本文所說的“目標(biāo)”是指汽車操作者(駕駛?cè)嘶蚓S修人員)的意愿或要求，例如切斷或傳遞動力、加速或減速、開啟或關(guān)閉空調(diào)等。但是，操作者這些意愿或要求的程度是隨著工況的不同而變化的，“目標(biāo)設(shè)定值”正是反映操作者意愿程度的數(shù)值，例如增加/減少發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)

本文所說的“目標(biāo)”是指汽車操作者(駕駛?cè)嘶蚓S修人員)的意愿或要求，例如切斷或傳遞動力、加速或減速、開啟或關(guān)閉空調(diào)等。但是，操作者這些意愿或要求的程度是隨著工況的不同而變化的，“目標(biāo)設(shè)定值”正是反映操作者意愿程度的數(shù)值，例如增加/減少發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的大小、接通/切斷功率的輸出。同時(shí)，目標(biāo)設(shè)定值需要傳送給電控單元(ECU)，作為計(jì)算和控制發(fā)動機(jī)噴油量和點(diǎn)火時(shí)刻的重要依據(jù)。目標(biāo)設(shè)定值傳感器正是檢測相關(guān)踏板或開關(guān)位置(或狀態(tài))的傳感器。

電控汽車上的目標(biāo)設(shè)定值傳感器主要有以下幾類。

一、加速踏板位置傳感器(APP)

采用電子節(jié)氣門系統(tǒng)的汽車一般設(shè)置了加速踏板位置傳感器，該傳感器采集加速踏板的行程或位置，并且以電壓信號的形式傳輸給電控單元。如果加速踏板位置傳感器發(fā)生故障，將導(dǎo)致汽車加速無力，發(fā)動機(jī)故障燈點(diǎn)亮。

1.加速踏板位置傳感器的基本結(jié)構(gòu)

加速踏板位置傳感器分為以下兩種結(jié)構(gòu)形式(以豐田汽車為例)：一是可變電阻式(圖1)，當(dāng)加速踏板擺動時(shí)，擺動式可變電阻器的電阻值發(fā)生變化，引起輸出電壓變化，該電壓信號傳輸給電控單元，這種傳感器的缺點(diǎn)是比較容易磨損；二是霍爾元件式(圖2)，它利用固定在加速踏板上的磁性元件去改變霍爾傳感器的輸出電壓，經(jīng)過電路放大后，電壓信號傳輸給電控單元。加速踏板位置傳感器與加速踏板一起構(gòu)成組件，在其輸出端可以檢測到與加速踏板位置(即壓角)相對應(yīng)的電壓。

圖1 豐田汽車的可變電阻式加速踏板位置傳感器

圖2 豐田汽車的霍爾元件式加速踏板位置傳感器

加速踏板位置傳感器的安裝位置因車型而異，有的安裝在加速踏板模塊的頂部(如奔馳轎車)，有的安裝在加速踏板的下面，有的一頭通過鋼絲拉索與加速踏板連接，被安裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)。

2.加速踏板位置傳感器的控制原理

為了提高控制的可靠性，加速踏板位置傳感器內(nèi)裝備了兩個電位計(jì)，它們具有不同的可變電阻范圍。其中一個用于向ECU傳送駕駛?cè)嗽O(shè)定的加速踏板位置，另一個用于監(jiān)測反饋值是否正確。如果其中一個失效，發(fā)動機(jī)故障燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)進(jìn)入怠速狀態(tài)；如果兩個電位計(jì)都失效，發(fā)動機(jī)只能以較高的怠速(1500r/min)運(yùn)轉(zhuǎn)，以便駕駛?cè)四軌蝰{車到最近的維修站去，ECU不再對加速踏板的信號做出反應(yīng)，此時(shí)汽車加速無力，這是加速踏板位置傳感器的應(yīng)急保護(hù)模式。

新捷達(dá)轎車加速踏板位置傳感器的控制電路見圖3。

圖3 新捷達(dá)轎車加速踏板位置傳感器與ECM的連接電路

對于自動擋汽車，在加速踏板位置傳感器內(nèi)往往集成了強(qiáng)制降擋開關(guān)，它向電控單元提供駕駛?cè)似谕募铀傩盘枴．?dāng)強(qiáng)制降擋開關(guān)閉合時(shí)，電控單元結(jié)合車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信號，指令向下降低一擋或幾擋，同時(shí)指令發(fā)動機(jī)提供全負(fù)荷的噴油量。

二、制動開關(guān)(STP)

