汽车电子控制及故障分析.docx

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汽车电子控制及故障分析

摘要

近年来随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用,汽车电子控制技术得到了迅猛发展，不仅能提高汽车的动力性、经济性和安全性，改善行驶的稳定性和舒适性，推动汽车工业的发展，还在控制精度、范围、舒适性、智能化和网络化等多方面有了较大突破，成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。

本文作者根据自己在大学的学习写出了自己对汽车几方面的结构、功能、特点和维修方面的认识。

由于学习条件有限一些地方写的不够全面，还请在汽车领域学识渊博的老师学生理解。

关键词：

ABS汽车电子控制四轮定位

Summary

Inrecentyears,withtheapplicationofelectronictechnology,computertechnologyandinformationtechnology,automotiveelectroniccontroltechnologyhasbeenrapiddevelopment,cannotonlyimprovethecar'spower,economyandsecurity,improveddrivingstabilityandcomfort,topromotetheautomobile,butalsotocontroltheaccuracy,range,comfort,intelligentandnetworkedaspectshasmadesignificantbreakthroughsbecomeanimportantsymboltomeasurethelevelofdevelopmentofmoderncar.TheauthorswriteaccordingtotheirlearningintheUniversityofcarafewaspectsofthestructure,functions,featuresandmaintenance.Someplacesduetolimitedconditionsforlearningtowriteisnotcomprehensiveenoughteachersknowledgeableintheautomotivesectorstudentsunderstand.

Keywords:

ABSautomotiveelectroniccontrolwheelalignment

目录

摘要1

Summary2

第1章汽车电子控制技术5

1.1汽车电子技术的发展5

1.2汽车电子控制主要内容7

1.3汽车电子控制中的执行器及其特点7

1.4汽车电子控制系统易出现的故障及检测8

第2章汽车的四轮定位10

2.1四轮定位的概念10

2.2四轮定位的作用10

2.3四轮定位的好处12

2.4四轮定位的选购知识13

2.5售后的服务15

2.6汽车在什么情况下要做四轮定位15

2.7四轮定位仪15

2.8四轮定位仪使用常见误区16

2.9汽车四轮定位常见故障及分析18

2.10汽车四轮定位步入3D时代19

第3章ABS与汽车制动系统20

3.1汽车的制动性及其评价指标20

3.2ABS系统的故障及维修方法22

第4章CAN-BUS汽车多路信息传输系统24

4.1概述24

4.2大众宝来车系局域网络介绍29

致谢31

参考文献32

第1章汽车电子控制技术

1.1汽车电子技术的发展

汽车电子控制技术的发展历史在世界上第一辆汽车中，所谓的“电气系统”仅仅是由卡尔，本茨设计的由点火线圈和蓄电池所组成的点火装置。

在随后生产的汽车中又增设了前灯和发动机起动电机这类的电器设备。

汽车电子技术的第一次出现是本世纪30年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机。

由于电子管收音机有不抗震、体积大、耗电多等弊病，成为在汽车上推广应用的主要障碍，但是在汽车中安装收音机的设想始终没有消失。

1948年晶体管的发明及1958年第一块集成电路（IC）的出现才真正开创了汽车电子技术的新纪元。

1955年晶体管收音机问世后，采用晶体管收音机的汽车迅速增加，并作为标准部件安装在德国大众汽车上。

从60年代起，轿车中开始使用半导体元器件。

在汽车中首先使用的半导体元件是硅二极管，作为功率晶体管来替代原有的像电压调节器之类的电磁接触器等元器件。

功率晶体管元件的应用极大地改善了汽车的性能和可靠性。

60年代是汽车电子化的活跃时代。

标志着汽车电子控制技术真正发展的是在1967年首次将集成电路元件应用到汽车中，其结果是电子技术与汽车发动机电气系统相结合，开发出如车用发电机集成电路调压器、集成电路点火器等汽车电子产品。

