汽车发动机电脑控制系统故障与维修(第2版)
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第一节 汽车电脑控制系统概述

一、电控单元

电控单元是电子控制单元(ECU,Electronic Control Unit)的简称。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断,然后输出指令。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

电控单元又称“行车电脑”“车载电脑”等,从用途上讲,则是汽车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机,俗称电脑板。它和普通的单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形电路、驱动电路和电源电路等大规模集成电路组成。

ECU的电压工作范围一般在5~24V(内部关键处有稳压装置)、工作电流在0.5~6A、工作温度在-40~80℃,能承受1000Hz以下的振动,因此ECU损坏的概率非常小。在ECU中,CPU是核心部分,它具有运算与控制的功能,发动机在运行时,它采集各传感器的信号进行运算,并将运算的结果转变为控制信号,控制被控对象的工作。它还实行对存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和其他外部电路的控制。存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验的数据,这个固有程序在发动机工作时,不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算,用于发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。它还有故障自诊断和保护功能,当系统产生故障时,它还能在RAM中自动记录故障码,并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转,使汽车能开到修理厂。

正常情况下,RAM也会不停地记录行驶中的数据,用作ECU的学习程序,为适应驾驶人的驾驶习惯提供最佳的控制状态,这个程序也叫自适应程序。但由于是存储于RAM中,就像故障码一样,一旦断开蓄电池而失去供电,所有的数据就会丢失。

目前,在一些中高级轿车上,不但在发动机上应用ECU(图1-1),在其他许多地方都可发现ECU的踪影。例如防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化、自动化的提高,ECU将会日益增多,线路会日益复杂。为了简化电路和降低成本,汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用多路复用通信网络技术,将整车的ECU形成一个网络系统,也就是我们常说的CAN数据总线。

图1-1 桑塔纳3000发动机所用的ECU

二、发动机控制模块

发动机控制模块(ECM,Engine Control Module)就像发动机的灵魂一样,控制整个发动机的运转。要控制发动机,就必须有许多传感器(Sensor)来接收并传递发动机运转信息,一般,发动机通常会有进气温度传感器(IAT Sensor)、节气门开度传感器(TPS Sensor)、歧管压力传感器(MAP Sensor)、冷却液温度传感器(ECT Sensor)、曲轴角度传感器(Crank Sensor)、爆燃传感器(Knock Sensor)、氧传感器等(O2 Sensor)将发动机各种状态信息送至ECU运算,这些发动机运转信息经过运算后,会由ECU对各个执行器(Reactor)发出控制信号来控制执行器的动作,发动机上常见的执行器有怠速控制阀(IAC)、喷油模块、点火模块、EGR阀、VVT控制器、活性炭罐(EEC)脱气阀等。这么多的传感器及这么多的执行器,最主要的就是要计算并控制发动机的最佳喷油量及点火时机。当然还有一些控制是为了实现环保标准,如活性炭罐脱气阀。发动机控制模块(ECM)是多数发动机上功能最为强大的计算机。ECM采用闭环控制,这种控制方案通过监控系统的输出来控制系统的输入,从而管理发动机的排放和燃油经济性(以及很多其他参数)。通过从许多不同的传感器收集数据,ECM能了解从冷却液温度到废气中氧含量等大量信息。它会利用这些数据执行每秒数百万次的计算,包括在表中查找值,通过计算结果确定最佳的点火正时以及喷油器的开启时间。ECM执行所有这些操作以确保实现最低排放量和最佳效率。