1.制動開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)

制動開關(guān)又稱為停車開關(guān)和制動踏板狀態(tài)開關(guān)。制動開關(guān)安裝在制動踏板附近，有的與制動踏板組件集成為一體，固定在制動踏板的支架上。制動開關(guān)作為一種重復(fù)裝置，與制動信號燈開關(guān)同時(shí)配置，集成在一個部件內(nèi)，兩個開關(guān)使用同一個制動踏板傳動機(jī)構(gòu)。制動踏板的安裝位置如圖4所示。

圖4 制動踏板的安裝位置

制動開關(guān)用于監(jiān)測駕駛?cè)说闹苿硬僮?，圖5所示為豐田轎車的制動開關(guān)信號電路。制動開關(guān)的信號電壓與提供給制動燈的電壓相同。

圖5 豐田轎車的制動開關(guān)信號電路

大眾/奧迪車型采用BOSCH(博世)制動系統(tǒng)，在制動踏板上安裝了電子制動開關(guān)，其內(nèi)有推桿和永久磁鐵。當(dāng)踩下制動踏板時(shí)，便移動了推桿。制動開關(guān)組件是雙觸點(diǎn)式，由制動燈開關(guān)F(稱為主觸點(diǎn))和制動踏板開關(guān)F47(稱為副觸點(diǎn))組成，這兩個開關(guān)同時(shí)動作。在未踩下制動踏板時(shí)，F(xiàn)斷開，F(xiàn)47閉合；當(dāng)踩下制動踏板時(shí)，F(xiàn)閉合，F(xiàn)47斷開，這兩個開關(guān)的信號互為校驗(yàn)(表1)。ECU根據(jù)表1所示的邏輯關(guān)系判斷制動踏板的位置，并將制動信息傳輸?shù)絼恿ο到y(tǒng)總線，供其他電控單元共享。

表1 制動開關(guān)信號邏輯表

2.制動信號的控制原理

制動開關(guān)是一種特殊的目標(biāo)設(shè)定值傳感器，它輸出的信號屬于開關(guān)信號。

在傳統(tǒng)汽車上，制動開關(guān)的作用只是接通制動燈，以警示后車“本車已經(jīng)制動”，以避免發(fā)生追尾事故。但是在電控汽車上，制動信號具有異乎尋常的作用，若制動開關(guān)信號失常，會引發(fā)形形色色的故障，屬于“一因多果”的故障現(xiàn)象。制動開關(guān)向ECU傳輸駕駛?cè)瞬倏v制動踏板的信息，當(dāng)駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ?，發(fā)出制動信號時(shí)，出于安全和省油考慮，電控單元會限制發(fā)動機(jī)的功率輸出，以避免動力驅(qū)動與制動同時(shí)進(jìn)行。

制動是汽車的一種既尋常又特殊的工況。之所以說它是一種尋常工況，是因?yàn)槠囋诿刻斓男旭傊胁恢酪?jīng)歷多少次制動；之所以說它是一種特殊工況，是因?yàn)橹苿訒r(shí)總是希望車速盡快降下來，而且由制動產(chǎn)生的振動和頓挫感越小越好，這就需要發(fā)動機(jī)以及變速器的配合，圖6為寶馬5系列轎車(E39底盤)制動燈開關(guān)線路簡圖。

圖6 寶馬5系列轎車(E39底盤)制動燈開關(guān)線路簡圖

為了改善汽車的操縱性能，提高控制精度，制動開關(guān)信號被輸入ECU等多個控制模塊，一旦駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ?，制動開關(guān)接通，即向ECU的制動開關(guān)端子輸送一個信號，告知ECU“正在制動”。此時(shí)發(fā)動機(jī)會減少燃油供應(yīng)，暫時(shí)減小功率輸出；變速器暫時(shí)終止動力傳遞，變速桿鎖止電磁閥解除鎖止；懸架系統(tǒng)啟用防汽車制動“點(diǎn)頭”功能；電子巡航功能暫時(shí)終止等。

以上海大眾POLO轎車采用的001型自動變速器為例，其控制單元J217根據(jù)制動開關(guān)F的信號判斷汽車是否制動，并進(jìn)行以下控制。

①當(dāng)汽車停止并且踩下制動踏板時(shí)，將變速桿鎖止電磁閥N110的電路接通，解除變速桿的鎖止，讓變速桿能從P位移出。也就是說，只有踩下制動踏板后變速桿才能脫離P位(或N位)，并掛入其他擋位。踩下制動踏板后如果制動開關(guān)F觸點(diǎn)不能閉合， 則變速桿鎖止機(jī)構(gòu)不能釋放，變速桿無法進(jìn)入其他擋位，汽車便 不能起步。