在同一年代，美国的克莱斯勒公司在其生产的汽车中配置电子控制的点火装置，而德国的波许（Bosch）公司则开发出电子控制的燃油喷射装置。

1975年日本汽车也装上了这种装置，可以说是当今汽车电子燃油喷射控制的雏型。

喷油器；冷启动喷油器；进气温度传感器；调节器;蓄电池；分电器；油箱；汽油泵；节气门控制器；怠速控制执行器；进气压力传感器；燃油滤清器；冷启动时间开关；水温传感器Bosch公司开发的L型电子燃油喷射控制系统结构大约在同一时期，电子技术有了长足的进展，导致一系列利用模拟电路的汽车电子产品的研制与开发。

如发动机喷油系统控制，车辆行驶控制，防锁死刹车系统（ABS）和变速控制系统均已成功地应用于实际。

由于当时集成电路元器件的价格昂贵，对汽车用户而言，采用电子控制技术所能得到的收益并不很大，从而使得所开发的这些控制系统不能广泛地在汽车中得到应用。

到了70年代，在美国通过了三个重要的法律条文促使电子产品在汽车中得到广泛的应用。

这些法律条文中的第一个文件就是轿车司乘人员的人身安全保护条文。

根据这一法律条文，相应设计出一种汽车控制系统，即在发动机起动前必须系紧安全带，否则发动机就不能起动。

这一控制系统在发动机的点火开关处于切断状态时，也要求控制电路始终处于通电检测状态。

为了节省使用汽车蓄电池中的电能，如何减少控制电路中的耗电量是研制该控制系统的关键所在。

解决这一关键问题的理想手段就是采用具有低功耗的C-MOS（互补型金属氧化物半导体）逻辑集成电路。

1971年，微型计算机（即微电脑）首先用于发动机点火系统的正时控制中（美国通用汽车公司的MISAR车）。

微电脑在汽车电子控制技术中的出现使得对汽车的高精度控制得以实现，而对汽车的高精度控制反过来又促进汽车发动机工作性能的提高。

促使微电脑在汽车控制系统中广为应用的另一个主要因素是一系列汽车尾气排放法规的制定及能源危机后油料价格的上涨。

汽车尾气排放法规是70年代末和80年代初各工业发达国家相继制定的。

汽车尾气排放的净化涉及到燃油经济性和发动机工作性能。

所需要解决的问题是如何既要满足新的对汽车尾气排放的要求，又要满足用户对汽车油耗和发动机工作性能的要求。

要在这两方面同时取得成功，不仅要对汽车发动机本身的结构设计进行改进，而且还需对进入发动机气缸内的油气混合比进行精确的控制。

此外还需对发动机点火时间进行最优控制，发动机处于怠速运转时进行怠速运转控制，以及其它相应的精密控制。

在发动机控制系统中引入微电脑系统后，已证明对解决看起来似乎矛盾的汽车尾气净化与降低发动机油耗的要求特别有效。

目前在汽车电子控制系统中，采用微电脑进行控制的系统的应用已与日俱增。

80年代是高科技迅速发展的年代，随之而来的是消费者对汽车多种多样的需求，这就要求汽车生产厂家生产出一种能提高汽车总体价值并能满足用户各种要求的高档汽车。

目前世界上各大汽车制造厂商竞相研制新一代由微电脑控制的各种车用电子产品，并迅速地将己开发出的电子产品运用于汽车中，使汽车的档次得以提高，以满足各用户对汽车的要求。

