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第9章目录
第 9 章 其它控制系统,......................................................................................................................................- 2 -
9.1 巡航控制系统,........................................................................................................................................,- 2 -
9.1.1 概述,................................................................................................................................................- 2 -
9.1.2 巡航控制的系统组成及工作原理,.................................................................................................- 4 -
9.1.3 巡航控制系统的使用,....................................................................................................................- 7 -
9.2 电子控制悬架系统,...............................................................................................................................- 16 -
9.2.1 概述,..............................................................................................................................................- 16 -
9.2.2 电子控制悬挂系 统的组成、结构与工作原理,...........................................................................- 20 -
9.2.3 典型汽车电子控制悬架系统,.......................................................................................................- 33 -
9.3 中央门锁与防盗系统,...........................................................................................................................,- 40 -
9.3.1 中央门锁系统,................................................................................................................................- 40 -
9.3.2 防盗系统,........................................................................................................................................- 46 -
9.4 信息通信系统与汽车音响,..................................................................................................................,- 56 -
9.4.1 汽车电子仪表,..............................................................................................................................- 56 -
9.4.2 汽车导航系统,..............................................................................................................................- 65 -
9.4.3 蜂窝电话,......................................................................................................................................- 69 -
9.4.4 汽车音响系统,..............................................................................................................................- 74 -
小结,............................................................................................................................................................,- 81 -
习题,............................................................................................................................................................,- 81 -
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第 9 章 其它控制系统
☆ 知识点
1.巡航系统的结构，组成和工作原理
2.巡航系统在丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车及北京切诺基上的应用
3.电控悬架的结构、工作原理及丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车的电控悬架
4.中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理及遥控门锁的工作原理和使用
5.电子防盗系统的组成及防盗措施、工作原理及基本控制电路
6.汽车电子仪表类型、作用及控制回路
7.GPS 的组成、作用及其使用和蜂窝电话控制
8.汽车音响系统的组成、作用、分类结构及控制
★ 要求
掌握,
1.巡航系统的结构，组成和工作原理及电控悬架的结构、工作原理；
2.丰田凌志 LS40 0UCF10 系列轿车巡航系统和电控悬架
3.中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理及遥控门锁的工作原理和使用
4.电子防盗系统的组成及防盗措施、工作原理及基本控制电路
5.主要汽车电子仪表类型、作用及控制回路
了解,
1.北京切诺基汽车巡航控制系统；
2.汽车悬架的类型、作用；
3.汽车机械防盗的措施；
4.汽车电子仪表安装的必要性、显示装置类型及各自的优点
5.GPS 的组成、作用及其使用蜂窝电话控制；
6.汽车音响与家用音响的区别和汽车音响天线的类型。
9.1 巡航控制系统
9.1.1 概述
电控巡航系统 CCS 或 SCS 是 Cruise Control System 缩写，又称定速控制系统，该系统也是乘用
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车的常备结构。
1.电控巡航系统的作用
随着高速公路的发展，汽车的平均车速已达 80km／ h 以上，高速化后控制加速踏板的腿部肌肉疲劳加大，严重时腿部抽筋，失去制动能力，这也是不安全因素之一。为此，当车速达到 50km／ h
以上时，用手按下巡航控制开关，便进入自动控制状态，使汽车按设定的车速行驶，两手只控制转向盘，两腿处于自由状态,
2.巡航系统的使用时机
只能用于路况良好的高速公路段，路况不好和滑路段不能使用，具体使用条件为,
（ 1）四车道以上的高速公路段；
（ 2）道路平坦，坡度小于 6％；
（ 3）路面干燥，雨雪天不能使用；
（ 4）交通流量正常，不拥挤；
（ 5）车速在 50km/h 以上 (低于此值时，不起作用） 。
3.巡航系统的类型
手动和自动变速器都可设置巡航系统。它分为真空控制式和电机控制式两种类型，真空
控制式 (见图 9.1)结构简单，应用较广，但调节范围较小 (4~5km／ h)，需频繁地操作。
图 9.1 真空控制式巡航系统
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9.1.2 巡航控制的系统组成及工作原理
1.巡航控制系统的组成
巡航控制系统主要由传感器、电控单元、控制开关以及执行器等组成，如图 9.2
所示。
图 9.2 巡航控制系统原理图
（ 1）传感器
巡航控制系统采用的传感器主要有车速传感器，节气门位置传感器以及节气门控制摇臂位置传感器。
车速传感器的作用是将汽车行驶的实际车速转变为电信号并输送给电控单元。电控单元根据车速传感器输出的信号控制节气门的开度，调节发动机的输出功率。巡航控制系统的车速传感器与发动机电控单元控制系统共用。常用的车速传感器有电磁感应式、霍尔式以及光电式等。
节气门位置传感器与发动机电控单元控制系统共用，其作用是将节气门开度的变化转变为电信号并输送给电控单元。
节气门控制摇臂位置传感器的作用将节气门控制摇臂的位置转变电信号并输送给电控单元，这是巡航控制系统专用的传感器，目前常用的是滑线电位计式。当节气门控制摇臂转动时，电位计随之转动，传感器输出一与控制摇臂位置成比例变化的电信号。
（ 2）电控单元
电控单元 (CCS ECU)是控制系统的中枢，其主要作用是根据传感器、控制开关等输入的信号进行运算和判断。当电控单元判断实际车速偏离目标车速时，便向执行器发出控制指令，控制执行器动作，调节发动机输出功率，进而改变车速，最终将实际车速与目标车速的误差控制在许可范围内，
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电控单元由处理器芯片,A/D 转换嚣,D／ A 转换器、输出驱动电路以及保护电路等模块组成。目前，
某些车型的巡航控制系统采用独立的电控单元，某些车型的巡航控制系统与其他控制系统共用一个电控单元。
一般地，当车速低于 40km／ h 时，电控单元将自动取消巡航控制功能，这样在汽车转弯时，巡航控制系统不再起作用：当车速超出人为设定的巡航车速 6~8km／ h 时，电控单元也将自动取消巡航控制功能：在汽车的减 (加 )速度大于 2km／ h、制动灯开关动作等时，电控单元也会取消巡航控制功能，以确保行车安全。
（ 3）控制开关
巡航控制系统的控制开关主要有主控开关、离合器开关、空挡启动开关、制动开关和点火开关等。
主控开关主要用来启动、关闭巡航控制系统，并调节巡航控制系统的上作状态。如图 9.3 所示，
丰田凌志轿车巡航控制系统的主控开关就位于转向盘的下方，将操作手柄向下扳动时，主控开关将位于“巡航速度的设定开关 (SET／ COAST)”位置；将操作手柄向上推时，主控开关将位于“巡航速度的取消开关 (CANCEL)”位置；将操作手柄朝转向盘方向扳起时，主控开关将位于“恢复／加速开关 (RES／ ACC)”位置。
图 9.3 主控开关的操作手柄
离合器开关 (仅对手动变速器车辆而言 )位于离合器踏板的上方，由离合器踏板控制。当驾驶员踏下离合器踏板时，离合器开关闭合，电控单元据此信号自动关闭巡航控制系统。
空挡启动开关 (仅对自动变速器车辆而言）安装在变速器操纵杆附近，由变速器操纵杆控制。当变速杆位于空挡和停车挡时，巡航控制系统不工作。
制动开关由制动踏板控制。当驾驶员踏下制动踏板，制动灯亮时，其常闭触点断开。电磁离合器断电，节气门不再受巡航控制系统控制。
点火开关的作用是抑制巡航控制系统的工作电源。当断开点火开关时，巡航控制系统因没有工作电源而不工作。
（ 4）执行器
执行器的作用是将电控单元输出的电信号转变为机械运动以控制节气门的开度。目前使用的执
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行器有两类，即气动式和电动式。
1）气动式执行器。气动式执行器一般是利用进气歧管的真空度来控制节气门动作的。如图 9.4
所示，执行器中的活塞通过连杆与节气门拉杆相连，活塞的动作由压力控制阀通过控制作用在气缸内的真空度来控制，真空度取自进气歧管。
图 9.4 气动式执行 器
当压力控制阀的电磁线圈不通电时，通向进气歧管的通道被阀门关闭，通向大气的通道打开，
在弹簧力的作用下节气关闭，当压力控制阀的电磁线圈通电时，通向进气歧管的通道打开，通向大气的通道关闭，在进气歧管真空度的作用下，活塞通过连杆带动节气门打开。活塞上的作用力随气缸中真空度的变化而变化,而气缸中的真空度则与作用在压力控制阀上的脉冲信号的占空比成正比。
北京切诺基汽车巡航控制系统采用气动式执行器。
(2)电动式执行器。电动式执行器一般利用步进电机或电动机的转动来控制节气门的动作，电动式执行器主要有电磁离合器、步进电机或直流电动机等组成。电磁离合器的作用是控制电动机轴与节气门控制摇臂的结合与分离，提高节气门工作的可靠性。当电磁离合器通电时，电动机轴与节气门控制摇臂结合在一起；当电磁高合器断电时，电动机轴与节气门摇臂分离，步进电机不能带动节气门动作。步进电机的运转由电控单元输出的脉冲电信号控制。
2.巡航控制系统的工作原理
图 9.5 为巡航控制系统原理框图。驾驶员通过控制开关来选择保持恒速、减速、恢复原速、加速等控制功能，并将该控制信号输送给电控单元。当驾驶员选择保持恒速控制功能时，电控单元就记忆下驾驶员设定的目标车速，并据此进行恒速行车控制。设定车速与汽车的实际车速都输入到电控单元的比较电路 (单片机 )中,电控单元根据比较电路的比较结果经补偿电路向执行部件输出控制信号，由执行部件控制发动机增加或减小发动机输出功率，并经变速器、车轮等转变为汽车的驱动力，
从而改变汽车车速或保持汽车车速恒定车速不变。
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图 9.5 巡航控制系统原理框图
由上述可以看出，巡航控制系统是一个闭环控制系统，车速传感器输出的车速信号为反馈信号，
是控制节气门开度的依据。电控单元在控制过程中采用经典的比例积分 (Proportion and Integral
Calculus)调节控制 (又叫 PI 调节控制 )方式，如图 9.6 所示。从理论上讲，利用该闭环调节方式可以将实际车速控制在设定的目标车速上，使实际车速与目标车速之间的误差为零，但在实际控制中不能使控制误差为零。因为当误差为零时，行驶阻力任何微小的变化都会引起节气门开度的变化，经过该闭环控制后，造成瞬时车速不断变化 (但平均车速不变 )，产生所谓的“游车”现象。
图 9.6 巡航控制系统控制原理框图
9.1.3 巡航控制系统的使用
1.典型巡航控制系统丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统
（ 1）巡航控制系统的组成
图 9.7为丰田凌志 LS400 UCF10系列轿车巡航控制系统主要组成部件在车上的位置分布示意图。
该系统主要包括主控开关,I 号车速传感器、巡航控制电控单元、执行器、巡航行驶主指示灯等。该车型巡航控制系统的工作电路如图 9.8 所示，巡航控制系统电控单元插接器的端子用途见表 9.1。
1）号车速传感器。巡航控制系统与发动机微电脑控制系统共用一个车速传感器。车速传感器安装在变速器的输出轴上，并有变速器输出轴上的齿轮驱动，如图 9.9 所示。
车速传感器为电磁感应式传感器，主要由传感器转子、永久磁铁和电磁感应线圈等组成。传感器转子有 4 个齿。当变速器输出轴转动时，通过啮合的齿轮带动传感器转子轴转动。传感器转子也以同样的转速转动。传感器转子在转动过程中，其上的齿不断地靠近和离开传感器，使磁路不断周期性地变化，通过感应线圈的磁通量也不断周期性地变化，感应线圈因此产生了周期性的脉冲信号。
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图 9.7 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车巡航控制系统主要组成部件在车上的位置分布示意图
图 9.8 丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统工作电路
传感器转子每转—圈，便输出 4 个脉冲信号。该脉冲信号被组合仪表内的波形电路转变为更为精确的方形波之后，传送至发动机和 ECT ECU。 ECU 根据这些脉冲信号的频率确定车速，如图 9.10 所
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示。
2）节气门位置传感器。这里的节气门位置传感器的工作原理与发动机电控单元控制系统中节气门位置传感器的工作原理相同。
表 9.1 丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统电控单元插接器的端子用途
端子号 端子符号 用途 端子号 端子符号 用途
10— 1 ETC 发动机和 ECT ECU 12— 2 STP+ 停车灯开关
10— 2 OD 发动机和 ECT ECU 12— 3 SPT- 停车灯开关
10— 3 L 安全电磁离合器 12— 4 N&C 空挡启动开关
10— 4 MO 电机 12— 5 PKB 驻车制动开关
10— 5 E/G 发动机和 ECT ECU 12— 6 BATT 备用电源
10— 6 Pi 巡航主指示灯 12— 7 SPD 转速传感器
10— 7 Tc TDCL 12— 8 CMS 主开关
10— 8 CCS 控制开关 12— 9 CND 接地
10— 9 IDL 节气门位置传感器 12— 10 VR3 位置传感器
10— 10 MC 电机 12— 11 VR2 位置传感器
12— 1 B 电源 12— 12 VR1 位置传感器
图 9.9 1 号车速传感器
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图 9.10 1 号车速传感器电路
3）主控开关。图 9.11 所示为主控开关的工作电路。主控开关全部集中在操纵手柄上。主控开关由四个开关组成，即主开关、取消开关、设定／滑行开关和恢复／加速开关。主开关按钮位于手柄端部，当按下该开关时，仪表板上的巡航控制系统,CRUISE ON-OFF”指示灯亮，表示巡航控制系统进入工作状态。设定／滑行开关用于设定巡航速度，将操纵手柄向下扳动就可以设定巡航车速。
取消开关用于取消巡航控制，向上推则是取消开关位置，朝力向盘方向扳起就是恢恢复／加速开关，
汽车可以恢复到原设定的速度进行巡航行驶
图 9.11 主控开关的工作电路
4）电磁离合器。电磁离合器的作用是根据电控单元输出的信号控制驱动电动机与拧制臂（用于控制节气门开度 )的结合与分离。在巡航控制系统进入工作状态时，电控单元控制电磁离合器结合，
这样当驱动电动机转动时就能够通过控制臂调节节气门的开度。当驾驶员踏下制动踏板时。停车灯开关断开电磁离合器的工作电路,巡航控制系统停止工作； 在拉手制动,实际车速超出巡航车速 15km
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／ h 等工况下，电控单元切断电磁离合器的工作电路，从而切断驱动电动机与节气门之间的联系，
确保车辆的行驶安全。在非巡航控制状态下，电磁离合器也处于断电状态。
图 9.12 所示为电磁离合器的工作电路。拨开执行器的导线插接器，电磁离合器电路断开，此时用手转动控制板，控制板应转动。将蓄电池正极接执行器的端子 5，负极接其端子 4，给电磁离合器通电，此时用手转动控制板，控制板应转不动。
图 9.12 电磁离合器的工作电路
5）驱动电动机。驱动电动机 (即巡航控制执行器 )根据巡航控制系统电控单元输出的信号控制节气门开度，进而调节发动机的输出功率，将车速控制在目标车速。
驱动电动机采用永磁式直流电动机，通过改变电动机内部电流的方向来改变其转动方向。电控单元通过调节其输出脉冲信号的占空比来控制驱动电动机的转速，信号占空比越大，在一个通电周期内导通时间越长，截止时间越短，平均电流就越大，电动机转速也越高；反之，电动机转速越低。
图 9.13 所示为驱动电动机的工作电路。巡航控制电控单元向驱动电动机提供工作电源，控制其转动方向。
图 9.13 驱动电动机的工作电路
当驱动电动机的端子 6 接蓄电池正极、端子 7 搭铁时，驱动电动机带动控制板平稳地向加速侧转动，并且在转动到半开或全开位置时碰到限位开关，切断工作电路，使驱动电动机停止转动。当
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驱动电动机的端子 7 接蓄电池正极、端子 6 搭铁时，驱动电动机带动控制板平稳地向减速侧转动，
并且在碰到限位开关时停止转动。
驱动电动机通过减速装置、电磁离合器、控制臂 (有的叫控制摇臂 )以及其它机械机构与节气门连接起来。在控制臂上安装有位置传感器，用来将控制臂的位置转换成电信号井输入微电脑，提高巡航控制的可靠性和准确性。
6）限位开关。限位开关位于驱动电动机上，分别装在节气门控制臂的两个极限位置（最大加速和最大减速 )上，防止驱动电动机在到达极限位置时仍按原方向转动。
7）电控单元。电控单元一般装在一金属薄板制成的封闭壳体内。巡航控制系统电控单元的功能有,
①记忆设定的巡航车速。当打开巡航控制系统，进入巡航控制状态并设定巡航车速后，电控单元通过车速传感器自动记忆设定的巡航车速。当重新设定巡航车速时，电控单元将消除原设定的车速并记住新设定的车速。
②在巡航控制过程中，电控单元不断接收车速信号和设定车速进行比较、运算。检测汽车车速。
③向驱动电动机输出信号，对电动机的转动方向和转动速度进行控制。
④接收节气门传感器输出的信号，对节气门的开度进行监测。另外，还可对节气门的极限位置进行监控，以提供起止点数据，避免控制失控。
⑤对巡航控制系统进行故障自诊断。
（ 2）巡航控制系统的工作过程
按下巡航控制系统主控开关上的开关后，电控单元的端子 CMS 接地，电控单元据此判断巡航控制系统进入工作状态，并控制仪表板上的,CRUISE MAIN”指示灯亮起来。
如图 9.8 所示，当通过设定／滑行开关设置巡航车速后，电控单元首先控制 3 号端子输出高电位，电磁离合器通电，使驱动电动机和节气门控制臂结合。然后，从 20,21,22 端子接收位置传感器输出的信号，感知控制臂的初始位置，并将此初始位置作为控制的依据。此外，电控单元还通过端子 17 接收车速传感器输出的信号，以便对车速进行控制。
当实际车速低于设定的目标车速时，电控单元控制其端子 4 输出高电位，端子 10 输出低电位，
由电动机带动控制臂增大节气门开度。当控制臂到达电控单元计算或储存的摇动角度时，电控单元控制取消端子 4,10 之间的电位差，电动机停止转动，节气门开度保持不变。如果电控单元检测到车速仍未上升，就会继续控制驱动电动机转动，使节气门开度继续增大。
当实际车速高于设定的目标车速时，电控单元控制其端子 10 输出低电位，端子 4 输出低电位，
驱动电动机向相反方向转动，带动节气门开度逐渐减小。
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两个限位开关在一般情况下是闭合的，当控制臂到达最大加速或最大减速位置时断开。与限位开关并联的二极管的作用是在最大加速或减速位置、限位开关断开时保证驱动电动机
能够通电退出工作状态。
在下列干预情况下巡航控制系统将退出工作状态；
①取消开关接通时；
②用手制动，与之联动的停车制动开关闭合时；
③对于装有自动变速器的汽车．变速器换挡杆位于空挡位置，空挡起动开关闭合时；
④对于装有自动变速器的汽车，踏下离合器踏板，离合器开关闭合时；
在下列情况卜巡航控制系统将自动取消,
①车速低于 40km／ h 时；
②实际车速低于设定的巡航车速且差值大于 16km／ h 时,
在巡航控制过程中，如果需恢复因扳动操纵手柄、踩制动踏板等而消失的设定车速时,
将操纵手柄向上扳动，接通恢复／加速开关即可。但是，如果实际车速低于 40km／ h，汽车车速就不能恢复。
2.北京切诺基汽车巡航控制系统
北京切诺基汽车巡航控制系统的工作电路如图 9.14 所示。
根据接收的巡航控制开关信号、车速信号以及节气门位置传感器信号等进行运算、判断，向伺服装置输出控制信号，将汽车车速控制在目标车速。
图 9.14 北京切诺基汽车巡航控制系统的工作电路
（ 1）恒速控制开关
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当电控单元接收到恒速控制开关关信号后，就进入巡航控制模式。恒速控制开关与微电脑之间有 3 条线路：其中一条线路是恒速控制开关的开／关信号输入线，电控单元通过其端子 49 接收到恒速控制开关信号，表示恒速控制系统已经开始工作；另一条线路是恒速控制开关的车速保持／设定信号输入线，微电脑通过其端子 48 接收到已设定的车速信号；最后一条线路是恒速控制开关的复位
／加速信号输入线，电控单元通过其端子 50 接收到复位／加速信号，表示恒速控制制系统选用以前设定的转速。
（ 2）车速传感器
车速传感器安装在分动箱的延长部位,ECU 根据车速传感器输出的信号确定车速和汽车行驶里程。图 5.15 所示为车速传感器的工作电路。传感器与电控单元之间有两条线路：其中一条是传感器输出信号线，传感器通过端子 47 向电控单元输入传感器信号，电控单元据此可计算出汽车车速和行驶里程；另一条为传感器的搭铁线。
图 9.15 车速传感器的工作电路
（ 3）节气门位置传感器
节气门位置传感器装在节气门体上，用来检测发动机的工作作状况 (即怠速下况、部分负荷工况以及加、减速工况 )。电控单元根据节气门传感器输出的信号调整喷油量和点火正时。如果车上装有自动变速器，该信号还用于控制自动变速器的工作。
（ 4）电控单元
电控单元在巡航控制模式下接收车速，节气门位置、巡航控制开关等信号，并控制巡航控制伺服装置的工作 (即控制真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路 )，从而自动调节节气门开度，将车速控制正设定值。
（ 5）巡航控制伺服装置
巡航控制伺服装置的工作电路如图 9.16 所示。电控单元分别通过其端 33 与端子 53 来控制真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路，实现恒速控制。巡航控制伺服装置由膜片、弹簧和三个电磁阀等组成，如图 9.17 所示。膜片通过拉杆与节气门相连。膜片与外壳形成的腔室的真空度由三个电
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磁阀控制。在不通电的情况下，真空电磁阀关闭，通风电磁阀从清除电磁阀打开。腔室通过打开的通风电磁阀和清除电磁阀与大气相通，腔室内、外气压相同，无真空度，膜片在弹簧的作用下保持原位不动。
图 9.16 巡航控制伺服装置的工作电路
当接通巡航控制开关并设定行驶速度后，巡航控制伺服装置的电源电路接通此时，流过清除电磁线圈的电流直接接地形成回路，电磁阀动作，将清除阀门关闭。
图 9.17 巡航控制伺服装置的外形及结构示意图
如果此时实际车速低于设定车速，则电控单元将输出信号，接通真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路，两电磁阀动作，通风电磁阀阀门关闭，真空电磁阀阀门打开。而真空阀又通过一真空管与进气歧管相连，将进气歧管的真空度引至伺服装置的腔室，吸动膜片，带动拉杆节气门，节气门开度增大，车速提高。当车速达到设定值时，电控单元控制切断真空电磁线圈的接地电路，使真中阀关闭。此时，伺服装置腔室内的真空度保持不变，节气门位置也因此而固定，汽车车速保持恒定。
当实际车速高于设定车速时，电控单元将切断通风电磁线圈的接地电路，通风电磁阀打开，大
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气进入腔室，腔室内的真空度下降，膜片在弹簧的作用下复位，带动节气门减小开度，使汽车车速下降。当车速下降到设定车速时，电控单元又接通通风电磁线圈的接地电路，使通风电磁阀关闭，
腔室内的真空度又保持恒定，使汽车保持恒速运行，如此往复，即可根据汽车行驶阻力的变化而自动将车速调节在恒定值，从而实现了恒速控制。
在行驶过程中踩下制动踏板时，制动开关断开，切断三个电磁阀的工作电路，使三个电磁阀恢复常态，腔室内的真空度消失，巡航控制伺服装置失去对节气门的控制作用，汽车又进入人工控制状态，当制动完毕时，制动开关又闭合、此时，若按下恢复开关，汽车又将进入由电控单元控制的巡航控制状态，当断开速度控制开关（巡航控制开关 )时，巡航控制状态就消除，进入人工控制状态。
9.2 电子控制悬架系统
9.2.1 概述
汽车悬挂系统是车架与车桥之间的弹性连接传力装置,其作用是把车架与车桥弹性地连接起来，
用于缓冲和吸收车轮在不平道路上行驶时所产生的冲击和振动，保证汽车行驶的平顺性。
汽车悬挂系统可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统两大类。非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮安装在—根整体式车轴的两端，车轴则通过弹性元件与车架或车身相连接，如图 9.18(a)所示。
这种悬挂系统的缺点是当一侧车轮因道路不平而跳动时，将影响另一侧车轮的工作。非独立悬挂系统主要用于承载负荷大的客车和货车。独立悬挂系统是指两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端，
每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连，如图 9.18(b)所示。这种结构的优点是当一侧车轮跳动时对另一侧车轮不产生影响，乘坐舒适性和操纵稳定性都较好，而且可以降低汽车重心，为紧凑布置提供了条件。独立悬挂系统主要用于轿车。
图 9.18 悬挂系统的示意图
汽车悬挂系统主要由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成，如图 9.19 所示。
弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲和抑制不平路面所引起的冲击。常用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧以及气体弹簧等，其中气体弹簧是在密封的容器中充入压缩空气和油液，利
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用气体的可压缩性实现弹簧作用的，这种弹簧的刚度是可变的。
图 9.19 汽车悬挂系统组成示意图
气体弹簧有有空气弹簧和油气弹簧两种，分别如图 9.20（ a） （ b）
减振器的作用是的悬挂系统的上下作用施加适当的阻力，衰减车身与车架的振动，吸收—部分来自路面的冲击，改善汽车行驶的平顺性。
图 9.20 气体弹簧
目前常用的的液力减振器利用液体流动阻力来消耗振动的能量，其结构如图 9.21 所示。带有活塞的活塞杆插入筒内，筒内充满油液，活塞上有节流孔，活塞杆伸缩时油液通过节流孔。减振器作伸缩运动时，只有粘性的油液通过节流孔产生阻力，利用活塞动作的速度改变阻尼力。减振器若缓慢动作，则阻力小；若快速动作，就会产生很大的阻尼力。节流孔越大，则阻尼力越小；而油液粘度越大，阻力越大。
目前汽车上主要采用双向作用式减振器，如图 9.22 所示，其主要组成部分有储油缸筒。带有伸张阀和流通阀的活塞、带有压缩阀和补偿阀的下支座，流通阀和补偿阀是单向阀，其弹簧很软，较小的油压即可使阀打开或关闭。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较硬，预紧力较大，需要较大的油压才能打开，而当油压稍有降低时阀门立刻关闭。
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图 9.21 液力减振器的工作原理
图 9.22 双向作用式减振器
双向作用式减振器的的工作过程可分为压缩和伸张两个行程。减振器在压缩和伸张两个行程内均起减振作用。在压缩行程 (即车轮靠近车架，减振器被压缩 )中，活塞下移，其腔室容积减少，油压升高，这时油液经过流通阀进入活塞上腔室。由于活塞杆占去上腔一部分容积，故上腔增加的容积小于下腔室的容积，使下腔室油液不能全部流入上腔室，而多余的油液则压开压缩阀进入储油缸筒。
由于流通阀和压缩阀的弹簧较软，通道较大，油液流动的阻尼力并不太大，所以在压缩行程中能使弹簧充分发挥缓冲作用。在伸张行程中，活塞上移，其上腔室容积减小，油压升高。这时，上腔室油液推开伸张阀流入下腔室。同样，活塞杆的存在致使下腔室形成一定的真空度，储油缸筒内的油液在真空度的作用下推开补偿阀补偿到下腔室。由于伸张弹簧的刚度和预紧力比压缩力大，且伸张
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行程时油液通道截面积也比压缩行程小，所以减振器在伸张行程内的最大阻尼远远超过了压缩行程内的最大阻尼。减振器这时充分发挥减振作用，保护钢板弹簧不被拉坏。
汽车悬挂系统直接影响到汽车的平顺性和操纵稳定性。所谓汽车的行驶平顺性是指汽车在不平的路面上行驶的过程中，保持驾驶员和乘员乘坐舒适或所载货物完好的能力。所谓汽车的操纵稳定性是指汽车按转向机构规定的方向行驶的能力 (即操纵性 )和在外界因素干扰下保持原方向行驶的能力 (即稳定性 )。
在设计汽车悬挂系统时，为保证行驶平顺性，应使车身自然振动频率 (又叫系统固有频率 )尽可能地接近人体所习惯的垂直振动频率。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率，大约为 1～ 1,6Hz，而车身自然振动频率是由悬挂刚度和悬挂弹簧所支承的质量决定的。假如把汽车看成个一在弹性悬挂系统上作单自由度振动的质点，根据力学知识可知自然振动频率为,
l
g
M
c
f
ππ 2
1
2
1
== （ 9.1）
式中 g 为重力加速度； l 为悬挂垂直变形 (挠度 )； M 为悬挂簧载质量； c 为悬挂刚度，指车轮中心相对于车架和车身向上移动单位距离所需要作用于悬挂系统上的垂直载荷，即 c=Mg／ l
由自然振动频率公式叫以看出，当悬挂刚度 c 一定时，自然振动频率随簧载质量的文化而变化。
若要使自然振动在簧栽质量变化 (比如乘员人数变化、载货质量变化 )时保持不变，使汽车有较好的行驶平顺性，则应使悬挂刚度 c 随簧载质量的变化而变化。
在设置汽车悬挂系统时，保证行驶平顺性和操纵稳定性的措施是相矛盾的。比如，为了保证乘坐舒适性，悬挂刚度应尽可能小，以使自然振动频率更接近人体习惯的垂直振动频率，但悬挂刚度越小，悬挂的垂直变形就越大，在汽车行驶过程中由于路面的颠簸而使车体产生的位移就越大，汽车在行驶过程中的操纵稳定性就越差。若悬挂刚度越大，在路面颠簸时车体的位移就越小，操纵稳定性越好，但乘员在行驶过程中的颠簸就越严重，打驶的平顺性就越差。
在传统悬挂系统设计时，为同时兼顾行驶平顺性和操纵稳定性，常常根据车辆的用途等确定一个折衷方案，以保证在某个簧载质量下的行驶平顺性和操纵稳定性。但传统悬挂系统的悬挂刚度不能随簧载质量的变化而变化，不能在各种行驶路面、各种载重质量以及各种车速等行驶条件得到最优的行驶平顺性和操纵稳定性。为此，人们研制开发了电控单元控制悬挂系统。
电控单元控制悬挂系统可根据路面条件、载重质量、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振器阻尼力以及车身高度，从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平顺性和操纵稳定件。
电控单元控制悬挂系统的主要优点有,
①可以将弹簧刚度设计得很小，以使车身的自然振动频率尽可能的低，保证汽车正常行驶时乘
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坐的舒适性。
②可以将汽车悬挂抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，以提高汽车的操纵稳定性，使
汽车的行驶安全性明显提高。
③可以在车轮碰到障碍物 (如砖，石等 )时，将车轮快速提起，避开障碍物，提高汽车的通过性。
④可以在汽车载荷变化、在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变,
⑤可以防止汽车制动时车头的下冲。
⑥可以避免汽车转弯时车身向外倾斜，提高汽车转弯时的操纵稳定性。
⑦可以减小车轮跳离地曲的倾向，提高车轮与地面间的附着力。
9.2.2 电子控制悬挂系统的组成、结构与工作原理
1.电子控制悬挂系统的组成
图 9.23 所示一电子控制空气悬挂系统，该系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、