②當(dāng)汽車行駛、自動變速器變矩器鎖止離合器結(jié)合時(shí)， 如果踩下制動踏板，當(dāng)車速降至6 0 km/ h以下時(shí)，自動變速器 ECU將釋放鎖止離合器。也就是說，當(dāng)汽車實(shí)施制動時(shí)，自動 變速器ECU切斷通向變矩器鎖止電磁閥的電路，以解除變矩器 的鎖止。這種功能可以防止當(dāng)后輪制動并被抱死時(shí)，造成發(fā)動 機(jī)熄火。

通過上面的分析可以看出，制動開關(guān)信號與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù) 荷、車速、冷卻液溫度等信號一樣，是被多個電子控制系統(tǒng)所采集 的基本信號，其深遠(yuǎn)影響不可小覷。

3.制動開關(guān)的更換方法(以奔馳215、220車型為例)

(1)拆卸駕駛?cè)藗?cè)儀表盤下方的護(hù)板。

(2)拔下制動燈開關(guān)(S9/1)處的電線插頭。

(3)按下夾子。

(4)轉(zhuǎn)動并拉出制動燈開關(guān)(S9/1)。

(5)安裝新的制動燈開關(guān)。注意將促動針完全拉出，踩下制動踏板，再插入制動燈開關(guān)(S9/1)并旋轉(zhuǎn)，直到夾子鎖止，促動針會自動調(diào)整到位。

(6)按拆卸時(shí)相反的順序安裝其他部件。

三、離合器開關(guān)

以新捷達(dá)手動擋轎車裝備的離合器開關(guān)為例，它是一個白色的常閉開關(guān)，平時(shí)其觸點(diǎn)是閉合的，踩下離合器踏板時(shí)觸點(diǎn)才打開。

1.離合器開關(guān)的主要功能

對于裝備手動變速器的乘用車，在離合器踏板的傳動機(jī)構(gòu)中安裝有離合器踏板開關(guān)。

離合器開關(guān)的作用是向發(fā)動機(jī)ECU提供離合器“結(jié)合”還是“分離”的狀態(tài)信息，用于修正噴油量和點(diǎn)火提前角。當(dāng)離合器踏板未踩下時(shí)，離合器開關(guān)接通，表明車輛處于動力傳遞狀態(tài)，ECU適當(dāng)加大噴油量和點(diǎn)火提前角；當(dāng)駕駛?cè)瞬认码x合器踏板時(shí)，離合器開關(guān)斷開，表明車輛處于非動力傳遞狀態(tài)，ECU適當(dāng)減小噴油量和點(diǎn)火提前角。如果離合器開關(guān)因故(例如內(nèi)部觸點(diǎn)簧片折斷)始終處于斷開狀態(tài)，ECU會認(rèn)定離合器處于非動力傳遞狀態(tài)，并減小噴油量和點(diǎn)火提前角，導(dǎo)致噴油量和點(diǎn)火提前角與汽車的實(shí)際工況不匹配，將出現(xiàn)“聳車”現(xiàn)象，這種情況類似于間歇性斷油或者斷火引起的故障。

另外，如果離合器分離，ECU將關(guān)閉定速巡航控制系統(tǒng)，短時(shí)減少燃油噴射量，以免離合器分離時(shí)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速突然升高，并減少換擋沖擊。

2.離合器開關(guān)的檢測方法

反復(fù)踩幾次離合器踏板，同時(shí)利用檢測儀讀取發(fā)動機(jī)ECU中離合器踏板開關(guān)的位置信息，具體讀取“巡航控制狀態(tài)”，踏下時(shí)的狀態(tài)值應(yīng)為“4”，未踏下時(shí)的狀態(tài)值應(yīng)為“0”。在實(shí)際操作中可能出現(xiàn)以下4種情況(即執(zhí)行結(jié)果)。

(1)駕駛?cè)藢﹄x合器踏板的操作與檢測儀顯示的一致。說明離合器踏板開關(guān)、相關(guān)線束以及ECU正常。

(2)駕駛?cè)藢﹄x合器踏板的操作與檢測儀的顯示偶爾一致。說明在踩下離合器踏板時(shí)，離合器踏板開關(guān)偶爾會動作。此時(shí)應(yīng)當(dāng)檢查離合器踏板開關(guān)是否接觸不良，線路應(yīng)當(dāng)沒有問題。