例如,和油耗有关的是“开回路控制”与“闭回路控制”。“开回路控制”是指控制器按程序中的控制模式,单向地下指令给执行器动作;而“闭回路控制”则是在控制回路中加入回馈信号,以修正执行器的动作量。在喷油控制系统中,是由ECM依据当时发动机运转状况,将该条件下所设定的喷油量指令传送至喷油器。在开回路控制下,ECM送给喷油器的喷油指令不会受回馈信号的修正。在闭回路控制下,其喷油指令将受回馈信号的修正,而回馈信号的来源是氧传感器。氧传感器会检测废气中的含氧量,并把含氧量信号送至ECM,ECM会依据含氧量及喷油量计算出实际空燃比,若是检测出混合气太稀(空燃比大),ECM会朝加浓方向修正;若是检测出混合气太浓(空燃比小),ECM会朝调稀方向修正,让发动机在最佳空燃比下运转,这时发动机的燃油消耗会最小(图1-2)。

发动机何时会处于闭回路控制,何时又会处于开回路控制呢?在一般的运转状况下,发动机都是采用闭回路控制,而当节气门开度过大、急加速及冷车状态时,发动机就会进入开回路状态。尤其在急速深踩加速踏板时,发动机不但处于开回路状态,甚至还会进入喷油增浓模式,所以一定比较耗油。

图1-2 东风朝阳发动机所用的博世ECM

三、防抱死制动系统ABS

防抱死制动系统ABS(Anti-locked Braking System)是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是在常规制动装置基础上发展出的改进型技术,可分机械式和电子式两种。它既有普通制动系统的制动功能,又能防止车轮锁死,使汽车在制动状态下仍能转向,保证汽车的制动方向稳定性,防止产生侧滑和跑偏。

ABS可安装在任何带液压制动的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下制动踏板时,给予制动油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时,制动油的压力使得气囊重复作用,如此在1s内可作用60~120次,相当于不停地制动、放松,类似于俗称的“点刹”。因此,ABS防抱死系统,能使车轮在制动时不被锁死,避免在紧急制动时方向失控及车轮侧滑,不让轮胎在一个点上与地面摩擦,从而加大摩擦力,使制动效率达到90%以上,同时还能减少制动消耗,延长制动轮鼓、制动片和轮胎的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%~90%、30%~10%、15%~20%。现今全世界已有本迪克斯、博世、摩根·戴维斯、海斯·凯尔西、苏麦汤姆、本田、日产等许多公司生产ABS设备,它们又有整体和非整体之分。上海通用别克轿车用ABS电脑如图1-3所示。

图1-3 上海通用别克轿车用ABS电脑

四、安全气囊SRS

安全气囊分布在车内前方、侧方和车顶三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System(简称SRS)的字样,直译成中文,应为“辅助可充气约束系统”。英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备,与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用(图1-4)。在驾驶人位的气囊装在转向盘的中间位置,前排乘员位的安全气囊安装在正前方的平台内部,在意外发生的瞬间可以有效地保护驾驶人和前排乘员位乘员的头部和胸部。因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形,而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲,造成跟车内构件的相互撞击。另外,车内驾驶人位置的安全气囊可以有效地防止在发生碰撞时转向盘顶到驾驶人的胸部,避免致命的伤害。

图1-4 汽车内部所用安全气囊发生碰撞后效果图

侧面气囊系统用于汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时保护乘员的安全,一般安装于车门上。当车辆遭到侧面碰撞时,会导致车门严重变形,以至于无法开启车门,车内乘员被困于车内。侧面安全气囊可以有效地保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部、腹部、胸部外侧,以及胳膊的伤害,保证人体上肢的活动能力和逃生能力。

随着整车被动安全重要性的深入人心,在一些高档豪华车中出现了高达30多个气囊从颈部、膝部,甚至在车顶的两侧也会配有两条管状气囊,在意外情况发生时能够有效缓解来自车顶上方的下压力,配合侧面气帘能够有效地保护乘客的头部和颈部。膝盖部分的气囊位于前排驾驶人座椅内,一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位,从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。

