汽車電腦、傳感器與執行器結構與原理

上篇汽車電腦
第一章汽車電腦概述 002
1.1汽車電子控制系統 002
1.1.1汽車電控系統構成 002
1.1.2汽車電控系統分類 003
1.2汽車電腦 004
1.2.1汽車電腦內部結構 004
1.2.2汽車電腦工作原理 004
1.2.3汽車電腦的特點 005

第二章汽車發動機電控系統 007
2.1汽油發動機電控系統 007
2.1.1系統線束與電腦連接器分佈 007
2.1.2發動機控制單元功能 008
2.2柴油發動機電控系統 010
2.2.1博世EDC17系統 010
2.2.2預熱塞系統 011
2.2.3共軌噴射系統 011

第三章汽車底盤電控系統 013
3.1自動變速器電控系統 013
3.1.1系統組成 013
3.1.2系統功能 013
3.1.3換擋機構 015
3.2全輪驅動電控系統 016
3.2.1四輪驅動類型 016
3.2.2四輪驅動耦合器 017
3.2.3電控系統信號 018
3.3電子懸架電控系統 020
3.3.1懸架功能 020
3.3.2電子空氣懸架 021
3.3.3電子懸架功能 021
3.3.4電子懸架電腦 025
3.4行駛穩定性電控系統 025
3.4.1牽引力控制系統分類 025
3.4.2ABS系統組成 027
3.4.3ABS工作原理 029
3.5電控助力轉向系統 030
3.5.1電控助力轉向系統組成 030
3.5.2電控助力轉向系統電路 032

第四章汽車車身電控系統 033
4.1自動空調系統 033
4.1.1系統組成 033
4.1.2系統功能 034
4.1.3空調電腦 036
4.1.4系統執行器與附加信號 036
4.2影音通信系統 038
4.2.1影音控制單元 038
4.2.2遠端通訊系統 039
4.2.3音響系統 040
4.3安全氣囊系統 042
4.3.1乘員保護系統 042
4.3.2被動安全系統 043
4.3.3安全氣囊電腦 043
4.4車身防盜系統 045
4.4.1中央門鎖 045
4.4.2遙控鑰匙 046
4.5駕駛輔助系統 048
4.5.1駕駛輔助系統類型 048
4.5.2駕駛輔助系統電腦 049
4.6車身控制系統 051
4.7車載網路系統 052
4.7.1匯流排網路概覽 052
4.7.2全車控制器位置 054
4.7.3閘道電腦 055

中篇汽車感測器
第五章汽車感測器概述 058
5.1汽車感測器功能與特性 058
5.2汽車感測器分類 060
5.3常見感測器外觀與安裝位置 063
5.3.1發動機電控系統常用感測器 063
5.3.2底盤電控系統常用感測器 064
5.3.3車身電氣控制系統常用感測器 065


第六章壓力感測器 066
6.1氣體壓力感測器 066
6.1.1進氣壓力感測器 066
6.1.2廢氣壓力感測器 068
6.1.3曲軸箱壓力感測器 069
6.1.4制動真空感測器 070
6.1.5二次空氣系統壓力感測器 071
6.1.6增壓壓力感測器 072
6.1.7文丘裡噴嘴壓力感測器 072
6.1.8輪胎壓力感測器 073
6.2液體壓力感測器 075
6.2.1燃油箱壓力感測器 075
6.2.2製冷劑高壓感測器 076
6.2.3發動機機油壓力感測器 077
6.2.4機油壓力開關 078
6.2.5油軌壓力感測器 079
6.2.6燃油低壓感測器 080
6.2.7製冷劑壓力感測器 080
6.2.8變速器液壓壓力感測器 081
6.3固體壓力感測器 082
6.3.1碰撞感測器 082
6.3.2座椅佔用感測器 084

第七章溫度感測器 087
7.1液體溫度感測器 087
7.1.1發動機機油油溫感測器 087
7.1.2冷卻液溫度感測器 089
7.1.3製冷劑溫度感測器 089
7.1.4氣缸蓋溫度感測器 091
7.1.5水箱檢測感測器 092
7.1.6水箱出口溫度感測器 093
7.1.7變速箱機油溫度感測器 094
7.2氣體溫度感測器 095
7.2.1進氣溫度/增壓壓力感測器 095
7.2.2進氣溫度感測器 096
7.2.3真空溫度感測器 097
7.2.4增壓空氣溫度感測器 098
7.2.5廢氣溫度感測器 099
7.2.6車內溫度感測器 100
7.2.7車外溫度感測器 101
7.2.8通風溫度感測器 102
7.2.9蒸發器溫度感測器 103