带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关悬挂用微电脑等组成。
图 9.23 电子控制空气悬挂系统
1.空气压缩机,2.空气电磁阀； 3.干燥器； 4.节气门位置传感器； 5.前右车身高度传感器,6.带有减 g：弹簧,7.悬挂控制执行器； 8.转向传感器； 9.停车灯开关； 10.TEMS 指示灯； 11.电子多点视频器；,控制开关； 13.号高度控制阀； 14.号高度控制阀； 15.显示器用微电脑,16.诊断用接线柱,17,高度传感器； 18.悬挂用微电脑； 19.空气管道； 20 车速传感器； 21.前左车身高度传感器
空气压缩机的作用是输出压缩空气，是悬挂系统的动力源。空气压缩机由直流电机驱动。空气压缩机输出压缩空气经干燥器后通过空气管道、空气电磁阀输送到空气弹簧的主气室。车身高度传感器用来检测车身高度的变化，将车身高度转变为电信号并向电控单元输送。电控单元根据车身高度传感器输出的信号以及其他开关信号对车身高度、悬挂刚度等进行控制，悬挂控制执行器的作用是根据电控单元输出的指令调节悬挂刚度。 空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制车身高度，
带有减振器的空气弹簧是悬挂系统的执行机构，悬挂控制执行器、空气电磁阀最终通过该空气弹簧
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实现对车身高度、悬挂弹簧刚度的控制。
2.电子控制悬挂系统各主要组件的结构
电子控制悬挂系统中的车速传感器、制动开关等信号装置的结构和工作作原理与自动变速器中车速传感器和制动开关等的结构、工作原理基本相同，本节不再赘述。
（ 1）车身高度传感器
车身高度传感器的作用是检测车身高度的变化,将车身高度直转变为电信号并向电控单元输入，
作为车身控制的主要依据。其实，车身高度是通过检测汽车悬挂装置的位移来确定的。车身高度传感器的安装位置如图 9.24 所示。车身高度传感器固定在车架上不动，传感器的连杆通过拉紧螺栓与后悬挂臂连接。当车身高度变化时，悬挂臂上上下摆动，从而通过拉紧螺栓带动传感器连杆摆动，
传感器连杆摆动时，传感器内部便产生出反映车身高度变化的电信号。目前，汽车多用光电式车身高度传感器。
图 9.24 车身高度传感器
如图 9.25 所示，光电式车身高度传感器主有要光电耦合元件、遮光板、旋转轴以及连杆等组成。
光电耦合元件是指配对的发光二极管和光敏晶体管，共有 4 组。遮光板位于发光二管和光敏晶体管之间，在其上面固定位置处加工出若干个槽。遮光板、旋转轴和连杆固定在一起，由连杆带动着旋转。
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图 9.25 光电式车身高度传感器的原理图
当连杆带动遮光板转动到某—位置时，如果发光二极管发出的光线正对遮光板的槽，则光线通过槽照射到与其对应的光敏晶体管上，光敏晶体管导通；如果发光二极管发出的光线没有对准遮光板的槽，则光线便被遮光板遮挡住，不能照射到光敏晶体管上，光敏晶体管截止。遮光板位于不同的位置时,4 个光敏晶体管的导通、截止情况就不同，根据这 4 个光敏晶体管导通、截止情况的组合就可以确定遮光板的位置，也就可以确定出车身高度。
图 9.26 所示为车身高度传感器的原理电路。表 9.2 给出了车身高度传感器光敏晶体管的工作组合。
图 9.26 所示为车身高度传感器的原理电路
表 9.2 车身高度传感器光敏晶体管的工作组合。
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光敏晶体管的工作情况 车
高 SH1 SH2 SH3 SH4
车高
范围
计算机
判断结果
OFF OFF ON OFF 15
OFF OFF ON ON 14
ON OFF ON ON 13
高
低
ON OFF ON OFF 12
高
低
ON OFF OFF OFF 11
ON OFF OFF OFF 10
ON ON OFF OFF 9
ON ON OFF OFF 8
ON ON ON OFF 7
ON ON ON OFF 6
OFF ON ON OFF 5
OFF ON ON OFF 4
OFF ON OFF OFF 3
OFF ON OFF ON 2
OFF OFF OFF ON 1
高
低
OFF OFF OFF OFF 0
高
正常
低
过低
（ 2）车身高度控制执行器
图 9.27 所示为丰田汽车公司电控单元控制悬挂系统 (TOYOTA Electronic Modulated Suspension,
图 9.27 TEMS 车身高度控制系统
TEMS)的车身高度控制系统。该系统中车身高度控制执行装置主要有电动压缩机、空气电磁阀、干燥器以及空气弹簧等组成。电动压缩机是电动机和压缩机的组合，用于产生压缩空气。干燥器的作
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用是滤去压缩空气中的水分，避免水分进入空气弹簧的气室。干燥器各积存的水分会在空气弹簧收缩时随着排出的气体排出。空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制进气阀向空气弹簧主气室充气，或控制排气阀打开，使空气弹簧主气室中的气体排出。
当电控单元输出车身升高的控制指令时，便控制空气电磁阀打开由压缩机通向空气弹簧的进气道，压缩机产生的压缩空气经干燥器流向空气弹簧，在压缩气体的作用下空气弹簧伸长，车身升高；
当微电脑输出车身降低的控制指令时，便控制空气电磁阀打开排气口，空气弹簧主气室中的压缩气体经该排气口排放到大气中，空气弹簧内的气体量减小，空气弹簧收缩，车身降低。
图 9.28 所示为日本富士汽车空气悬挂系统车身高度控制执行装置。该装置主要有空气压缩机、
储气罐、电磁阀和空气弹簧等组成。空气压缩机产生的压缩空气经干燥器后进入储气罐，储气罐内的气体压力调压阀调节。干燥器内装有硅胶，用来吸收压缩空气中的水分。当排气打开，压缩空气排气阀排出时，通过抽气喷嘴从干燥器内将潮湿气雾抽出并排放出去。
图 9.28 日本富士汽车空气悬挂系统车身高度控制执行装置
当电控单元输出车身升高的控制指令时，便控制电磁阀和进气阀通电打开，来自储气罐的压缩空气经进气阀进入空气弹簧的主气室，在压缩气体的作用下空气弹簧伸长，车身升高：当需要保持车身高度不变时，电磁阀便控制空气弹簧内的气量保持不变；当需要降低车身高度时，微电脑便控制空气压缩机停止工作，同时使电磁阀和排气阀也都通电打开，空气弹簧主气室内的气体经排气阀排出，车身下降。
（ 3）空气悬挂刚度调节装置
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空气悬挂刚度调节装置主要由刚度调节阀和悬挂控制执行器组成。空气悬挂的基本构造如图
9.29 所示，其上端与车身相连，下部与车轮相连。悬挂的内部腔室被分为两部分，即主气室和辅气室，主、辅气室之间没有气体通道。当车身与车轮之间产生相对运动时，主气室的容积便发生变化，
压力也发生变化，主、辅气室之间的气体便相互流动。通过改变主、辅气室之间通道截面积的大小，
可以改变主气室被压缩的空气量，进而使空气悬挂的刚度随之变化。
图 9.29 空气悬挂的基本构造
主、辅气室之间通道截面积的大小由刚度直调节阀来调节，如图 8-30 所示。刚度调节阀位与主,
图 9.30 刚度调节阀
辅气室之间，调节阀的气阀体有大、小两个通道，位于阀体中央的阀芯与气阀控制杆连接在一起，
当气阀控制杆转动时，便带动阀芯转动。气阀芯的气道正对阀体上的大通道时，主、辅气室之间的通道截面积大，气体流量也大，相当于参与工作的气体容积大，此时悬挂系统的刚度低，处于“软”
状态；当阀芯的气道正对阀体上的小气道时，主、辅气室之间的通道截面积小，气体流量小，悬挂
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刚度增大一些，处于“中”状态；当阀芯上的气道被阀体遮挡住时，主、辅气室之间的通道被堵塞，
无气体流动，被压缩的气体容积最小，只有上气室的气体被压缩，此时悬挂的刚度最大，处与“硬”
状态。
刚度调节阀的工作由悬挂控制执行器根据电控单元输出的指令进行控制。悬挂控制执行器调节器主要有步进电机、小齿轮、扇形齿轮、刚度调节杆、电磁线圈以及制动杆等组成，如图 9.31 所示。
步进电机通过齿轮机构驱动刚度调节杆转动，进而带动刚度调节阀的阀芯转动。
图 9.31 悬挂执行器
如图 9.32 所示，步进电机的转子为永久磁铁，定子上有两对磁极。定子通电状况不同时，磁极的极性不同，转子的转角也不同。当在 A-B 绕组中加上正向电流 (A 端接正极,B 端接负极 )时，转子处于“低”位；当 A-B 绕组不通电,C-D 绕组通电时，转子处于“高”位；当 A-B 接反向电流时，
左、右磁极磁性相反，转了处于“中”位。
图 9.32 步进电机的工作原理图
电磁线圈的作用是通过制动杆锁定齿轮机构，保持悬挂系统的参数 (刚度和阻尼系数 )稳定。当电磁线圈控制的电磁制动开关松开时，制动杆处于扇形齿轮的滑槽内，扇形齿轮可以转动，悬挂系统的参数可以根据需要改变。当电磁制动开关吸合时，制动杆往回拉，齿轮系处于锁定状态，各转阀
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均不能转动，悬挂系统参数保持相对稳定。
（ 4）悬挂系统阻尼调节装置
阻尼调节装置是通过改变阻尼孔的大小来改变悬挂系统的阻尼力的。
1）机电式阻尼调节装置。图 9.33 所示为一机电式阻尼调节装置，它主要由阻尼调节执行机构和减振器两大部分组成。阻尼调节执行机构位于减振器的上部，可以驱动减振器中的回转阀转动，
以改变阻尼孔的大小。
阻尼调节执行机构主要由直流电动机、减速齿轮、挡块以及电磁铁等组成。直流电动机用于驱动回转阀的转动 ;挡块用于限制减速齿轮的旋转，挡块的工作由电磁铁控制。
电控单元控制电动机和电磁铁的通电状态，通电状态不同时齿轮的旋转角度也不同，使减振器的阻尼力也不同，如图示 9.34 和表 9.3 所示。
图 8-35 所示为—、三级可调式减振器。减振器的阻尼通过活塞杆和回转阀来调节。回转阀与阻尼调节杆连接在一起，并随阻尼调节杆旋转。回转阀上有三个阻尼孔，它们沿圆周方向分布在不同的角度，并且分别处于图中 A-A,B-B,C-C 三个不同的高度位置。活塞杆固定不动，在 A-A,B-B、
C-C 三个高度位置上同样加工出通道，但这三个通道处于圆周上的同一个角度。
图 9.33 机电式阻尼调节装置
图 9.34 阻尼调节装置工作原理 图
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表 9.3 阻尼调节装置的工作状态
电动机 现在的角度 驱动角度
正极 负极
电磁铁
－ 软 － ＋ OFF
－ 运动 ＋ － OFF
软 硬 ＋ － ON
运动 硬 － ＋ ON
当阻尼调节杆驱动回转阀处于图 9.32(b)所示右位时,A-A,B-B,C-C 三个截面上的阻尼孔全部被堵塞，只有下面的主阻尼孔工作，因此此时阻尼最大，减振器处于“硬”状态，当回转阀从“硬”
状态位置顺时针转转动 60 度时,B-B 截面的阻尼孔打开,A— A,C-C 两截面上的阻尼孔仍旧关闭。
此时由于多了一个阻尼孔参加工作，因此减振器阻尼孔减小，处于中间状态，又称“运动”状态。
当回转阀从“硬”状态位置逆时针转动 60 度时,A-A,B-B,C-C 三截面的阻尼孔全部打开，全部参加工作，此时阻尼最小，减振器处于“软”状态。
机电式阻尼调节装置的工作由电控单元内存程序根据车速传感器、加速度传感器以及转向传感器等输出的反映的车辆行驶状态的信号进行控制。
图 9.35 三级可调式减振器
2）压电式阻尼调节装置。压电式减振器由压电传感器、压电执行器和阻尼力转换阀三部分组成，如图 9.36（ a）所示。
压电传感器和压电执行器是根据压电元件的压电效应制成的。当在压电元件上施加外力时，压电元件内部产生极化现象，在其两个表面出现异性电荷，产生电压，这种现象叫压电正效应；当给
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压电元件施加电压，则在压电元件上将将引起位移，这一现象叫压电负效应。压电传感器根据压电正效应工作的，而压电执行器则是根据压电负效应工作的。
图 9.36 压电式减振器
压电传感有五层压电元件，每层厚度为 0.5mm。压电传感器在受到压力作用时，大约在 2μs 的时间内就叫可产生电信号。压电执行器由 88 个压电元件组成，当对压电执行器加上电压后，在大约
5s 的时间内就会产生 50μm 左右的位移。
当汽车在凸凹不平的路面上行驶时，路面振动产生的作用力作用在压电传感器上，压电传感器在短时间内产生电压信号并向微电脑输送。微电脑接收到该电压信号后，立即向压电执行器施加电压，使其产生 50μm 左右的位移。该位移经推杆等放大后，推动阻尼变换阀动作，打开阻尼孔，减小阻尼力，减轻车身的振动，提高乘坐舒适性，如图 9.36(c)所示。当撤去加在压电执行器上的电压后，压电执行器的位移消失，阻尼变换阀关闭阻尼孔，阻尼力恢复，如图 9.36(b)所示。
压电式减振器从颠簸出现到阻尼力变换阀动作仅需几毫秒，具有很高的响应能力，可以提高车辆在粗糙或不平的路面上行驶时的乘坐舒适性。
3.电子控制悬挂系统的工作原理
在汽车行驶过程中，电控单元不停地接收车身高度传感器、加速度传感器 (即油门动作传感器 )、
制动传感器、转向传感器以及车速传感器输出的信号，并进行运算、分析和判断，最终向并执行器输出控制信号，控制车身高度和悬挂刚度。
当需要升高车身时，电控单元便控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室，空气弹簧
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伸长，车身高度升高；当需要降低车身高度时，电控单元便控制空气电磁阀使主气室中的压缩空气排放到大气中，空气弹簧被压缩，如图 8-37 所示。
图 9.37 车身高度的调节
当需要改变悬挂刚度时，电控单元通过悬挂执行器来控制空气弹簧主、辅气室之间的连通阀，
从而改变主、辅气室之间的气体流量，进而改变悬挂系统的弹簧刚度。
当需要改变减振器的阻尼力时，电控单元便控制减振器的阻尼力调节装置工作，调节减振器的阻尼力。阻尼力的调节方式因车型而变，比如丰田花冠 COROLLA 轿车的电子控制空气悬挂系统采用驱动减振器振阻尼力调节杆调节阻尼孔的开闭,进而改变减振器的阻尼力； 雪铁龙 CITROEN-Xsara
轿车则通过电磁阀控制油液管路中的节流小孔来改变减振器的阻尼力。
一般地，在下列情况下需对车身高度进行控制 (以丰田花冠 COROLLA 轿车为例 ),
①当车速高于 90km／ h 时，将车身高度降低一级，以减小风阻，提高行驶稳定性。当车速降低到某值 (如 60km／ h)时，车高恢复原状。
②当汽车连续在坏路面上行驶，车身高度信号持续 2.5s 以上有较大变动且超过规定值
时，车身高度将升高一级，使来自路面的突然抬起感减弱，并提高汽车的通过性能。
③当汽车在连续坏路上行驶且车速 40~90km／ h 之间时，车身高度将调至高值，以减小路面不平感，确保足够的离地间隙，提高乘坐的舒适性。
④当汽车在连续坏路面上行驶且车速高于 90km／ h 时，车身高度将调至中间值 (标准值 )，以避免车身过高对高速行驶稳定性产生不利影响。
⑤当汽车处于驻车状态时，将车身高度调到低值，以保持良好的驻车姿势。
一股地，在下列情况下需对弹簧刚度和阻尼力进行控制 (以丰田花冠 COROLLA 轿车为例 ),
①当车速低于 20km／ h 且加速度较大时 (急起步加速 )，微电脑通过执行器提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抵消车身的后坐趋势。
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②当汽车急转弯时，电控单元通过执行器对弹簧刚度和减振器阻尼力进行调节，以抵消
车身侧倾趋势。
③当汽车车速速高于 60km／ h 情况下紧急制动时，微电脑通过执行器提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抵消车身前部下冲的趋势。
④当汽车以高于 110km／ h 的车速行驶时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到
中间值，以提高高速行驶时的操纵稳定性。
⑤当汽车在 30～ 80km／ h 范围内行驶时,如果前轮车身高度传感器检测到路面有小凸起 (如前轮通过混凝土路面接缝等 )，则在后轮通过该凸起之前，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到最低值，以提高乘坐舒适性。
⑥当汽车在 40～ 100km／ h 范围内行驶时，如果前轮车身高度传感器检测到路面有较大的凸起
(如前轮通过损坏的铺砌路面等 )时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节中间值，以减轻车体的前而颠簸、振动等动作的幅度，以提高乘坐舒适性和汽车通过性。当汽车车速超过 100km／ h 且通过较大凸起时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到最高值。
当汽车在良好路面上行驶时，弹簧刚度和减振器阻尼力由驾驶员开关选择。
4.设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统
图 9.38 所示为—设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统。读系统的传感器主要有速度传感器、车身高度传感器、纵向加速度传感器以及路况预测传感器等；执行器主要有电磁控制阀和选择阀：车身与车轮之间的悬挂装置有悬挂弹簧和单向液压执行器；储压器内充有气体，在工作时起弹簧的作用。上节流孔的直径小于副节流孔，两个节流孔用于控制减振阻尼力，当选择阀不通电时，
只有主节流孔工作，减振阻尼力大；当选择阀通电时，副节流孔进入工作状态，主节流孔和副节流孔同时工作，减小了减振器阻尼力。
图 9.39 所示为日产汽车公司生产的设置有路
况预测传感器 (即声纳系统 )的汽车，其声纳系统设置在汽车前部，主要用于检测车辆前下方是否行有凸起物及凸起物的大小。路况预测传感器输出的信号电压与路面凸起物的大小成正比。如图
9.40 所示，电控单元控制系统设定一个低阈值 V1 和高阈值 V2，只有当路况预测信号位于 V1 和 V2
之间时，电控单元才输出一个打开选择阀的控制信号。如果不设置低阈值 V1 而完全按照传感器输出的信号进行控制，则悬挂系统的阻尼变化就会过于频繁；如果不设定高阀值 V2，则车辆在通过一个很大的凸起物时就会因悬挂系统阻尼系数调节得过低而产生很大的冲击力，使悬挂底部与车桥之间产生刚性碰撞。
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图 9.38 设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统
1.油箱； 2.油泵,3.滤清器,4.单向阀,5.储压器 6.电磁控制阀,7.回油管,8.油管； 9.副节流孔 10.选择阀； 11.储压器； 12.主节流孔； 13.油压腔； 14.单向液压执行器,15.车轮,16.悬挂弹簧
图 9.39 设置有路况预测传感器 (即声纳系统 )的汽车
图 9.40 路况预测传感器输出曲线
在汽车行驶过程中，电控单元根据各传感器输入的信号进行分析和判断，对设置在车轮上的控
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制阀和选择阀进行控制，实现弹簧刚度、减振阻尼和车身高度的控制。
在车辆正常行驶时，电控单元关闭选择阀，使液压执行器的油压腔通过主节流孔与储压器相通，
此时可吸收并降低因路不平而引起的较小振动，当车辆在有凸起物的路面上行驶时，电控单元根据车速传感器输入的信号估算出检测到的凸起物大小和以实际车速通过凸起物的滞后时间，并在车轮通过凸起物时打开选择阀，减小悬挂的阻尼力；待车轮通过凸起物后，又控制选择阀关闭，将悬挂阻尼力恢复到原值。这样在车轮通过凸起物时，悬挂的阻尼系统只作了短暂变化，提高了汽车行驶稳定性。
9.2.3 典型汽车电子控制悬架系统
介绍丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车所采用的电子调节空气悬挂系统。
图 9.41 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统中各元件在车上的安装位置
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1.丰田凌志 US400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的组成
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统主要有车身高度传感器、主节气门位置传感器、转向传感器，高度控制压缩机、排气阀、干燥器,1 号高度控制阀,2 号高度控制阀、前悬挂控制执行器，后悬挂控制执行器,1 号高度控制继电器,2 号高度控制继电器、悬挂控制 ECU、
停车灯开关,LRC 开关、高度控制开关、高度控制 ON／ OFF 开关，车速传感器以及 IC 调节器等组成。丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统中各元件在车上的安装位置如图 9.41
所示。
LRC 开关（ LEXUS 驾驶开关 )的作用是控制悬挂控制执行器的工作，对减振器的减振力和气压缸在的弹簧刚度进自动控制。 LRC 开关拨到,SPORT”侧时接通，系统进入“高速行驶自动控制”
状态； LRC 开关拨到,NORM”侧时断开，系统进入“常规自动控制”状态。
当高度控制 ON／ OFF 开关在,OFF”位置时，该电路接通，电子控制空气悬挂系统可以对车身高度进行自动控制；当高度控制 ON／ OFF 开关在,ON”位置时，电路断开，电子控制空气悬挂系统不进行车身高度控制。
高度控制开关拨到,NORM”侧时断开，拨到,HIGH”侧时接通，悬挂控制 ECU 检测到高度控制开关的状态后，则相应地使车辆升高或降低。
2.丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路
丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路如图 9.42 所示，该电子调节空气悬挂系统控制单元的端子功能如表 9.4 表示。
3.丰田凌志 LS400 UCIFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制功能
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统主要有车身高度控制、悬挂刚度控制和减振器减振力控制三项控制功能。电子调节空气悬挂系统中储存有弹簧簧作用的压缩空气，即空气弹簧。空气弹簧的“刚度”和车辆高度小由控制系统根据车辆的行驶状态进行自动调整；同样，减振器的减振力也有控制系统进行控制，以抑制车辆倾斜、制动时前部栽头以及高速行驶过程中后部下坐等车辆姿态变化，这样就可以保证乘坐的舒适性和行驶的操纵稳定性。丰田凌志 LS400 UCF10
系列轿车电子调节空气悬挂系统的具体控制项目见表 9.5。
1）车身高度控制
悬挂控制 ECU 根据车身高度传感器输入的信号，通过高度控制阀实现对车身高度的控制。
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气息挂系统采用光电式车身高度传感器。该传感器
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图 9.42 丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路
在前左、前右、后左、后右等位置共设置了 4 个车身高度传感器，每个传感器有一个带槽孔的圆盘和 4 对遮光板组成，而且圆盘与连杆组合在一起，并在连杆的带动下转动。圆盘在发光二极管与每个遮光器的光敏晶体管之间旋转,高度传感器利用遮光器的通／断信号的输出组合 (16 个选择脉冲信号 )来检测车辆的高度,并将它们转换为串行数据输送给 ECU。 图 9.43 所示为丰田凌志 LS400 UCF10
系列轿车电子调节空气悬挂系统车身高度传感器的工作电路。当点火开关接通时，悬挂控制 ECU 便
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通过其 MRLY 端子 (见图 9.42)控制 2 号高度控制继电器工作,接通 4 个车身高度传感器的电源电路，
车身高度传感器开始向悬挂控制 ECU 输送车身高度信号。
表 9.4 丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统控制单元的端子功能
序号 代号 连接对象 序号 代号 连接对象
1 SLFR 1 号右高度控制阀 33 空
2 SLRR 2 号右高度控制阀 34 CLE 高效控制连线器
3 RCMP 1 号右高度控制继电器 35~37 空
4 SHRL 左后车身高度传感器 38 RM- 压缩机电动机
5 SHRR 右后车身高度传感器 39 +B 悬挂控制执行器电源
6 SHFL 左前车身高度传感器 40 IGB 高度控制电源
7 SHFR 右前车身高度传感器 41 BAT 备用电源
8 NSW 高度控制 ON/OFF 开关 42 空
9 空 43 SHLOAD 高度控制传感器
10 TSW LRC 开关 44 SHCLK 高度控制传感器
11 STP 停车灯开关 45 MRLY 2 号高度控制继电器
12 SLFL 1 号左高度控制阀 46 VM 高度控制“HI”指示灯
13 SLRL 2 号左高度控制阀 47 VN 高度控制“NORM”指示灯
14~19 48 空
20 DOOR 门控灯开关 49 FS+ 前悬挂控制执行器
21 HSW 高度控制开关 50 FS- 前悬挂控制执行器
22 SLEX 排气阀 51 PCH 前悬挂控制执行器
23 L1 发动机和 ECT ECU 52 IG 点火开关
24 L3 发动机和 CET ECU 53 GND ECU 接地
25 Tc TDCL 54 -RC 1 号高度控制继电器
26 Ts 检查连接器 55 SHG 车身高度传感器
27 SPD 车速传感器 56~58 空
28 SS2 转向传感器 59 VS LRC 指示灯
29 SS1 转向传感器 60~61 空
30 RM+ 压缩鸡电动机 62 RS+ 后悬挂控制执行器
31 L2 发动机和 ECT ECU 63 RS- 后悬挂控制执行器
32 REG IC 调节器 64 RCH 后悬挂控制执行器
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表 9.5 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的具体控制项目
控制项目 功能
防侧倾控制
使弹簧刚度变为“坚硬”状态，其目的是抑制车辆侧倾，从而使车辆姿态变化降低到最低程度，以改善车辆行使的操纵性
防载头控制
使弹簧刚度和减振力控制变为“坚硬”状态，以抑制车辆制动时栽头
防下坐控制
使弹簧刚度和减振力控制变为“坚硬”状态，以抑制车辆加速时发生后坐现象
高车速控制
使弹簧刚度变为“坚硬”状态，减振力变为“中等”状态，以改善车辆加速时的稳定性和操纵性
不平路面控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以改善车辆在不平路面上行驶时乘坐的舒适性
颠动控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以抑制车辆在不平路面上行驶的颠动
弹簧刚度和减振力控制
颠簸控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以抑制车辆在不平路面上行驶时发生颠簸,
自动高度控制
不管乘客多少，行李多重，均能使车辆保持在某一恒定高度。操作高度控制开关，使车辆目标高度变为“正常”或“高”的状态
高车速控制
当高度控制开关在,HIGH”位置时，车辆高度会降到,NORM（正常）,状态，从而改善车辆高速行驶时的气动性和稳定性
车辆高度控制
点火开关 OFF 控制
当点火开关断开后，由于乘客和行李重量变化而使车辆的高度变为高于目标高度时，能使车辆下降到目标高度，从而改善了车辆驻车姿态
压缩机用于产生压缩空气，是车身高度控制和空气弹簧刚度控制的动力源，当车辆高度升高时，
悬挂控制 ECU 的 RCMP 端子输出控制信号,1 号高度控制继电器触点闭合，压缩机电机电路接通运转，产生压缩空气，压缩空气经干燥器过滤潮气后向各个悬挂的气压缸输送，车身高度上升。压缩机在工作过程中，悬挂控制 ECU 通过其端子 RM+,RM-的电位差检测出流经压缩机电机的电流并以此监测压缩机电机电路是否工作常。图 9.44 所示为压缩机的工作电路。
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图 9.43 车身高度传感器的工作电路
图 9.44 压缩机的工作电路
悬挂控制 ECU 控制高度控制阀电磁线圈的工作。当电磁线圈通电后，高度控制阀打开，并将压缩空气引入气压缸，使车辆高度升高；当车辆高度需要下降时，悬挂控制 ECU 在控制高度控制阀电磁线圈通电的同时，也控制排气阀电磁线圈通电，排气阀打开，气压缸内的压缩空气便被排放到大气当中。与此同时，干燥器中的潮湿气体也被排气带到大气中。图 9.45 所示为高度控制阀和排气阀
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的的工作电路。凌志 LS400 UCFl0 系列车辆共有两个高度控制阀,1 号高度控制阀用于前悬挂控制，
有两个电磁阀分别控制左、右气压缸； 2 号高度控制阀用于后悬挂控制，也有两个电磁阀分别控制左、右气压缸，但是为了防止空气管中产生不正常压力，在 2 号高度控制阀上设置了溢流阀，其安装位置如图 9.41(b)所示。
图 9.45 为高度控制阀和排气阀的的工作电路
图 9.46 悬挂控制执行器的结构
2）空气弹簧刚度和减振器减振力的控制
空气弹簧刚度和减振器减振力由悬挂控制执行器同时控制。悬挂控制执行器设置在气压缸的上
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部，其结构如图 9.46 所示。在控制过程中，悬挂控制 ECU 向每个汽缸所装的悬挂制执行器中输送控制信号，悬挂控制执行器便驱动减振器的阻尼调节杆 (旋转阀 )和气压缸的空气阀工作，从而改变减振器的减振力和空气弹簧的刚度。图 9.47 所示为凌志 LS400UCF10 系列车辆悬挂控制执行器的工作电路。
图 9.47 凌志 LS400 UCF10 系列车辆悬挂控制执行器的工作电路
9.3 中央门锁与防盗系统
9.3.1 中央门锁系统
现代轿车大部分都采用中央门锁系统。它可以做到当驾驶员锁住自己的车门时，其他几个车门，
包括后车门或行李仓都能同时自动锁住。这就避免过去那种需要操作各个车门的按钮，才能把车门锁好的麻烦。该系统开锁的情况与锁门正好相反。为了方便起见除中央系统控制外。乘客仍可以利用各车门的机械式弹簧锁开关车。
1．中央门锁系统的组成及功能
该系统一般由门锁控制开关、钥匙控制开关、门锁总成、行李箱门开启器及门控开关和执行元件等组成。
（ 1）门锁控制开关
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门锁控制开关装在左前门内侧的扶手上，为杠杆型开关。将开关推向前是锁门，推向后是开门。
当锁门或开门时均给出 ON，其他时间一概为 OFF。
图 9.48 门锁机构示意图
（ 2）钥匙开锁报警开关
该开关探测点火钥匙是否插进钥匙门内，当钥匙在钥匙门内，开关电路接通报警，当钥匙离开钥匙门时取消报警。
（ 3）钥匙控制开关
钥匙控制开关装在每个前门的钥匙门上，当从外面用钥匙开门或关门时，钥匙控制开关便发出开门或锁门的信号给门锁控制 ECU。
（ 4）门锁总成
门锁总成主要由门锁传动机构、门锁开关和门锁壳体等组成，如图 9.48 所示。
门锁开关用来检测车门的开闭情况。当车门关闭，门锁开关断开；反之，门锁开关接通。它比直接检测车门开闭情况的“门控”开关更安全、可靠，它能检测锁止的离合状态。
门锁传动机构由电动机、齿轮和位置开关等组成，如图 9.49 所示。当门锁电功机转动
时，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮推动锁杆，车门被锁上或打开，然后蜗轮在复位弹簧的作用下返回原位置防止操纵门锁钮时电动机工作。当锁杆推向锁门位置时位置开关断开，推向开门位置时接通。
(5)行李箱门开器开关
该开关位于仪表板下面，拉动此开关便能打开行李箱门，如图 9.50 所示。钥匙门靠近行李箱门开启器，推压钥匙门，断开行李箱内主开关，此时再拉开启器开关也不能打开行李箱门。将钥匙插进钥匙门内胁瞬时针旋转打开钥钥门，主开关接通，这样便可用行李箱门开启器打开行李箱
(6)行李箱门开启器
行李箱门开启器是安装在行李箱门上，由轭铁、插棒式铁心、电磁线圈和支架组成，如图 5.51
所示。轴连接行李箱门锁，当电磁线圈通电时，插棒式铁心将轴拉入外打开行李箱门。线路断路器
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用于防止电磁线圈因电流过大而过热。
图 9.49 门锁传动机构
1.涡杆；2.门锁电动机；3.位置开关；4.锁杆；5.涡轮；6.复位弹簧
图 9.50 行李箱门开启器开关
1.行李箱门开启器开关； 2.钥匙门； 3.燃油箱盖开启器开关； 4.行李箱门开启器主开关
图 9.51 行李箱门开启器
1.支架； 2.电磁线圈； 3.轭铁； 4.线路断路器； 5.插棒式铁心； 6.轴
(7)门控开关
门控开关用来探测车门的开闭情况。打开车门时，门控开关接通；车门关闭时，门控开关断开。
(8)执行元件
执行元件一般为电动机或电磁铁，为降低噪声。现代轿车—般采用电动机。
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一般轿车的中央门锁系统控制组件的安装位置如图 3.25 所示。
2．中央门锁控制系统工作原理
门锁控制系统电路如图 8-52 所示，其内部控制电路如图 9.53 所示
(1)用门锁控制开关锁门和开门
当锁门时，驾驶员侧门锁控制开关 15 推向锁门侧，信号,1”经端子○ 16 和反相器 A 送给或门
A。或门 A 的输出由,0”变为” l” 。由于锁门定时器供给晶体管 T1 一个基极电流约 0.2s，并使其导通。结果 No.1 继电器接通，电流从蓄电池→端子⑧→ No.1 继电器→端子④→门锁电动机→端子
③→搭铁，则电动机锁上全部车门。
当开门时，门锁控制开关推向开门侧，信号,1”经端子○ 17 和反相期器 B 送到或门 B，或门 B
的输出从,0”变为” 1” 。因此，开门定时器加到晶体管 T2 一个基极电流约 0.2s，并使其导通。结果 No.2 继电器接通，电流从蓄电池→端子⑧→ No.2 继电器→端子③→门锁电动机→端子④→搭铁，
则门锁电动机接通，打开全部车门。
图 9.52 中央门锁系统控制组件的安装位置
1.行李箱门控制器电磁阀； 2.左后门锁电动机及位置开关； 3.门锁控制开关； 4.左前门锁电动机、位置开关及门锁开关； 5,左前门锁控制开关； 6.No.1 接线盒线路断路器； 7.防盗和门锁控制 ECU 及门锁控制机电器； 8.No.2 接线合,DOME 熔断丝； 9,行李箱门控制开关 10.点火开关； 11.右前门锁控制开关； 12,右前门锁控制电动机； 13,右前门钥匙控制开关； 14.右前门锁电动机及位置开关
(2)用钥匙锁门和开门
当锁门时,钥匙被插进驾驶员侧钥匙门内并向锁门方向转动,则钥匙控制开关 16 向锁门侧接通。
此时，信号,1”经端子○ 13 和反相器 C 送给或门 A。或门 A 的输出由,0”变为,1” 。由于锁门定时器供给晶体管 T1 一个基极电流约 0.2s 并使其导通，结果 No.1 电流从，蓄电池→端子⑧→ No.1 继电器→端子④→门锁电动机→端子③→搭铁，门锁电动机接通，锁上全部车门。
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当开门时，钥匙开关向开门侧接通，信号,1”经端子⑨和反相器 D 送到或门 B，或门 B 的输出从,0”变为,1” 。开门定时器加绐晶体管 T2 一个基极电流约 0.2s 并使其导通。继而 No.2 继电器接通,电流从蓄电池→端子→ No.2 继电器→端子③门锁电动机→端子→搭铁,则门锁电动机接通，
全部车门打开。
(3)防止钥匙遗忘功能
门锁系统防止钥匙遗忘功能可防止锁门时点火钥匙遗忘在钥匙门内。
当推动锁钮锁门时，如果点火钥匙插在钥匙门内，驾驶或副驾驶门开着，门锁开关 10 和钥匙开门报警开关 14 都接通，这些开关经端子○ 12 和⑥将,0”信号送给防止钥匙遗忘电路。在这种状态下，
将锁钮推向锁门侧，则门立刻被锁上。但由于位置开关 12 断开，信号,1”经端子 送给防止钥匙遗忘电路并使其输出信号,1”并送给或门 B，使或门 B的输出从,0”变到,1” 。同时开门定时器接通 T2 约 0.2s。 。电流在系统中的流动路径与用门锁控制开关开门—样，电动机由 No,2 继电器供电而工作，打开全部车门。
图 9.53 门锁控制系统电路
1.蓄电池； 2-易熔线 (ALT)； 3.易熔线 (AMl)； 4.线路断短器； 5.易熔线 (MAIN)； 6.DOME 保险； 7.驾驶员门锁电动机和位置开关； 8.副驾驶门锁电动机和位置开关； 9.左后门锁电动机和位置开关； 10.右后门锁电动机和位置开关； 11—防盗和门锁控制 ECU； 12.驾驶员门锁开关； 13.