车外气囊系统又叫保险杠内藏式气囊。当汽车在正面碰撞行人时,气囊迅速向前张开和向两侧举升,托起被撞行人,同时防止行人跌向两侧。目前,车外气囊系统正处于研制阶段。

广州本田所用安全气囊电脑板如图1-5、图1-6所示。

图1-5 广州本田所用安全气囊电脑板外观图

图1-6 广州本田所用气囊电脑板

五、电控机械式自动变速器AMT

电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,简称AMT)是在传统的手动齿轮式变速器基础上改进而来的,它是结合了AT(自动)和MT(手动)两者优点的机电液一体化自动变速器;AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点,又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。驾驶人通过加速踏板和操纵杆向ECU传递控制信号,电控单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号,时刻掌握车辆的行驶状态;ECU根据这些信号,按存储于其中的最佳程序、最佳换档规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等,对发动机供油、离合器的分离与结合、变速器换档三者的动作与时序实现最佳匹配,从而获得优良的燃油经济性与动力性能,以及平稳起步与迅速换档,以达到驾驶人所期望的结果。为了提高AMT车辆的性能,改善其换档操纵控制是一个很重要的方面。目前,按照执行机构动力源的不同,AMT的选换档系统可分为电控气动、电控液动和电控电动三种类型。一汽捷达所用电脑自动变速器电脑板如图1-7、图1-8所示。

图1-7 一汽捷达所用自动变速器电脑板标签

图1-8 一汽捷达所用自动变速器电脑板

六、防盗警报装置ATAS

防盗警报装置(Anti-Theft Alarm System,简称ATAS)带有电子防盗锁,可以有效防止车辆被盗。警报声和信号灯闪烁能够吸引行人注意力,吓退偷盗者。一旦车门或车窗被非正常开启,警报装置会对车门和车身的触碰以及超声波信号作出反应,发出紧急鸣叫。超声波系统还能感应出破窗而入的不法行为。

最新一代的防盗警报装置包括一个不受车载电压影响的警报器和一个防车门非法开启的警报器。防盗警报装置在锁车时自动启用,在车门开启时自动关闭。某些车型的防盗装置还装有方位传感器,可以监测汽车的方位变化(如将车整体运走)并发出警报。防盗警报装置一般鸣叫30s,同时伴随警报灯的持续闪烁。

防盗警报装置“加强版”还额外提供车身内部监控,以及避免汽车被强行拖走的反拖保护功能。

目前,汽车防盗器已由初期的机械控制,发展成为钥匙控制—电子密码—遥控呼救—信息报警的汽车防盗系统,由以前单纯的机械钥匙防盗技术走向电子防盗、生物特征式电子防盗。电子防盗系统主要由电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。

七、汽车组合仪表ACI

ACI是汽车组合仪表(Automobile Combined Instrument)的简称。不同汽车的仪表不尽相同,但是一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、冷却液温度表、燃油表、充电表等。现代汽车上,汽车仪表还需要装置稳压器,专门用来稳定仪表电源的电压,抑制波动幅度,以保证汽车仪表的精确性。另外,大部分仪表显示的依据来自传感器,传感装置根据被监测对象的状态变化而改变其电阻值,把参数通过仪表显示出来。仪表板中最显眼的是车速里程表,它显示汽车的时速,单位是km/h(千米/小时);里程,单位是km(千米)。车速里程表实际上由两个表组成,一个是车速表,另一个是里程表。

传统的车速表是机械式的,典型的机械式里程表连接一根软轴,软轴内有一根钢缆,软轴另一端连接到变速器某一个齿轮上,齿轮旋转带动钢缆旋转,钢缆带动里程表罩圈内一块磁铁旋转,罩圈与指针连接并通过游丝将指针置于零位,磁铁旋转速度的快慢引起磁场大小的变化,平衡被打破,指针因此被带动。这种车速里程表简单实用,被广泛用于大小型汽车上。不过,随着电子技术的发展,现在很多轿车仪表已经使用电子车速表,常见的一种是从变速器上的车速传感器获取信号,通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。

里程表是一种数字式仪表,它通过计数器鼓轮的传动齿轮与车速表传动轴上的蜗杆啮合,使计数器鼓轮转动,其特点是上一级鼓轮转一整圈,下一级鼓轮转1/10圈。同车速表一样,目前里程表也是电子式里程表,它从车速传感器获取里程信号。电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性存储器内,在无电状下态数据也能保存。

