保存一个记录：
①在主菜单下，选中故障码和数据模式；
②进入到故障码和数据模式后，按“N”键进入到退出菜单；
③在退出菜单中，选中保存记录项，然后按下“Y”键确认；
屏幕显示如下：
PRESSYTOCLEARMEMORYANDARM
MOVIETRIGGERFRAMENUMBERESWILL
APPEARONC&DSCREENAFTERMOVIES
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