副驾驶门锁开关； 14.驾驶员钥匙控制开关； 15.副驾驶钥匙控制开关； 16.驾驶员门锁控制开关； 17.副驾驶门锁控制开关； 18.钥匙开锁报警开关 19.行李箱门开启器开关； 20.行李箱门开启器电磁阀
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当车门全关闭时，防止钥匙遗忘功能是这样工作的：当防止钥匙遗忘功能起作用和门锁钮保持向下阻止开门时，门被立即锁上。此时门锁开关 10 和钥匙开门报譬开关 14 接通，并经端子 ○ 12 和⑥
将,0”信号送给防止钥匙遗忘电路。若此时门处于关闭状态，则门锁开关断开，并且输入到防止钥匙遗忘电路的信号由,0”变为,1” 。约 0.8s 后，防止钥匙遗忘电路出,1”信号给或门 B，或门 B
输出信号从,0”变为,l”,因此开门定时器接通晶体管 T2 约 0.2s，,电动机接通，全部车门打开。
若此时车门不能全部打开。定时器再次起动 0.8s 后，使全部车门打开。
(4)行李箱门开开启器控制
当行李箱门开启器开关 18 接通,,1”信号经○ 18 和反相器 F 送给行李箱门开启定时器。开启定时器送给晶体管 T3 基极电流约 0.2s，使其导通,No.3 继电器也导通，电流从蓄电池 端子⑧→ No.3
继电器→端子→行李箱开启器→搭铁，从而打开行李箱门。
图 9.54 门锁内部控制电路
1.蓄电池； 2.易熔线 (ALT)； 3.易熔线 (MAIN)； 4.易熔线 (AMl)； 5.断路器； 6.DOME 保险； 7.点火开关； 8.CIG(点烟器 )保险； 9.EUC-IF-,保险；
10.左前门锁控制开关¨ l.右前门锁控制开关； 12.左前位置开关； 13.右前位置开关； 14.钥匙开锁报警开关¨ 5.门锁控制开关 (双投 )； 16.左前钥匙控制开关； 17.右前钥匙控制开关； 18.行李箱门开启器开关； 19.主开关； 20 防盗和门锁控制 ECU； 21.左前门锁电动机； 22.右前门锁电动机； 23.左后门锁电动机； 24.右后门锁电动机； 25.行李箱门开启器电磁阀
3．遥控车门
(1)车门上锁或解锁
它可以不用把钥匙插入门锁开关而进行远距离遥控操作，使夜间或黑暗中开、锁门更为方便。
(2)工作原理
从身边发出微电波，由车辆天线接收信号,ECU 识别送信代码，使上锁、解锁的执行元件进行工作。所渭微弱电波是在发射时不需要批准的电波 (电波法实施规则规定,3m 距离的电场强度在
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322MHz 以下频率时，不大于 500μVdB)。
图 9.55 所示为发射机和接收机动作框图。
从发射机利用次载体方式的 FM 调制发出识别代码。把次载体的频率，按照数字识别代码信号进行频率偏移调制 (FSK)，进行 FM 调制和发射，所以不易受到外来杂音的影响。 FM 波由汽车无线电的 FM 天线进行接收，利用分配器进入接收机 ECU 的 FM 高频增压处理部，进行解调。然后与被解调的识别代码互相对比，如果是正确的，就输入控制电路并使执行元件进行工作。
(3)发射机
如图 9.56 所示，它在键板上与送信电路组成一体。从识别代码存储回路到 FSK 调制回路，由于采用了单芯片集成电路而使体积小型化，在电路板的相反—侧装有—般市场上出售的钮形 3V 锂电池 (其使用寿命一般为 2 年 )。应注意发射开关每按 1 次，就进行发送，在接收机一侧就接收一次上锁或解锁指令。
发射频率按照使用国的电波状况进行选择，可使用 27,40,62MHz 带。
图 9.57 所示为上海别克轿车使用的遥控门锁发射器。 它将信号送给仪表板上的遥控车门锁接收器上，
经其判断后，再将该信号送入车身控制模块 (BCM)，其操作范围是 1~9m 它具有上锁、开锁、打开行李箱的功能，有些还有使喇叭鸣响、车内灯启亮、车辆前照灯启亮的功能。
图 9.55 由微弱颠电波控制门锁用的发射机与接收信号处理电路
9.3.2 防盗系统
目前，世界各地盗车现象日益严重。例如在美国，车辆盗窃的案件从 20 世纪 80 年代的每年万起左右，发展到了 90 年代的 150 万起以上。因此，车辆的防盗就显得相当重要。为此，许多汽车制造商在车辆出厂前就为车辆装备了防盗系统，而没有安装防盗系统的车辆，车主—般也会想方设法
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增加防盗措施。
图 9.56 发射机（与键板组成一体） 图 9.57 遥控门锁发射器
1.现代汽车电子防盗
由于盗车事件的频繁发生不仅危害车主的经济利益，而且也造成保险业界及政府庞大的
经费支出 (为给车主赔偿及侦破盗窃案件，估计每年全世界损失费在 50 亿美元以上 )，所以必须在防盗报警装置方面采取强有力的措施。而前述的机械式防盗使用起来不隐蔽，占驾驶室空间可，每次开车都要用钥匙开启，且不安全 (如盗贼无法破坏坚硬的防盗锁，但可以在转向盘上锯一个缺口，把转向盘扭曲后，便将锁在转向盘上的防盗锁完好地取下来。另外，对于盗车高手，在几秒钟内打开机械锁是轻而易举的事 )。因此，就出现了现在的性能强化的电于防盗装置。
(1)电子防盗系统的组成
图 9.58 所示为汽车防盗系统的组成，当用钥匙锁好所有车门时，该系统处于约 30s 检测时间报警状态。之后，系统中的指示器 (一般为发光二极管 LED)开始断续闪光，表明系统处于报警状态。
图 9.58 汽车电子防盗系统的组成
1.钥匙存在开关； 2.开门开关； 3.锁门开关； 4.钥匙操作开关； 5.警报状态设置； 6.是否盗贼检测； 7.30s 定时器； 9.解除警报状态； 9.LED 指示器； 10.报警器； 11.报警灯； 12.起动断电器； 13.报警
当第三方试图解除门锁或打开车门时 (当所有输入开关均设定为关闭状态时 )，系统则发出警报。
当车主用钥匙开启门锁时，这种报警状态或报警运转将解除。
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警报—般以闪烁灯或发声报警形式发出。警报发生后持续时间约为 1min，但起动电路直到采用钥匙打开汽车门锁之前始终处于断路状态。
(2)汽车电子防盗系统电路
图 9.59 汽车电子防盗系统电路图
1.电喇叭； 2.喇叭按钮； 3.喇叭继电器； 4.开关； 5.继电器； 6.各触点； 7.至充电系统及用电设备； 8.至起动系统； 9,至点火系统断电器触点
图 9.59 所示为一种汽车电子防盗系统电路。 SCR(可控硅整流器 )与喇叭继电器线圈串联，而与喇叭开关并联。可控硅触发极经 Rl 搭铁，其阴极经 Dl,R2,Sl 搭铁构成问路，使它的电位高于触发极 0.6V。如果 S1 接通，则电源经喇叭继电器线圈将 12V 电压加在可控硅阳极上。但由于触发极搭铁，故不导通。此时，如果有一低阻附件 (如顶灯 )，其低电阻将产生一瞬间负的瞬变过程经过蓄电池，这个负的峰值信号通过喇叭继电器线圈，并与可控硅并联的电容 C2 耦合，使可控硅的阴极瞬间低于地电位，致使其触发极出现正电位，可控硅被触发导通,12V 的电压便通过 D1,R2 构成回路。
但由于 R2 有足够高的电阻，从而使喇叭继电器通过的电流不足以使其触点闭合。另外，导通的可控硅可使 12V 的电压通过 K2 的常闭触点加到一延时驱动复合晶体体管 T 上,通过 R3 向 C3,C4 充电，
并通过高增益晶体管的集电极 -发射极漏泄电阻构成问路。 大的时间常数 RC 使基极 -发射极电压缓慢上升,R4 限制基极电流。当基极 -发射极电压超过门限值时,T 就导通，使 K1 继电器线圈通过该电路构成回路。当 K2 继电器触点一闭合,C3,C4 被 R5 和 T 的导通状态分路，使储存的电荷按控制的速率释放，同时 K2 的第二触点使 D1 的阴极通过 D2 搭铁，使得可控硅和 D2 有足够的电流渡过，
从而使喇叭继电器电器触点闭合。另外，点火断电器的触点被 D4 和 K2 闭合的触点分路。因此，在
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K2 闭合的瞬间，喇叭就发出声响报警。由于断电器触点被短路，使得发动机不能工作，这就起到了防止汽车被盗的作用。
当 G3,C4 放电至低于 T(DG1)的门限电压时就截止,K2 继电器触点断开，喇叭停止工作，点火断电器触点也不被短路。这时,C3,C4 进行另—次充电循环，使在另一延时周期之后，继电器
K2 触点再次闭合。这样重复循环，直到车主回来把隐藏的 S1 开关断开为止。由于延时的时间较长，
而喇叭报警的时间和断电器触点被短路的时间较短，蓄电池不会造成过度的放电。另外，盗车者即使将喇叭线拆除，断电器触点短路部分也仍然工作，仍可防止汽车发动机起动。
(3)防盗系统工作原理
图 9.60 所示为美国克莱斯勒公司／帝王 (Imperial)车的防盗线路图。从图中可以看出，防盗电控单元的主要输入信号由三部分产生：是遥控模块，二是左、右锁孔开关，三是四个门的微开开关。
当防盗器启动后，只有通过遥控器发出的开门信号被遥控模块接收到，或用车钥匙插入钥匙孔开门，才能使防盗电脑解除警戒状态，此时就可以正常开启车门。若有人不通过上述手段打开车门，
即为非法开启，此时车门微动开关线路闭合，而遥控模块和锁孔开关并没有信号反馈给防盗电脑，
电脑即判断为非法，于是使喇叭线路及其相关的各种灯的开关模块的断电器控制线路接通。
这种防盗系统极为简单，防止开门的手段只有门锁、遥控器及微开开关，而且根本没有办法防止窃贼将车开走。所以人们又想办法增强防盗系统的功能，主要从两个方面人手，一是使中央控制门锁功能增强，二是当前一功能失效时，增强其他必要手段的锁止功能。
1）强化中央门锁系统功能,
①测量开门锁钥匙的电阻
如图 9.61 所示，该种车系，每一把钥匙内部均有设定电阻，每部车的中央控制电脑将记住该电阻值。当 PASS-KEY 启动后，所有车门被锁住，此时若用齿形相同但阻值不同的钥匙开启车门或启动发动机，则防盗系统认为是非法。这时防盗喇叭会响，同时会切断起动断电器控制线圈的搭铁回路，使起动机不能工作，同时控制发动机电脑，使喷油嘴不喷油。以上几种功能，已基本能够胜任防盗工作了。
对于该车系复制钥匙时，必须先使用专用仪器读取钥匙中设定电阻的阻值档位，然后向原厂购买相同档位的钥匙模，再进行加工方可。这种系统也有一个缺点，即当蓄电池拆过后，需向中央控制电脑重新输入钥匙中的设定电阻值，但这需要维修人员掌握如何重新设定的技术，而且也给防盗系统留下一个漏洞。
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图 9.60 美国克莱斯勒公司 帝王（ Imperizal）车的防盗线路图
②加装密码锁
车用密码锁的功能与钥匙、遥控器处于同一种地位，即用其中任何一种方法都可打开车门，这样，加装密码锁后，车主就无需为保管好钥匙或遥控器以免丢失而头痛了。密码锁有十位键，而密码则一般取五位数。也就是说，密码共有十万种组合，而且巳设定的密码也可以由车主任意改变。
③遥控器增加保险功能
对于盗贼来说，只要能复制遥控器，—样可轻松打开车门。而普通遥控器的复制对于专业人员来说并不难，只需一台示波器，读出遥控器发出的无线电讯号的频率即可。因此，有些车辆采用一
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种新的遥控器，它与防盗电脑配合，由固化程序设定频率，即每次车主重新锁门后，遥控器与接收器均按事先设定的程序同时改变为另一频率，这样遥控器便无法复制 (如本章第—节中所介绍的上海通用别克车所用的遥控器。
④意外振动报警器
为了防止窃贼将车用集装箱拉走再拆开处理，现在有些车采用了意外振动报警装置。它
的工作原理是在汽车内部加装振动传感器，若汽车受到意外移动、碰撞，使振动传感器反馈信号大于标准值时，报警喇叭、灯光一起工作，以提醒车主注意。
图 9.61 防盗系统示意图
2）防盗控制的增强途径,
①使起动机无法工作
如图 9.62所尔为富豪 940(Volvo940)汽车的防盗线路图。 该图右上角有一根线是接起动机断电器的，
该线外部连接至断电器控制线路，通过防盛电脑来控制该线是否搭铁，从而控制断电器是否闭合，
这样就达到控制起动机能否工作的目的。
若通过正常途径解除防盗警戒，则起动机与喇叭、灯光等都处于正常工作状态，若未解除防盗警戒而发动汽车，即使短接钥匙孔后面的起动线，也无法将发动机起动，从而起到防盗功能。
②使发动机无法工作
如图 9.63 所示，该车防盗电脑不仅控制着起动线路，同时也可切断汽油泵断电器控制线路，使发动机处于无油供给状态，另外又控制自动变速器断电器控制线路，使自动变速器液压油路控制板
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中的电磁阀无法打开，从而使变速器无法工作。
另外，也有某些车系同时可以切断发动机电脑板中的某些搭帙线路，使点火系统不工作，喷油嘴电磁阀处于切断位置，从而使发动机无法工作。
图 9.62 富豪 940（ Volvo940）汽车的防盗线路图
③使发动机电脑处于非工作状态
前两种防盗措施都可以通过自行连接搭铁线路来解决，因此，现在又出现一种新的防盗措施，
即防盗电控单元板通过联线把某一特定频率的信号送到发动机电控单元。解除防盗警戒后，防盗电控单元板便发出该信号，这时发动机电控单元才能正常工作，若末解除防盗警戒或直接切断防盗电控单元电源，则该信号不存在，发动机电控单元便停止工作，使发动机无法起动。
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图 9.63 奥迪 100（ Audi100）防盗线路图
(4)电于防盗系统在车上的布置
图 9.64 所示为一般车辆的防盗装置在车上的布置示意图。
(5)电子式汽车门锁介绍
汽车门锁的发展趋势是由机械化向电子化演变。汽车电子门锁是采用电子电路控制电磁铁、微型电动机和锁体或继电器作为执行机构的机电一体化保险装置。电子门锁机构及部分控制过程在前面已经叙述，这里只介绍其类别及控制部分。
1）电子门锁的种类
①按键式电子门锁
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其特点是：采用键盘 (或组合按钮 )输入开锁密码，操作方便，内部控制电路常采用电子锁专用集成电路 ASIC。例如，具有四位密码的 LS7220 和 LS7225。此类产品包括按键式汽车电子门锁和按键式汽车点火锁。
图 9.64 防盗装置在车辆上的布置图
②拨盘式汽车电子门锁
其特点是：采用机械拨盘开关输入开锁密码。 20 世纪 80 年代初，英国某些轿车曾采用过此类电子门锁，现在已很少见到。
③电子钥匙式电子门锁
其特点是：使用电子钥匙输入 (或作为 )开锁密码，电子钥匙是构成控制电路的重要部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成，做成小型手持单元形式。电子钥匙
和主控电路的联系可以是声、光、电和磁等多种形式。此类产品包括各种遥控汽车门锁、转向锁和点火锁，以及电子密码点火钥匙。但目前仅用在点火锁上。
④触摸式电于门锁
其特点足：采用触模方法输入开锁密码，操作简便。相对于按键开关，触摸开关使用寿命长、
造价低，因此优化了电子控制电路。装触摸式电子锁的轿车车门一般没有门把手，代之以电子锁的触摸传感器。
⑤生物特征式电子门锁
其特点是：将声音、指纹等人体生物特征作为输入密码，由计算机进行模式识别，控制开锁。
因此，生物特征式电子锁的智能化程度相当高。
2）电子门锁的基本组成
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汽车电子门锁的结构原理如图 8-65 所示，主要由控制部分和执行机构两大部分组成。控制部分主要由输入、存储、编码、鉴别、抗干扰、驱动、显示和报警以及保险等单元组成。其中，编码和鉴别电路是整个控制部分的核心。
图 9.65 汽车电子门锁结构原理框图
①编码器
编码器的实质是人为地设定一组 n 位二进制数或 N 位十进制数。 对编码电路的要求是,容量大、
换码频率高；保密性、可靠性好；换码容易、便于日常管理。
②输入器和存储器
输入器的作用是由其输入一组密码。存储器负责记忆这组密码并送至鉴别器。
③鉴别器
鉴别器的任务是对来自存储器和编码器的两组密码进行比较。当两组密码完全相同时，鉴别器输出电信号，经抗干扰处理后送至驱动和显示单元。若用户有特殊要求，鉴别器，还可以输出报警和封锁行车所需的电信号。
④驱动级
由于鉴别器送出的电信号通常很徽弱，为了能带动执行机构，故设置了驱动级。
⑤抗干扰电路
这是为了抑制来自汽车内外的电磁干扰，保证执行机构不会误动作，提高电子锁的可靠性和安全性而设置的，通常用延时、限幅和定相来达到抗干扰的目的。
⑥显示器和报警器
用于显示鉴别结果和报警。
⑦保险装置
保险装置包括速度传感器和车门锁止器，即当汽车车速超过一定时，车门锁止器将锁体锁止，若控制电路失灵，可通过紧急开启接口直接控制锁体的开启。
⑧电源
这是电子锁必不可少的一部分。
(6)电子钥匙锁
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电子钥匙锁目前仅用在点火锁上。
电子钥匙锁可分为两类。一类是电阻式电子钥匙，另一类是编码集成电路式电子钥匙。这两种电子钥匙的工作原理完全一样，结构也大致相同，都用一个编译码电路、电阻式电子钥匙是将编码集成电路的外接振荡电阻安装在钥匙的塑料手柄内，它利用相同的电阻产生相同的振荡频率来实现编、译码集成电路振荡的频率不一致。如果外人以不同电阻值的电子钥匙“套锁”时，由于电路中编、译码集成电路的振荡频率不一致而不能使译码电路正常工作。从而使车辆不能正常启动。编码集成电路式电于钥匙则是将整个编码电路 (含振荡电阻 )全部安装在钥匙的塑料手柄内，它利用编、译码集成电路要求编、译码振荡频率完全—致才能使译码集成电路正常工作的原理，来实现它的钥匙的排异性。在结构上，前者的钥匙上一般有 2 个引脚触点，而后者则有 3 个。与此对应，前者的锁芯中有 2 根引线引向目标控制电器内部的编、译码集成电路；而后者在锁芯中则有 3 根引线，分别是电源正、负极和编码脉冲发送线。编码脉冲发送线直接与位于目标控制电路内部的译码集成电路块相连。
9.4 信息通信系统与汽车音响
9.4.1 汽车电子仪表
1,概述
汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要窗口，对安全和经济行驶起重要作用。随着汽车工业的发展，汽车上的电气设备不断增加，电气设备也变得越来越复杂。常规的机电式模拟仪表提供的少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的发展要求。随着电子技术的迅速发展，现代汽车都采用由微机控制的数字式电子仪表。
（ 1）电子仪表系统的组成
图 9.66 为简单的电子仪表系统方框图，它采用微处理器采集处理不同传感器信号，控制显示如车速、发动机转速、燃油消耗和行驶里程等多种信息。
（ 2）电子仪表优点
1)电子化仪表能提供大量、复杂的信息
为适应汽车净化、节能、安全和舒适性的要求，汽车电子控制装置必须处理大量的复杂信息，
通过电子仪表盘以数字、文字或图形显示出来，以便驾驶员能及时掌握，并及时处理各种复杂的情况，目前，汽车上已开始安装故障诊断系统、地形图显示、导向及各种信息服务装置，汽车仪表作
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为信息终端显示已是大势所趋。
图 9.66 电子仪表系统原理方框图
1.汽车速度传感器； 2.点火信号； 3.供油表； 4.冷却剂温度传感器； 5.接口电路； 6.8 位微机；
7.显示驱动电路； 8.速度计； 9.转速表； 10.燃油表； 11.温度计； 20.里程表
2)能满足小型、轻量化的要求。电子仪表本身的小型及轻量化，既能使有限的驾驶空间尽可能宽敞，还能处理日益增多的信息。
3)显示图形设计自由度高。汽车仪表盘的造型设计对一辆车非常重要，使用造型设计自由度特别高的电子显示器件是现代汽车的需求。
4)具有高精度和高可靠性。电子仪表可为使用者提供高精度的数据信息。
5)具有一表多用的功能。采用数字显示易于用一组数字进行分时显示，并可同时显示几个参数，
不必要对每个参数都要设置—个指示表，故可使仪表盘简化。
有映像显示，板面有坚硬镀层。当点火开关断开时，整个组合仪表的罩盖玻璃具有 20％的透光率。
从以上可以看出，汽车电子仪表完全有取代常规的机电式仪表的可能性。
2,电子显示器件
电子显示器件在驾驶员信息系统中担负着重要角色，直接影响和制约驾驶员信息系统的应用和发展。电子显示器件分为发光型和不发光型两大类。发光型的显示器件有发光二极管 (LED)、真空荧光管 (VFD)、阴极射线管 (CRT)、冷阴极放电管 (CCDT)、等离于显示器件 (PDP)、电子变色发光显示器件 (ELD)等。不发光型的有液晶显示器件 (LCD)和电致变色显示器件 (ECD)等。不发光型显示装置需要一辅助光源，利用辅助光源的调制光作为显示光源。透射式显示时，辅助光源位于显示装置的后面；反射式显示时，辅助光源位于显示装置的侧面。尽管显示方法多种多样，但目前在汽车上实际应用的显示方法只有四种：即 LED,VFD,CRT 和 LCD。
（ 1）发光二极管显示装置 (LED)
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发光二极管实质上是一种晶体管，其结构如图 9.67 所示。当外加正向电压达到一定值时，二极管导通，半导体晶片便发光，通过透明的塑料外壳显示出来。
图 9.67 发光二极管结构
1.塑料外壳； 2.二极管芯片； 3.阴极缺口标记； 4.阴极引线； 5.阳极引线； 6.导线
二极管的发光强度取决于通过二极管的结电流的大小。红色光的范围为 7000~9000A，其相应色泽从粉红到栗色。如在砷化镓中掺入杂质，还可使二极管发出黄色和绿色光。常用的有红色、橙色、
黄色和绿色。单个 PH 结用环氧树脂封装成半导体发光二极管，多处 PN 结可按特点、段式或矩阵式封装成半导体体数码管和点阵显示器，如图 9.68 和 9.69 所示。
发光二极管和其他发光器件比，它具有工作电压低，响应速度快，性能稳定可靠，不受温度、
冲击及振动的影响的优点。但因其材料价格昂贵，只使用于小型显示。
图 9.68 七笔画发光二极管显示装置
1.二十进制编码输人； 2.逻辑电路； 3.译码器； 4.恒流源； 5.小数点； 6.发光二极管电源； 7.,8”字形
（ 2）真空荧光显示装置 (VFD)
真空荧光管是一种低压真空管，由真空玻璃盘、热阴极、栅极和荧光屏组成。如图 9.70 所示，
恒定电压作用于灯丝 (或阴极 )上，它被加热到 600℃左右时，其表面释放热电子，阴栅网和阳极都有较高的正电位，使自由电子加速，通过栅网射向阳极。阴极笔画段上的荧光物质因受电子冲击而受激发光。真空荧光装置显示图形有两种方式，即 7 笔画段 (见图 9.71)和 14 笔画段 (见图 9.72)。如图
9.73 所示为车速真空荧光显示。
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图 9.69 光点矩阵发光二极管显示装置
图 9.70 真空荧光管结构示意图
1.阴极 (灯丝 )； 2.电子； 3.加速栅极； 4.阳极笔画段； 5.玻璃面板
图 9.71 四位真空荧光显示装置
1.阴极（灯丝） ； 2.栅网
真空荧光显示具有色彩鲜艳、可见、度高、立体感强等特点，是最早引入汽车中的发光显示器件，也是目前汽车上采用最多的一种显示器件。
（ 3）阴极射线管 (CRT)
阴极射线管即显象管，它是一种特殊的真空管，如图 9.74 所示为典型的阴极射线管简图。它是一个具有普通平面内壁涂有荧光材料且抽真空的玻璃管，这个平面就是显示信息的荧光屏。它的尾部是结构较为复杂的电子枪，电子枪用来产生向荧光屏加速的电子流，经过电磁线圈使电子流收敛，
即“磁聚焦” 。经过聚焦后电子流称为“电子束”,在荧光屏上形成一个光点，其亮度与电子束电流成正比，该电流由视频信号的电压 Vc 控制。电子束借助于专门的定位电磁场，以光栅方式扫描，电子束扫过的光栅轨迹就是 CRT 荧光屏上显示的图像。
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阴极射线管是显示数字信息或图像信息适应性最强的显示装置。但是 CRT 作为汽车仪表盘显示用器件，则体积太大，即便扁平型的 CRT 已经实用化，但仍嫌大长、太重。除此之外,CRT 还需采
l0kV 以上的高压，安全性差，对其它电子器件有无线电干扰等。随着现代汽车向高度信息化显示的方向发展，待 CRT 进一步小型化之后仍有在汽车上采用的可能。目前，日本各大汽车公司所推出的新产品中也有采用阴极射线管 (CRT)的。
图 9.72 14 笔画段图形 图 9.73 车速表真空荧光显示
1.图形宽； 2.图形高； 3.笔画宽 1.前玻璃罩； 2.灯丝 (阴极 )； 3.控制栅格； 4.笔画小段 (阳极 )；
5.电位器 (亮度调节 )； 6.微机控制电子开关 (使某笔画段受激发光 )
图 9.74 阴极射线管简单示意图
1.视频信号； 2.水平同步； 3.水平偏转电路； 4.垂直偏传电路； 5.垂直同步； 6.电子枪； 7.偏转线圈； 8.电子束； 9.荧光屏
（ 4）液晶显示 (LCD)
液晶是一种特殊材料，当受电压作用时，将会改变晶体特有分子排列，从而改变了晶体光学性
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能。液晶显示群的结构如图 9.75 所示，液晶材料密封在两玻璃板之间，玻璃板上涂有透明的导电涂层，前玻璃板上导电涂层是按一定的符号笔画的形状来进行涂制的。前玻璃板的前面为垂直偏振滤波片，后玻璃板的后面是水平偏振滤光片和反光片。
图 9.75 液晶显示器的结构
1.前偏振片 2.前玻璃板； 3.笔画电极； 4.接线端； 5.背板； 6.前端密封件； 7.密封面； 8.玻璃背板； 9.后偏振片； 10.反射镜
液晶显示器的工作原理如图 9.76 所示，当自然光通过垂直偏振片的滤光后，经液晶材料时旋转
图 9.76 液晶显示器的工作原理示意图
1.反射偏振片； 2.液晶； 3.反射光； 4.旋转 90°后的反射光； 5.偏振片轴
90°成水平偏振光，再通过水平偏振片到达反光板，光线即由原路返回而形成一与背景材料相似的发亮图像，此时我们看到的液晶显示器为光亮透明的。当有电压作用于金属涂层笔画段上时，液晶物质结构受电压影响，垂直偏振光经过液晶材料时不再偏转 90°，没有光线经过水平偏光片达反光板，不再形成反射光，这时透明导电涂层的符号笔画段呈黑色，因此我们所看到的图形或数字呈黑
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色。
液晶显示具有显示面积大、耗电少、显示清晰等优点，缺点就是必须要有光源照射才能正常显示，对环境依赖性较大。
3.典型的汽车电子仪表
（ 1）水温、油压表
图 9.77 所示为电子式水温表和油压表显示电路,具有显示发动机冷却水温和机油压力连种功能。
图 9.77 电子式水温和油压显示电路
1)水温显示。水温表按 40℃,85℃和 95℃三种水温设置发光显示。通过水温传感器的检测，水温 40℃为安全起始信号，黄色发光二极管发光显示； 85℃为发动机正常工作温度信号，用绿色发光二极管显示； 95℃为发动机过热危险报警信号，用红色发光二极管显示，同时蜂鸣器发出警报信号。
(2)油压显示。油压表按油压过低、油压正常和油压过高三种情况来设置发光显示和仪表刻度。
按照 JB 3678— 84《汽车用压力报警技术条件》对油压报警起始报警压力的要求，选取 68.6kPa
为危险报警压力。油压传感器感知不同的油压，则产生不同频率的脉冲信号，以此来控制不同的发光回路。当油压低于 68,6kPa 时，红色发光二极管作发光显示，与此同时，蜂鸣器发出报警信号；
当油压正常时，绿色发光二极管显示；当油压过高时，黄色发光二极管显示，引起人们的注意，以防润滑系各部分的垫子被冲破及润滑装置损坏。
2）燃油表。燃油表指示汽车油箱内的存储情况。
图 9.78 为典型的燃油表结构。
燃油传感器仍采用传统的浮筒式可变电阻传感器，安装在燃油箱内，其电阻值可随油箱内燃油量的多少而发生变化。
当供给外电压时，通过电压输出值就可测得油面位置。燃油表电路如图 9.79 所示，当油箱的燃油加满时，传感器的电阻最小，则 A 点电位最低。此时,6 只绿色 LED 发光二极管全部点亮，而红色发光管由亮转为灭。随汽车发动机的运行，油箱内燃油量逐渐减少，显示器中的发光二极管便依
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次熄灭。当燃油用光时，传感器的电阻最大，则 A 点电位最高,6 只绿色 LED 发光二极管全都熄火。
此时，红色发光管则自动点亮，提示应立即给油箱补加燃油。
图 9.78 典型的燃油表结构
图 9.79 燃油表电路
3．数字式转速表
转速表用来显示发动机的转速。大多数转速表利用点火系的低压脉冲信号测量发动机转速，这个脉冲信号输入微机中测得每个脉冲的周期，用四个脉冲的平均周期来计算发动机转速，显示时间随脉冲时间周期大小变化而不同，并且随发动机的转速由大到小按比例缩短。图 9.80 所示为转速表的控制系统框图。
4）车速表和里程表
汽车车速／里程表主要是用来指示汽车时速和累计行驶里程。一般都给车速表和里程表组合使用，如图 9.81 所示典型的汽车车速／里程表的结构框图。
车速表利用车速传感器的测量信号，计算并显示汽车时速大小。在计算车速时，一种方法是计算固定时间内传感器输出的脉冲数量；另一种是测量固定脉冲周期所用的时间。脉冲数量计算方法是当微处理器检测到从传感器传来的信号中的脉冲数有增加时,就开始对代表车速的脉冲进行计数，
经过在一预置的设定时间检测脉冲数量，然后将计数器的数据和内存中的数据进行比较，如果相差达到每小时 1km 或更多时，计数器的数据就输出到显示电路来刷新显示值，整个过程不断重复。如
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果计算器测量的时间太短，如 0.3s，会导致产生大的误差，因为来自车速传感器的脉冲太少。为了解决这个问题，多数系统采用每转产生 20 个脉冲的车速传感器。里程表有两种，一种是短距离里程表，可随时调零；一种是用来指示汽车走过总路程表。两者都是通过检测车速传感器所产中的脉冲数信号来计算并存储汽车所走过的路程。