发动机转速表一般设置在仪表板(图1-9、图1-10)内,与车速里程表对称地放置在一起。发动机转速表是按照磁性原理工作的,它接收点火线圈中初级电流中断时产生的脉冲信号,并将此信号转换为可显示的转速值。发动机转速越快,点火线圈产生的脉冲次数越多,表上显示的转速值就越大。

图1-9 桑塔纳2000所用组合仪表

现在轿车一般都是电子式转速表,有指针式和液晶数字显示式,表内有数字集成电路,它将点火线圈输送过来的电压脉冲经过计算后驱动指针移动或数字显示。另外,还有一种转速表是从发电机取出脉冲信号送到转速表电路解析后显示转速值,不过因受发电机传动带打滑等因素影响,数值不太精确。

图1-10 桑塔纳2000所用组合仪表电脑板

八、汽车空调自动温度控制ATC

汽车空调自动温度控制ATC(Automatic Temperature Control)俗称恒温空调系统。一旦设定目标温度,ATC系统即自动控制与调整,使车内温度保持在设定值。

1.全自动温度控制系统

全自动温度控制系统包括温度传感器、控制系统ECU(图1-11、图1-12)、执行机构等。其中温度传感器有车外气体温度传感器、车内气体温度传感器、日照传感器(阳光强度传感器)和蒸发器温度传感器。

图1-11 宇通客车所用空调自动温度控制ECU面板

车外温度传感器(Outside Temperature Sensor)一般以热敏电阻制成,当车外温度变化时其电阻发生改变。温度低时电阻大,温度高时电阻小。

车内温度传感器(In-vehicle Sensor)同样采用热敏电阻材料,具有负温度系数特性。一般安装在仪表板下方,并以空气管连接到空调通风管上,当气流迅速通过时,产生的真空将空气引入车内温度传感器。

日照传感器(Sunlight Sensor)以光敏二极管制成,用以感应阳光照射车辆的强度,注意它并不感应温度。通常装在仪表盘上方。

蒸发器温度传感器(Evaporator Temperature Sensor)一般安装在蒸发器翼片上,以精确感应蒸发器的温度,同样采用热敏电阻制造,具有负温度系数特性。

图1-12 宇通客车所用空调自动温度控制内部电脑板

2.执行机构

执行机构包括以下四种。

1)鼓风机转速控制。空调系统ECU根据设定的温度、车内现有温度、车外温度、阳光强度、蒸发器温度等信号,发送不同的指令给鼓风机电动机,从而控制不同的鼓风机转速。对于一些恒温空调系统,当发动机起动时或冷却液温度低于预定值,空调系统ECU使鼓风机不起作用。

2)混合空气阀执行器。混合空气阀执行器采用一个电控电动机,根据驾驶人设定的温度自动控制混合空气阀的位置,以控制一定的车内温度。一些车型采用真空马达,但控制不够精确。当驾驶人设定温度为22℃时,而车厢内温度低于22℃时,控制系统ECU发送指令给电动机,混合空气阀关闭蒸发器侧通道,并打开从暖风散热器一侧来的通道,使车内温度迅速升高到22℃;当驾驶人设定温度为22℃,而车厢内温度高于22℃时,控制系统ECU发送指令给电动机,混合空气阀打开从蒸发器一侧来的通道,并关闭暖风散热器一侧的通道,并使鼓风机电动机高速运转,使车内温度迅速下降到22℃。

3)模拟阀执行器。模拟阀执行器以电动机控制空气阀的位置,从而改变空调出风口。

4)空调压缩机离合器。当驾驶人选择A/C模式时,空调系统ECU使压缩机离合器的线圈搭铁,触点闭合,电流通过离合器线圈,使离合器结合,带动压缩机转动。当车外温度传感器显示温度低于设定值时,ECU使压缩机离合器分离;同样,当传感器显示节气门全开或发动机处于高速运转时,ECU也使压缩机离合器分离。