由于80年代以后，汽车电子产品的研制与开发的竞争十分激烈。

采用电子技术有利于汽车性能的提高和各种功能的完备，并避免汽车重量的增加。

所以新的汽车电子产品不断推出，其中有代表性的体现在以下几个方面。

（1）辅助驾驶装置包括车速自动控制，变速器自动控制，动力转向控制等。

（2）信号装置包括数字显示仪表，故障诊断系统，各种报警装置及各种监视器等。

（3）安全装置包括防滑装置，汽车高速感应门锁，防撞空气袋，防锁死制动系统（ABS）等。

（4）舒适、方便装置，包括自动空调系统，自动车窗和座椅调节系统，立体声音响，导航系统，汽车电话等。

1.2汽车电子控制主要内容

燃油的控制EFI,防抱死制动的控制ABS,防滑的控制ASR,点火的控制MCIC,发动机爆震控制系统EDCS,怠速控制系统ISC,空燃比反馈控制系统AFC,加速踏板控制系统EAP,第二代车载系统诊断OBD-2，电子控制变速系统ECT控制器区域网络CAN，电子控制悬架系统ECSS，自动空调系统ACS，座椅调整系统SAMS，车距报警系统PWS车载计算机OBC，车载电话CT，交通控制与通信系统TCIS，信息显示系统IDS，声音复制系统ESR，线束复用系统CHMS，牵引力控制系统TCS或TRC，电子控制制动辅助分配系统EBD，动态稳定控制系统DSC，辅助保护安全气囊系统SRS，安全带张紧控制系统STTS，车辆保安系统VESS，巡航控制系统CCS，电子控制动力转向控制系统EPS，防盗报警系统GACS，中央门销控制系统CLCS，前照灯控制与清洗系统HAWS，轮胎气压控制系统TPCS，气体放电车灯GDL，刮水器与清洗器控制系统WWCS，维修周期显示系统LSID，液面与磨损监控系统FWMS。

1.3汽车电子控制中的执行器及其特点

1、燃油压力调节和第三泵电磁阀：

该阀的功用是调节控制燃油压力和燃油量，EUC根据从各传感器采集到的发动机负荷的信息，将及时向燃油压力调节电磁阀发出启闭指令，以调节燃油压力，向第三泵电磁阀发出启闭指令，以控制燃油供应量。

2、VGT增压器控制电磁阀（8140/43N发动机专用）该电磁阀的功用是控制可变几何截面涡轮增压器活动叶片，ECU根据发动机转速和负荷信息，启闭电磁阀，以控制活动叶片位置变化的真空通道，从而控制涡轮增压器的充气效率。

3、电热冷启动电磁阀：

发动机冷启动时，当空气、冷却液、燃油温度传感器任一温度显示在0摄氏度以下时，ECU即令冷启动预热电磁阀开启，并向电热冷启动塞头供电，直至发动机启动为止。

同时仪表盘上的预热指示灯相随显示。

4、空调压缩机电磁离合器：

空调压缩机由电磁离合器带动工作，当发动机冷却液温度超过105摄氏度，ECU将令电磁离合器断开，使空调压缩机停止转动一段时间，以保护空气调节系统。

5、电磁风扇离合器：

当发动机冷却液温度达到94摄氏度左右时，ECU即令电磁风扇离合器吸合，冷却风扇参加工作；当发动机冷却液温度降至80摄氏度左右时，ECU又令电磁离合器断开，冷却风扇停止工作。