(3)ECU未識別到駕駛?cè)瞬认铝穗x合器踏板。可以拔下離合器踏板開關(guān)的插接器，再次用檢測儀讀取踏板的狀態(tài)信息，如果此時(shí)狀態(tài)信息變?yōu)樘ぐ逡呀?jīng)踩下，說明離合器踏板開關(guān)有故障，應(yīng)當(dāng)更換；如果狀態(tài)信息仍然為踏板未踩下，說明故障出在ECU及其線路上，離合器踏板開關(guān)正常。

(4)ECU未識別出離合器踏板的自由狀態(tài)。說明ECU沒有接收到離合器踏板開關(guān)信號端子傳送來的信號，此時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行以下檢查。

①檢查相關(guān)的熔絲，如果熔絲正常，拔下離合器踏板開關(guān)的插頭，然后用導(dǎo)線跨接離合器踏板開關(guān)的電源端子與信號端子，再接通點(diǎn)火開關(guān)，連接檢測儀，讀取離合器踏板開關(guān)的狀態(tài)信息，如果此時(shí)狀態(tài)信息變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，說明離合器踏板開關(guān)有故障，應(yīng)當(dāng)檢查其是否臟污，導(dǎo)致開關(guān)不能到達(dá)指定的位置。在清除臟污后，如果故障依舊，應(yīng)當(dāng)更換離合器開關(guān)。如果更換離合器開關(guān)后仍然識別不出踏板的自由狀態(tài)，說明故障不在離合器開關(guān)本身。

②檢查離合器開關(guān)的供電電壓。接通點(diǎn)火開關(guān)，測量離合器開關(guān)供電端子與接地點(diǎn)之間的電壓，如果小于11.5V，說明從供電端子到熔絲之間有斷路或者對地短路現(xiàn)象；如果大于或等于11.5V，說明供電正常。

③檢查信號傳遞情況。可以拔下發(fā)動機(jī)電控單元的插頭，測量離合器開關(guān)信號端子至電控單元插腳之間導(dǎo)線的電阻，如果大于3Ω，說明導(dǎo)線斷路；如果小于或等于3Ω，說明該導(dǎo)線正常。

④檢查發(fā)動機(jī)電控單元插腳與發(fā)動機(jī)接地點(diǎn)之間的電阻，正常值應(yīng)大于9Ω，如果小于9Ω，說明對地短路。

四、其他開關(guān)

在電控汽車上，各種開關(guān)實(shí)質(zhì)上是一個電路板，并且具有網(wǎng)絡(luò)模塊的特征。凡是開關(guān)信號只有2種狀態(tài)——“是”與“否”(或者“開”與“關(guān)”)。開關(guān)信號與數(shù)字信號一樣，可以直接被ECU所接收，無需經(jīng)過模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。

1.車窗玻璃升降器開關(guān)。它既能發(fā)送信息，又要接收信息，還能處理信息，圖7所示為寶駿樂騁轎車車門玻璃升降控制原理圖。通過升降器開關(guān)不同的針腳接地，可以區(qū)分控制模塊的ID地址，因此不能像傳統(tǒng)維修方法那樣隨意互換開關(guān)。

圖7 寶駿樂騁轎車車門玻璃升降控制原理圖

2.空調(diào)開關(guān)。當(dāng)操作者開啟空調(diào)開關(guān)時(shí)，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷會有所增加，此時(shí)需要相應(yīng)地提高發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速，防止發(fā)動機(jī)熄火。但是，怠速轉(zhuǎn)速又不能太高，否則耗油量將增加。因此，電控單元需要接收空調(diào)開關(guān)的信號，并在啟動空調(diào)壓縮機(jī)的同時(shí)，稍微提高發(fā)動機(jī)的怠速。這種調(diào)整時(shí)機(jī)和程度的把握，只有依靠ECU才能做到。

3.車速調(diào)節(jié)開關(guān)。有的汽車裝備了電子巡航系統(tǒng)，具有車速調(diào)節(jié)功能，能夠讓汽車在駕駛?cè)嗽O(shè)定的車速下勻速行駛，以減輕疲勞程度。在行駛過程中，駕駛?cè)丝梢圆倏v車速調(diào)節(jié)開關(guān)，使汽車加速或者減速行駛。因此，電控單元需要接受車速調(diào)節(jié)開關(guān)的信號，以適時(shí)調(diào)節(jié)或者決定是否啟用車速調(diào)節(jié)功能。