汽车电子控制系统

模块四 电子控制系统
1.输入回路 输入回路是对输入信号进行预处理。先去除传感器输入信号中 的杂波,将正弦波转变为矩形波,最后转换成5~12V 的输入电平,如 图4—2—3所示。传感器输出的信号有模拟信号和数字信号两种。 模拟信号的电压随时间连续变化,数字信号的电压是矩形波。
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2.微型计算机 微型计算机是单片机,由中央处理器(CentralProcessingUnit,CPU)、 存储器、定时/计数器、输入/输出(I/O)接口电路等部件集成在一块集 成电路芯片上,如图4—2—4所示。
图4—2—4 微型计算机 a)外形图 b)原理图 c)电路框图
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微型计算机是汽车控制系统的神经中枢,其作用是通过内存程序和 数据库,对传感器输入的信号进行分析、运算、判断等处理,然后向各 执行器输出控制指令。
(1)中央处理器CPU 主要由运算器、控制器和寄存器构成。运算器 用于进行数学运算和逻辑运算;控制器是指挥中心,根据程序控制整个 计算机系统的工作;寄存器暂时存放参与运算的数据和运算后的结果, 如图4—2—4所示。
4.电子控制系统各元件的位置如图4—1—3所示。
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二、电子控制系统的电路图 以凌志LS400 发动机为例介绍 发动机电控系统的电路图,如图4— 1—4 和图4—1—5所示。 1.ECU 的供电 当点火开关打到“ON”或“ST” 位时,ECU 通过IGSW 或NSW 收到 发动机工作信号,并通过MREL指令 EFI主继电器通电,EFI主继电器触 点闭合,蓄电池通过EFI熔丝、EFI 主继电器、+B和+B1给ECU 供电。
图4—1—4 凌志LS400发动机电控系统(一)
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2.执行器的供电 汽油泵、喷油器、EGR阀、ISC 阀、点火线圈和点火器、炭罐电磁 (EVAP)阀、燃油压力控制阀、氧 传感器的加热线圈都是由EFI主继 电器供电。自动变速器的执行器, 如ECT1-4号电磁线圈,则由ECU 供 12V 电源。 3.传感器的供电 有源传感器,如空气流量计、进 气温度传感器、主副节气门位置传 感器、冷却液温度传感器等,由 ECU供电,电压大多为5V。氧传感 器、爆震传感器本身能产生电压信 号。凸轮轴位置传感器、曲轴位置 传感器、转速传感器和车速传感器 是电磁式,不需要电源。
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二、ECU 工作原理 当ECU 接收到点火开关接通信号时,便开始接收传感器输入的信号。 当微型计算机接收到发动机起动信号时,便进入工作状态。与此同时,根 据发动机的工作状态,CPU 从ROM 中调用某些程序(如喷油控制程序、 点火控制程序等)或数据,完成各项控制功能。如图4—2—5和图4—2— 6所示。
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阅读图4—2—1汽车ECU 电路板,分析上面元件的作用。
图4—2—1 汽车ECU 电路板
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一、ECU 的基本结构 ECU 采集和处理各种传感器的输入信号,根据发动机工作的要求(喷油 脉宽、点火提前角等),进行控制决策的运算,并输出相应的控制信号。除 了控制喷油外,还对电动汽油泵、点火、EGR、怠速、废气涡轮增压器的 废气阀、空调等进行综合控制。 汽车使用计算机一般有几个输入接口,它们是转速、负荷、温度、压力 等传感器接口。输出接口是控制接口,它们控制外部执行机构如喷油器、 点火模块、喷油泵、怠速执行器等的动作(见图4—1—2)。
图4—1—2 帕萨特B5发动机电子控制系统
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2.各种传感器分别检测进气量、发动机转速、排气中的氧含 量、冷却液温度、进气温度和大气压力、节气门位置等,并将 信息转换成电信号,ECU 根据这些信号,计算并控制该工况的最 佳点火时刻和喷油量,保证发动机工作在良好状态。
3.ECU 的功能有:电动汽油泵控制、燃油压力控制、燃油喷 射正时控制、点火正时控制、怠速转速控制、EGR控制、故障 诊断与储存功能等。现代汽车还有牵引力控制、定速巡航控制 功能。
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图4-1-6 天津威驰ECU电路原理图
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3.ECU 的端子检测数据
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模块四 电子控制系统 课题二 发动机微型计算机（ECU）
◆ 了解ECU 的基本结构和原理。 ◆ 能分析ECU 主板及元件。 ◆ 能够熟练检测ECU。
(2)存储器用于存储程序和数据,它一般分为两种,即RAM 和ROM。 (3)输入/输出(I/O)接口的主要功能有数据匹配、电平匹配、时序匹 配和频率匹配等。输入/输出接口是CPU 与输入装置(传感器)、输出装 置(执行器)进行信息交流的通道。 (4)总线是CPU 与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共 通道,实际上就是计算机系统中各部件之间传递信息的一组信号线的集 合。CPU、存储器、输入/输出接口等通过总线才能连接在一起。
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课题一 电子控制系统基础
◆ 了解电子控制系统的组成。 ◆ 能分析电子控制系统的电路图。 ◆ 能够熟练检测发动机微型计算机各端子的数据。
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阅读图4—1—1,试分析各种传感器安装位置和作用。
图4—1—1 发动机各种传感器安装位置
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一、电子控制系统的组成 1.电子控制系统由传感器、执行器和发动机控制单元ECU (微型计 算机)三部分组成,如图4—1—2所示。
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三、微型计算机(ECU) 端子 以天津威驰为例讲述。 1.电路原理图 如图4—1—6所示,ECU 有三个插座E4 (A)、E5 (B)、E6 (C), 表示插座 A,即插座E4;其旁边的数字,“1”表示E4的第1号端子;字母“BAT”表示该端子 的意义,是接蓄电池正极。 2.ECU 的端子位置 如图4—1—7所示,天津威驰ECU 的端子编号,从右向左,从上向下。
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三、联合电子M1.5.4型ECU 主板 M1.5.4型ECU 在吉利、五菱、昌河、铃木、哈飞、长城等国产汽 车上应用非常广泛。 1.M1.5.4型ECU 主板元件介绍如图4—2—7所示是M1.5.4型ECU 主板。M1.5.4型ECU 主板正面示意图如图4—2—8所示。