6、电动输油泵：

启动发动机时，开启点火开关，ECU即令电动输油泵工作，并在汽车行驶中维持运转。

如果发动机在9s内不能启动，ECU会取消向电动输油泵供电。

1.4汽车电子控制系统易出现的故障及检测

元件故障包括：

1、元件电路故障。

如脱焊、氧化短路等；2、元件击穿损坏。

如二极管、晶体管及电容等；3、元件变质。

如电阻、电容老化，数据变更，二极管、晶体管热稳定性差等；4、线圈短路或烧断。

1.4.1电脑故障

电脑故障电控汽油喷射系统的电脑一般比较可靠,汽车行驶数万公里以上才可能出现故障。

如线路板出现不易看见的裂缝、某集成块损坏、某电容失效、焊脚接头松脱、固定脚螺栓松动等,都会造成电控系统的功能失效或工作不良。

当怀疑电脑出现故障时,应该对电脑进行测试或读取电脑损坏的故障码,以便及早确定故障部位并及时更换。

传感器故障电控汽油喷射系统中的传感器主要用来采集进气温度、空气流量、冷却液温度、节气门位置、凸轮位置、曲轴位置及尾气含氧量变化的信号,并及时发送这些信息。

如果其中任一传感器损坏或工作不良,都将影响其对发动机工况及时、准确的反映,从而使电控系统失控或发动机工作不良,甚至不工作。

因此,必须及时检测传感器的电阻、电压,或读取故电磁阀故障电磁阀故障是指用电磁线圈脉冲控制的阀门闭合故障。

如电磁喷油阀、怠速控制空气补充电磁阀、点火装置的电磁线圈,以及频率计等,它们的工作好坏将直接影响发动机的喷油、点火、怠速、启动等工作性能。

1.4.2ECU的检查

ECU及其控制线路的故障可用该车型的电脑检测仪或通用于各车型的汽车电脑解码器来检查。

如果没有这些仪器，则可利用万用表测量单元一侧插座上各引脚的电压或工作电阻，据以判断电控单元及其控制线路无故障。

用这种方法检测电控单元及控制线路的故障，必须以被测车型的详细维修技术资料为依据。

这些资料包括：

该车型电控单元线束插头中各接脚与控制系统中的哪些传感器、执行器相连接；各接脚在发动机不同工作状态下的标准电压值。

检测时如发动机异常，则表明有故障；与执行器连接部分异常，则表明电控单元有故障；与传感器连接部分异常，则可能传感器线路有故障。

常用方法有如下几种：

1、电压测量法。

按照ECU插接件图及ECU各接线点正常电压数据及测量条件，用稿输入阻抗的万用表进行检查。

2、电阻测量法.拔下线插头，按插件图及各接线点正常电阻值进行测量；采用高阻抗数字表，并尽量用高欧姆档测量，以防测量电流损坏内部元件，使故障扩大；各种车型的插件图均不一样，但使用符号在同一车系中具有通性;各接点电压及电阻值，

1.4.3传感器的检查

冷却液温度传感器。

冷却液温度传感器的精密度对喷油量有很大的影响。

当混合器过浓或过稀时，应拆检冷却液温度传感器。

其检测方法是：

量冷却液温度传感器连接线间电阻。

在冷却液温度时，其值应为千欧姆左右；应为千欧姆左右。

如果测量结果不符合规定要求，应更换冷却液温度传感器。

点火开关，冷却液温度，测量与间的电压为;如果不符，则应做进一步该检查。

进气温度传感器。

检查结构与冷却液温度传感器相似的进气温度传感器时，可采用检查冷却液温度传感器的方法。

在正常情况下，温度为20℃时，阻值约为2~3千欧姆；60℃时，阻值约为0.4~0.7千欧姆。

如果测量结果不符合规定，则应更换传感器，安装与空气流量计内的进气温度传感器损坏时，应更换空气流量计。

氧传感器。

氧传感器有加热式（三线式）和非加热式（单线式）两种。

对于加热式，应检测其加热器电阻。

其检查方式是：

氧传感器信号异常将引起发动机油耗增高氧信号线路必须接触良好、绝缘良好，因为其输出电源微弱，能量极小。

1.4.4电压的检查

电压检查，用输入阻抗高的数字万能表测量氧传感器电压。

起动发动机，以诊断盒上或ecru上测量ox与e1的电压，0.45v左右为正常。

从进气岐管上拆下汽油压力调节器软管，是压力调节器上部与大气相通，将岐管接头堵住起动发动机，在正常怠速时测量ox与e1的电压应在0.5v以上。

氧传感器电热丝冷电阻为4~40千欧姆左右。

如不符合规定，应更换氧传感器。

其它传感器还有节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器、车速传感器、霍尔同步信号传感器等。

第2章汽车的四轮定位

2.1四轮定位的概念

汽车的转向车轮、转向节和前轴三者之间的安装具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装叫做转向车轮定位，也称前轮定位。

前轮定位包括主销后倾（角）、主销内倾（角）、前轮外倾（角）和前轮前束四个内容。

这是对两个转向前轮而言，对两个后轮来说也同样存在与后轴之间安装的相对位置，称后轮定位。

后轮定位包括车轮外倾（角）和逐个后轮前束。

这样前轮定位和后轮定位总起来说叫四轮定位。

2.2四轮定位的作用

主销内倾角：

从车前后方向看轮胎时，主销轴向车身内侧倾斜，该角度称为主销内倾角。

当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车轮回复到原来中间位置的效应，因而方向盘复位容易。

此外，主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小，从而减小转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。