九、定速巡航系统CCS

定速巡航系统(Cruise Control System,简称CCS)又称为定速巡航行驶装置、速度控制系统、自动驾驶系统等。其作用是按驾驶人要求的速度设定系统之后,不用踩加速踏板就能自动保持车速,使车辆以固定速度行驶。

定速巡航用于控制汽车的定速行驶,汽车一旦被设定为巡航状态时,发动机的供油量便由电脑控制,电脑会根据道路状况和汽车的行驶阻力不断地调整供油量,使汽车始终保持在所设定的车速行驶,而无须操纵节气门。目前,巡航控制系统已成为中高级轿车的标准装备。一般情况下,当驾驶人踩下制动踏板或离合器踏板时,定速巡航会被自动解除。

最新电子节气门定速巡航系统的工作过程更加智能化和精确化,是通过定速巡航系统控制电子节气门传感器输出的信号,控制节气门开度大小的调整,来实现对车辆速度的控制。定速巡航功能开启后,定速巡航模块会通过电子节气门传感器输出的信号,精确计算为保持当前定速巡航速度,需要控制节气门开启的角度大小,从而使得气、油精确配合,来达到定速巡航所设定的行驶速度,完全摒弃了传统的机械部分控制,已达到控制更精准、安全的效果。

由于汽车技术的发展,越来越多的拉线式节气门控制方式被电子式节气门控制方式所代替。拉线式定速巡航器主要由控制开关、控制组件(巡航电脑,如图1-13)、伺服器(机械执行机构)组成。定速巡航系统的工作原理,简单地说,就是由巡航控制组件读取车速传感器发来的脉冲信号与设定的速度进行比较,从而发出指令由伺服器机械地来调整节气门开度的增大或减小,以使车辆始终保持所设定的速度。电子式多功能定速巡航系统取消了拉线式定速巡航器的机械控制部分,完全采用精准电子控制,使控制更精确,避免了机械故障的风险。

图1-13 定速巡航系统电脑板

十、车身控制器BCM

车身控制器BCM(Body Control Module)主要涉及车体中灯、门、窗及车身防盗部分,与其他模块共同承担整车的性能与安全功能的实现。

BCM控制技术有三种方式:分散式、集中式和分布式(总线式)。目前,国内采用分散式BCM的车型主要是经济型轿车,如桑塔纳3000、旗云、自由舰、伊兰特、爱丽舍、捷达等;用集中式BCM的车型较少,代表车型有御翔、天籁、颐达、骐达、尊驰、骏捷等;中高档轿车多采用分布式BCM(图1-14),如帕萨特、途安、雅阁、凯旋、奥迪、速腾、蒙迪欧、皇冠、君威、派朗等。

图1-14 奥迪A6车身BCM电脑

当前,越来越多的车身电子设备在车身系统中得到应用,使得BCM控制对象更多;各电子设备的功能越来越多,各种功能都需要通过BCM来实现,使得BCM功能更加强大;各电子设备之间的信息共享越来越多,一个信息可同时供许多部件使用,要求BCM的数据通信功能越来越强;单一集中式BCM很难完成越来越庞大的功能,使得总线式、网络化的BCM成为发展趋势。

十一、控制器局域网络CAN

控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN)是由德国博世(BOSCH)公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其通信速率高,可靠性好以及价格低廉等特点,特别适合汽车系统,所以利用CAN总线技术总线式控制车身电子电器装置是BCM发展的必然趋势。

Lin总线也常常应用于BCM通信中,在通信量不大、速率要求不高的低端控制系统,如自动刮水器及车门防夹功能的实现都由Lin总线完成,这样既满足了要求,又降低了成本。

十二、车辆本身自带语音电子导航系统NAVI

车辆本身自带语音电子导航系统(NAVI),比如NAVI A-301导航系统,集成了多媒体功能,可同时执行多项任务的车载系统。其功能大致分为我的文件夹、多媒体、小助手、娱乐、系统五个部分。