图 9.80 转速表的控制系统 图 9.81 通用汽车公司汽车车速 ／ 里程表的结构
汽车车速／里程表电子电路如图 9.82 所示。电子电路将车检传感器送来的具有定频率的电信号转变为有用的电压信号，以控制车速电路，驱动里程表的步进电动机。
图 9.82 汽车车速／里程表电子电路
1.输入端； 2.施密特触发器； 3.多谐振荡器； 4.信号发生器； 5.输出极； 6.集成电路； 7.接线端；
8.分压器； 9.滤波器； 10,11.输出端； 12 步进电动机
5）电压表。电压表用来指示电源电压高低。
图 9.83 所示为一种线性集成电路 CA3083 所构成的汽车电压显示电路。
CA3083 集成块应用十分广泛。该显示器主要由取样电路、电压比较电路，放大电路及发光二极管指示电路等构成。显示器工作时，先将电源电压通过三端集成稳压管 7809 稳定在 9V，以作为后级电路的电源电压，然后由取样电路的输出电压与稳压管所构成的比较器电压相比较，并由
CA3083 电路进行放大后，再驱动 LED 显示屏中的发光二极管 1~7。发光二极管可作由低到高 (如
10V15V)的电压显示。并另设低压警告灯和高压警告灯电路，以提醒车辆使用人员注意汽车电源电压高低。
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图 9.83 CA3038 集成块所组成的汽车电压显示电路
9.4.2 汽车导航系统
随着全球定位系统 (GPS)这项现代高科技技术从军事领域向其它领域的扩展,GPS 系统在交通运输行业的应用也受到了越来越高的重视。
1.全球定位系统(GPS)简介
GPS是 Global Positionning System 的字头缩写，为全球定位系统。它是美国军方耗时 20 年 (1973
— 1993 年 )、花费 1000 亿美元于 1993 年建成的。该系统由距地面 2l000km、在六个轨道面上均匀布置的 24 颗地球同步卫星组成 (其中有三颗备用 )。
(1)GPS 系统主要用途
1）卫星通汛：用于电话、广播、电视、通信等领域；
2）卫星遥感：用于气象、军事、农业、地质地貌、地震监测、国土资源开发等领域；
3）卫星定位：用于地面上一切活动目标的定位，如人、汽车、火车、轮船及飞机等。目前可提供二种定位服务，一是采用粗码为民间一般用户服务，定位精度为 100m 左右；二是采用精码，供民间特许用户使用，定位精度为 10m；三是采用超精码，专为美国军方服务，定位精度在 3m 以内。
(2)GPS 的组成及工作原理
GPS主要是由空间部分 (导航卫星 )、地面站 (监控部分 )、用户设备（ GPS 接收装置）组成。在全球任何地方，任何时刻都至少能看到 4 颗 GPS 导航卫星。
导航卫星采用无源工作方式，凡是有 GPS 接收设备的用户都可以使 GPS 系统。确定物
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体位置可通过测量电波从卫星至接收装置的传播时间来进行计算。理论上当接收装置接收到 3 颗卫星的信号时，就可以测出接收装置在地球上的位置坐标 (经度、纬度和高度 )。但考虑到实际空间中存在许多误差因素，所以通过第四颗卫星来作“双重检验”,以清除这些因素的影响。
有一种提高粗码的定位精度的方法，叫“差分卫星定位系统，简称 DGPS，即 Diffierential GPS
系统，其原理是将地面已被精确测量位置的某一点 (可在—个城市设一个 )作为差分基准点 (如图 9.84
所示 )，叫做 DGPS 基准台，用户将所测得的定位目标的位置与 DGPS 基准台的位置作比较，随时修正自己的测量误差，可实现准确定位。此系统可降低用户的使用成本 (用户的 GPS 接收机的精度不需要很高 )。
图 9.84 差分卫星定位系统
2.GPS 汽车导航系统
GPS汽车导航系统是一种能接收卫星信号，经过微处理器计算出车辆所在准确位置，并在显示器上显示出来的一种装置。如果参照电子地图，驾驶员就知道自己在地图上的确切位置，指挥中心能随时掌握一辆汽车的动态并进行调度。
(1)GPS 汽车导航系统的组成
GPS 汽车导航系统由全球定位接收天线、计算机、液晶显示器、位置检测装置 (绝对位置检测相相对位置检测 )组成，如图 8-85 所示。根据不同的位置进行检测分类．绝对位置检
测采用 GPS 相对位置采用方向传感器 (如地磁传感器、光纤陀螺仪 )，并利用车轮转速传感器测量车辆行驶距离，实际中这些传感器采用独立或结合的方式进行工作。图 8-86 所示为 GPS 汽车导航系统在车上的布局示意图。
(2)自律导航
当汽车行驶到如隧道、涵洞、高楼群中间、密林等处时，就会暂时失去与 GPS 卫星的联系，此时 GPS 接收机即自动进入自律导航状态。陀螺传感器检测出汽车的前进方向的变化，车速传感器检测出汽车的行驶速度,GPS 接收机根据以上两个参数从汽车进入自律导航状态的时间，就可确定出汽车的实际位置。
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(3)地图匹配器
由 GPS 导航系统和自律导航系统所测到的汽车位置坐标数据，前进的方向与实际行驶的路线轨道在电子地图上都存在着一定的差距 (尤其是在起伏路面和蛇形路面上行驶时 )，为此。需采用地图匹配技术，再加—个地图匹配电路，对测到的位置坐标或轨道进行实时相关匹配，作出自动修正，以得到汽车在电子地图上的正确位置路线。如图 9.87 为地图匹配器修正路线示意图。
图 9.85 GPS 汽车导航系统的组成
图 9.86 GPS 汽车导航系统在车上的布置示意图
(4)LCD 显示器
—般采用薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器，其特点是
1）屏幕宽阔 (副驾驶及后排座位均能看清 )；
2）能自动随外界光线强弱调节显示亮度；
3）能自动伸缩，不用时缩回，不占空间；
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4）有 TV／ CD 开关，停车时可欣赏电视节目。
图 9.87 地图匹配器修正路线示意图
3.GPS车辆营运管理系统
GPS 车辆运营管理系统是交通、公安等部门为了提高运输效率、确保运输安全、及时掌握车辆运行信息，利用全球定位系统对营运车辆进行统一指挥及调度，并为驾驶员提供道路状况、交通信息及其他各方面综合服务的现代化管理系统。
(1)系统组成
GPS 车辆营运管理系统如图 9.88 所示，它是一种将无线电通讯网络、多媒体及遥测遥控等多种先进枝术集为一体的新型车辆运营管理系统，它主要由驾驶员信息系统、车辆信息通讯网络和车辆运营监控中心三大部分组成。
车辆监控中心具有一个工作站、多台计算机及大屏幕显示器等设备。计算机内存有城市道路信息库、车辆运行状态监测、车辆运行路线优化设计、车辆运营调度管理系统及车辆报警紧急处理系统等多种软件，对车辆进行有效的监测、管理和信息服务。同时在每个运营车上都装有与监控中心联系的、具有双向语音和数字通信功能的蜂窝电台甚至显示器，以便与监控中心随时沟通。
(2)系统功能
1）定位。根据 GPS 导航系统、自律导航系统及地图匹配器的修正，将汽车的准确位置显示于电子地图上，使驾驶员随时了解身在何处。
2）检索。只要输入目的地地名、经纬度参数或电话号码进行路线检索，即可快捷地给出一条到达目的地的最佳路线，并可实时获得本车所处位置、到达目的地的最佳路线及距目的地的距离等。
若因交通堵塞、道路施工或走错路线等意外情况，导致推荐的路线行不通时，该系统还可快速再检索，提供新的可行路线。
3）提示。当车辆行驶到较复杂或较陌生的路段时，根据驾驶员的需要，该系统可对前方路口去
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向、交通禁令标志、交通指示标志等进行语言提示，使驾驶员有所准备。
4）跟踪。控制中心可利用监测控制台对系统内任何目标所在位置进行跟踪监控，其经度、纬度、
行驶速度及方向、到达目的地的距离等各种信息将以数字形式显示于大屏幕上。
5）指挥。监控中心在监测车辆运行的情况下，可根据运行情况利用最佳路路径设计软件或人工设计路径对车辆进行合理指挥调度，监控中心可以随时与被跟踪车辆通话交流，提供指挥或服务。
6）报警。当系统内的车辆遇有险情或发生事故时，可向监控中心发出求救信号，监控台接到报警信号后，可及时组织人员进行处理。
图 9.88 GPS 车辆营运管理系统结构示意图
9.4.3 蜂窝电话
车用电话是移动通信的一种，移动通信是指通过对象处于移动状态时的通信。汽车移动通信是无线电通信基础上发展起来的一项新业务，它具有机动、灵活的特点。通常把装在汽车上的无线电话设备称为车台 (或移动台 )，而把装在固定在点的无线电话设备称为基地台 (或称为基地站 )。该系统
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能够及时、准确地向驾驶员或乘客提供各种实时的动态信息，对提高汽车营运效率大有益处。
车用电话装置如图 9.94 所示，主要由天线、无线机 (移动机 )和手持电话机等组成。车用
电话多采用蜂窝式移动电话。车用蜂窝式移动电话与常规家用电话的主要区别是靠无线电波
进行通信，而不是采用电话线。
1.车用蜂窝电话概述
为了有效地利用无线电波频率资源，增加电话用户的数量，必须使用相同频率的无线电波。为此，整个国家被划分为许多个小的服务区域，在每个服务区域建立一个能覆盖本区的基地站，这样可以减小发射功率，同时所需无线电波的范围减小，同一频率可以用在其他的地区。如图 9.90 所示为蜂窝式移动电话基地站的布置图，其设置形状很像蜂窝状，所以称这种通信方式为蜂窝式。
车用蜂窝电话与常规电话不同，它采用无线电波通讯。在通汛开始时，应选择一个合适的无线电频道，因此需要通过基地电台来控制联接，此外还需要获得汽车所在位置，以便能接通电话。
图 9.89 车用电话装置
图 9.90 不同通讯区域基地站的布置示意图
a)三角区域； b)方形区域； c)六角形区域
1.基地站； 2.搭接区
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2.车用蜂窝电活的控制
(1)通电控制
在蜂窝的无线电频道中，除电话的通信信道之外，还提供了控制信道。控制信道分为接收控制信道和发射控制信道。
在接通电源后，蜂窝式电话则检查控制信道，并选择最高接收值的信道。选定接收信道后，通过该信道接收发自当地基地站的识别码。若所收到的码与所储存的码不同，基地站则记录下车辆的位置。此后，一直对接收信道进行监控，蜂窝电话等待呼叫。
(2)位置控制
由于蜂窝电话的呼叫区域有限，因此基地站呼叫移动中的蜂窝电话时，必须事先知道该蜂窝电话目前的位置。相应在蜂窝移动电话中没置了每个基地站的区域识别码。
如图 9.91 所示，当从控制区 A 移动到控制区 B 时，由于基地站发送的区域识别码发生改变，蜂窝电话则利用控制频道作出一个转换区域的判断，基地站记录下该汽车的位置。所记录下的位置信息也被送到控制电话的标识存储站内，这样移动电话在控制区，域 B 内便可得到控制。
图 9.91 蜂窝电话记录位置的控制示意图
1.控制区 A；2.无线电区；3.无线电话方位控制台；4.基地电台；5.控制区 B；6.蜂窝电话交换台(主存储台)；7.蜂窝电话交 换台；
8.电话线路单元；9.中央处理单 10.用户存储器；1 1.控制频道；12.发送控制频道；13.接收控制频道
(3)呼叫控制
当蜂窝移动电话准备通话时，电活机获得一条电话信道，该信道与电话线相连。如图 9.92 所示，
首先，移动电话通过一条发射控制信道接通基地站，获得所使用信道。—旦这个信道建立，不论是电话机还是基地站都切换到设定的电话信道，进行电话信道的测试。在检验无问题后，进行切换联接。然后与普通电话一样，通过输出拨号信号，在程控电话交换机中自动与所需要拨叫的电活线接通，这样便可进行通话。
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图 9.92 蜂窝电话移动呼叫控制示意图
1.蜂窝电话； 2.移动装置本体； 3.无线电话方位控制台； 4 中继线交换机； 5.用户线交换机； 6.固定网络； 7.蜂窝电话交换台； 8.基地无线电台； 9.控制频道； 10.电话频道； 11.主存储台
(4)接收控制
当向蜂窝电话发出呼叫时，必须判断汽车当前所在的控制区，并且移动电话必须处于使用状态。
如图 9.93 所示，首先，根据存储台的位置信息，蜂窝电话程控交换台请求使用呼叫控制区的基地站呼叫蜂窝电话，基地站通过接收控制信道呼叫相应的电话，这样被呼叫的蜂窝电话就通过接收控制信道送出一个接收应答信号。接着，基地站根据应答信号，指定一个电话信道与程控电话交换台相联接。在对该信道进行检测无问题后，就和普通电话一样进行拨号、通话。
图 9.93 电话接收控制示意图
1.中继线交换台 2.无线电话方位控制台；3.移动装置本体；4.蜂窝电话；5.基地无线电台；6.主存储台；
7.蜂窝电话交换台；8.用户线交换台；9.固定网络
(5)电话呼叫期间控制信道的切换
由于在通话期间，蜂窝电话处于移动状态，有可能从一个基地控制区移动到另一个基地控制区，
所以基地站必须在其使用期间，一直检测电话信道的接收信号电平值。如图 8-94 所示。如果基地站接收信号的电平值发生下降，即可判断出汽车已驶出 A 区，并通知无线电方位控制台。方位控制台则请求邻近的基地站去监视有关的电话信道的信号，通过对电话信道通信号的检测就可确定汽车驶向哪个控制区。接着进行新的电话信道的测试，并切换到新的信道继续通话。
(6)通话结束时的控制
由于蜂窝电话总是在各个基地站的交换机之间移动，为了对电话进行计费，必须监视它的移动情况。如图 9.95 所示，当蜂窝移动电话通话结束时，与电话相连接的蜂窝电话交换台将通话信息送往控制蜂窝移动电话的主存储站。这样便可对电话的通话费用进行管理。接着电话线相继断开，基
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地站请求蜂窝电话开放这条电话信道，蜂窝电话迅速开放这条通话信道后，重新回到等候下一次通话的控制状态。
图 9.94 电话通话时通道切换控制示意图
1.无线电话 A 区；2.无线电话月区；3.无线电话 C 区；4,无线电话方位控制台；5.基地电台；6.蜂窝电话交换台；7.用户交
换机；8.中继线交换机；9.固定网络
图 9.95 通话结束时控制示意图
1.无线电话方位控制台；2.基地电台；3.移动装置本体；4.蜂窝电话交换台；5.主存储台；6.固定电话网
3.其他电话
为了提高蜂窝式电话的服务能力,
还有其他一些电话可供使用。
（ 1）车用免提电话
免提电话是一种将接收机与转向盘做在一起的微型电话。它可使驾驶虽在使用
电话时，其手不需要离开转向盘，从而提高行车安全性。其安装结构如图 9.96 所示。
图 9.96 车用免提电话
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（ 2）音频拨号电话
通过预先录入的电话号码及相应的名称，驾驶员只要说出想要打的电话名称后，声音拨号电话就能自动地将所要打的电话号码拨出。
9.4.4 汽车音响系统
1.汽车音响概述
汽车音响是现代汽车的一个重要组成部分。在汽车行驶中，听音乐有助于减轻驾驶途中的疲劳，
增进行车安全。随着电子技术的迅速发展，汽车音响已向大功率多路输出、多喇叭环回音响、多碟式镭射 CD 等方向发展。
(1)汽车音响与家用音响的区别
汽车运行条件十分恶劣，包括搬动、高温、噪声、电磁波等都会干扰车内电子设备的正常工作，
因此汽车音响从设计及工艺制造方面都比家用音响要求高。为满足使用者的要求，汽车音响主要作了以下特殊处理,
1)装有专门用于抗干扰集成块及组件，用以降低外来扰；
2)使用数码合成调谐器，保证收音部分灵敏度，增强抗振和调谐的稳定性
3)蓄电池接头采用昂贵的合金表面镀金材料制造，使导电性能加强；
4)利用语言识别模块，使操作简便快捷，提高行车安全性；
5)采用大量的计算机技术、人类工效学、听觉心理学等知识，使繁杂的操作具有人工智能，汽车音响与家用音响相比，主要不同在于,
1）外形体积小，质量轻。按有关标准规定,汽车音响的体积为 183mｍ× 50mｍ× l53mm。在这有限的空间中，汽车音响一般使用高密度贴装元件，采用多层立体装配方式。
2）能承受外界条件的急剧变化。汽车在不同等级路面行驶，致使汽车音响受到振动及冲击；同时，汽车音响的安装位置距离发动机较近，故经常在温度较高的条件下工作，这就要求汽车音响中的元件焊接装配应绝对牢固，个别元件还采用强力胶加以固定。
3）采用低压电源供电。汽车音响的电源是用汽车上 12V(或 24V)蓄电池，最常用是负极搭铁的
12V 蓄电池供电。
4）抗干扰能力强。为防止汽车音响的信号输入部分受到影响，汽车音响中都装有抗干扰装置，
如专用抗干扰集成块、高频扼流圈等。
5）调幅／调频接收灵敏度高，动态范围大。为保证汽车高速行驶时，汽车音响的正常收听，对调幅波段的接收灵敏度一般要求小于 50μV，调频波段的接收灵敏度要求小于 3μV 对调频波段的调
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谐，则要求信号捕捉稳定可靠，更要求调频的灵敏度、信噪比等有较高性能。
6）具有夜间灯光照明。为便于夜间操作，汽车音响都设有透光照明按键。若有液晶显示功能的，
还要求无反射光，某些高档机中还有灯光照明的亮度选择。外壳要求亚光、无极光。
(2)音响的组成
汽车音响系统在汽车上的布局如图 9.97 所示，主要有信号源、放大器、扬声器和天线等构成。
图 9.97 音响设备在汽车上布置示意图
1）信号源设备：包括无线电调频装置和录音再生机 (盒式磁带或激光唱片 CD 等 )。
①收音机
收音机是无线电接收装置，专门用来接收广播节目。接收的信号按载波的音频信号不同分调幅
(载波的振幅随所需传送的音频信号成比例变化 )和调频 (载波的频率随所需传送的音频信号成比例变化 )两种，调幅又分为中波和短波。收音机可分为模拟式收音机和数字式收音机两种。模拟式收音机用于手调谐选台；数字式收音机去掉了调谐部分的调台天线，提高了调谐工作的稳定性，抗振性能比模拟式的好，同时，数字式的收音机可进行遥控，并可一次存储 12~44 个电台，收听时可直接调用。
图 9.98 为收音机的电路结构示意图，各组成作用部件如下,
图 9.98 汽车收音机电路结构框图
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a高频放大电路：选择所需要的接收电波信号进行放大；
b高频电路：将放大的高频信号加以振荡信号，再从两个信号音差频率数中取出中间频率信号。
c中频放大电路：放大巳取出的中频；
d滤波电路：从已放大的中频信号中分离并取出低频信号，改变电波的强度。
e 低频放大输出电路：从滤波电路取出的低频信号辅出太小，经此电路放大后具有充分的驱动功率，
能使扩音器发生作用。
②磁带录放机
磁带录放机有卡式和盘式两种形式。它本身不带功率放大器和扬声器，用于盘式磁带的放音，
一般由机芯、电动机、磁头和放音降噪电路、自动选曲电路。
③激光唱机
激光唱机即 CD(Compact Disc)，激光唱机具有优异的电声指标，其信噪比和动态范围远远优越于传统的电唱机。同时电唱机不易磨损，具有自动选曲、程序重放、遥控操作等功能，现已成为汽车音响的重要组成部分。激光唱机主要由激光拾音器 (光学头 )、伺服传动机构、数模转换系统、控制及显示电路等组成，如图 9.99 所示。
图 9.99 汽车激光唱机的组成
激光唱机所用唱片是把音乐信号或画像信号进行数据记录的密纹片，所记录的信号利用密纹唱机，利用激光拾音器由内向外拾取信号，进行非接触式读出。唱片信号在直径 120mm，厚 1.2mm 的塑料片的音面，对应于数字,1”,,0”信号的凹凸进行记录。信号的读出，是对信号记录部分的凹凸处不断照射聚焦的激光，利用光电接收器检测反射光的强弱，转换并输出数字电信号。再在数模转换电路中将数字信号转换成音频模拟信号，滤波后送往放大器，来恢复原音的音乐信号。
2）放大器
放大器将各节目信号进行电压故大和功率放大，推动扬声器发出声音，放大器的电路组成框图如图 9.100 所示。
①前置放大器
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前置放大器又称前级放大器，它连接信号源及控制信号的开关，对各种节目进行必要的处理和电压放大。前置放大器上要包括输入电路、音调控制和线路放大。
a输入电路：对信号源送来的信号进行均衡和控制，包括阻抗和频率的均衡。
b音调控制：对节目信号的各频率成分进行提升或衰减，以便满足欣赏时的不同需要。
c 线路放大：将信号源送来的信号放大到一定的电压值，以推动功率放大器。通常把弱信号放大 0.21V，和功率放大器进行陪接。
图 9.100 放大器的电路组成框图
②功率放大器
功率放大器主要是对前置放大器送来的信号进行不失真的电流放大，形成强有力的功率信号去推动扬声器发声。功率放大器主要包括等响度控制电路、音量控制，功率放大和保护电路。
a等响度控制电路：由于人耳在收听低声压级信号时，具有在低频和高频呈衰减的特性,
所以在小音量的情况下欣赏音乐有信号失真的感觉。等响度电路的作用是对小信号中低频和
高频部分进行补偿，以弥补人耳的不足；而在大信号重放时，等响度电路不起作用。
b音量控制：用以调节重放音量的大小，调节方法有手动电位器、电子音量控制和伺服
电动机带动音量旋钮控制音量等。
c功率放大：把前置送来的信号进行电流和电压放大，以推动扬声器发出声音。
d保护电路：当回路中出现过电流、过电压和过热等情况时，可自动进行断电，以保护放
大电路及扬声器。
③环绕声放大器
环绕声能使听众在欣赏音乐时,有种身临其境的感觉。环绕声放大器采用信号延迟的方
法，模拟反射声，产生环绕声效果。
3）扬声器系统。扬声器是决定车厢内音响性能的重要部件，是汽车音响系统的终端。为了欣赏立体声效果，车上可使用 2 个或 2 个以上的扬声器系统。多扬声器系统不是把相同特性的扬声器加
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以组合，而是把扬声器本身最佳的频带域的声音进行再生，去除不需要的频带。
扬声器系统主要指主扬声器、环绕扬声器等。扬声器在车上的安装方法、位置是决定音响性能的重要因素。扬声器在车上的安装方法大致有用种：一种是直接安装在车上，另一种是把它装入箱中，然后再装在车上。直接装在车上的，为了防止损坏杨声器的纸盒，往往在前面安装保护网，一般而言，多是高、中音和低音喇叭安装在车身前都，低音喇叭安装在车身后部。
使用扬声器时，加到扬声器上的电功率不能超过它的标称功率，扬声器的阻抗应与放大器输出级的输出阻抗一致，以获得良好的匹配。除此之外，两个以上扬声器放在一起时，必须注意相位问题、如果相反，声音将显著削弱,
(3)汽车天线
为了接收车外的无线电信号，汽车收音机都配有室外天线。为了满足汽车行驶时也能接收信号，
收音机的天线是无方向性的。因为天线安装在室外，所以要求天线必须有较好的防水、防振、抗干扰特性。
1）汽车天线。汽车天线有柱式拉杆天线和风窗玻璃天线两种。风窗玻璃天线比柱式天线更具有无指向性，汽车在任意方向行驶时，能更有效地接收电波。柱式天线一般安装在前挡泥板、车顶等处。风窗玻璃天线通常是在后窗玻璃的中间层埋入 0.3mm 以下的细导线，如图 9.101 所示为印制在后窗玻璃上的汽车天线。后窗玻璃的用天线形状，由于汽车车身及
玻璃形状受到影响，所以要进行匹配。 AM 天线共用防干扰器发热导线，可提高接收的灵敏度。
图 9.101 汽车后风窗上的天线
2）汽车自动天线。自动天线主要由壳体、直流永磁电动机、蜗轮副、槽轮组件、接电盘、拉线和天线管 (杆 )组成。如图 9.102 所示。蜗轮与蜗杆啮合，通过摩擦保险转齿盘拉动拉线,
使天线伸缩。蜗轮上带有主动销和锁止弧，使槽轮旋转，通过接电盘控制电路，使直流永磁电动机启动、停止、正反转，达到天线伸缩的目的。
天线控制电路如图 9.103 所示。接电盘 1 上面有三圈滑环，内圈整环经电刷与电源正极始终相通。外圈与中圈是间断的环，旋转时，外电刷与中电刷会间断通电，来实现天线自动升降。具体工作过程如下,
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a 按下收放机开关，接通电源，继电器 J 动作，接电盘①旋转。电动机②正转。电流回路为：黑色导线 (-)→ 继电器 3 的 1,7 号引出线 → 电动机 2→ 8 号引出线 → 外电刷 A→ 红色导线 (+)→ 电源正极。
(2)断开收放机开关，继电器释放，接电盘反转，电动机反转，此时电流回路为：黑色导线 (-)继电器 → 3 的 4,2 号引出线 → 电动机 2→ 7,5 号引出线 → 中电刷 B→ 红色导线 (+)→ 电源正极。当中电刷接触到接电盘中圈空区时，电路断，电动机停，天线自动缩回。
图 9.102 天线伸出时的结构示意
图 9.103 天线控制电路原理
2.汽车音响系统的技术使用
(1)汽车收音机的技术使用
1）接收天线应连接可靠，升降灵活，手动拉杆天线要及时收回；
2）在电磁干扰较强的场所 (如：接近雷达、无线电发报台、吊车及电焊切割等 )，应停止使用收音机；
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3）用好电台存储功能。数字式收音机的特点是可存储电台的频段，使用时应
充分利用这一特点，把平时经常听的节目
存储在收音机内。由于收音机的记忆作用，存储电台可以经常使用，重新开机后，记忆便生效。
(2)汽车录放机的技术使用
1）按磁带录放机说明书中规定的操作步骤操作。如放音过程中不按停放键就改为快进或快退；
放音过程中直接按动开仓门键取磁带等，这些都有可能会造成录放机损坏。
2）操作时要轻按动、轻释放，避免用力过猛造成机件损坏。
3）尽量少使用暂停健，以延长使用寿命。暂停时，电动机仍在运转，一些部件因此而处于受力状态，暂停时间过长、次数过多对录放机都不利。
4）选用质量好的录音带，不但能保证放音的音质，对录放机的寿命也会起重要作用质量不好的磁带，其表面磁粉颗粒粗，边缘不齐，运行阻力大，对磁头、电动机都容易造成磨损。
5）自动选曲功能只能在放音状态下进行，一般可在正反两个方向上自动选择所需要的节目。正向选曲是以快进方式把不需要的节目越过后放音，反向选曲是以倒带的方式越过不需要听的节目。
然后在预定的节目处重新转入放音状态。
6）于确使用杜比降噪系统，应注意以下几点,
①只有标注杜比降噪的原声带，才能在杜比降噪状态下放音；
②不要在杜比降噪状态下放普通磁带，也不要在普通方式下放标注有杜比降噪的磁带。否则，
会使重放音质变差。
③杜比降噪只能降低磁带自身产生的噪声，对机械传动噪声无能为力。
注：杜比系统是 DOLBY 实验室首刨的一种削减磁带噪声的新方法。近年来许多高级的合式录音机都采用这种方法。
7）录放机在使用过程中应注意“定期消磁、定期清洗、定期注油”,
a“定期消磁”是指应定期对磁头进行消磁、放音磁头经常与磁带接触，很容易产生剩磁，影响放音质量，如高频信号衰减、噪声变大等，因此应“定期消磁” 。消磁可采用专用磁头消磁器。为彻底消磁，可连续多消磁几次。
b“定期清洗”是指对磁头应定期清洗。磁头经常沾有来自磁带上的磁粉，不定期清洗不仅影响放音质量，而且还容易结垢锈蚀磁头。清洗可采用清洗带，也可采用无水酒精棉球对磁头进行擦洗。
在对磁头进行清洗时，还要附带对机壳内的灰尘进行清洗，特别是印制板上的灰尘。清除灰尘最好是用高压氮气等不易燃烧的气体吹出灰尘，或用吸尘器吸出机壳内的灰尘。不具备上述条件，
可采用酒精棉球擦拭，但要注意棉球不要被焊点刮住，否则拉出丝易在机壳内造成故障。同时擦拭
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完要等酒精挥发后才能开机使用。
c“定期注油”是指给录放机各配合零件之间加注润滑油，以减小摩擦，提高传动效率，延长机芯的使用寿命。加注润滑油一定要注意润滑部位为金属件，注意一定要滴入准确，不溅、不撒、量要小而够．还要避免把油沾到皮带、橡胶带轮上、加注时分以下两步进行,
(a)向各转动轴的轴承等旋转部位注油，提高机芯的机械性能，注油时，应用油针或钢丝沾一定的油珠滴入轴承孔内或轴根部位。
(b)向机芯的各种功能按踺的导向部位涂油，以使正常操作时轻快灵活，手感舒适。
(3)激光唱机的技术使用
1）注意合理安放。激光唱机怕振动，在后备箱内注意不要有来回重物碰撞激光唱机，注意盖好并锁定仓门,
2）正确取放唱片，打开唱片仓盘后，应将唱片的标签正面朝上放入仓盘，否则无法放唱。
3）不要将其它物品放入唱片盘内，也不嬖将两张唱片重叠在一起放唱，否则将会加重驱动系统负担，并有可能造成损坏。
4）正确连接各接口。在安装时，应仔细阅读说明书之后，再进行连接。
小结
本章主要讲述了：巡航系统的结构、组成、原理，巡航系统的应用；电控悬架的结构、原理及应用；中央门锁系统的组成、各部件的安装部位、工作原理及遥控门锁的原理和使用；电子防盗系统的组成、防盗措施、原理和基本控制电路；汽车电子仪表类型、作用、控制回路，GPS 的组成、
作用，蜂窝电话控制和音响系统的组成、作用、结构分类及控制。
习题
9.1 简述巡航系统的组成和工作原理。
9.2 简述丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车巡航系统工作原理。
9.3 简述汽车悬架的类型、作用及工作原理。
9.4 车身高度控制执行装置由哪些元件组成？作用是什麽？
9.5 简述中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理。
9.6 遥控门锁的工作原理是怎样的？如何使用？
9.7 汽车电子仪表有哪些优点?
9.8 汽车上常用的电子仪表有哪些类型?它们分别起什么作用?
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9.9 常用汽车电子仪表显示装置有哪些类型?各自有何优缺点?
9.10 什么是 GPS?什么是 DGPS?
9.11GPS(全球卫星定位系统)由哪些郜件组成?各组成部件分别起什么作用?
9.12 车用蜂窝电话是如何进行控制的？
9.13 简述汽车自动天线的控制过程?
9.14 汽车音响与家用音响有什么区别?
9.15 汽车音响由哪些部件构成?各部件在系统中起什么作用?
9.16 汽车音响防盗有哪些类型?
9.17 汽车音响各部件在使用中，应注意什么问题?