但主销内倾角也不宜过大，否则加速了轮胎的磨损。

如图2-1。

2-1主销内倾角

前轮外倾：

从前后方向看车轮时，轮胎并非垂直安装，而是稍微倾倒呈现“八”字形张开，称为负外倾，而朝反方向张开时称正外倾。

使用斜线轮胎的鼎盛时期，由于使轮胎倾斜触地便于方向盘的操作，所以外倾角设得比较大。

现在汽车一般将外倾角设定得很小，接近垂直。

汽车装用扁平子午线轮胎不断普及，由于子午线轮胎的特性（轮胎花纹刚性大，外胎面宽），若设定大外倾角会使轮胎磨偏，降低轮胎摩擦力。

还由于助力转向机构的不断使用，也使外倾角不断缩小。

尽管如此，设定少许的外倾角可对车轴上的车轮轴承施加适当的横推力。

如图2-2。

2-2前轮外倾

前轮前束：

脚尖向内，所谓“内八字脚”的意思，指的是左右前轮分别向内。

采用这种结构目的是修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动。

如前所述，由于有外倾，方向盘操作变得容易。

另一方面，由于车轮倾斜，左右前轮分别向外侧转动，为了修正这个问题，如果左右两轮带有向内的角度，则正负为零，左右两轮可保持直线行进，减少轮胎磨损。

如图2-3。

2-3前轮前束

主销后倾角如图2-4

2-4主销后倾角

上述的四种定位值都是前轮定位的指标。

后轮定位值与前轮定位值相似，但大多数轿车的后轮定位不可调。

如果在笔直的公路上行驶，你却需要不断的调整方向盘以保持汽车直行;如果你又发现，车辆在转弯后没有自动回正或需要较大外力辅助回正;当你在高速中，发现方向盘有抖动甚至剧烈抖动，导致车辆稳定性下降。

如果你真的发现了这些现象，看来你需要做四轮定位了。

四轮定位对于老司机而言并不陌生，甚至可以详细说出其中的奥秘。

然而，对于一些新手来说可能就比较陌生了。

2.3四轮定位的好处

1、轮胎受益大

既然称为四轮定位，那首先对轮胎肯定是有非常大的好处。

做完四轮定位，可以让轮胎与车体保持最佳角度，在提高抓地力同时舒适性也得到了保证。

当然，如果车辆在发生异常现象并没有进行四轮定位，不但对安全性有较大的影响，而且轮胎的寿命会大大降低。

一条轮胎的价格大概在几百元至几千元不等，如果不爱惜轮胎，将会损失不小的一笔资金。

2、提高操控性

轮胎保持正常状态，当然对行车安全有非常好的帮助。

经过四轮定位调整后，驾驶操控性就可以得到相应的保证。

尤其遇到紧急情况，轮胎足够的抓地力可以尽可能的按照驾驶员的行车轨迹行驶。

虽然这只是紧急情况，但驾驶本身存在一定的危险，如果能在危险即将来临的时刻作出相应的判断，相信您的安全会得到充分保障。

3、节省燃油效果好

燃油消耗是随轮胎滚动摩擦系数减小而减小的，这是显而易见的。

经过四轮定位的调整后，车辆可以按照正确轨迹行驶，在一定程度上减小了风阻，当然燃油消耗也会随之减少。

再配合标准胎压值，轮胎不但可以保持最佳抓地效果，还可以尽可能降低轮胎与地面的摩擦，达到一举两得的效果。

4、驾驶安全有保

轮胎好车就好，安全性也会大大提高。

其实经过四轮定位调整的同时，维修技师也会检查汽车悬挂系统及其他（拷问）部件的情况，这种检查可以判断出轮胎是否对底盘系统有不良影响。

如果发现有异常，不但对轮胎进行了优化，并对底盘也做了相应修整，这样可以通过轮胎判断相应部件的磨损程度，尽早发现安全隐患并进行彻底排除。

2.4四轮定位的选购知识

目前，国内市场上，四轮定位设备品牌、种类繁多。

由于其技术含量相对较高，许多用户对其技术性能、测量原理不甚了解，面对厂商五花八门、天花乱坠的产品介绍，在选购设备时往往无所适从。

下面就主要的几个方面提供一些参考建议：

性能价格比：

目前不同品牌四轮定位的价格相差极其悬殊。

由于国家对四轮定位产品的生产暂时无相应的法规出台，国内产品鱼龙混杂，例如有些品牌设备虽然配备电脑，但是电脑仅仅用着车型资料的管理作用，传感器未与电脑连接，传感器的数据不能在电脑上显示，用户购买后大呼上当。