NAVI A-301的主要功能为电子地图和智能导航,通过全程语音导航将驾驶人从出发地指引到目的地。NAVI A-301提供白天和夜间两种不同图层背景下的2D、2.5D、2D/2.5D双画面和2.5D仰角可调节等四种地图显示模式。导航系统可提供八种检索方法,分别为地址检索、地名检索、路名检索、交叉路口检索、服务点检索、电话检索、邮编检索和名称检索,可以通过以上任一种方法找到任一地点在地图上的位置,并可在快捷菜单中选择查阅地理信息,包括名称、电话、邮编、地址等。

NAVIA-301多媒体系统主要包括收音机、电视、DVD、MP3、外部AV导入、MPEG六大功能,可收听调频(立体声)和中波电台的新闻、音乐和交通状况等的报道,可接收PAL制式的电视信号,画面清晰,支持国内两种伴音制式的转换,可播放DVD、VCD、CD、MP3光盘,可外接摄像头等设备,用于车外环境监视,可替代倒车雷达,并可播放存储在CF卡上的MPEG视频文件。

十三、制动控制系统BRC

BRC是制动控制(Brake Control)系统的简称。制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)上施加一定的力,从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。制动系统的作用是使行驶人的汽车按照驾驶人的要求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上,且方向与汽车行驶方向相反的外力,而这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此,汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。

为了提高汽车行驶的安全性,除标准配置的ABS外,一些新的制动控制系统还在不断发展中。如电子制动力分配系统EBD(Electronic Braking Force Distribution)、弯道制动控制系统CBC(Curve Braking Control)、制动辅助系统BAS(Braking Assistant System)以及电控制动系统EBS(Electronic Braking System)等。

1.电子制动力分配系统(EBD)

安装了ABS的汽车,虽然可以避免在制动过程中出现各车轮不同期抱死,起到防止侧滑或失去转向能力的作用,但却不一定能保证前后车轮同时达到最大制动强度,获得最短的制动距离。在ABS基础上,加装电子制动力分配系统(EBD)就可有效地解决这一问题。

电子制动力分配系统(EBD)的调节过程和防抱死制动系统(ABS)的调节过程是相似的,即通过对车轮制动压力实行不断降压、保压、升压的循环控制来实现的。因此,在装备有ABS的汽车上只要通过修改控制软件程序就可同时实现电子制动力分配和制动防抱死。汽车制动过程中,EBD先起作用,当车轮接近抱死时ABS才起作用,而EBD作用消失。目前,很多国产轿车如桑塔纳2000GSi、派力奥、西耶那、福美莱等都装备了ABS+EBD制动系统。

2.转弯制动控制系统CBC

汽车转弯时有较大的离心力,尤其车速较高时更是这样,此时对汽车实施制动,既要保持汽车的横向稳定性,又要确保良好的制动效果,仅有ABS+EBD是不够的。转弯制动控制系统(CBC)的作用是,当汽车转弯制动时,通过调节汽车两侧车轮制动轮缸中的制动压力,使外侧车轮在制动过程中获得更大的制动力。

转弯制动控制通常采用转向角前馈(Feed forward)和横摆角速度反馈(Feedback)联合控制方法。为实现汽车转弯时对两侧车轮制动轮缸中制动压力上的调节,在ABS硬件基础上增加了4个轮缸压力传感器、1个横摆角速度传感器、1个汽车加速度传感器和1个转向角传感器。CBC对每个制动车轮进行独立控制,使制动过程稳定和有足够的制动力,保证汽车转弯制动性能和直线行驶制动性能一样。宝马X4.6is型多用途车(SUV)上即装备了CBC系统。

十四、电子控制动力转向系统EPS

动力转向(Power Steering)汽车所使用的自带动力的转向系统,基本上是经修改的手动转向系统,主要的是增加一个助力器(Power Booster),以帮助驾驶人操作。