第八章位置感測器 105
8.1機械位置感測器 105
8.1.1節氣門位置感測器 105
8.1.2曲軸位置感測器 107
8.1.3凸輪軸位置感測器 110
8.1.4轉向盤轉角感測器 112
8.1.5節氣門角度感測器 114
8.1.6加速踏板位置感測器 115
8.1.7制動踏板位移感測器 116
8.1.8擋位識別感測器 118
8.1.9高壓泵位置感測器 121
8.1.10制動摩擦片磨損感測器 121
8.1.11基準感測器 123
8.1.12離合器位置感測器 124
8.1.13後備廂蓋位置感測器 125
8.1.14前乘客座椅位置感測器 126
8.1.15折疊車頂位置感測器 126
8.2液體位置感測器 131
8.2.1燃油油位感測器 131
8.2.2機油油位感測器 132
8.2.3機油狀態感測器 133
8.2.4主動油箱油位感測器 135
8.2.5被動油箱油位感測器 136
8.2.6制動液液位感測器 136
8.2.7冷卻液液位感測器 138
8.2.8清洗液液位感測器 139

第九章氣霧感測器 140
9.1發動機進氣感測器 140
9.1.1熱膜式空氣流量計 140
9.1.2寶馬空氣品質流量計 142
9.1.3進氣壓力與溫度感測器 143
9.2氣體濃度感測器 144
9.2.1氧感測器原理一 144
9.2.2氧感測器原理二 151
9.2.3氮氧化物感測器 154
9.2.4柴油顆粒感測器 155
9.2.5自動空氣迴圈感測器 156


第十章速度與加速度感測器 158
10.1速度感測器 158
10.1.1凸輪軸轉速感測器 158
10.1.2發動機轉速感測器 160
10.1.3變速器輸入轉速感測器 162
10.1.4車輪轉速感測器 162
10.2加速度感測器 164
10.2.1碰撞感測器 164
10.2.2車身加速度感測器 165
10.2.3橫向加速度感測器 167
10.2.4行人保護碰撞感測器 168

第十一章力與角度感測器 170
11.1力感測器 170
11.1.1轉向阻力矩感測器 170
11.1.2安全帶拉力感測器 172
11.2角度感測器 173
11.2.1偏心軸感測器 173
11.2.2轉向角度感測器 174
11.2.3制動踏板角度感測器 176
11.2.4車身水準感測器 178
11.2.5偏轉率感測器 182
11.2.6傾斜報警感測器 183

第十二章新能源系統感測器 185
12.1電驅系統感測器 185
12.1.1轉子位置感測器 185
12.1.2電機位置感測器 186
12.1.3電機溫度感測器 187
12.2冷卻系統感測器 188
12.2.1電控輔助加熱器溫度感測器 188
12.2.2冷卻液壓力溫度感測器 189
12.2.3熱泵回路溫度感測器 190
12.2.4高壓電池冷卻液溫度感測器 191


第十三章其他類型感測器 193
13.1發動機爆震感測器 193
13.2智慧型蓄電池感測器 194
13.3氣候感測器 196
13.3.1日照感測器 196
13.3.2濕度感測器 197
13.3.3雨天/行車燈/霧氣/光照感測器 198
13.3.4空氣品質感測器 200
13.4雷達感測器 201
13.4.1超聲波雷達感測器 201
13.4.2毫米波雷達感測器 203
13.4.3雷射雷達感測器 205
13.5其他感測器 207
13.5.1磁場感測器 207
13.5.2觸摸識別感測器 207
13.5.3微波感測器 208

下篇汽車執行器
第十四章電磁閥 212
14.1發動機控制閥體 212
14.1.1燃油壓力調節閥 212
14.1.2量控閥 213
14.1.3高壓噴射閥 214
14.1.4電子氣門升程式控制制閥 215
14.1.5凸輪軸正時調節閥 219
14.1.6曲軸箱強制通風閥 221
14.1.7機油濾清器旁通閥 223
14.1.8機油冷卻器冷卻液切斷閥 224
14.2底盤控制閥體 225
14.2.1自動變速器電磁閥 225
14.2.2變速器離合器操縱閥 226
14.2.3變速器冷卻液閥 228
14.2.4空氣彈簧電磁閥體 228