第9章目录
第 9 章 其它控制系统,......................................................................................................................................- 2 -
9.1 巡航控制系统,........................................................................................................................................,- 2 -
9.1.1 概述,................................................................................................................................................- 2 -
9.1.2 巡航控制的系统组成及工作原理,.................................................................................................- 4 -
9.1.3 巡航控制系统的使用,....................................................................................................................- 7 -
9.2 电子控制悬架系统,...............................................................................................................................- 16 -
9.2.1 概述,..............................................................................................................................................- 16 -
9.2.2 电子控制悬挂系 统的组成、结构与工作原理,...........................................................................- 20 -
9.2.3 典型汽车电子控制悬架系统,.......................................................................................................- 33 -
9.3 中央门锁与防盗系统,...........................................................................................................................,- 40 -
9.3.1 中央门锁系统,................................................................................................................................- 40 -
9.3.2 防盗系统,........................................................................................................................................- 46 -
9.4 信息通信系统与汽车音响,..................................................................................................................,- 56 -
9.4.1 汽车电子仪表,..............................................................................................................................- 56 -
9.4.2 汽车导航系统,..............................................................................................................................- 65 -
9.4.3 蜂窝电话,......................................................................................................................................- 69 -
9.4.4 汽车音响系统,..............................................................................................................................- 74 -
小结,............................................................................................................................................................,- 81 -
习题,............................................................................................................................................................,- 81 -
- 2 -
第 9 章 其它控制系统
☆ 知识点
1.巡航系统的结构，组成和工作原理
2.巡航系统在丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车及北京切诺基上的应用
3.电控悬架的结构、工作原理及丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车的电控悬架
4.中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理及遥控门锁的工作原理和使用
5.电子防盗系统的组成及防盗措施、工作原理及基本控制电路
6.汽车电子仪表类型、作用及控制回路
7.GPS 的组成、作用及其使用和蜂窝电话控制
8.汽车音响系统的组成、作用、分类结构及控制
★ 要求
掌握,
1.巡航系统的结构，组成和工作原理及电控悬架的结构、工作原理；
2.丰田凌志 LS40 0UCF10 系列轿车巡航系统和电控悬架
3.中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理及遥控门锁的工作原理和使用
4.电子防盗系统的组成及防盗措施、工作原理及基本控制电路
5.主要汽车电子仪表类型、作用及控制回路
了解,
1.北京切诺基汽车巡航控制系统；
2.汽车悬架的类型、作用；
3.汽车机械防盗的措施；
4.汽车电子仪表安装的必要性、显示装置类型及各自的优点
5.GPS 的组成、作用及其使用蜂窝电话控制；
6.汽车音响与家用音响的区别和汽车音响天线的类型。
9.1 巡航控制系统
9.1.1 概述
电控巡航系统 CCS 或 SCS 是 Cruise Control System 缩写，又称定速控制系统，该系统也是乘用
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车的常备结构。
1.电控巡航系统的作用
随着高速公路的发展，汽车的平均车速已达 80km／ h 以上，高速化后控制加速踏板的腿部肌肉疲劳加大，严重时腿部抽筋，失去制动能力，这也是不安全因素之一。为此，当车速达到 50km／ h
以上时，用手按下巡航控制开关，便进入自动控制状态，使汽车按设定的车速行驶，两手只控制转向盘，两腿处于自由状态,
2.巡航系统的使用时机
只能用于路况良好的高速公路段，路况不好和滑路段不能使用，具体使用条件为,
（ 1）四车道以上的高速公路段；
（ 2）道路平坦，坡度小于 6％；
（ 3）路面干燥，雨雪天不能使用；
（ 4）交通流量正常，不拥挤；
（ 5）车速在 50km/h 以上 (低于此值时，不起作用） 。
3.巡航系统的类型
手动和自动变速器都可设置巡航系统。它分为真空控制式和电机控制式两种类型，真空
控制式 (见图 9.1)结构简单，应用较广，但调节范围较小 (4~5km／ h)，需频繁地操作。
图 9.1 真空控制式巡航系统
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9.1.2 巡航控制的系统组成及工作原理
1.巡航控制系统的组成
巡航控制系统主要由传感器、电控单元、控制开关以及执行器等组成，如图 9.2
所示。
图 9.2 巡航控制系统原理图
（ 1）传感器
巡航控制系统采用的传感器主要有车速传感器，节气门位置传感器以及节气门控制摇臂位置传感器。
车速传感器的作用是将汽车行驶的实际车速转变为电信号并输送给电控单元。电控单元根据车速传感器输出的信号控制节气门的开度，调节发动机的输出功率。巡航控制系统的车速传感器与发动机电控单元控制系统共用。常用的车速传感器有电磁感应式、霍尔式以及光电式等。
节气门位置传感器与发动机电控单元控制系统共用，其作用是将节气门开度的变化转变为电信号并输送给电控单元。
节气门控制摇臂位置传感器的作用将节气门控制摇臂的位置转变电信号并输送给电控单元，这是巡航控制系统专用的传感器，目前常用的是滑线电位计式。当节气门控制摇臂转动时，电位计随之转动，传感器输出一与控制摇臂位置成比例变化的电信号。
（ 2）电控单元
电控单元 (CCS ECU)是控制系统的中枢，其主要作用是根据传感器、控制开关等输入的信号进行运算和判断。当电控单元判断实际车速偏离目标车速时，便向执行器发出控制指令，控制执行器动作，调节发动机输出功率，进而改变车速，最终将实际车速与目标车速的误差控制在许可范围内，
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电控单元由处理器芯片,A/D 转换嚣,D／ A 转换器、输出驱动电路以及保护电路等模块组成。目前，
某些车型的巡航控制系统采用独立的电控单元，某些车型的巡航控制系统与其他控制系统共用一个电控单元。
一般地，当车速低于 40km／ h 时，电控单元将自动取消巡航控制功能，这样在汽车转弯时，巡航控制系统不再起作用：当车速超出人为设定的巡航车速 6~8km／ h 时，电控单元也将自动取消巡航控制功能：在汽车的减 (加 )速度大于 2km／ h、制动灯开关动作等时，电控单元也会取消巡航控制功能，以确保行车安全。
（ 3）控制开关
巡航控制系统的控制开关主要有主控开关、离合器开关、空挡启动开关、制动开关和点火开关等。
主控开关主要用来启动、关闭巡航控制系统，并调节巡航控制系统的上作状态。如图 9.3 所示，
丰田凌志轿车巡航控制系统的主控开关就位于转向盘的下方，将操作手柄向下扳动时，主控开关将位于“巡航速度的设定开关 (SET／ COAST)”位置；将操作手柄向上推时，主控开关将位于“巡航速度的取消开关 (CANCEL)”位置；将操作手柄朝转向盘方向扳起时，主控开关将位于“恢复／加速开关 (RES／ ACC)”位置。
图 9.3 主控开关的操作手柄
离合器开关 (仅对手动变速器车辆而言 )位于离合器踏板的上方，由离合器踏板控制。当驾驶员踏下离合器踏板时，离合器开关闭合，电控单元据此信号自动关闭巡航控制系统。
空挡启动开关 (仅对自动变速器车辆而言）安装在变速器操纵杆附近，由变速器操纵杆控制。当变速杆位于空挡和停车挡时，巡航控制系统不工作。
制动开关由制动踏板控制。当驾驶员踏下制动踏板，制动灯亮时，其常闭触点断开。电磁离合器断电，节气门不再受巡航控制系统控制。
点火开关的作用是抑制巡航控制系统的工作电源。当断开点火开关时，巡航控制系统因没有工作电源而不工作。
（ 4）执行器
执行器的作用是将电控单元输出的电信号转变为机械运动以控制节气门的开度。目前使用的执
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行器有两类，即气动式和电动式。
1）气动式执行器。气动式执行器一般是利用进气歧管的真空度来控制节气门动作的。如图 9.4
所示，执行器中的活塞通过连杆与节气门拉杆相连，活塞的动作由压力控制阀通过控制作用在气缸内的真空度来控制，真空度取自进气歧管。
图 9.4 气动式执行 器
当压力控制阀的电磁线圈不通电时，通向进气歧管的通道被阀门关闭，通向大气的通道打开，
在弹簧力的作用下节气关闭，当压力控制阀的电磁线圈通电时，通向进气歧管的通道打开，通向大气的通道关闭，在进气歧管真空度的作用下，活塞通过连杆带动节气门打开。活塞上的作用力随气缸中真空度的变化而变化,而气缸中的真空度则与作用在压力控制阀上的脉冲信号的占空比成正比。
北京切诺基汽车巡航控制系统采用气动式执行器。
(2)电动式执行器。电动式执行器一般利用步进电机或电动机的转动来控制节气门的动作，电动式执行器主要有电磁离合器、步进电机或直流电动机等组成。电磁离合器的作用是控制电动机轴与节气门控制摇臂的结合与分离，提高节气门工作的可靠性。当电磁离合器通电时，电动机轴与节气门控制摇臂结合在一起；当电磁高合器断电时，电动机轴与节气门摇臂分离，步进电机不能带动节气门动作。步进电机的运转由电控单元输出的脉冲电信号控制。
2.巡航控制系统的工作原理
图 9.5 为巡航控制系统原理框图。驾驶员通过控制开关来选择保持恒速、减速、恢复原速、加速等控制功能，并将该控制信号输送给电控单元。当驾驶员选择保持恒速控制功能时，电控单元就记忆下驾驶员设定的目标车速，并据此进行恒速行车控制。设定车速与汽车的实际车速都输入到电控单元的比较电路 (单片机 )中,电控单元根据比较电路的比较结果经补偿电路向执行部件输出控制信号，由执行部件控制发动机增加或减小发动机输出功率，并经变速器、车轮等转变为汽车的驱动力，
从而改变汽车车速或保持汽车车速恒定车速不变。
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图 9.5 巡航控制系统原理框图
由上述可以看出，巡航控制系统是一个闭环控制系统，车速传感器输出的车速信号为反馈信号，
是控制节气门开度的依据。电控单元在控制过程中采用经典的比例积分 (Proportion and Integral
Calculus)调节控制 (又叫 PI 调节控制 )方式，如图 9.6 所示。从理论上讲，利用该闭环调节方式可以将实际车速控制在设定的目标车速上，使实际车速与目标车速之间的误差为零，但在实际控制中不能使控制误差为零。因为当误差为零时，行驶阻力任何微小的变化都会引起节气门开度的变化，经过该闭环控制后，造成瞬时车速不断变化 (但平均车速不变 )，产生所谓的“游车”现象。
图 9.6 巡航控制系统控制原理框图
9.1.3 巡航控制系统的使用
1.典型巡航控制系统丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统
（ 1）巡航控制系统的组成
图 9.7为丰田凌志 LS400 UCF10系列轿车巡航控制系统主要组成部件在车上的位置分布示意图。
该系统主要包括主控开关,I 号车速传感器、巡航控制电控单元、执行器、巡航行驶主指示灯等。该车型巡航控制系统的工作电路如图 9.8 所示，巡航控制系统电控单元插接器的端子用途见表 9.1。
1）号车速传感器。巡航控制系统与发动机微电脑控制系统共用一个车速传感器。车速传感器安装在变速器的输出轴上，并有变速器输出轴上的齿轮驱动，如图 9.9 所示。
车速传感器为电磁感应式传感器，主要由传感器转子、永久磁铁和电磁感应线圈等组成。传感器转子有 4 个齿。当变速器输出轴转动时，通过啮合的齿轮带动传感器转子轴转动。传感器转子也以同样的转速转动。传感器转子在转动过程中，其上的齿不断地靠近和离开传感器，使磁路不断周期性地变化，通过感应线圈的磁通量也不断周期性地变化，感应线圈因此产生了周期性的脉冲信号。
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图 9.7 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车巡航控制系统主要组成部件在车上的位置分布示意图
图 9.8 丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统工作电路
传感器转子每转—圈，便输出 4 个脉冲信号。该脉冲信号被组合仪表内的波形电路转变为更为精确的方形波之后，传送至发动机和 ECT ECU。 ECU 根据这些脉冲信号的频率确定车速，如图 9.10 所
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示。
2）节气门位置传感器。这里的节气门位置传感器的工作原理与发动机电控单元控制系统中节气门位置传感器的工作原理相同。
表 9.1 丰田凌志 LS400 CUF10 系列轿车巡航控制系统电控单元插接器的端子用途
端子号 端子符号 用途 端子号 端子符号 用途
10— 1 ETC 发动机和 ECT ECU 12— 2 STP+ 停车灯开关
10— 2 OD 发动机和 ECT ECU 12— 3 SPT- 停车灯开关
10— 3 L 安全电磁离合器 12— 4 N&C 空挡启动开关
10— 4 MO 电机 12— 5 PKB 驻车制动开关
10— 5 E/G 发动机和 ECT ECU 12— 6 BATT 备用电源
10— 6 Pi 巡航主指示灯 12— 7 SPD 转速传感器
10— 7 Tc TDCL 12— 8 CMS 主开关
10— 8 CCS 控制开关 12— 9 CND 接地
10— 9 IDL 节气门位置传感器 12— 10 VR3 位置传感器
10— 10 MC 电机 12— 11 VR2 位置传感器
12— 1 B 电源 12— 12 VR1 位置传感器
图 9.9 1 号车速传感器
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图 9.10 1 号车速传感器电路
3）主控开关。图 9.11 所示为主控开关的工作电路。主控开关全部集中在操纵手柄上。主控开关由四个开关组成，即主开关、取消开关、设定／滑行开关和恢复／加速开关。主开关按钮位于手柄端部，当按下该开关时，仪表板上的巡航控制系统,CRUISE ON-OFF”指示灯亮，表示巡航控制系统进入工作状态。设定／滑行开关用于设定巡航速度，将操纵手柄向下扳动就可以设定巡航车速。
取消开关用于取消巡航控制，向上推则是取消开关位置，朝力向盘方向扳起就是恢恢复／加速开关，
汽车可以恢复到原设定的速度进行巡航行驶
图 9.11 主控开关的工作电路
4）电磁离合器。电磁离合器的作用是根据电控单元输出的信号控制驱动电动机与拧制臂（用于控制节气门开度 )的结合与分离。在巡航控制系统进入工作状态时，电控单元控制电磁离合器结合，
这样当驱动电动机转动时就能够通过控制臂调节节气门的开度。当驾驶员踏下制动踏板时。停车灯开关断开电磁离合器的工作电路,巡航控制系统停止工作； 在拉手制动,实际车速超出巡航车速 15km
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／ h 等工况下，电控单元切断电磁离合器的工作电路，从而切断驱动电动机与节气门之间的联系，
确保车辆的行驶安全。在非巡航控制状态下，电磁离合器也处于断电状态。
图 9.12 所示为电磁离合器的工作电路。拨开执行器的导线插接器，电磁离合器电路断开，此时用手转动控制板，控制板应转动。将蓄电池正极接执行器的端子 5，负极接其端子 4，给电磁离合器通电，此时用手转动控制板，控制板应转不动。
图 9.12 电磁离合器的工作电路
5）驱动电动机。驱动电动机 (即巡航控制执行器 )根据巡航控制系统电控单元输出的信号控制节气门开度，进而调节发动机的输出功率，将车速控制在目标车速。
驱动电动机采用永磁式直流电动机，通过改变电动机内部电流的方向来改变其转动方向。电控单元通过调节其输出脉冲信号的占空比来控制驱动电动机的转速，信号占空比越大，在一个通电周期内导通时间越长，截止时间越短，平均电流就越大，电动机转速也越高；反之，电动机转速越低。
图 9.13 所示为驱动电动机的工作电路。巡航控制电控单元向驱动电动机提供工作电源，控制其转动方向。
图 9.13 驱动电动机的工作电路
当驱动电动机的端子 6 接蓄电池正极、端子 7 搭铁时，驱动电动机带动控制板平稳地向加速侧转动，并且在转动到半开或全开位置时碰到限位开关，切断工作电路，使驱动电动机停止转动。当
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驱动电动机的端子 7 接蓄电池正极、端子 6 搭铁时，驱动电动机带动控制板平稳地向减速侧转动，
并且在碰到限位开关时停止转动。
驱动电动机通过减速装置、电磁离合器、控制臂 (有的叫控制摇臂 )以及其它机械机构与节气门连接起来。在控制臂上安装有位置传感器，用来将控制臂的位置转换成电信号井输入微电脑，提高巡航控制的可靠性和准确性。
6）限位开关。限位开关位于驱动电动机上，分别装在节气门控制臂的两个极限位置（最大加速和最大减速 )上，防止驱动电动机在到达极限位置时仍按原方向转动。
7）电控单元。电控单元一般装在一金属薄板制成的封闭壳体内。巡航控制系统电控单元的功能有,
①记忆设定的巡航车速。当打开巡航控制系统，进入巡航控制状态并设定巡航车速后，电控单元通过车速传感器自动记忆设定的巡航车速。当重新设定巡航车速时，电控单元将消除原设定的车速并记住新设定的车速。
②在巡航控制过程中，电控单元不断接收车速信号和设定车速进行比较、运算。检测汽车车速。
③向驱动电动机输出信号，对电动机的转动方向和转动速度进行控制。
④接收节气门传感器输出的信号，对节气门的开度进行监测。另外，还可对节气门的极限位置进行监控，以提供起止点数据，避免控制失控。
⑤对巡航控制系统进行故障自诊断。
（ 2）巡航控制系统的工作过程
按下巡航控制系统主控开关上的开关后，电控单元的端子 CMS 接地，电控单元据此判断巡航控制系统进入工作状态，并控制仪表板上的,CRUISE MAIN”指示灯亮起来。
如图 9.8 所示，当通过设定／滑行开关设置巡航车速后，电控单元首先控制 3 号端子输出高电位，电磁离合器通电，使驱动电动机和节气门控制臂结合。然后，从 20,21,22 端子接收位置传感器输出的信号，感知控制臂的初始位置，并将此初始位置作为控制的依据。此外，电控单元还通过端子 17 接收车速传感器输出的信号，以便对车速进行控制。
当实际车速低于设定的目标车速时，电控单元控制其端子 4 输出高电位，端子 10 输出低电位，
由电动机带动控制臂增大节气门开度。当控制臂到达电控单元计算或储存的摇动角度时，电控单元控制取消端子 4,10 之间的电位差，电动机停止转动，节气门开度保持不变。如果电控单元检测到车速仍未上升，就会继续控制驱动电动机转动，使节气门开度继续增大。
当实际车速高于设定的目标车速时，电控单元控制其端子 10 输出低电位，端子 4 输出低电位，
驱动电动机向相反方向转动，带动节气门开度逐渐减小。
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两个限位开关在一般情况下是闭合的，当控制臂到达最大加速或最大减速位置时断开。与限位开关并联的二极管的作用是在最大加速或减速位置、限位开关断开时保证驱动电动机
能够通电退出工作状态。
在下列干预情况下巡航控制系统将退出工作状态；
①取消开关接通时；
②用手制动，与之联动的停车制动开关闭合时；
③对于装有自动变速器的汽车．变速器换挡杆位于空挡位置，空挡起动开关闭合时；
④对于装有自动变速器的汽车，踏下离合器踏板，离合器开关闭合时；
在下列情况卜巡航控制系统将自动取消,
①车速低于 40km／ h 时；
②实际车速低于设定的巡航车速且差值大于 16km／ h 时,
在巡航控制过程中，如果需恢复因扳动操纵手柄、踩制动踏板等而消失的设定车速时,
将操纵手柄向上扳动，接通恢复／加速开关即可。但是，如果实际车速低于 40km／ h，汽车车速就不能恢复。
2.北京切诺基汽车巡航控制系统
北京切诺基汽车巡航控制系统的工作电路如图 9.14 所示。
根据接收的巡航控制开关信号、车速信号以及节气门位置传感器信号等进行运算、判断，向伺服装置输出控制信号，将汽车车速控制在目标车速。
图 9.14 北京切诺基汽车巡航控制系统的工作电路
（ 1）恒速控制开关
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当电控单元接收到恒速控制开关关信号后，就进入巡航控制模式。恒速控制开关与微电脑之间有 3 条线路：其中一条线路是恒速控制开关的开／关信号输入线，电控单元通过其端子 49 接收到恒速控制开关信号，表示恒速控制系统已经开始工作；另一条线路是恒速控制开关的车速保持／设定信号输入线，微电脑通过其端子 48 接收到已设定的车速信号；最后一条线路是恒速控制开关的复位
／加速信号输入线，电控单元通过其端子 50 接收到复位／加速信号，表示恒速控制制系统选用以前设定的转速。
（ 2）车速传感器
车速传感器安装在分动箱的延长部位,ECU 根据车速传感器输出的信号确定车速和汽车行驶里程。图 5.15 所示为车速传感器的工作电路。传感器与电控单元之间有两条线路：其中一条是传感器输出信号线，传感器通过端子 47 向电控单元输入传感器信号，电控单元据此可计算出汽车车速和行驶里程；另一条为传感器的搭铁线。
图 9.15 车速传感器的工作电路
（ 3）节气门位置传感器
节气门位置传感器装在节气门体上，用来检测发动机的工作作状况 (即怠速下况、部分负荷工况以及加、减速工况 )。电控单元根据节气门传感器输出的信号调整喷油量和点火正时。如果车上装有自动变速器，该信号还用于控制自动变速器的工作。
（ 4）电控单元
电控单元在巡航控制模式下接收车速，节气门位置、巡航控制开关等信号，并控制巡航控制伺服装置的工作 (即控制真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路 )，从而自动调节节气门开度，将车速控制正设定值。
（ 5）巡航控制伺服装置
巡航控制伺服装置的工作电路如图 9.16 所示。电控单元分别通过其端 33 与端子 53 来控制真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路，实现恒速控制。巡航控制伺服装置由膜片、弹簧和三个电磁阀等组成，如图 9.17 所示。膜片通过拉杆与节气门相连。膜片与外壳形成的腔室的真空度由三个电
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磁阀控制。在不通电的情况下，真空电磁阀关闭，通风电磁阀从清除电磁阀打开。腔室通过打开的通风电磁阀和清除电磁阀与大气相通，腔室内、外气压相同，无真空度，膜片在弹簧的作用下保持原位不动。
图 9.16 巡航控制伺服装置的工作电路
当接通巡航控制开关并设定行驶速度后，巡航控制伺服装置的电源电路接通此时，流过清除电磁线圈的电流直接接地形成回路，电磁阀动作，将清除阀门关闭。
图 9.17 巡航控制伺服装置的外形及结构示意图
如果此时实际车速低于设定车速，则电控单元将输出信号，接通真空电磁线圈和通风电磁线圈的接地电路，两电磁阀动作，通风电磁阀阀门关闭，真空电磁阀阀门打开。而真空阀又通过一真空管与进气歧管相连，将进气歧管的真空度引至伺服装置的腔室，吸动膜片，带动拉杆节气门，节气门开度增大，车速提高。当车速达到设定值时，电控单元控制切断真空电磁线圈的接地电路，使真中阀关闭。此时，伺服装置腔室内的真空度保持不变，节气门位置也因此而固定，汽车车速保持恒定。
当实际车速高于设定车速时，电控单元将切断通风电磁线圈的接地电路，通风电磁阀打开，大
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气进入腔室，腔室内的真空度下降，膜片在弹簧的作用下复位，带动节气门减小开度，使汽车车速下降。当车速下降到设定车速时，电控单元又接通通风电磁线圈的接地电路，使通风电磁阀关闭，
腔室内的真空度又保持恒定，使汽车保持恒速运行，如此往复，即可根据汽车行驶阻力的变化而自动将车速调节在恒定值，从而实现了恒速控制。
在行驶过程中踩下制动踏板时，制动开关断开，切断三个电磁阀的工作电路，使三个电磁阀恢复常态，腔室内的真空度消失，巡航控制伺服装置失去对节气门的控制作用，汽车又进入人工控制状态，当制动完毕时，制动开关又闭合、此时，若按下恢复开关，汽车又将进入由电控单元控制的巡航控制状态，当断开速度控制开关（巡航控制开关 )时，巡航控制状态就消除，进入人工控制状态。
9.2 电子控制悬架系统
9.2.1 概述
汽车悬挂系统是车架与车桥之间的弹性连接传力装置,其作用是把车架与车桥弹性地连接起来，
用于缓冲和吸收车轮在不平道路上行驶时所产生的冲击和振动，保证汽车行驶的平顺性。
汽车悬挂系统可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统两大类。非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮安装在—根整体式车轴的两端，车轴则通过弹性元件与车架或车身相连接，如图 9.18(a)所示。
这种悬挂系统的缺点是当一侧车轮因道路不平而跳动时，将影响另一侧车轮的工作。非独立悬挂系统主要用于承载负荷大的客车和货车。独立悬挂系统是指两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端，
每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连，如图 9.18(b)所示。这种结构的优点是当一侧车轮跳动时对另一侧车轮不产生影响，乘坐舒适性和操纵稳定性都较好，而且可以降低汽车重心，为紧凑布置提供了条件。独立悬挂系统主要用于轿车。
图 9.18 悬挂系统的示意图
汽车悬挂系统主要由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成，如图 9.19 所示。
弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲和抑制不平路面所引起的冲击。常用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧以及气体弹簧等，其中气体弹簧是在密封的容器中充入压缩空气和油液，利
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用气体的可压缩性实现弹簧作用的，这种弹簧的刚度是可变的。
图 9.19 汽车悬挂系统组成示意图
气体弹簧有有空气弹簧和油气弹簧两种，分别如图 9.20（ a） （ b）
减振器的作用是的悬挂系统的上下作用施加适当的阻力，衰减车身与车架的振动，吸收—部分来自路面的冲击，改善汽车行驶的平顺性。
图 9.20 气体弹簧
目前常用的的液力减振器利用液体流动阻力来消耗振动的能量，其结构如图 9.21 所示。带有活塞的活塞杆插入筒内，筒内充满油液，活塞上有节流孔，活塞杆伸缩时油液通过节流孔。减振器作伸缩运动时，只有粘性的油液通过节流孔产生阻力，利用活塞动作的速度改变阻尼力。减振器若缓慢动作，则阻力小；若快速动作，就会产生很大的阻尼力。节流孔越大，则阻尼力越小；而油液粘度越大，阻力越大。
目前汽车上主要采用双向作用式减振器，如图 9.22 所示，其主要组成部分有储油缸筒。带有伸张阀和流通阀的活塞、带有压缩阀和补偿阀的下支座，流通阀和补偿阀是单向阀，其弹簧很软，较小的油压即可使阀打开或关闭。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较硬，预紧力较大，需要较大的油压才能打开，而当油压稍有降低时阀门立刻关闭。
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图 9.21 液力减振器的工作原理
图 9.22 双向作用式减振器
双向作用式减振器的的工作过程可分为压缩和伸张两个行程。减振器在压缩和伸张两个行程内均起减振作用。在压缩行程 (即车轮靠近车架，减振器被压缩 )中，活塞下移，其腔室容积减少，油压升高，这时油液经过流通阀进入活塞上腔室。由于活塞杆占去上腔一部分容积，故上腔增加的容积小于下腔室的容积，使下腔室油液不能全部流入上腔室，而多余的油液则压开压缩阀进入储油缸筒。
由于流通阀和压缩阀的弹簧较软，通道较大，油液流动的阻尼力并不太大，所以在压缩行程中能使弹簧充分发挥缓冲作用。在伸张行程中，活塞上移，其上腔室容积减小，油压升高。这时，上腔室油液推开伸张阀流入下腔室。同样，活塞杆的存在致使下腔室形成一定的真空度，储油缸筒内的油液在真空度的作用下推开补偿阀补偿到下腔室。由于伸张弹簧的刚度和预紧力比压缩力大，且伸张
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行程时油液通道截面积也比压缩行程小，所以减振器在伸张行程内的最大阻尼远远超过了压缩行程内的最大阻尼。减振器这时充分发挥减振作用，保护钢板弹簧不被拉坏。
汽车悬挂系统直接影响到汽车的平顺性和操纵稳定性。所谓汽车的行驶平顺性是指汽车在不平的路面上行驶的过程中，保持驾驶员和乘员乘坐舒适或所载货物完好的能力。所谓汽车的操纵稳定性是指汽车按转向机构规定的方向行驶的能力 (即操纵性 )和在外界因素干扰下保持原方向行驶的能力 (即稳定性 )。
在设计汽车悬挂系统时，为保证行驶平顺性，应使车身自然振动频率 (又叫系统固有频率 )尽可能地接近人体所习惯的垂直振动频率。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率，大约为 1～ 1,6Hz，而车身自然振动频率是由悬挂刚度和悬挂弹簧所支承的质量决定的。假如把汽车看成个一在弹性悬挂系统上作单自由度振动的质点，根据力学知识可知自然振动频率为,
l
g
M
c
f
ππ 2
1
2
1
== （ 9.1）
式中 g 为重力加速度； l 为悬挂垂直变形 (挠度 )； M 为悬挂簧载质量； c 为悬挂刚度，指车轮中心相对于车架和车身向上移动单位距离所需要作用于悬挂系统上的垂直载荷，即 c=Mg／ l
由自然振动频率公式叫以看出，当悬挂刚度 c 一定时，自然振动频率随簧载质量的文化而变化。
若要使自然振动在簧栽质量变化 (比如乘员人数变化、载货质量变化 )时保持不变，使汽车有较好的行驶平顺性，则应使悬挂刚度 c 随簧载质量的变化而变化。
在设置汽车悬挂系统时，保证行驶平顺性和操纵稳定性的措施是相矛盾的。比如，为了保证乘坐舒适性，悬挂刚度应尽可能小，以使自然振动频率更接近人体习惯的垂直振动频率，但悬挂刚度越小，悬挂的垂直变形就越大，在汽车行驶过程中由于路面的颠簸而使车体产生的位移就越大，汽车在行驶过程中的操纵稳定性就越差。若悬挂刚度越大，在路面颠簸时车体的位移就越小，操纵稳定性越好，但乘员在行驶过程中的颠簸就越严重，打驶的平顺性就越差。
在传统悬挂系统设计时，为同时兼顾行驶平顺性和操纵稳定性，常常根据车辆的用途等确定一个折衷方案，以保证在某个簧载质量下的行驶平顺性和操纵稳定性。但传统悬挂系统的悬挂刚度不能随簧载质量的变化而变化，不能在各种行驶路面、各种载重质量以及各种车速等行驶条件得到最优的行驶平顺性和操纵稳定性。为此，人们研制开发了电控单元控制悬挂系统。
电控单元控制悬挂系统可根据路面条件、载重质量、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振器阻尼力以及车身高度，从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平顺性和操纵稳定件。
电控单元控制悬挂系统的主要优点有,
①可以将弹簧刚度设计得很小，以使车身的自然振动频率尽可能的低，保证汽车正常行驶时乘
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坐的舒适性。
②可以将汽车悬挂抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，以提高汽车的操纵稳定性，使
汽车的行驶安全性明显提高。
③可以在车轮碰到障碍物 (如砖，石等 )时，将车轮快速提起，避开障碍物，提高汽车的通过性。
④可以在汽车载荷变化、在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变,
⑤可以防止汽车制动时车头的下冲。
⑥可以避免汽车转弯时车身向外倾斜，提高汽车转弯时的操纵稳定性。
⑦可以减小车轮跳离地曲的倾向，提高车轮与地面间的附着力。
9.2.2 电子控制悬挂系统的组成、结构与工作原理
1.电子控制悬挂系统的组成
图 9.23 所示一电子控制空气悬挂系统，该系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、
带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关悬挂用微电脑等组成。