有些设备打作进口的旗号欺骗用户，有些设备偷工减料；有些厂商采用进口低档传感器进行简单拼装，自己缺乏对传感器的维修技术，使用户设备故障不能得到及时有效的排除：

普及型定位设备最便宜的两三万多元就能买到，昂贵的设备（一般地说都是进口设备）则要十几万、甚至几十万。

一般来说，一分价钱一分货。

但是在进口设备由于存在关税、代理商层层加价等因素，价格回显得相对较高。

不同品牌设备由于其采用技术的先进性、生产工艺、配置等不同，成本不同，因此市场销售价格也不同。

从技术上，用户可从以下几个方面鉴别设备的技术性能：

（1）、是否采用DSP技术？

DSP即数字信号处理器（DigitalSignalProcessor）是对数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍。

早期的DSP主要用于军工产品，后来随着大规模集成电路的不断发展及成本的不断降低才逐渐应用到民用产品上。

由于DSP具有强大的计算能力，在传感器中采用DSP后不仅提高了数据的测量速度、测量精度，测量的抗干扰能力大大提高。

采用DSP的四轮定位产品具有以下特点：

前束测量抗光线干扰能力强：

在采用光线测量的四轮定位仪中普遍采用红外线或激光收发传感器来测量车辆的前束数据。

由于太阳光或普通灯源中存在有与测量光线波长相同的成分，因此采用光线测量的数据会受此影响，从而偏离正确的测量结果。

为此，有些定位设备中采用滤光镜来减少外界光线的影响，但是却无法彻底消除外界光线的影响。

这就是为什么在太阳光照射的环境下，许多四轮定位仪进行测量时需要拉上窗帘的原因。

但是，如果在晚上或其它光线比较微弱的环境下，用窗帘来遮挡外界光线就难以奏效了。

如果采用DSP技术对测量光线线进行调制，经过调制后的红外线与太阳光、或其它光源中的光线具有不同的特征，在接收时把经过调制后的测量光线解调过滤出来，如此就可保证测量结果不受其它光线的干扰。

（2）、是否采用电子水平？

为了达到设计的测量精度，普及型的四轮定位仪在测量过程中必须保证四个测头一直同时处于水平状态。

任意测头的不水平状态都有可能造成错误的测量结果。

对于采用水泡式指示的四轮定位仪，操作员必须十分小心注意每个测头是否处于水平状态，如此既分散了操作人员的精力，又难免防止误测量。

如果在四个测头上都装上电子水平仪，传感器测头的水平状态数据及时传送到电脑上，由电脑来监控各个传感器测头的水平数据，在某个测头不水平时及时提示操作员，这样一来不仅减轻操作员的工作强度，还容易避免误测量操作。

在进口设备中，美国的Hunter和德国的的定位设备中均采用了电子水平，它们的价格也较为昂贵。

（3）、是否采用电子转盘？

定位参数中，主销后倾角和主销内倾角是不能直接测量的，只能采用建立在几何关系上的间接测量：

在前轮左右各转20度，分别测量其外倾角、后倾角，再根据一定的函数关系计算出主销后倾角和主销内倾角。

因此主销后倾角和主销内倾角的测量和转向角测量密切相关。

转向角当转向角为20度和20.5度时，所检测的主销角度结果相对误差为2.39%，远远超出了检测精度规定的要求。

可见，转盘误差对检测结果有着巨大的影响。

所以，即将出台的国家行业标准规定：

在2005年四轮定位仪必须采用电子转角盘。

另外电子转角盘的使用极大提高了测量过程的自动化程度，缩短了测量时间。

国外的高档四轮定位仪均采用电子转盘。

2.5售后的服务

在汽车检测维修产品中，四轮定位仪的售后服务具有更重要的意义，售后服务内容更为丰富复杂。

由于其价格比较昂贵，在设备出现故障后，必须提供及时的维