第十五章電機 230
15.1發動機控制系統電機 230
15.1.1冷卻液迴圈泵 230
15.1.2可變氣門調節電機 231
15.1.3可變氣門伺服電機 234
15.1.4電動風扇 234
15.2底盤控制系統電機 235
15.2.1變速器液壓泵電機 235
15.2.2四輪轉向後主軸電機 236
15.2.3四輪驅動器液壓泵 237
15.2.4駐車電機 239
15.3車身控制系統電機 241
15.3.1頂篷鎖電機 241
15.3.2頂篷操縱電機 242

第十六章觸發器及其他 244
16.1行人保護系統觸發器 244
16.2點火器與加熱器 245
16.2.1點火線圈與火花塞 245
16.2.2預熱塞 247
16.2.3加熱器 250
16.2.4曲線特性節溫器 251
16.3燃油噴射裝置 253
16.3.1汽油噴射裝置 253
16.3.2柴油噴射裝置 254

附錄：專業英文及縮略語釋義 257

汽車電腦、感測器與執行器是汽車電子控制系統的三大組成部件。

汽車電腦也稱控制器，英文名為ECU（電子控制單元），歸類到不同的系統，有發動機電腦、變速器電腦、ABS電腦、（安全）氣囊電腦等，是電控系統的核心部件。其重要性相當於人類的大腦，所以說它是汽車電控系統的大腦，簡稱“汽車電腦”。

車用感測器是汽車電腦系統的輸入裝置，這些感測器在電控系統中的作用就相當於人類的眼睛、耳朵、鼻子等器官，用來接收外界的資訊。它把汽車運行中各種工況資訊，如車速、各種介質的溫度、總成運轉工況等，轉化成電信號輸送給汽車電腦，以便各系統總成處於工作狀態。

電控系統的執行器相當於人類的手足，根據汽車電腦輸出的指令執行各種操作，完成各項任務。像汽車電路中的繼電器，各種閥體、開關以及作動器（多為微型電機）等部件，就屬於執行器。

汽車技術發展特徵之一就是越來越多的部件採用電子控制技術。特別是近年來汽車智慧化、電動化與自動駕駛的發展趨勢越發突出，各種電控功能越來越豐富，隨之而來的汽車電腦、感測器與執行器車載使用的數量也與日俱增。

為了便於大家瞭解和學習汽車中所應用的各種電控系統，各類控制器（汽車電腦）、感測器與執行器的功能、原理及結構，我們特地編寫了本書。

本書按系統與功能分上、中、下三篇十六章進行編寫。上篇介紹汽車電腦，共四章。章概述汽車電控系統與汽車電腦類別與原理，後三章按發動機、底盤、車身電氣分類介紹常見的各種電控系統的組成、功能與工作原理。中篇介紹汽車感測器，共九章。首章概要介紹了常見感測器的功能特性、分類及安裝位置，後面八章則按感測器的作用分類講述了一些常用感測器的結構、功能和原理。下篇講述汽車執行器，共三章。這部分主要將執行器分閥體、電機與觸發器等類型挑選了一些典型應用進行講解。本書後附錄為汽車電控系統中常見英文縮略語及短語的中文含義。

本書在編寫中以應用於賓士、寶馬、大眾、奧迪、豐田、本田等汽車上的電控系統及部件技術為參照，借用三維透視圖解、部件分解、圖文對照的方式，簡潔明瞭地講述了汽車電控系統中常見控制器、感測器與執行器的結構及原理。

本書言簡意賅，圖例清晰，既有實物圖示便於識別，又有內部結構圖示方便瞭解構造原理，更搭配有部件的特性圖和性能參數，方便研究參考。本書不僅可以供各汽車院校的相關專業作為教輔資料使用，也可供廣大汽車領域從業人員瞭解學習汽車電控系統的結構原理使用。

本書由瑞佩爾主編，此外參加編寫的人員還有朱如盛、周金洪、劉濱、陳棋、孫麗佳、周方、彭斌、王坤、章軍旗、滿亞林、彭啟鳳、李麗娟、徐銀泉。在編寫過程中，參考了大量國內外相關文獻和網路資訊資料，在此，謹向這些資料資訊的原創者們表示由衷的感謝！

由於涉及資料諸多，技術新穎，加上筆者水準有限，疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
 
編者