图 9.23 电子控制空气悬挂系统
1.空气压缩机,2.空气电磁阀； 3.干燥器； 4.节气门位置传感器； 5.前右车身高度传感器,6.带有减 g：弹簧,7.悬挂控制执行器； 8.转向传感器； 9.停车灯开关； 10.TEMS 指示灯； 11.电子多点视频器；,控制开关； 13.号高度控制阀； 14.号高度控制阀； 15.显示器用微电脑,16.诊断用接线柱,17,高度传感器； 18.悬挂用微电脑； 19.空气管道； 20 车速传感器； 21.前左车身高度传感器
空气压缩机的作用是输出压缩空气，是悬挂系统的动力源。空气压缩机由直流电机驱动。空气压缩机输出压缩空气经干燥器后通过空气管道、空气电磁阀输送到空气弹簧的主气室。车身高度传感器用来检测车身高度的变化，将车身高度转变为电信号并向电控单元输送。电控单元根据车身高度传感器输出的信号以及其他开关信号对车身高度、悬挂刚度等进行控制，悬挂控制执行器的作用是根据电控单元输出的指令调节悬挂刚度。 空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制车身高度，
带有减振器的空气弹簧是悬挂系统的执行机构，悬挂控制执行器、空气电磁阀最终通过该空气弹簧
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实现对车身高度、悬挂弹簧刚度的控制。
2.电子控制悬挂系统各主要组件的结构
电子控制悬挂系统中的车速传感器、制动开关等信号装置的结构和工作作原理与自动变速器中车速传感器和制动开关等的结构、工作原理基本相同，本节不再赘述。
（ 1）车身高度传感器
车身高度传感器的作用是检测车身高度的变化,将车身高度直转变为电信号并向电控单元输入，
作为车身控制的主要依据。其实，车身高度是通过检测汽车悬挂装置的位移来确定的。车身高度传感器的安装位置如图 9.24 所示。车身高度传感器固定在车架上不动，传感器的连杆通过拉紧螺栓与后悬挂臂连接。当车身高度变化时，悬挂臂上上下摆动，从而通过拉紧螺栓带动传感器连杆摆动，
传感器连杆摆动时，传感器内部便产生出反映车身高度变化的电信号。目前，汽车多用光电式车身高度传感器。
图 9.24 车身高度传感器
如图 9.25 所示，光电式车身高度传感器主有要光电耦合元件、遮光板、旋转轴以及连杆等组成。
光电耦合元件是指配对的发光二极管和光敏晶体管，共有 4 组。遮光板位于发光二管和光敏晶体管之间，在其上面固定位置处加工出若干个槽。遮光板、旋转轴和连杆固定在一起，由连杆带动着旋转。
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图 9.25 光电式车身高度传感器的原理图
当连杆带动遮光板转动到某—位置时，如果发光二极管发出的光线正对遮光板的槽，则光线通过槽照射到与其对应的光敏晶体管上，光敏晶体管导通；如果发光二极管发出的光线没有对准遮光板的槽，则光线便被遮光板遮挡住，不能照射到光敏晶体管上，光敏晶体管截止。遮光板位于不同的位置时,4 个光敏晶体管的导通、截止情况就不同，根据这 4 个光敏晶体管导通、截止情况的组合就可以确定遮光板的位置，也就可以确定出车身高度。
图 9.26 所示为车身高度传感器的原理电路。表 9.2 给出了车身高度传感器光敏晶体管的工作组合。
图 9.26 所示为车身高度传感器的原理电路
表 9.2 车身高度传感器光敏晶体管的工作组合。
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光敏晶体管的工作情况 车
高 SH1 SH2 SH3 SH4
车高
范围
计算机
判断结果
OFF OFF ON OFF 15
OFF OFF ON ON 14
ON OFF ON ON 13
高
低
ON OFF ON OFF 12
高
低
ON OFF OFF OFF 11
ON OFF OFF OFF 10
ON ON OFF OFF 9
ON ON OFF OFF 8
ON ON ON OFF 7
ON ON ON OFF 6
OFF ON ON OFF 5
OFF ON ON OFF 4
OFF ON OFF OFF 3
OFF ON OFF ON 2
OFF OFF OFF ON 1
高
低
OFF OFF OFF OFF 0
高
正常
低
过低
（ 2）车身高度控制执行器
图 9.27 所示为丰田汽车公司电控单元控制悬挂系统 (TOYOTA Electronic Modulated Suspension,
图 9.27 TEMS 车身高度控制系统
TEMS)的车身高度控制系统。该系统中车身高度控制执行装置主要有电动压缩机、空气电磁阀、干燥器以及空气弹簧等组成。电动压缩机是电动机和压缩机的组合，用于产生压缩空气。干燥器的作
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用是滤去压缩空气中的水分，避免水分进入空气弹簧的气室。干燥器各积存的水分会在空气弹簧收缩时随着排出的气体排出。空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制进气阀向空气弹簧主气室充气，或控制排气阀打开，使空气弹簧主气室中的气体排出。
当电控单元输出车身升高的控制指令时，便控制空气电磁阀打开由压缩机通向空气弹簧的进气道，压缩机产生的压缩空气经干燥器流向空气弹簧，在压缩气体的作用下空气弹簧伸长，车身升高；
当微电脑输出车身降低的控制指令时，便控制空气电磁阀打开排气口，空气弹簧主气室中的压缩气体经该排气口排放到大气中，空气弹簧内的气体量减小，空气弹簧收缩，车身降低。
图 9.28 所示为日本富士汽车空气悬挂系统车身高度控制执行装置。该装置主要有空气压缩机、
储气罐、电磁阀和空气弹簧等组成。空气压缩机产生的压缩空气经干燥器后进入储气罐，储气罐内的气体压力调压阀调节。干燥器内装有硅胶，用来吸收压缩空气中的水分。当排气打开，压缩空气排气阀排出时，通过抽气喷嘴从干燥器内将潮湿气雾抽出并排放出去。
图 9.28 日本富士汽车空气悬挂系统车身高度控制执行装置
当电控单元输出车身升高的控制指令时，便控制电磁阀和进气阀通电打开，来自储气罐的压缩空气经进气阀进入空气弹簧的主气室，在压缩气体的作用下空气弹簧伸长，车身升高：当需要保持车身高度不变时，电磁阀便控制空气弹簧内的气量保持不变；当需要降低车身高度时，微电脑便控制空气压缩机停止工作，同时使电磁阀和排气阀也都通电打开，空气弹簧主气室内的气体经排气阀排出，车身下降。
（ 3）空气悬挂刚度调节装置
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空气悬挂刚度调节装置主要由刚度调节阀和悬挂控制执行器组成。空气悬挂的基本构造如图
9.29 所示，其上端与车身相连，下部与车轮相连。悬挂的内部腔室被分为两部分，即主气室和辅气室，主、辅气室之间没有气体通道。当车身与车轮之间产生相对运动时，主气室的容积便发生变化，
压力也发生变化，主、辅气室之间的气体便相互流动。通过改变主、辅气室之间通道截面积的大小，
可以改变主气室被压缩的空气量，进而使空气悬挂的刚度随之变化。
图 9.29 空气悬挂的基本构造
主、辅气室之间通道截面积的大小由刚度直调节阀来调节，如图 8-30 所示。刚度调节阀位与主,
图 9.30 刚度调节阀
辅气室之间，调节阀的气阀体有大、小两个通道，位于阀体中央的阀芯与气阀控制杆连接在一起，
当气阀控制杆转动时，便带动阀芯转动。气阀芯的气道正对阀体上的大通道时，主、辅气室之间的通道截面积大，气体流量也大，相当于参与工作的气体容积大，此时悬挂系统的刚度低，处于“软”
状态；当阀芯的气道正对阀体上的小气道时，主、辅气室之间的通道截面积小，气体流量小，悬挂
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刚度增大一些，处于“中”状态；当阀芯上的气道被阀体遮挡住时，主、辅气室之间的通道被堵塞，
无气体流动，被压缩的气体容积最小，只有上气室的气体被压缩，此时悬挂的刚度最大，处与“硬”
状态。
刚度调节阀的工作由悬挂控制执行器根据电控单元输出的指令进行控制。悬挂控制执行器调节器主要有步进电机、小齿轮、扇形齿轮、刚度调节杆、电磁线圈以及制动杆等组成，如图 9.31 所示。
步进电机通过齿轮机构驱动刚度调节杆转动，进而带动刚度调节阀的阀芯转动。
图 9.31 悬挂执行器
如图 9.32 所示，步进电机的转子为永久磁铁，定子上有两对磁极。定子通电状况不同时，磁极的极性不同，转子的转角也不同。当在 A-B 绕组中加上正向电流 (A 端接正极,B 端接负极 )时，转子处于“低”位；当 A-B 绕组不通电,C-D 绕组通电时，转子处于“高”位；当 A-B 接反向电流时，
左、右磁极磁性相反，转了处于“中”位。
图 9.32 步进电机的工作原理图
电磁线圈的作用是通过制动杆锁定齿轮机构，保持悬挂系统的参数 (刚度和阻尼系数 )稳定。当电磁线圈控制的电磁制动开关松开时，制动杆处于扇形齿轮的滑槽内，扇形齿轮可以转动，悬挂系统的参数可以根据需要改变。当电磁制动开关吸合时，制动杆往回拉，齿轮系处于锁定状态，各转阀
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均不能转动，悬挂系统参数保持相对稳定。
（ 4）悬挂系统阻尼调节装置
阻尼调节装置是通过改变阻尼孔的大小来改变悬挂系统的阻尼力的。
1）机电式阻尼调节装置。图 9.33 所示为一机电式阻尼调节装置，它主要由阻尼调节执行机构和减振器两大部分组成。阻尼调节执行机构位于减振器的上部，可以驱动减振器中的回转阀转动，
以改变阻尼孔的大小。
阻尼调节执行机构主要由直流电动机、减速齿轮、挡块以及电磁铁等组成。直流电动机用于驱动回转阀的转动 ;挡块用于限制减速齿轮的旋转，挡块的工作由电磁铁控制。
电控单元控制电动机和电磁铁的通电状态，通电状态不同时齿轮的旋转角度也不同，使减振器的阻尼力也不同，如图示 9.34 和表 9.3 所示。
图 8-35 所示为—、三级可调式减振器。减振器的阻尼通过活塞杆和回转阀来调节。回转阀与阻尼调节杆连接在一起，并随阻尼调节杆旋转。回转阀上有三个阻尼孔，它们沿圆周方向分布在不同的角度，并且分别处于图中 A-A,B-B,C-C 三个不同的高度位置。活塞杆固定不动，在 A-A,B-B、
C-C 三个高度位置上同样加工出通道，但这三个通道处于圆周上的同一个角度。
图 9.33 机电式阻尼调节装置
图 9.34 阻尼调节装置工作原理 图
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表 9.3 阻尼调节装置的工作状态
电动机 现在的角度 驱动角度
正极 负极
电磁铁
－ 软 － ＋ OFF
－ 运动 ＋ － OFF
软 硬 ＋ － ON
运动 硬 － ＋ ON
当阻尼调节杆驱动回转阀处于图 9.32(b)所示右位时,A-A,B-B,C-C 三个截面上的阻尼孔全部被堵塞，只有下面的主阻尼孔工作，因此此时阻尼最大，减振器处于“硬”状态，当回转阀从“硬”
状态位置顺时针转转动 60 度时,B-B 截面的阻尼孔打开,A— A,C-C 两截面上的阻尼孔仍旧关闭。
此时由于多了一个阻尼孔参加工作，因此减振器阻尼孔减小，处于中间状态，又称“运动”状态。
当回转阀从“硬”状态位置逆时针转动 60 度时,A-A,B-B,C-C 三截面的阻尼孔全部打开，全部参加工作，此时阻尼最小，减振器处于“软”状态。
机电式阻尼调节装置的工作由电控单元内存程序根据车速传感器、加速度传感器以及转向传感器等输出的反映的车辆行驶状态的信号进行控制。
图 9.35 三级可调式减振器
2）压电式阻尼调节装置。压电式减振器由压电传感器、压电执行器和阻尼力转换阀三部分组成，如图 9.36（ a）所示。
压电传感器和压电执行器是根据压电元件的压电效应制成的。当在压电元件上施加外力时，压电元件内部产生极化现象，在其两个表面出现异性电荷，产生电压，这种现象叫压电正效应；当给
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压电元件施加电压，则在压电元件上将将引起位移，这一现象叫压电负效应。压电传感器根据压电正效应工作的，而压电执行器则是根据压电负效应工作的。
图 9.36 压电式减振器
压电传感有五层压电元件，每层厚度为 0.5mm。压电传感器在受到压力作用时，大约在 2μs 的时间内就叫可产生电信号。压电执行器由 88 个压电元件组成，当对压电执行器加上电压后，在大约
5s 的时间内就会产生 50μm 左右的位移。
当汽车在凸凹不平的路面上行驶时，路面振动产生的作用力作用在压电传感器上，压电传感器在短时间内产生电压信号并向微电脑输送。微电脑接收到该电压信号后，立即向压电执行器施加电压，使其产生 50μm 左右的位移。该位移经推杆等放大后，推动阻尼变换阀动作，打开阻尼孔，减小阻尼力，减轻车身的振动，提高乘坐舒适性，如图 9.36(c)所示。当撤去加在压电执行器上的电压后，压电执行器的位移消失，阻尼变换阀关闭阻尼孔，阻尼力恢复，如图 9.36(b)所示。
压电式减振器从颠簸出现到阻尼力变换阀动作仅需几毫秒，具有很高的响应能力，可以提高车辆在粗糙或不平的路面上行驶时的乘坐舒适性。
3.电子控制悬挂系统的工作原理
在汽车行驶过程中，电控单元不停地接收车身高度传感器、加速度传感器 (即油门动作传感器 )、
制动传感器、转向传感器以及车速传感器输出的信号，并进行运算、分析和判断，最终向并执行器输出控制信号，控制车身高度和悬挂刚度。
当需要升高车身时，电控单元便控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室，空气弹簧
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伸长，车身高度升高；当需要降低车身高度时，电控单元便控制空气电磁阀使主气室中的压缩空气排放到大气中，空气弹簧被压缩，如图 8-37 所示。
图 9.37 车身高度的调节
当需要改变悬挂刚度时，电控单元通过悬挂执行器来控制空气弹簧主、辅气室之间的连通阀，
从而改变主、辅气室之间的气体流量，进而改变悬挂系统的弹簧刚度。
当需要改变减振器的阻尼力时，电控单元便控制减振器的阻尼力调节装置工作，调节减振器的阻尼力。阻尼力的调节方式因车型而变，比如丰田花冠 COROLLA 轿车的电子控制空气悬挂系统采用驱动减振器振阻尼力调节杆调节阻尼孔的开闭,进而改变减振器的阻尼力； 雪铁龙 CITROEN-Xsara
轿车则通过电磁阀控制油液管路中的节流小孔来改变减振器的阻尼力。
一般地，在下列情况下需对车身高度进行控制 (以丰田花冠 COROLLA 轿车为例 ),
①当车速高于 90km／ h 时，将车身高度降低一级，以减小风阻，提高行驶稳定性。当车速降低到某值 (如 60km／ h)时，车高恢复原状。
②当汽车连续在坏路面上行驶，车身高度信号持续 2.5s 以上有较大变动且超过规定值
时，车身高度将升高一级，使来自路面的突然抬起感减弱，并提高汽车的通过性能。
③当汽车在连续坏路上行驶且车速 40~90km／ h 之间时，车身高度将调至高值，以减小路面不平感，确保足够的离地间隙，提高乘坐的舒适性。
④当汽车在连续坏路面上行驶且车速高于 90km／ h 时，车身高度将调至中间值 (标准值 )，以避免车身过高对高速行驶稳定性产生不利影响。
⑤当汽车处于驻车状态时，将车身高度调到低值，以保持良好的驻车姿势。
一股地，在下列情况下需对弹簧刚度和阻尼力进行控制 (以丰田花冠 COROLLA 轿车为例 ),
①当车速低于 20km／ h 且加速度较大时 (急起步加速 )，微电脑通过执行器提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抵消车身的后坐趋势。
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②当汽车急转弯时，电控单元通过执行器对弹簧刚度和减振器阻尼力进行调节，以抵消
车身侧倾趋势。
③当汽车车速速高于 60km／ h 情况下紧急制动时，微电脑通过执行器提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抵消车身前部下冲的趋势。
④当汽车以高于 110km／ h 的车速行驶时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到
中间值，以提高高速行驶时的操纵稳定性。
⑤当汽车在 30～ 80km／ h 范围内行驶时,如果前轮车身高度传感器检测到路面有小凸起 (如前轮通过混凝土路面接缝等 )，则在后轮通过该凸起之前，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到最低值，以提高乘坐舒适性。
⑥当汽车在 40～ 100km／ h 范围内行驶时，如果前轮车身高度传感器检测到路面有较大的凸起
(如前轮通过损坏的铺砌路面等 )时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节中间值，以减轻车体的前而颠簸、振动等动作的幅度，以提高乘坐舒适性和汽车通过性。当汽车车速超过 100km／ h 且通过较大凸起时，电控单元将把弹簧刚度和减振器阻尼力调节到最高值。
当汽车在良好路面上行驶时，弹簧刚度和减振器阻尼力由驾驶员开关选择。
4.设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统
图 9.38 所示为—设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统。读系统的传感器主要有速度传感器、车身高度传感器、纵向加速度传感器以及路况预测传感器等；执行器主要有电磁控制阀和选择阀：车身与车轮之间的悬挂装置有悬挂弹簧和单向液压执行器；储压器内充有气体，在工作时起弹簧的作用。上节流孔的直径小于副节流孔，两个节流孔用于控制减振阻尼力，当选择阀不通电时，
只有主节流孔工作，减振阻尼力大；当选择阀通电时，副节流孔进入工作状态，主节流孔和副节流孔同时工作，减小了减振器阻尼力。
图 9.39 所示为日产汽车公司生产的设置有路
况预测传感器 (即声纳系统 )的汽车，其声纳系统设置在汽车前部，主要用于检测车辆前下方是否行有凸起物及凸起物的大小。路况预测传感器输出的信号电压与路面凸起物的大小成正比。如图
9.40 所示，电控单元控制系统设定一个低阈值 V1 和高阈值 V2，只有当路况预测信号位于 V1 和 V2
之间时，电控单元才输出一个打开选择阀的控制信号。如果不设置低阈值 V1 而完全按照传感器输出的信号进行控制，则悬挂系统的阻尼变化就会过于频繁；如果不设定高阀值 V2，则车辆在通过一个很大的凸起物时就会因悬挂系统阻尼系数调节得过低而产生很大的冲击力，使悬挂底部与车桥之间产生刚性碰撞。
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图 9.38 设置有路况预测传感器的微电脑控制悬挂系统
1.油箱； 2.油泵,3.滤清器,4.单向阀,5.储压器 6.电磁控制阀,7.回油管,8.油管； 9.副节流孔 10.选择阀； 11.储压器； 12.主节流孔； 13.油压腔； 14.单向液压执行器,15.车轮,16.悬挂弹簧
图 9.39 设置有路况预测传感器 (即声纳系统 )的汽车
图 9.40 路况预测传感器输出曲线
在汽车行驶过程中，电控单元根据各传感器输入的信号进行分析和判断，对设置在车轮上的控
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制阀和选择阀进行控制，实现弹簧刚度、减振阻尼和车身高度的控制。
在车辆正常行驶时，电控单元关闭选择阀，使液压执行器的油压腔通过主节流孔与储压器相通，
此时可吸收并降低因路不平而引起的较小振动，当车辆在有凸起物的路面上行驶时，电控单元根据车速传感器输入的信号估算出检测到的凸起物大小和以实际车速通过凸起物的滞后时间，并在车轮通过凸起物时打开选择阀，减小悬挂的阻尼力；待车轮通过凸起物后，又控制选择阀关闭，将悬挂阻尼力恢复到原值。这样在车轮通过凸起物时，悬挂的阻尼系统只作了短暂变化，提高了汽车行驶稳定性。
9.2.3 典型汽车电子控制悬架系统
介绍丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车所采用的电子调节空气悬挂系统。
图 9.41 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统中各元件在车上的安装位置
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1.丰田凌志 US400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的组成
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统主要有车身高度传感器、主节气门位置传感器、转向传感器，高度控制压缩机、排气阀、干燥器,1 号高度控制阀,2 号高度控制阀、前悬挂控制执行器，后悬挂控制执行器,1 号高度控制继电器,2 号高度控制继电器、悬挂控制 ECU、
停车灯开关,LRC 开关、高度控制开关、高度控制 ON／ OFF 开关，车速传感器以及 IC 调节器等组成。丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统中各元件在车上的安装位置如图 9.41
所示。
LRC 开关（ LEXUS 驾驶开关 )的作用是控制悬挂控制执行器的工作，对减振器的减振力和气压缸在的弹簧刚度进自动控制。 LRC 开关拨到,SPORT”侧时接通，系统进入“高速行驶自动控制”
状态； LRC 开关拨到,NORM”侧时断开，系统进入“常规自动控制”状态。
当高度控制 ON／ OFF 开关在,OFF”位置时，该电路接通，电子控制空气悬挂系统可以对车身高度进行自动控制；当高度控制 ON／ OFF 开关在,ON”位置时，电路断开，电子控制空气悬挂系统不进行车身高度控制。
高度控制开关拨到,NORM”侧时断开，拨到,HIGH”侧时接通，悬挂控制 ECU 检测到高度控制开关的状态后，则相应地使车辆升高或降低。
2.丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路
丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路如图 9.42 所示，该电子调节空气悬挂系统控制单元的端子功能如表 9.4 表示。
3.丰田凌志 LS400 UCIFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制功能
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统主要有车身高度控制、悬挂刚度控制和减振器减振力控制三项控制功能。电子调节空气悬挂系统中储存有弹簧簧作用的压缩空气，即空气弹簧。空气弹簧的“刚度”和车辆高度小由控制系统根据车辆的行驶状态进行自动调整；同样，减振器的减振力也有控制系统进行控制，以抑制车辆倾斜、制动时前部栽头以及高速行驶过程中后部下坐等车辆姿态变化，这样就可以保证乘坐的舒适性和行驶的操纵稳定性。丰田凌志 LS400 UCF10
系列轿车电子调节空气悬挂系统的具体控制项目见表 9.5。
1）车身高度控制
悬挂控制 ECU 根据车身高度传感器输入的信号，通过高度控制阀实现对车身高度的控制。
丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气息挂系统采用光电式车身高度传感器。该传感器
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图 9.42 丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统的控制电路
在前左、前右、后左、后右等位置共设置了 4 个车身高度传感器，每个传感器有一个带槽孔的圆盘和 4 对遮光板组成，而且圆盘与连杆组合在一起，并在连杆的带动下转动。圆盘在发光二极管与每个遮光器的光敏晶体管之间旋转,高度传感器利用遮光器的通／断信号的输出组合 (16 个选择脉冲信号 )来检测车辆的高度,并将它们转换为串行数据输送给 ECU。 图 9.43 所示为丰田凌志 LS400 UCF10
系列轿车电子调节空气悬挂系统车身高度传感器的工作电路。当点火开关接通时，悬挂控制 ECU 便
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通过其 MRLY 端子 (见图 9.42)控制 2 号高度控制继电器工作,接通 4 个车身高度传感器的电源电路，
车身高度传感器开始向悬挂控制 ECU 输送车身高度信号。
表 9.4 丰田凌志 LS400 UCFl0 系列轿车电子调节空气悬挂系统控制单元的端子功能
序号 代号 连接对象 序号 代号 连接对象
1 SLFR 1 号右高度控制阀 33 空
2 SLRR 2 号右高度控制阀 34 CLE 高效控制连线器
3 RCMP 1 号右高度控制继电器 35~37 空
4 SHRL 左后车身高度传感器 38 RM- 压缩机电动机
5 SHRR 右后车身高度传感器 39 +B 悬挂控制执行器电源
6 SHFL 左前车身高度传感器 40 IGB 高度控制电源
7 SHFR 右前车身高度传感器 41 BAT 备用电源
8 NSW 高度控制 ON/OFF 开关 42 空
9 空 43 SHLOAD 高度控制传感器
10 TSW LRC 开关 44 SHCLK 高度控制传感器
11 STP 停车灯开关 45 MRLY 2 号高度控制继电器
12 SLFL 1 号左高度控制阀 46 VM 高度控制“HI”指示灯
13 SLRL 2 号左高度控制阀 47 VN 高度控制“NORM”指示灯
14~19 48 空
20 DOOR 门控灯开关 49 FS+ 前悬挂控制执行器
21 HSW 高度控制开关 50 FS- 前悬挂控制执行器
22 SLEX 排气阀 51 PCH 前悬挂控制执行器
23 L1 发动机和 ECT ECU 52 IG 点火开关
24 L3 发动机和 CET ECU 53 GND ECU 接地
25 Tc TDCL 54 -RC 1 号高度控制继电器
26 Ts 检查连接器 55 SHG 车身高度传感器
27 SPD 车速传感器 56~58 空
28 SS2 转向传感器 59 VS LRC 指示灯
29 SS1 转向传感器 60~61 空
30 RM+ 压缩鸡电动机 62 RS+ 后悬挂控制执行器
31 L2 发动机和 ECT ECU 63 RS- 后悬挂控制执行器
32 REG IC 调节器 64 RCH 后悬挂控制执行器
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表 9.5 丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车电子调节空气悬挂系统的具体控制项目
控制项目 功能
防侧倾控制
使弹簧刚度变为“坚硬”状态，其目的是抑制车辆侧倾，从而使车辆姿态变化降低到最低程度，以改善车辆行使的操纵性
防载头控制
使弹簧刚度和减振力控制变为“坚硬”状态，以抑制车辆制动时栽头
防下坐控制
使弹簧刚度和减振力控制变为“坚硬”状态，以抑制车辆加速时发生后坐现象
高车速控制
使弹簧刚度变为“坚硬”状态，减振力变为“中等”状态，以改善车辆加速时的稳定性和操纵性
不平路面控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以改善车辆在不平路面上行驶时乘坐的舒适性
颠动控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以抑制车辆在不平路面上行驶的颠动
弹簧刚度和减振力控制
颠簸控制
使弹簧刚度和减振力变为“中等”或“坚硬”状态，以抑制车辆在不平路面上行驶时发生颠簸,
自动高度控制
不管乘客多少，行李多重，均能使车辆保持在某一恒定高度。操作高度控制开关，使车辆目标高度变为“正常”或“高”的状态
高车速控制
当高度控制开关在,HIGH”位置时，车辆高度会降到,NORM（正常）,状态，从而改善车辆高速行驶时的气动性和稳定性
车辆高度控制
点火开关 OFF 控制
当点火开关断开后，由于乘客和行李重量变化而使车辆的高度变为高于目标高度时，能使车辆下降到目标高度，从而改善了车辆驻车姿态
压缩机用于产生压缩空气，是车身高度控制和空气弹簧刚度控制的动力源，当车辆高度升高时，
悬挂控制 ECU 的 RCMP 端子输出控制信号,1 号高度控制继电器触点闭合，压缩机电机电路接通运转，产生压缩空气，压缩空气经干燥器过滤潮气后向各个悬挂的气压缸输送，车身高度上升。压缩机在工作过程中，悬挂控制 ECU 通过其端子 RM+,RM-的电位差检测出流经压缩机电机的电流并以此监测压缩机电机电路是否工作常。图 9.44 所示为压缩机的工作电路。
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图 9.43 车身高度传感器的工作电路
图 9.44 压缩机的工作电路
悬挂控制 ECU 控制高度控制阀电磁线圈的工作。当电磁线圈通电后，高度控制阀打开，并将压缩空气引入气压缸，使车辆高度升高；当车辆高度需要下降时，悬挂控制 ECU 在控制高度控制阀电磁线圈通电的同时，也控制排气阀电磁线圈通电，排气阀打开，气压缸内的压缩空气便被排放到大气当中。与此同时，干燥器中的潮湿气体也被排气带到大气中。图 9.45 所示为高度控制阀和排气阀
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的的工作电路。凌志 LS400 UCFl0 系列车辆共有两个高度控制阀,1 号高度控制阀用于前悬挂控制，
有两个电磁阀分别控制左、右气压缸； 2 号高度控制阀用于后悬挂控制，也有两个电磁阀分别控制左、右气压缸，但是为了防止空气管中产生不正常压力，在 2 号高度控制阀上设置了溢流阀，其安装位置如图 9.41(b)所示。
图 9.45 为高度控制阀和排气阀的的工作电路
图 9.46 悬挂控制执行器的结构
2）空气弹簧刚度和减振器减振力的控制
空气弹簧刚度和减振器减振力由悬挂控制执行器同时控制。悬挂控制执行器设置在气压缸的上
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部，其结构如图 9.46 所示。在控制过程中，悬挂控制 ECU 向每个汽缸所装的悬挂制执行器中输送控制信号，悬挂控制执行器便驱动减振器的阻尼调节杆 (旋转阀 )和气压缸的空气阀工作，从而改变减振器的减振力和空气弹簧的刚度。图 9.47 所示为凌志 LS400UCF10 系列车辆悬挂控制执行器的工作电路。
图 9.47 凌志 LS400 UCF10 系列车辆悬挂控制执行器的工作电路
9.3 中央门锁与防盗系统
9.3.1 中央门锁系统
现代轿车大部分都采用中央门锁系统。它可以做到当驾驶员锁住自己的车门时，其他几个车门，
包括后车门或行李仓都能同时自动锁住。这就避免过去那种需要操作各个车门的按钮，才能把车门锁好的麻烦。该系统开锁的情况与锁门正好相反。为了方便起见除中央系统控制外。乘客仍可以利用各车门的机械式弹簧锁开关车。
1．中央门锁系统的组成及功能
该系统一般由门锁控制开关、钥匙控制开关、门锁总成、行李箱门开启器及门控开关和执行元件等组成。
（ 1）门锁控制开关
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门锁控制开关装在左前门内侧的扶手上，为杠杆型开关。将开关推向前是锁门，推向后是开门。
当锁门或开门时均给出 ON，其他时间一概为 OFF。
图 9.48 门锁机构示意图
（ 2）钥匙开锁报警开关
该开关探测点火钥匙是否插进钥匙门内，当钥匙在钥匙门内，开关电路接通报警，当钥匙离开钥匙门时取消报警。
（ 3）钥匙控制开关
钥匙控制开关装在每个前门的钥匙门上，当从外面用钥匙开门或关门时，钥匙控制开关便发出开门或锁门的信号给门锁控制 ECU。
（ 4）门锁总成
门锁总成主要由门锁传动机构、门锁开关和门锁壳体等组成，如图 9.48 所示。
门锁开关用来检测车门的开闭情况。当车门关闭，门锁开关断开；反之，门锁开关接通。它比直接检测车门开闭情况的“门控”开关更安全、可靠，它能检测锁止的离合状态。
门锁传动机构由电动机、齿轮和位置开关等组成，如图 9.49 所示。当门锁电功机转动
时，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮推动锁杆，车门被锁上或打开，然后蜗轮在复位弹簧的作用下返回原位置防止操纵门锁钮时电动机工作。当锁杆推向锁门位置时位置开关断开，推向开门位置时接通。
(5)行李箱门开器开关
该开关位于仪表板下面，拉动此开关便能打开行李箱门，如图 9.50 所示。钥匙门靠近行李箱门开启器，推压钥匙门，断开行李箱内主开关，此时再拉开启器开关也不能打开行李箱门。将钥匙插进钥匙门内胁瞬时针旋转打开钥钥门，主开关接通，这样便可用行李箱门开启器打开行李箱
(6)行李箱门开启器
行李箱门开启器是安装在行李箱门上，由轭铁、插棒式铁心、电磁线圈和支架组成，如图 5.51
所示。轴连接行李箱门锁，当电磁线圈通电时，插棒式铁心将轴拉入外打开行李箱门。线路断路器
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用于防止电磁线圈因电流过大而过热。
图 9.49 门锁传动机构
1.涡杆；2.门锁电动机；3.位置开关；4.锁杆；5.涡轮；6.复位弹簧
图 9.50 行李箱门开启器开关
1.行李箱门开启器开关； 2.钥匙门； 3.燃油箱盖开启器开关； 4.行李箱门开启器主开关
图 9.51 行李箱门开启器
1.支架； 2.电磁线圈； 3.轭铁； 4.线路断路器； 5.插棒式铁心； 6.轴
(7)门控开关
门控开关用来探测车门的开闭情况。打开车门时，门控开关接通；车门关闭时，门控开关断开。
(8)执行元件
执行元件一般为电动机或电磁铁，为降低噪声。现代轿车—般采用电动机。
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一般轿车的中央门锁系统控制组件的安装位置如图 3.25 所示。
2．中央门锁控制系统工作原理
门锁控制系统电路如图 8-52 所示，其内部控制电路如图 9.53 所示
(1)用门锁控制开关锁门和开门
当锁门时，驾驶员侧门锁控制开关 15 推向锁门侧，信号,1”经端子○ 16 和反相器 A 送给或门
A。或门 A 的输出由,0”变为” l” 。由于锁门定时器供给晶体管 T1 一个基极电流约 0.2s，并使其导通。结果 No.1 继电器接通，电流从蓄电池→端子⑧→ No.1 继电器→端子④→门锁电动机→端子
③→搭铁，则电动机锁上全部车门。
当开门时，门锁控制开关推向开门侧，信号,1”经端子○ 17 和反相期器 B 送到或门 B，或门 B
的输出从,0”变为” 1” 。因此，开门定时器加到晶体管 T2 一个基极电流约 0.2s，并使其导通。结果 No.2 继电器接通，电流从蓄电池→端子⑧→ No.2 继电器→端子③→门锁电动机→端子④→搭铁，
则门锁电动机接通，打开全部车门。
图 9.52 中央门锁系统控制组件的安装位置
1.行李箱门控制器电磁阀； 2.左后门锁电动机及位置开关； 3.门锁控制开关； 4.左前门锁电动机、位置开关及门锁开关； 5,左前门锁控制开关； 6.No.1 接线盒线路断路器； 7.防盗和门锁控制 ECU 及门锁控制机电器； 8.No.2 接线合,DOME 熔断丝； 9,行李箱门控制开关 10.点火开关； 11.右前门锁控制开关； 12,右前门锁控制电动机； 13,右前门钥匙控制开关； 14.右前门锁电动机及位置开关
(2)用钥匙锁门和开门
当锁门时,钥匙被插进驾驶员侧钥匙门内并向锁门方向转动,则钥匙控制开关 16 向锁门侧接通。
此时，信号,1”经端子○ 13 和反相器 C 送给或门 A。或门 A 的输出由,0”变为,1” 。由于锁门定时器供给晶体管 T1 一个基极电流约 0.2s 并使其导通，结果 No.1 电流从，蓄电池→端子⑧→ No.1 继电器→端子④→门锁电动机→端子③→搭铁，门锁电动机接通，锁上全部车门。
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当开门时，钥匙开关向开门侧接通，信号,1”经端子⑨和反相器 D 送到或门 B，或门 B 的输出从,0”变为,1” 。开门定时器加绐晶体管 T2 一个基极电流约 0.2s 并使其导通。继而 No.2 继电器接通,电流从蓄电池→端子→ No.2 继电器→端子③门锁电动机→端子→搭铁,则门锁电动机接通，
全部车门打开。
(3)防止钥匙遗忘功能
门锁系统防止钥匙遗忘功能可防止锁门时点火钥匙遗忘在钥匙门内。
当推动锁钮锁门时，如果点火钥匙插在钥匙门内，驾驶或副驾驶门开着，门锁开关 10 和钥匙开门报警开关 14 都接通，这些开关经端子○ 12 和⑥将,0”信号送给防止钥匙遗忘电路。在这种状态下，
将锁钮推向锁门侧，则门立刻被锁上。但由于位置开关 12 断开，信号,1”经端子 送给防止钥匙遗忘电路并使其输出信号,1”并送给或门 B，使或门 B的输出从,0”变到,1” 。同时开门定时器接通 T2 约 0.2s。 。电流在系统中的流动路径与用门锁控制开关开门—样，电动机由 No,2 继电器供电而工作，打开全部车门。
图 9.53 门锁控制系统电路
1.蓄电池； 2-易熔线 (ALT)； 3.易熔线 (AMl)； 4.线路断短器； 5.易熔线 (MAIN)； 6.DOME 保险； 7.驾驶员门锁电动机和位置开关； 8.副驾驶门锁电动机和位置开关； 9.左后门锁电动机和位置开关； 10.右后门锁电动机和位置开关； 11—防盗和门锁控制 ECU； 12.驾驶员门锁开关； 13.