下面介绍电子液压助力转向系统(图1-15)。

图1-15 液压助力转向系统示意图

1.主要构件

储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等,其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。

2.工作原理

电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机直接驱动,而是采用一个电动泵,它所有的工作状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说,在低速大转向时,电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率,使驾驶人打转向盘时省力;汽车在高速行驶时,液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转,在不至于影响高速打转向盘的需要同时,节省一部分发动机功率。

十五、安全带SB

安全带(Safe Belt)的简称为SB。“安全性”已成为驾驶人和乘员乘车时首要考虑的问题,也是汽车最重要的性能之一。传统的保证安全行车的部件,如后视镜和左右车门镜(传统的后视系统)、安全带、安全气囊(SRS)和制动防抱死系统(ABS)等已被广大驾驶人和乘车人所熟悉,并在全型轿车上普遍应用。

理想的安全带作用过程:首先,及时收紧,在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人“按”在座椅上。然后,适度放松,待冲击力峰值过去,或人已能受到气囊的保护时,即适当放松安全带。避免因拉力过大而使人肋骨受伤。最先进的安全带都带有预收紧装置和拉力限制器。让我们来看看这两者的功能原理。

1.安全带预收紧装置

当事故发生时,人向前,座椅往后,此时如果安全带过松,则后果很可能是乘员从安全带下面滑出去,或者人已碰到了气囊,而此时安全带由于张紧余量过大而未能及时绷紧,即未能像希望的那样先期吃掉一部分冲力,而是将全部负担都交给了气囊。这两种情况都有可能导致乘员严重受伤。但问题是,正确安装的安全带,其松动余地来自何方?一是由于乘员的衣服本身有一定的厚度;另外,在安全带装置中也多少隐藏了部分松动余地,这种余地无法消除,但真遇到事故时,还就应该尽量消除。怎么办?为此出现了这种安全带预收紧装置,它负责提供瞬间绷紧安全带的功能。其作用过程:首先由一个探头负责收集撞车信息,然后释放出电脉冲,该脉冲传递到气体发生器上,引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀,压向所谓的球链,使球在管内往前窜,带动棘爪盘转。棘爪盘跟轴连为一体,安全带就绕在轴上。简单地讲,就是气体压力使球动,球带动棘爪盘转,棘爪盘带动轴转,瞬间实现了安全带的预收紧功能。从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。管道末端是一截空腔,用于容留滚过来的球。

2.安全带拉力限制器

事故发生后,安全带在预收紧装置的作用下,已经绷紧了。但我们希望在受力峰值过去后,安全带的张紧力度马上降低,以减小乘员受力,这份特殊任务就由安全带拉力限制器来完成。在安全带装置上,有一个如前所述的预收紧装置,底下卷绕着安全带。轴芯里边是一根钢质扭转棒。当负荷达到预定情况时,扭转棒即开始扭曲,这样就在一定程度上放松了安全带,实现了安全带的拉力限制功能。

在安全带预收紧装置和安全带拉力限制器的共同作用下,安全带的保护能力几乎达到了理想状态。先进的安全带确实能给乘员提供可以信赖的安全保护。

十六、电动车窗系统EWS

电动车窗系统(Electric Window System)简称EWS。电动车窗系统是由车窗、车窗升降器、电动机、继电器、开关等装置组成。

一般的电动车窗系统都装有两套控制开关:一套装在仪表板或驾驶人侧车门扶手上,为主开关,它由驾驶人控制每个车窗的升降;另一套分别装在每一个乘客门上,为分开关,可由乘客进行操纵。一般在主开关上还装有断路开关,如果它断开,分开关就不起作用。

十七、小结

上述各类控制系统及其他未收录的控制系统都隶属于单片机的范畴。每一个控制系统都是一个独立的单片机。单片机又称“单片计算机”或“单板计算机”,区别于有扩展插槽的多板计算机,如家用电脑。