副驾驶门锁开关； 14.驾驶员钥匙控制开关； 15.副驾驶钥匙控制开关； 16.驾驶员门锁控制开关； 17.副驾驶门锁控制开关； 18.钥匙开锁报警开关 19.行李箱门开启器开关； 20.行李箱门开启器电磁阀
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当车门全关闭时，防止钥匙遗忘功能是这样工作的：当防止钥匙遗忘功能起作用和门锁钮保持向下阻止开门时，门被立即锁上。此时门锁开关 10 和钥匙开门报譬开关 14 接通，并经端子 ○ 12 和⑥
将,0”信号送给防止钥匙遗忘电路。若此时门处于关闭状态，则门锁开关断开，并且输入到防止钥匙遗忘电路的信号由,0”变为,1” 。约 0.8s 后，防止钥匙遗忘电路出,1”信号给或门 B，或门 B
输出信号从,0”变为,l”,因此开门定时器接通晶体管 T2 约 0.2s，,电动机接通，全部车门打开。
若此时车门不能全部打开。定时器再次起动 0.8s 后，使全部车门打开。
(4)行李箱门开开启器控制
当行李箱门开启器开关 18 接通,,1”信号经○ 18 和反相器 F 送给行李箱门开启定时器。开启定时器送给晶体管 T3 基极电流约 0.2s，使其导通,No.3 继电器也导通，电流从蓄电池 端子⑧→ No.3
继电器→端子→行李箱开启器→搭铁，从而打开行李箱门。
图 9.54 门锁内部控制电路
1.蓄电池； 2.易熔线 (ALT)； 3.易熔线 (MAIN)； 4.易熔线 (AMl)； 5.断路器； 6.DOME 保险； 7.点火开关； 8.CIG(点烟器 )保险； 9.EUC-IF-,保险；
10.左前门锁控制开关¨ l.右前门锁控制开关； 12.左前位置开关； 13.右前位置开关； 14.钥匙开锁报警开关¨ 5.门锁控制开关 (双投 )； 16.左前钥匙控制开关； 17.右前钥匙控制开关； 18.行李箱门开启器开关； 19.主开关； 20 防盗和门锁控制 ECU； 21.左前门锁电动机； 22.右前门锁电动机； 23.左后门锁电动机； 24.右后门锁电动机； 25.行李箱门开启器电磁阀
3．遥控车门
(1)车门上锁或解锁
它可以不用把钥匙插入门锁开关而进行远距离遥控操作，使夜间或黑暗中开、锁门更为方便。
(2)工作原理
从身边发出微电波，由车辆天线接收信号,ECU 识别送信代码，使上锁、解锁的执行元件进行工作。所渭微弱电波是在发射时不需要批准的电波 (电波法实施规则规定,3m 距离的电场强度在
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322MHz 以下频率时，不大于 500μVdB)。
图 9.55 所示为发射机和接收机动作框图。
从发射机利用次载体方式的 FM 调制发出识别代码。把次载体的频率，按照数字识别代码信号进行频率偏移调制 (FSK)，进行 FM 调制和发射，所以不易受到外来杂音的影响。 FM 波由汽车无线电的 FM 天线进行接收，利用分配器进入接收机 ECU 的 FM 高频增压处理部，进行解调。然后与被解调的识别代码互相对比，如果是正确的，就输入控制电路并使执行元件进行工作。
(3)发射机
如图 9.56 所示，它在键板上与送信电路组成一体。从识别代码存储回路到 FSK 调制回路，由于采用了单芯片集成电路而使体积小型化，在电路板的相反—侧装有—般市场上出售的钮形 3V 锂电池 (其使用寿命一般为 2 年 )。应注意发射开关每按 1 次，就进行发送，在接收机一侧就接收一次上锁或解锁指令。
发射频率按照使用国的电波状况进行选择，可使用 27,40,62MHz 带。
图 9.57 所示为上海别克轿车使用的遥控门锁发射器。 它将信号送给仪表板上的遥控车门锁接收器上，
经其判断后，再将该信号送入车身控制模块 (BCM)，其操作范围是 1~9m 它具有上锁、开锁、打开行李箱的功能，有些还有使喇叭鸣响、车内灯启亮、车辆前照灯启亮的功能。
图 9.55 由微弱颠电波控制门锁用的发射机与接收信号处理电路
9.3.2 防盗系统
目前，世界各地盗车现象日益严重。例如在美国，车辆盗窃的案件从 20 世纪 80 年代的每年万起左右，发展到了 90 年代的 150 万起以上。因此，车辆的防盗就显得相当重要。为此，许多汽车制造商在车辆出厂前就为车辆装备了防盗系统，而没有安装防盗系统的车辆，车主—般也会想方设法
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增加防盗措施。
图 9.56 发射机（与键板组成一体） 图 9.57 遥控门锁发射器
1.现代汽车电子防盗
由于盗车事件的频繁发生不仅危害车主的经济利益，而且也造成保险业界及政府庞大的
经费支出 (为给车主赔偿及侦破盗窃案件，估计每年全世界损失费在 50 亿美元以上 )，所以必须在防盗报警装置方面采取强有力的措施。而前述的机械式防盗使用起来不隐蔽，占驾驶室空间可，每次开车都要用钥匙开启，且不安全 (如盗贼无法破坏坚硬的防盗锁，但可以在转向盘上锯一个缺口，把转向盘扭曲后，便将锁在转向盘上的防盗锁完好地取下来。另外，对于盗车高手，在几秒钟内打开机械锁是轻而易举的事 )。因此，就出现了现在的性能强化的电于防盗装置。
(1)电子防盗系统的组成
图 9.58 所示为汽车防盗系统的组成，当用钥匙锁好所有车门时，该系统处于约 30s 检测时间报警状态。之后，系统中的指示器 (一般为发光二极管 LED)开始断续闪光，表明系统处于报警状态。
图 9.58 汽车电子防盗系统的组成
1.钥匙存在开关； 2.开门开关； 3.锁门开关； 4.钥匙操作开关； 5.警报状态设置； 6.是否盗贼检测； 7.30s 定时器； 9.解除警报状态； 9.LED 指示器； 10.报警器； 11.报警灯； 12.起动断电器； 13.报警
当第三方试图解除门锁或打开车门时 (当所有输入开关均设定为关闭状态时 )，系统则发出警报。
当车主用钥匙开启门锁时，这种报警状态或报警运转将解除。
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警报—般以闪烁灯或发声报警形式发出。警报发生后持续时间约为 1min，但起动电路直到采用钥匙打开汽车门锁之前始终处于断路状态。
(2)汽车电子防盗系统电路
图 9.59 汽车电子防盗系统电路图
1.电喇叭； 2.喇叭按钮； 3.喇叭继电器； 4.开关； 5.继电器； 6.各触点； 7.至充电系统及用电设备； 8.至起动系统； 9,至点火系统断电器触点
图 9.59 所示为一种汽车电子防盗系统电路。 SCR(可控硅整流器 )与喇叭继电器线圈串联，而与喇叭开关并联。可控硅触发极经 Rl 搭铁，其阴极经 Dl,R2,Sl 搭铁构成问路，使它的电位高于触发极 0.6V。如果 S1 接通，则电源经喇叭继电器线圈将 12V 电压加在可控硅阳极上。但由于触发极搭铁，故不导通。此时，如果有一低阻附件 (如顶灯 )，其低电阻将产生一瞬间负的瞬变过程经过蓄电池，这个负的峰值信号通过喇叭继电器线圈，并与可控硅并联的电容 C2 耦合，使可控硅的阴极瞬间低于地电位，致使其触发极出现正电位，可控硅被触发导通,12V 的电压便通过 D1,R2 构成回路。
但由于 R2 有足够高的电阻，从而使喇叭继电器通过的电流不足以使其触点闭合。另外，导通的可控硅可使 12V 的电压通过 K2 的常闭触点加到一延时驱动复合晶体体管 T 上,通过 R3 向 C3,C4 充电，
并通过高增益晶体管的集电极 -发射极漏泄电阻构成问路。 大的时间常数 RC 使基极 -发射极电压缓慢上升,R4 限制基极电流。当基极 -发射极电压超过门限值时,T 就导通，使 K1 继电器线圈通过该电路构成回路。当 K2 继电器触点一闭合,C3,C4 被 R5 和 T 的导通状态分路，使储存的电荷按控制的速率释放，同时 K2 的第二触点使 D1 的阴极通过 D2 搭铁，使得可控硅和 D2 有足够的电流渡过，
从而使喇叭继电器电器触点闭合。另外，点火断电器的触点被 D4 和 K2 闭合的触点分路。因此，在
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K2 闭合的瞬间，喇叭就发出声响报警。由于断电器触点被短路，使得发动机不能工作，这就起到了防止汽车被盗的作用。
当 G3,C4 放电至低于 T(DG1)的门限电压时就截止,K2 继电器触点断开，喇叭停止工作，点火断电器触点也不被短路。这时,C3,C4 进行另—次充电循环，使在另一延时周期之后，继电器
K2 触点再次闭合。这样重复循环，直到车主回来把隐藏的 S1 开关断开为止。由于延时的时间较长，
而喇叭报警的时间和断电器触点被短路的时间较短，蓄电池不会造成过度的放电。另外，盗车者即使将喇叭线拆除，断电器触点短路部分也仍然工作，仍可防止汽车发动机起动。
(3)防盗系统工作原理
图 9.60 所示为美国克莱斯勒公司／帝王 (Imperial)车的防盗线路图。从图中可以看出，防盗电控单元的主要输入信号由三部分产生：是遥控模块，二是左、右锁孔开关，三是四个门的微开开关。
当防盗器启动后，只有通过遥控器发出的开门信号被遥控模块接收到，或用车钥匙插入钥匙孔开门，才能使防盗电脑解除警戒状态，此时就可以正常开启车门。若有人不通过上述手段打开车门，
即为非法开启，此时车门微动开关线路闭合，而遥控模块和锁孔开关并没有信号反馈给防盗电脑，
电脑即判断为非法，于是使喇叭线路及其相关的各种灯的开关模块的断电器控制线路接通。
这种防盗系统极为简单，防止开门的手段只有门锁、遥控器及微开开关，而且根本没有办法防止窃贼将车开走。所以人们又想办法增强防盗系统的功能，主要从两个方面人手，一是使中央控制门锁功能增强，二是当前一功能失效时，增强其他必要手段的锁止功能。
1）强化中央门锁系统功能,
①测量开门锁钥匙的电阻
如图 9.61 所示，该种车系，每一把钥匙内部均有设定电阻，每部车的中央控制电脑将记住该电阻值。当 PASS-KEY 启动后，所有车门被锁住，此时若用齿形相同但阻值不同的钥匙开启车门或启动发动机，则防盗系统认为是非法。这时防盗喇叭会响，同时会切断起动断电器控制线圈的搭铁回路，使起动机不能工作，同时控制发动机电脑，使喷油嘴不喷油。以上几种功能，已基本能够胜任防盗工作了。
对于该车系复制钥匙时，必须先使用专用仪器读取钥匙中设定电阻的阻值档位，然后向原厂购买相同档位的钥匙模，再进行加工方可。这种系统也有一个缺点，即当蓄电池拆过后，需向中央控制电脑重新输入钥匙中的设定电阻值，但这需要维修人员掌握如何重新设定的技术，而且也给防盗系统留下一个漏洞。
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图 9.60 美国克莱斯勒公司 帝王（ Imperizal）车的防盗线路图
②加装密码锁
车用密码锁的功能与钥匙、遥控器处于同一种地位，即用其中任何一种方法都可打开车门，这样，加装密码锁后，车主就无需为保管好钥匙或遥控器以免丢失而头痛了。密码锁有十位键，而密码则一般取五位数。也就是说，密码共有十万种组合，而且巳设定的密码也可以由车主任意改变。
③遥控器增加保险功能
对于盗贼来说，只要能复制遥控器，—样可轻松打开车门。而普通遥控器的复制对于专业人员来说并不难，只需一台示波器，读出遥控器发出的无线电讯号的频率即可。因此，有些车辆采用一
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种新的遥控器，它与防盗电脑配合，由固化程序设定频率，即每次车主重新锁门后，遥控器与接收器均按事先设定的程序同时改变为另一频率，这样遥控器便无法复制 (如本章第—节中所介绍的上海通用别克车所用的遥控器。
④意外振动报警器
为了防止窃贼将车用集装箱拉走再拆开处理，现在有些车采用了意外振动报警装置。它
的工作原理是在汽车内部加装振动传感器，若汽车受到意外移动、碰撞，使振动传感器反馈信号大于标准值时，报警喇叭、灯光一起工作，以提醒车主注意。
图 9.61 防盗系统示意图
2）防盗控制的增强途径,
①使起动机无法工作
如图 9.62所尔为富豪 940(Volvo940)汽车的防盗线路图。 该图右上角有一根线是接起动机断电器的，
该线外部连接至断电器控制线路，通过防盛电脑来控制该线是否搭铁，从而控制断电器是否闭合，
这样就达到控制起动机能否工作的目的。
若通过正常途径解除防盗警戒，则起动机与喇叭、灯光等都处于正常工作状态，若未解除防盗警戒而发动汽车，即使短接钥匙孔后面的起动线，也无法将发动机起动，从而起到防盗功能。
②使发动机无法工作
如图 9.63 所示，该车防盗电脑不仅控制着起动线路，同时也可切断汽油泵断电器控制线路，使发动机处于无油供给状态，另外又控制自动变速器断电器控制线路，使自动变速器液压油路控制板
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中的电磁阀无法打开，从而使变速器无法工作。
另外，也有某些车系同时可以切断发动机电脑板中的某些搭帙线路，使点火系统不工作，喷油嘴电磁阀处于切断位置，从而使发动机无法工作。
图 9.62 富豪 940（ Volvo940）汽车的防盗线路图
③使发动机电脑处于非工作状态
前两种防盗措施都可以通过自行连接搭铁线路来解决，因此，现在又出现一种新的防盗措施，
即防盗电控单元板通过联线把某一特定频率的信号送到发动机电控单元。解除防盗警戒后，防盗电控单元板便发出该信号，这时发动机电控单元才能正常工作，若末解除防盗警戒或直接切断防盗电控单元电源，则该信号不存在，发动机电控单元便停止工作，使发动机无法起动。
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图 9.63 奥迪 100（ Audi100）防盗线路图
(4)电于防盗系统在车上的布置
图 9.64 所示为一般车辆的防盗装置在车上的布置示意图。
(5)电子式汽车门锁介绍
汽车门锁的发展趋势是由机械化向电子化演变。汽车电子门锁是采用电子电路控制电磁铁、微型电动机和锁体或继电器作为执行机构的机电一体化保险装置。电子门锁机构及部分控制过程在前面已经叙述，这里只介绍其类别及控制部分。
1）电子门锁的种类
①按键式电子门锁
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其特点是：采用键盘 (或组合按钮 )输入开锁密码，操作方便，内部控制电路常采用电子锁专用集成电路 ASIC。例如，具有四位密码的 LS7220 和 LS7225。此类产品包括按键式汽车电子门锁和按键式汽车点火锁。
图 9.64 防盗装置在车辆上的布置图
②拨盘式汽车电子门锁
其特点是：采用机械拨盘开关输入开锁密码。 20 世纪 80 年代初，英国某些轿车曾采用过此类电子门锁，现在已很少见到。
③电子钥匙式电子门锁
其特点是：使用电子钥匙输入 (或作为 )开锁密码，电子钥匙是构成控制电路的重要部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成，做成小型手持单元形式。电子钥匙
和主控电路的联系可以是声、光、电和磁等多种形式。此类产品包括各种遥控汽车门锁、转向锁和点火锁，以及电子密码点火钥匙。但目前仅用在点火锁上。
④触摸式电于门锁
其特点足：采用触模方法输入开锁密码，操作简便。相对于按键开关，触摸开关使用寿命长、
造价低，因此优化了电子控制电路。装触摸式电子锁的轿车车门一般没有门把手，代之以电子锁的触摸传感器。
⑤生物特征式电子门锁
其特点是：将声音、指纹等人体生物特征作为输入密码，由计算机进行模式识别，控制开锁。
因此，生物特征式电子锁的智能化程度相当高。
2）电子门锁的基本组成
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汽车电子门锁的结构原理如图 8-65 所示，主要由控制部分和执行机构两大部分组成。控制部分主要由输入、存储、编码、鉴别、抗干扰、驱动、显示和报警以及保险等单元组成。其中，编码和鉴别电路是整个控制部分的核心。
图 9.65 汽车电子门锁结构原理框图
①编码器
编码器的实质是人为地设定一组 n 位二进制数或 N 位十进制数。 对编码电路的要求是,容量大、
换码频率高；保密性、可靠性好；换码容易、便于日常管理。
②输入器和存储器
输入器的作用是由其输入一组密码。存储器负责记忆这组密码并送至鉴别器。
③鉴别器
鉴别器的任务是对来自存储器和编码器的两组密码进行比较。当两组密码完全相同时，鉴别器输出电信号，经抗干扰处理后送至驱动和显示单元。若用户有特殊要求，鉴别器，还可以输出报警和封锁行车所需的电信号。
④驱动级
由于鉴别器送出的电信号通常很徽弱，为了能带动执行机构，故设置了驱动级。
⑤抗干扰电路
这是为了抑制来自汽车内外的电磁干扰，保证执行机构不会误动作，提高电子锁的可靠性和安全性而设置的，通常用延时、限幅和定相来达到抗干扰的目的。
⑥显示器和报警器
用于显示鉴别结果和报警。
⑦保险装置
保险装置包括速度传感器和车门锁止器，即当汽车车速超过一定时，车门锁止器将锁体锁止，若控制电路失灵，可通过紧急开启接口直接控制锁体的开启。
⑧电源
这是电子锁必不可少的一部分。
(6)电子钥匙锁
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电子钥匙锁目前仅用在点火锁上。
电子钥匙锁可分为两类。一类是电阻式电子钥匙，另一类是编码集成电路式电子钥匙。这两种电子钥匙的工作原理完全一样，结构也大致相同，都用一个编译码电路、电阻式电子钥匙是将编码集成电路的外接振荡电阻安装在钥匙的塑料手柄内，它利用相同的电阻产生相同的振荡频率来实现编、译码集成电路振荡的频率不一致。如果外人以不同电阻值的电子钥匙“套锁”时，由于电路中编、译码集成电路的振荡频率不一致而不能使译码电路正常工作。从而使车辆不能正常启动。编码集成电路式电于钥匙则是将整个编码电路 (含振荡电阻 )全部安装在钥匙的塑料手柄内，它利用编、译码集成电路要求编、译码振荡频率完全—致才能使译码集成电路正常工作的原理，来实现它的钥匙的排异性。在结构上，前者的钥匙上一般有 2 个引脚触点，而后者则有 3 个。与此对应，前者的锁芯中有 2 根引线引向目标控制电器内部的编、译码集成电路；而后者在锁芯中则有 3 根引线，分别是电源正、负极和编码脉冲发送线。编码脉冲发送线直接与位于目标控制电路内部的译码集成电路块相连。
9.4 信息通信系统与汽车音响
9.4.1 汽车电子仪表
1,概述
汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要窗口，对安全和经济行驶起重要作用。随着汽车工业的发展，汽车上的电气设备不断增加，电气设备也变得越来越复杂。常规的机电式模拟仪表提供的少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的发展要求。随着电子技术的迅速发展，现代汽车都采用由微机控制的数字式电子仪表。
（ 1）电子仪表系统的组成
图 9.66 为简单的电子仪表系统方框图，它采用微处理器采集处理不同传感器信号，控制显示如车速、发动机转速、燃油消耗和行驶里程等多种信息。
（ 2）电子仪表优点
1)电子化仪表能提供大量、复杂的信息
为适应汽车净化、节能、安全和舒适性的要求，汽车电子控制装置必须处理大量的复杂信息，
通过电子仪表盘以数字、文字或图形显示出来，以便驾驶员能及时掌握，并及时处理各种复杂的情况，目前，汽车上已开始安装故障诊断系统、地形图显示、导向及各种信息服务装置，汽车仪表作
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为信息终端显示已是大势所趋。
图 9.66 电子仪表系统原理方框图
1.汽车速度传感器； 2.点火信号； 3.供油表； 4.冷却剂温度传感器； 5.接口电路； 6.8 位微机；
7.显示驱动电路； 8.速度计； 9.转速表； 10.燃油表； 11.温度计； 20.里程表
2)能满足小型、轻量化的要求。电子仪表本身的小型及轻量化，既能使有限的驾驶空间尽可能宽敞，还能处理日益增多的信息。
3)显示图形设计自由度高。汽车仪表盘的造型设计对一辆车非常重要，使用造型设计自由度特别高的电子显示器件是现代汽车的需求。
4)具有高精度和高可靠性。电子仪表可为使用者提供高精度的数据信息。
5)具有一表多用的功能。采用数字显示易于用一组数字进行分时显示，并可同时显示几个参数，
不必要对每个参数都要设置—个指示表，故可使仪表盘简化。
有映像显示，板面有坚硬镀层。当点火开关断开时，整个组合仪表的罩盖玻璃具有 20％的透光率。
从以上可以看出，汽车电子仪表完全有取代常规的机电式仪表的可能性。
2,电子显示器件
电子显示器件在驾驶员信息系统中担负着重要角色，直接影响和制约驾驶员信息系统的应用和发展。电子显示器件分为发光型和不发光型两大类。发光型的显示器件有发光二极管 (LED)、真空荧光管 (VFD)、阴极射线管 (CRT)、冷阴极放电管 (CCDT)、等离于显示器件 (PDP)、电子变色发光显示器件 (ELD)等。不发光型的有液晶显示器件 (LCD)和电致变色显示器件 (ECD)等。不发光型显示装置需要一辅助光源，利用辅助光源的调制光作为显示光源。透射式显示时，辅助光源位于显示装置的后面；反射式显示时，辅助光源位于显示装置的侧面。尽管显示方法多种多样，但目前在汽车上实际应用的显示方法只有四种：即 LED,VFD,CRT 和 LCD。
（ 1）发光二极管显示装置 (LED)
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发光二极管实质上是一种晶体管，其结构如图 9.67 所示。当外加正向电压达到一定值时，二极管导通，半导体晶片便发光，通过透明的塑料外壳显示出来。
图 9.67 发光二极管结构
1.塑料外壳； 2.二极管芯片； 3.阴极缺口标记； 4.阴极引线； 5.阳极引线； 6.导线
二极管的发光强度取决于通过二极管的结电流的大小。红色光的范围为 7000~9000A，其相应色泽从粉红到栗色。如在砷化镓中掺入杂质，还可使二极管发出黄色和绿色光。常用的有红色、橙色、
黄色和绿色。单个 PH 结用环氧树脂封装成半导体发光二极管，多处 PN 结可按特点、段式或矩阵式封装成半导体体数码管和点阵显示器，如图 9.68 和 9.69 所示。
发光二极管和其他发光器件比，它具有工作电压低，响应速度快，性能稳定可靠，不受温度、
冲击及振动的影响的优点。但因其材料价格昂贵，只使用于小型显示。
图 9.68 七笔画发光二极管显示装置
1.二十进制编码输人； 2.逻辑电路； 3.译码器； 4.恒流源； 5.小数点； 6.发光二极管电源； 7.,8”字形
（ 2）真空荧光显示装置 (VFD)
真空荧光管是一种低压真空管，由真空玻璃盘、热阴极、栅极和荧光屏组成。如图 9.70 所示，
恒定电压作用于灯丝 (或阴极 )上，它被加热到 600℃左右时，其表面释放热电子，阴栅网和阳极都有较高的正电位，使自由电子加速，通过栅网射向阳极。阴极笔画段上的荧光物质因受电子冲击而受激发光。真空荧光装置显示图形有两种方式，即 7 笔画段 (见图 9.71)和 14 笔画段 (见图 9.72)。如图
9.73 所示为车速真空荧光显示。
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图 9.69 光点矩阵发光二极管显示装置
图 9.70 真空荧光管结构示意图
1.阴极 (灯丝 )； 2.电子； 3.加速栅极； 4.阳极笔画段； 5.玻璃面板
图 9.71 四位真空荧光显示装置
1.阴极（灯丝） ； 2.栅网
真空荧光显示具有色彩鲜艳、可见、度高、立体感强等特点，是最早引入汽车中的发光显示器件，也是目前汽车上采用最多的一种显示器件。
（ 3）阴极射线管 (CRT)
阴极射线管即显象管，它是一种特殊的真空管，如图 9.74 所示为典型的阴极射线管简图。它是一个具有普通平面内壁涂有荧光材料且抽真空的玻璃管，这个平面就是显示信息的荧光屏。它的尾部是结构较为复杂的电子枪，电子枪用来产生向荧光屏加速的电子流，经过电磁线圈使电子流收敛，
即“磁聚焦” 。经过聚焦后电子流称为“电子束”,在荧光屏上形成一个光点，其亮度与电子束电流成正比，该电流由视频信号的电压 Vc 控制。电子束借助于专门的定位电磁场，以光栅方式扫描，电子束扫过的光栅轨迹就是 CRT 荧光屏上显示的图像。
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阴极射线管是显示数字信息或图像信息适应性最强的显示装置。但是 CRT 作为汽车仪表盘显示用器件，则体积太大，即便扁平型的 CRT 已经实用化，但仍嫌大长、太重。除此之外,CRT 还需采
l0kV 以上的高压，安全性差，对其它电子器件有无线电干扰等。随着现代汽车向高度信息化显示的方向发展，待 CRT 进一步小型化之后仍有在汽车上采用的可能。目前，日本各大汽车公司所推出的新产品中也有采用阴极射线管 (CRT)的。
图 9.72 14 笔画段图形 图 9.73 车速表真空荧光显示
1.图形宽； 2.图形高； 3.笔画宽 1.前玻璃罩； 2.灯丝 (阴极 )； 3.控制栅格； 4.笔画小段 (阳极 )；
5.电位器 (亮度调节 )； 6.微机控制电子开关 (使某笔画段受激发光 )
图 9.74 阴极射线管简单示意图
1.视频信号； 2.水平同步； 3.水平偏转电路； 4.垂直偏传电路； 5.垂直同步； 6.电子枪； 7.偏转线圈； 8.电子束； 9.荧光屏
（ 4）液晶显示 (LCD)
液晶是一种特殊材料，当受电压作用时，将会改变晶体特有分子排列，从而改变了晶体光学性
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能。液晶显示群的结构如图 9.75 所示，液晶材料密封在两玻璃板之间，玻璃板上涂有透明的导电涂层，前玻璃板上导电涂层是按一定的符号笔画的形状来进行涂制的。前玻璃板的前面为垂直偏振滤波片，后玻璃板的后面是水平偏振滤光片和反光片。
图 9.75 液晶显示器的结构
1.前偏振片 2.前玻璃板； 3.笔画电极； 4.接线端； 5.背板； 6.前端密封件； 7.密封面； 8.玻璃背板； 9.后偏振片； 10.反射镜
液晶显示器的工作原理如图 9.76 所示，当自然光通过垂直偏振片的滤光后，经液晶材料时旋转
图 9.76 液晶显示器的工作原理示意图
1.反射偏振片； 2.液晶； 3.反射光； 4.旋转 90°后的反射光； 5.偏振片轴
90°成水平偏振光，再通过水平偏振片到达反光板，光线即由原路返回而形成一与背景材料相似的发亮图像，此时我们看到的液晶显示器为光亮透明的。当有电压作用于金属涂层笔画段上时，液晶物质结构受电压影响，垂直偏振光经过液晶材料时不再偏转 90°，没有光线经过水平偏光片达反光板，不再形成反射光，这时透明导电涂层的符号笔画段呈黑色，因此我们所看到的图形或数字呈黑
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色。
液晶显示具有显示面积大、耗电少、显示清晰等优点，缺点就是必须要有光源照射才能正常显示，对环境依赖性较大。
3.典型的汽车电子仪表
（ 1）水温、油压表
图 9.77 所示为电子式水温表和油压表显示电路,具有显示发动机冷却水温和机油压力连种功能。
图 9.77 电子式水温和油压显示电路
1)水温显示。水温表按 40℃,85℃和 95℃三种水温设置发光显示。通过水温传感器的检测，水温 40℃为安全起始信号，黄色发光二极管发光显示； 85℃为发动机正常工作温度信号，用绿色发光二极管显示； 95℃为发动机过热危险报警信号，用红色发光二极管显示，同时蜂鸣器发出警报信号。
(2)油压显示。油压表按油压过低、油压正常和油压过高三种情况来设置发光显示和仪表刻度。
按照 JB 3678— 84《汽车用压力报警技术条件》对油压报警起始报警压力的要求，选取 68.6kPa
为危险报警压力。油压传感器感知不同的油压，则产生不同频率的脉冲信号，以此来控制不同的发光回路。当油压低于 68,6kPa 时，红色发光二极管作发光显示，与此同时，蜂鸣器发出报警信号；
当油压正常时，绿色发光二极管显示；当油压过高时，黄色发光二极管显示，引起人们的注意，以防润滑系各部分的垫子被冲破及润滑装置损坏。
2）燃油表。燃油表指示汽车油箱内的存储情况。
图 9.78 为典型的燃油表结构。
燃油传感器仍采用传统的浮筒式可变电阻传感器，安装在燃油箱内，其电阻值可随油箱内燃油量的多少而发生变化。
当供给外电压时，通过电压输出值就可测得油面位置。燃油表电路如图 9.79 所示，当油箱的燃油加满时，传感器的电阻最小，则 A 点电位最低。此时,6 只绿色 LED 发光二极管全部点亮，而红色发光管由亮转为灭。随汽车发动机的运行，油箱内燃油量逐渐减少，显示器中的发光二极管便依
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次熄灭。当燃油用光时，传感器的电阻最大，则 A 点电位最高,6 只绿色 LED 发光二极管全都熄火。
此时，红色发光管则自动点亮，提示应立即给油箱补加燃油。
图 9.78 典型的燃油表结构
图 9.79 燃油表电路
3．数字式转速表
转速表用来显示发动机的转速。大多数转速表利用点火系的低压脉冲信号测量发动机转速，这个脉冲信号输入微机中测得每个脉冲的周期，用四个脉冲的平均周期来计算发动机转速，显示时间随脉冲时间周期大小变化而不同，并且随发动机的转速由大到小按比例缩短。图 9.80 所示为转速表的控制系统框图。
4）车速表和里程表
汽车车速／里程表主要是用来指示汽车时速和累计行驶里程。一般都给车速表和里程表组合使用，如图 9.81 所示典型的汽车车速／里程表的结构框图。
车速表利用车速传感器的测量信号，计算并显示汽车时速大小。在计算车速时，一种方法是计算固定时间内传感器输出的脉冲数量；另一种是测量固定脉冲周期所用的时间。脉冲数量计算方法是当微处理器检测到从传感器传来的信号中的脉冲数有增加时,就开始对代表车速的脉冲进行计数，
经过在一预置的设定时间检测脉冲数量，然后将计数器的数据和内存中的数据进行比较，如果相差达到每小时 1km 或更多时，计数器的数据就输出到显示电路来刷新显示值，整个过程不断重复。如
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果计算器测量的时间太短，如 0.3s，会导致产生大的误差，因为来自车速传感器的脉冲太少。为了解决这个问题，多数系统采用每转产生 20 个脉冲的车速传感器。里程表有两种，一种是短距离里程表，可随时调零；一种是用来指示汽车走过总路程表。两者都是通过检测车速传感器所产中的脉冲数信号来计算并存储汽车所走过的路程。
图 9.80 转速表的控制系统 图 9.81 通用汽车公司汽车车速 ／ 里程表的结构
汽车车速／里程表电子电路如图 9.82 所示。电子电路将车检传感器送来的具有定频率的电信号转变为有用的电压信号，以控制车速电路，驱动里程表的步进电动机。
图 9.82 汽车车速／里程表电子电路
1.输入端； 2.施密特触发器； 3.多谐振荡器； 4.信号发生器； 5.输出极； 6.集成电路； 7.接线端；
8.分压器； 9.滤波器； 10,11.输出端； 12 步进电动机
5）电压表。电压表用来指示电源电压高低。
图 9.83 所示为一种线性集成电路 CA3083 所构成的汽车电压显示电路。
CA3083 集成块应用十分广泛。该显示器主要由取样电路、电压比较电路，放大电路及发光二极管指示电路等构成。显示器工作时，先将电源电压通过三端集成稳压管 7809 稳定在 9V，以作为后级电路的电源电压，然后由取样电路的输出电压与稳压管所构成的比较器电压相比较，并由
CA3083 电路进行放大后，再驱动 LED 显示屏中的发光二极管 1~7。发光二极管可作由低到高 (如
10V15V)的电压显示。并另设低压警告灯和高压警告灯电路，以提醒车辆使用人员注意汽车电源电压高低。
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图 9.83 CA3038 集成块所组成的汽车电压显示电路
9.4.2 汽车导航系统
随着全球定位系统 (GPS)这项现代高科技技术从军事领域向其它领域的扩展,GPS 系统在交通运输行业的应用也受到了越来越高的重视。
1.全球定位系统(GPS)简介
GPS是 Global Positionning System 的字头缩写，为全球定位系统。它是美国军方耗时 20 年 (1973
— 1993 年 )、花费 1000 亿美元于 1993 年建成的。该系统由距地面 2l000km、在六个轨道面上均匀布置的 24 颗地球同步卫星组成 (其中有三颗备用 )。
(1)GPS 系统主要用途
1）卫星通汛：用于电话、广播、电视、通信等领域；
2）卫星遥感：用于气象、军事、农业、地质地貌、地震监测、国土资源开发等领域；
3）卫星定位：用于地面上一切活动目标的定位，如人、汽车、火车、轮船及飞机等。目前可提供二种定位服务，一是采用粗码为民间一般用户服务，定位精度为 100m 左右；二是采用精码，供民间特许用户使用，定位精度为 10m；三是采用超精码，专为美国军方服务，定位精度在 3m 以内。
(2)GPS 的组成及工作原理
GPS主要是由空间部分 (导航卫星 )、地面站 (监控部分 )、用户设备（ GPS 接收装置）组成。在全球任何地方，任何时刻都至少能看到 4 颗 GPS 导航卫星。
导航卫星采用无源工作方式，凡是有 GPS 接收设备的用户都可以使 GPS 系统。确定物
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体位置可通过测量电波从卫星至接收装置的传播时间来进行计算。理论上当接收装置接收到 3 颗卫星的信号时，就可以测出接收装置在地球上的位置坐标 (经度、纬度和高度 )。但考虑到实际空间中存在许多误差因素，所以通过第四颗卫星来作“双重检验”,以清除这些因素的影响。
有一种提高粗码的定位精度的方法，叫“差分卫星定位系统，简称 DGPS，即 Diffierential GPS
系统，其原理是将地面已被精确测量位置的某一点 (可在—个城市设一个 )作为差分基准点 (如图 9.84
所示 )，叫做 DGPS 基准台，用户将所测得的定位目标的位置与 DGPS 基准台的位置作比较，随时修正自己的测量误差，可实现准确定位。此系统可降低用户的使用成本 (用户的 GPS 接收机的精度不需要很高 )。
图 9.84 差分卫星定位系统
2.GPS 汽车导航系统
GPS汽车导航系统是一种能接收卫星信号，经过微处理器计算出车辆所在准确位置，并在显示器上显示出来的一种装置。如果参照电子地图，驾驶员就知道自己在地图上的确切位置，指挥中心能随时掌握一辆汽车的动态并进行调度。
(1)GPS 汽车导航系统的组成
GPS 汽车导航系统由全球定位接收天线、计算机、液晶显示器、位置检测装置 (绝对位置检测相相对位置检测 )组成，如图 8-85 所示。根据不同的位置进行检测分类．绝对位置检
测采用 GPS 相对位置采用方向传感器 (如地磁传感器、光纤陀螺仪 )，并利用车轮转速传感器测量车辆行驶距离，实际中这些传感器采用独立或结合的方式进行工作。图 8-86 所示为 GPS 汽车导航系统在车上的布局示意图。
(2)自律导航
当汽车行驶到如隧道、涵洞、高楼群中间、密林等处时，就会暂时失去与 GPS 卫星的联系，此时 GPS 接收机即自动进入自律导航状态。陀螺传感器检测出汽车的前进方向的变化，车速传感器检测出汽车的行驶速度,GPS 接收机根据以上两个参数从汽车进入自律导航状态的时间，就可确定出汽车的实际位置。
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(3)地图匹配器
由 GPS 导航系统和自律导航系统所测到的汽车位置坐标数据，前进的方向与实际行驶的路线轨道在电子地图上都存在着一定的差距 (尤其是在起伏路面和蛇形路面上行驶时 )，为此。需采用地图匹配技术，再加—个地图匹配电路，对测到的位置坐标或轨道进行实时相关匹配，作出自动修正，以得到汽车在电子地图上的正确位置路线。如图 9.87 为地图匹配器修正路线示意图。
图 9.85 GPS 汽车导航系统的组成
图 9.86 GPS 汽车导航系统在车上的布置示意图
(4)LCD 显示器
—般采用薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器，其特点是
1）屏幕宽阔 (副驾驶及后排座位均能看清 )；
2）能自动随外界光线强弱调节显示亮度；
3）能自动伸缩，不用时缩回，不占空间；
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4）有 TV／ CD 开关，停车时可欣赏电视节目。
图 9.87 地图匹配器修正路线示意图
3.GPS车辆营运管理系统
GPS 车辆运营管理系统是交通、公安等部门为了提高运输效率、确保运输安全、及时掌握车辆运行信息，利用全球定位系统对营运车辆进行统一指挥及调度，并为驾驶员提供道路状况、交通信息及其他各方面综合服务的现代化管理系统。
(1)系统组成
GPS 车辆营运管理系统如图 9.88 所示，它是一种将无线电通讯网络、多媒体及遥测遥控等多种先进枝术集为一体的新型车辆运营管理系统，它主要由驾驶员信息系统、车辆信息通讯网络和车辆运营监控中心三大部分组成。
车辆监控中心具有一个工作站、多台计算机及大屏幕显示器等设备。计算机内存有城市道路信息库、车辆运行状态监测、车辆运行路线优化设计、车辆运营调度管理系统及车辆报警紧急处理系统等多种软件，对车辆进行有效的监测、管理和信息服务。同时在每个运营车上都装有与监控中心联系的、具有双向语音和数字通信功能的蜂窝电台甚至显示器，以便与监控中心随时沟通。
(2)系统功能
1）定位。根据 GPS 导航系统、自律导航系统及地图匹配器的修正，将汽车的准确位置显示于电子地图上，使驾驶员随时了解身在何处。
2）检索。只要输入目的地地名、经纬度参数或电话号码进行路线检索，即可快捷地给出一条到达目的地的最佳路线，并可实时获得本车所处位置、到达目的地的最佳路线及距目的地的距离等。
若因交通堵塞、道路施工或走错路线等意外情况，导致推荐的路线行不通时，该系统还可快速再检索，提供新的可行路线。
3）提示。当车辆行驶到较复杂或较陌生的路段时，根据驾驶员的需要，该系统可对前方路口去
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向、交通禁令标志、交通指示标志等进行语言提示，使驾驶员有所准备。
4）跟踪。控制中心可利用监测控制台对系统内任何目标所在位置进行跟踪监控，其经度、纬度、
行驶速度及方向、到达目的地的距离等各种信息将以数字形式显示于大屏幕上。
5）指挥。监控中心在监测车辆运行的情况下，可根据运行情况利用最佳路路径设计软件或人工设计路径对车辆进行合理指挥调度，监控中心可以随时与被跟踪车辆通话交流，提供指挥或服务。
6）报警。当系统内的车辆遇有险情或发生事故时，可向监控中心发出求救信号，监控台接到报警信号后，可及时组织人员进行处理。
图 9.88 GPS 车辆营运管理系统结构示意图
9.4.3 蜂窝电话
车用电话是移动通信的一种，移动通信是指通过对象处于移动状态时的通信。汽车移动通信是无线电通信基础上发展起来的一项新业务，它具有机动、灵活的特点。通常把装在汽车上的无线电话设备称为车台 (或移动台 )，而把装在固定在点的无线电话设备称为基地台 (或称为基地站 )。该系统
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能够及时、准确地向驾驶员或乘客提供各种实时的动态信息，对提高汽车营运效率大有益处。
车用电话装置如图 9.94 所示，主要由天线、无线机 (移动机 )和手持电话机等组成。车用
电话多采用蜂窝式移动电话。车用蜂窝式移动电话与常规家用电话的主要区别是靠无线电波
进行通信，而不是采用电话线。
1.车用蜂窝电话概述
为了有效地利用无线电波频率资源，增加电话用户的数量，必须使用相同频率的无线电波。为此，整个国家被划分为许多个小的服务区域，在每个服务区域建立一个能覆盖本区的基地站，这样可以减小发射功率，同时所需无线电波的范围减小，同一频率可以用在其他的地区。如图 9.90 所示为蜂窝式移动电话基地站的布置图，其设置形状很像蜂窝状，所以称这种通信方式为蜂窝式。
车用蜂窝电话与常规电话不同，它采用无线电波通讯。在通汛开始时，应选择一个合适的无线电频道，因此需要通过基地电台来控制联接，此外还需要获得汽车所在位置，以便能接通电话。
图 9.89 车用电话装置
图 9.90 不同通讯区域基地站的布置示意图
a)三角区域； b)方形区域； c)六角形区域
1.基地站； 2.搭接区
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2.车用蜂窝电活的控制
(1)通电控制
在蜂窝的无线电频道中，除电话的通信信道之外，还提供了控制信道。控制信道分为接收控制信道和发射控制信道。
在接通电源后，蜂窝式电话则检查控制信道，并选择最高接收值的信道。选定接收信道后，通过该信道接收发自当地基地站的识别码。若所收到的码与所储存的码不同，基地站则记录下车辆的位置。此后，一直对接收信道进行监控，蜂窝电话等待呼叫。
(2)位置控制
由于蜂窝电话的呼叫区域有限，因此基地站呼叫移动中的蜂窝电话时，必须事先知道该蜂窝电话目前的位置。相应在蜂窝移动电话中没置了每个基地站的区域识别码。
如图 9.91 所示，当从控制区 A 移动到控制区 B 时，由于基地站发送的区域识别码发生改变，蜂窝电话则利用控制频道作出一个转换区域的判断，基地站记录下该汽车的位置。所记录下的位置信息也被送到控制电话的标识存储站内，这样移动电话在控制区，域 B 内便可得到控制。
图 9.91 蜂窝电话记录位置的控制示意图
1.控制区 A；2.无线电区；3.无线电话方位控制台；4.基地电台；5.控制区 B；6.蜂窝电话交换台(主存储台)；7.蜂窝电话交 换台；
8.电话线路单元；9.中央处理单 10.用户存储器；1 1.控制频道；12.发送控制频道；13.接收控制频道
(3)呼叫控制
当蜂窝移动电话准备通话时，电活机获得一条电话信道，该信道与电话线相连。如图 9.92 所示，
首先，移动电话通过一条发射控制信道接通基地站，获得所使用信道。—旦这个信道建立，不论是电话机还是基地站都切换到设定的电话信道，进行电话信道的测试。在检验无问题后，进行切换联接。然后与普通电话一样，通过输出拨号信号，在程控电话交换机中自动与所需要拨叫的电活线接通，这样便可进行通话。
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图 9.92 蜂窝电话移动呼叫控制示意图
1.蜂窝电话； 2.移动装置本体； 3.无线电话方位控制台； 4 中继线交换机； 5.用户线交换机； 6.固定网络； 7.蜂窝电话交换台； 8.基地无线电台； 9.控制频道； 10.电话频道； 11.主存储台
(4)接收控制
当向蜂窝电话发出呼叫时，必须判断汽车当前所在的控制区，并且移动电话必须处于使用状态。
如图 9.93 所示，首先，根据存储台的位置信息，蜂窝电话程控交换台请求使用呼叫控制区的基地站呼叫蜂窝电话，基地站通过接收控制信道呼叫相应的电话，这样被呼叫的蜂窝电话就通过接收控制信道送出一个接收应答信号。接着，基地站根据应答信号，指定一个电话信道与程控电话交换台相联接。在对该信道进行检测无问题后，就和普通电话一样进行拨号、通话。
图 9.93 电话接收控制示意图
1.中继线交换台 2.无线电话方位控制台；3.移动装置本体；4.蜂窝电话；5.基地无线电台；6.主存储台；
7.蜂窝电话交换台；8.用户线交换台；9.固定网络
(5)电话呼叫期间控制信道的切换
由于在通话期间，蜂窝电话处于移动状态，有可能从一个基地控制区移动到另一个基地控制区，
所以基地站必须在其使用期间，一直检测电话信道的接收信号电平值。如图 8-94 所示。如果基地站接收信号的电平值发生下降，即可判断出汽车已驶出 A 区，并通知无线电方位控制台。方位控制台则请求邻近的基地站去监视有关的电话信道的信号，通过对电话信道通信号的检测就可确定汽车驶向哪个控制区。接着进行新的电话信道的测试，并切换到新的信道继续通话。
(6)通话结束时的控制
由于蜂窝电话总是在各个基地站的交换机之间移动，为了对电话进行计费，必须监视它的移动情况。如图 9.95 所示，当蜂窝移动电话通话结束时，与电话相连接的蜂窝电话交换台将通话信息送往控制蜂窝移动电话的主存储站。这样便可对电话的通话费用进行管理。接着电话线相继断开，基
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地站请求蜂窝电话开放这条电话信道，蜂窝电话迅速开放这条通话信道后，重新回到等候下一次通话的控制状态。
图 9.94 电话通话时通道切换控制示意图
1.无线电话 A 区；2.无线电话月区；3.无线电话 C 区；4,无线电话方位控制台；5.基地电台；6.蜂窝电话交换台；7.用户交
换机；8.中继线交换机；9.固定网络
图 9.95 通话结束时控制示意图
1.无线电话方位控制台；2.基地电台；3.移动装置本体；4.蜂窝电话交换台；5.主存储台；6.固定电话网
3.其他电话
为了提高蜂窝式电话的服务能力,
还有其他一些电话可供使用。
（ 1）车用免提电话
免提电话是一种将接收机与转向盘做在一起的微型电话。它可使驾驶虽在使用
电话时，其手不需要离开转向盘，从而提高行车安全性。其安装结构如图 9.96 所示。
图 9.96 车用免提电话
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（ 2）音频拨号电话
通过预先录入的电话号码及相应的名称，驾驶员只要说出想要打的电话名称后，声音拨号电话就能自动地将所要打的电话号码拨出。
9.4.4 汽车音响系统
1.汽车音响概述
汽车音响是现代汽车的一个重要组成部分。在汽车行驶中，听音乐有助于减轻驾驶途中的疲劳，
增进行车安全。随着电子技术的迅速发展，汽车音响已向大功率多路输出、多喇叭环回音响、多碟式镭射 CD 等方向发展。
(1)汽车音响与家用音响的区别
汽车运行条件十分恶劣，包括搬动、高温、噪声、电磁波等都会干扰车内电子设备的正常工作，
因此汽车音响从设计及工艺制造方面都比家用音响要求高。为满足使用者的要求，汽车音响主要作了以下特殊处理,
1)装有专门用于抗干扰集成块及组件，用以降低外来扰；
2)使用数码合成调谐器，保证收音部分灵敏度，增强抗振和调谐的稳定性
3)蓄电池接头采用昂贵的合金表面镀金材料制造，使导电性能加强；
4)利用语言识别模块，使操作简便快捷，提高行车安全性；
5)采用大量的计算机技术、人类工效学、听觉心理学等知识，使繁杂的操作具有人工智能，汽车音响与家用音响相比，主要不同在于,
1）外形体积小，质量轻。按有关标准规定,汽车音响的体积为 183mｍ× 50mｍ× l53mm。在这有限的空间中，汽车音响一般使用高密度贴装元件，采用多层立体装配方式。
2）能承受外界条件的急剧变化。汽车在不同等级路面行驶，致使汽车音响受到振动及冲击；同时，汽车音响的安装位置距离发动机较近，故经常在温度较高的条件下工作，这就要求汽车音响中的元件焊接装配应绝对牢固，个别元件还采用强力胶加以固定。
3）采用低压电源供电。汽车音响的电源是用汽车上 12V(或 24V)蓄电池，最常用是负极搭铁的
12V 蓄电池供电。
4）抗干扰能力强。为防止汽车音响的信号输入部分受到影响，汽车音响中都装有抗干扰装置，
如专用抗干扰集成块、高频扼流圈等。
5）调幅／调频接收灵敏度高，动态范围大。为保证汽车高速行驶时，汽车音响的正常收听，对调幅波段的接收灵敏度一般要求小于 50μV，调频波段的接收灵敏度要求小于 3μV 对调频波段的调
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谐，则要求信号捕捉稳定可靠，更要求调频的灵敏度、信噪比等有较高性能。
6）具有夜间灯光照明。为便于夜间操作，汽车音响都设有透光照明按键。若有液晶显示功能的，
还要求无反射光，某些高档机中还有灯光照明的亮度选择。外壳要求亚光、无极光。
(2)音响的组成
汽车音响系统在汽车上的布局如图 9.97 所示，主要有信号源、放大器、扬声器和天线等构成。
图 9.97 音响设备在汽车上布置示意图
1）信号源设备：包括无线电调频装置和录音再生机 (盒式磁带或激光唱片 CD 等 )。
①收音机
收音机是无线电接收装置，专门用来接收广播节目。接收的信号按载波的音频信号不同分调幅
(载波的振幅随所需传送的音频信号成比例变化 )和调频 (载波的频率随所需传送的音频信号成比例变化 )两种，调幅又分为中波和短波。收音机可分为模拟式收音机和数字式收音机两种。模拟式收音机用于手调谐选台；数字式收音机去掉了调谐部分的调台天线，提高了调谐工作的稳定性，抗振性能比模拟式的好，同时，数字式的收音机可进行遥控，并可一次存储 12~44 个电台，收听时可直接调用。
图 9.98 为收音机的电路结构示意图，各组成作用部件如下,
图 9.98 汽车收音机电路结构框图
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a高频放大电路：选择所需要的接收电波信号进行放大；
b高频电路：将放大的高频信号加以振荡信号，再从两个信号音差频率数中取出中间频率信号。
c中频放大电路：放大巳取出的中频；
d滤波电路：从已放大的中频信号中分离并取出低频信号，改变电波的强度。
e 低频放大输出电路：从滤波电路取出的低频信号辅出太小，经此电路放大后具有充分的驱动功率，
能使扩音器发生作用。
②磁带录放机
磁带录放机有卡式和盘式两种形式。它本身不带功率放大器和扬声器，用于盘式磁带的放音，
一般由机芯、电动机、磁头和放音降噪电路、自动选曲电路。
③激光唱机
激光唱机即 CD(Compact Disc)，激光唱机具有优异的电声指标，其信噪比和动态范围远远优越于传统的电唱机。同时电唱机不易磨损，具有自动选曲、程序重放、遥控操作等功能，现已成为汽车音响的重要组成部分。激光唱机主要由激光拾音器 (光学头 )、伺服传动机构、数模转换系统、控制及显示电路等组成，如图 9.99 所示。
图 9.99 汽车激光唱机的组成
激光唱机所用唱片是把音乐信号或画像信号进行数据记录的密纹片，所记录的信号利用密纹唱机，利用激光拾音器由内向外拾取信号，进行非接触式读出。唱片信号在直径 120mm，厚 1.2mm 的塑料片的音面，对应于数字,1”,,0”信号的凹凸进行记录。信号的读出，是对信号记录部分的凹凸处不断照射聚焦的激光，利用光电接收器检测反射光的强弱，转换并输出数字电信号。再在数模转换电路中将数字信号转换成音频模拟信号，滤波后送往放大器，来恢复原音的音乐信号。
2）放大器
放大器将各节目信号进行电压故大和功率放大，推动扬声器发出声音，放大器的电路组成框图如图 9.100 所示。
①前置放大器
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前置放大器又称前级放大器，它连接信号源及控制信号的开关，对各种节目进行必要的处理和电压放大。前置放大器上要包括输入电路、音调控制和线路放大。
a输入电路：对信号源送来的信号进行均衡和控制，包括阻抗和频率的均衡。
b音调控制：对节目信号的各频率成分进行提升或衰减，以便满足欣赏时的不同需要。
c 线路放大：将信号源送来的信号放大到一定的电压值，以推动功率放大器。通常把弱信号放大 0.21V，和功率放大器进行陪接。
图 9.100 放大器的电路组成框图
②功率放大器
功率放大器主要是对前置放大器送来的信号进行不失真的电流放大，形成强有力的功率信号去推动扬声器发声。功率放大器主要包括等响度控制电路、音量控制，功率放大和保护电路。
a等响度控制电路：由于人耳在收听低声压级信号时，具有在低频和高频呈衰减的特性,
所以在小音量的情况下欣赏音乐有信号失真的感觉。等响度电路的作用是对小信号中低频和
高频部分进行补偿，以弥补人耳的不足；而在大信号重放时，等响度电路不起作用。
b音量控制：用以调节重放音量的大小，调节方法有手动电位器、电子音量控制和伺服
电动机带动音量旋钮控制音量等。
c功率放大：把前置送来的信号进行电流和电压放大，以推动扬声器发出声音。
d保护电路：当回路中出现过电流、过电压和过热等情况时，可自动进行断电，以保护放
大电路及扬声器。
③环绕声放大器
环绕声能使听众在欣赏音乐时,有种身临其境的感觉。环绕声放大器采用信号延迟的方
法，模拟反射声，产生环绕声效果。
3）扬声器系统。扬声器是决定车厢内音响性能的重要部件，是汽车音响系统的终端。为了欣赏立体声效果，车上可使用 2 个或 2 个以上的扬声器系统。多扬声器系统不是把相同特性的扬声器加
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以组合，而是把扬声器本身最佳的频带域的声音进行再生，去除不需要的频带。
扬声器系统主要指主扬声器、环绕扬声器等。扬声器在车上的安装方法、位置是决定音响性能的重要因素。扬声器在车上的安装方法大致有用种：一种是直接安装在车上，另一种是把它装入箱中，然后再装在车上。直接装在车上的，为了防止损坏杨声器的纸盒，往往在前面安装保护网，一般而言，多是高、中音和低音喇叭安装在车身前都，低音喇叭安装在车身后部。
使用扬声器时，加到扬声器上的电功率不能超过它的标称功率，扬声器的阻抗应与放大器输出级的输出阻抗一致，以获得良好的匹配。除此之外，两个以上扬声器放在一起时，必须注意相位问题、如果相反，声音将显著削弱,
(3)汽车天线
为了接收车外的无线电信号，汽车收音机都配有室外天线。为了满足汽车行驶时也能接收信号，
收音机的天线是无方向性的。因为天线安装在室外，所以要求天线必须有较好的防水、防振、抗干扰特性。
1）汽车天线。汽车天线有柱式拉杆天线和风窗玻璃天线两种。风窗玻璃天线比柱式天线更具有无指向性，汽车在任意方向行驶时，能更有效地接收电波。柱式天线一般安装在前挡泥板、车顶等处。风窗玻璃天线通常是在后窗玻璃的中间层埋入 0.3mm 以下的细导线，如图 9.101 所示为印制在后窗玻璃上的汽车天线。后窗玻璃的用天线形状，由于汽车车身及
玻璃形状受到影响，所以要进行匹配。 AM 天线共用防干扰器发热导线，可提高接收的灵敏度。
图 9.101 汽车后风窗上的天线
2）汽车自动天线。自动天线主要由壳体、直流永磁电动机、蜗轮副、槽轮组件、接电盘、拉线和天线管 (杆 )组成。如图 9.102 所示。蜗轮与蜗杆啮合，通过摩擦保险转齿盘拉动拉线,
使天线伸缩。蜗轮上带有主动销和锁止弧，使槽轮旋转，通过接电盘控制电路，使直流永磁电动机启动、停止、正反转，达到天线伸缩的目的。
天线控制电路如图 9.103 所示。接电盘 1 上面有三圈滑环，内圈整环经电刷与电源正极始终相通。外圈与中圈是间断的环，旋转时，外电刷与中电刷会间断通电，来实现天线自动升降。具体工作过程如下,
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a 按下收放机开关，接通电源，继电器 J 动作，接电盘①旋转。电动机②正转。电流回路为：黑色导线 (-)→ 继电器 3 的 1,7 号引出线 → 电动机 2→ 8 号引出线 → 外电刷 A→ 红色导线 (+)→ 电源正极。
(2)断开收放机开关，继电器释放，接电盘反转，电动机反转，此时电流回路为：黑色导线 (-)继电器 → 3 的 4,2 号引出线 → 电动机 2→ 7,5 号引出线 → 中电刷 B→ 红色导线 (+)→ 电源正极。当中电刷接触到接电盘中圈空区时，电路断，电动机停，天线自动缩回。
图 9.102 天线伸出时的结构示意
图 9.103 天线控制电路原理
2.汽车音响系统的技术使用
(1)汽车收音机的技术使用
1）接收天线应连接可靠，升降灵活，手动拉杆天线要及时收回；
2）在电磁干扰较强的场所 (如：接近雷达、无线电发报台、吊车及电焊切割等 )，应停止使用收音机；
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3）用好电台存储功能。数字式收音机的特点是可存储电台的频段，使用时应
充分利用这一特点，把平时经常听的节目
存储在收音机内。由于收音机的记忆作用，存储电台可以经常使用，重新开机后，记忆便生效。
(2)汽车录放机的技术使用
1）按磁带录放机说明书中规定的操作步骤操作。如放音过程中不按停放键就改为快进或快退；
放音过程中直接按动开仓门键取磁带等，这些都有可能会造成录放机损坏。
2）操作时要轻按动、轻释放，避免用力过猛造成机件损坏。
3）尽量少使用暂停健，以延长使用寿命。暂停时，电动机仍在运转，一些部件因此而处于受力状态，暂停时间过长、次数过多对录放机都不利。
4）选用质量好的录音带，不但能保证放音的音质，对录放机的寿命也会起重要作用质量不好的磁带，其表面磁粉颗粒粗，边缘不齐，运行阻力大，对磁头、电动机都容易造成磨损。
5）自动选曲功能只能在放音状态下进行，一般可在正反两个方向上自动选择所需要的节目。正向选曲是以快进方式把不需要的节目越过后放音，反向选曲是以倒带的方式越过不需要听的节目。
然后在预定的节目处重新转入放音状态。
6）于确使用杜比降噪系统，应注意以下几点,
①只有标注杜比降噪的原声带，才能在杜比降噪状态下放音；
②不要在杜比降噪状态下放普通磁带，也不要在普通方式下放标注有杜比降噪的磁带。否则，
会使重放音质变差。
③杜比降噪只能降低磁带自身产生的噪声，对机械传动噪声无能为力。
注：杜比系统是 DOLBY 实验室首刨的一种削减磁带噪声的新方法。近年来许多高级的合式录音机都采用这种方法。
7）录放机在使用过程中应注意“定期消磁、定期清洗、定期注油”,
a“定期消磁”是指应定期对磁头进行消磁、放音磁头经常与磁带接触，很容易产生剩磁，影响放音质量，如高频信号衰减、噪声变大等，因此应“定期消磁” 。消磁可采用专用磁头消磁器。为彻底消磁，可连续多消磁几次。
b“定期清洗”是指对磁头应定期清洗。磁头经常沾有来自磁带上的磁粉，不定期清洗不仅影响放音质量，而且还容易结垢锈蚀磁头。清洗可采用清洗带，也可采用无水酒精棉球对磁头进行擦洗。
在对磁头进行清洗时，还要附带对机壳内的灰尘进行清洗，特别是印制板上的灰尘。清除灰尘最好是用高压氮气等不易燃烧的气体吹出灰尘，或用吸尘器吸出机壳内的灰尘。不具备上述条件，
可采用酒精棉球擦拭，但要注意棉球不要被焊点刮住，否则拉出丝易在机壳内造成故障。同时擦拭
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完要等酒精挥发后才能开机使用。
c“定期注油”是指给录放机各配合零件之间加注润滑油，以减小摩擦，提高传动效率，延长机芯的使用寿命。加注润滑油一定要注意润滑部位为金属件，注意一定要滴入准确，不溅、不撒、量要小而够．还要避免把油沾到皮带、橡胶带轮上、加注时分以下两步进行,
(a)向各转动轴的轴承等旋转部位注油，提高机芯的机械性能，注油时，应用油针或钢丝沾一定的油珠滴入轴承孔内或轴根部位。
(b)向机芯的各种功能按踺的导向部位涂油，以使正常操作时轻快灵活，手感舒适。
(3)激光唱机的技术使用
1）注意合理安放。激光唱机怕振动，在后备箱内注意不要有来回重物碰撞激光唱机，注意盖好并锁定仓门,
2）正确取放唱片，打开唱片仓盘后，应将唱片的标签正面朝上放入仓盘，否则无法放唱。
3）不要将其它物品放入唱片盘内，也不嬖将两张唱片重叠在一起放唱，否则将会加重驱动系统负担，并有可能造成损坏。
4）正确连接各接口。在安装时，应仔细阅读说明书之后，再进行连接。
小结
本章主要讲述了：巡航系统的结构、组成、原理，巡航系统的应用；电控悬架的结构、原理及应用；中央门锁系统的组成、各部件的安装部位、工作原理及遥控门锁的原理和使用；电子防盗系统的组成、防盗措施、原理和基本控制电路；汽车电子仪表类型、作用、控制回路，GPS 的组成、
作用，蜂窝电话控制和音响系统的组成、作用、结构分类及控制。
习题
9.1 简述巡航系统的组成和工作原理。
9.2 简述丰田凌志 LS400 UCF10 系列轿车巡航系统工作原理。
9.3 简述汽车悬架的类型、作用及工作原理。
9.4 车身高度控制执行装置由哪些元件组成？作用是什麽？
9.5 简述中央门锁系统的组成、各部件的安装部位和工作原理。
9.6 遥控门锁的工作原理是怎样的？如何使用？
9.7 汽车电子仪表有哪些优点?
9.8 汽车上常用的电子仪表有哪些类型?它们分别起什么作用?
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9.9 常用汽车电子仪表显示装置有哪些类型?各自有何优缺点?
9.10 什么是 GPS?什么是 DGPS?
9.11GPS(全球卫星定位系统)由哪些郜件组成?各组成部件分别起什么作用?
9.12 车用蜂窝电话是如何进行控制的？
9.13 简述汽车自动天线的控制过程?
9.14 汽车音响与家用音响有什么区别?
9.15 汽车音响由哪些部件构成?各部件在系统中起什么作用?
9.16 汽车音响防盗有哪些类型?
9.17 汽车音响各部件在使用中，应注意什么问题?
