汽车电脑检测与维修

• 巡航控制系统
功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行 环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速 行驶。
继电器进行控制）。
一、什么是单片 机
• 单片机是将中央处理器CPU（Central Processing Unit）、 •存储器（Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电 •路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机， •虽然单片机只是一块芯片，但其已经具有微型计算机的组成与功能。 •目前，汽车电控系统采用的单片机均为数字式单片机。
• 进气控制Βιβλιοθήκη Baidu统
功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进 气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动 力性。
• 增压控制系统
功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废 气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力， 对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度 进行控制。
4．总线（BUS）
• 总线是微机内部传递信息的电路连线。在单片机内部，CPU、ROM 、RAM与I/O接口之间的信息交换都是通过总线来实现。按传递信息不 同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种。
• 数据总线主要用于传送数据与指令。
• 地址总线用来传递地址数码。
• 微机中的器件都与控制总线连接，CPU可通过控制总线随时掌握 各个器件的状态，并根据需要随时向某个器件发出控制指令。
例如：
● 为使汽车发动机获得最高的经济性，动力性，尾气排放合 格，需靠点火系统在最适当的时间点火；喷油系统在不同工况下满 足要求，冷启动加浓，实现暖车加浓，加速加浓，满负荷加浓，氧 传闭环控制
● 为使汽车实现怠速工况要求；通过对怠速马达进行控制，实 现暖车高怠速，开空调高怠速，用电负荷大怠速提升。
● 为保证汽车工作可靠、行驶安全，则有赖于各种其他电 子控制系统的正常工作（对电子扇，空调压缩机等各种电磁阀和
汽车电脑检测与维修
2020年6月1日星期一
一、汽车电脑概述
• 分类：
• 1．发动机电控燃油喷射系统 • 2．自动变速箱系统 • 3. 刹车防抱死牵引力控制系统 • 4. 遥控中控防盗系统 • 5. 安全气囊电脑系统 • 6. 空调 车身电脑 倒车雷达等
汽车电脑（区别于通用PC)，单片机电子控制技 术是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影 响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、 排气净化及舒适性。
光纤电缆将取代传统的同轴电线
发动机电控技术
– 提高发动机的动力性； – 提高发动机的燃油经济性； – 降低排放污染； – 改善发动机的加速和减速性能； – 改善发动机的起动性能； – 发动机故障发生率大大降低，自诊断与报警系
统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性， 缩短汽车因发动机故障而停驶的时间。
技术一体化:机、液、电、磁一体化
系统集成化：各系统综合集成控制
通信网络化：以CAN总线为基础的整车各大总成信息 共享的分布式控制系统，车载移动通信
第四阶段（2000年以后）：车际网络阶段
目前，美国、欧洲、日本在完善汽车之外的交 通、通信等平台设施，将车际通信和网络纳入整个 国家信息系统，统一进行平台建设。例如驾驶员信 息系统、智能交通系统、公路自动收费系统、定位 导航系统等。
应用在发动机上的电子控制系统
– 电控燃油喷射系统 EFI – 电控点火系统ESA – 怠速控制系统ISC – 排放控制系统 – 进气控制系统 – 增压控制系统
– 巡航控制系统 – 警告提示 – 自诊断与报警系统 – 失效保护系统 – 应急备用系统 – 其他控制系统
三、汽车电子技术的发展
• 电控燃油喷射EFI
重视安全、节能与环保是未来汽车发展的大趋势 自适应的防撞汽车与智能化交通系统将被使用 信息化汽车是一个发展亮点 汽车电子产品的集成化
三、汽车电子技术的发展
3. 汽车电子技术在汽车装备中的发展 动向
在汽车上采用的计算机微处理器芯片(CPU)数量 将会越来越多 车用的传感器和执行器的数量增多 新的计算机总线将会被广泛采用
一、汽车电子控制单元ECU
1．输入电路
输入电路的功能是接收和处理来自ECU外部传感器的信号。如果是脉冲 信号，将对其进行放大和整形处理（如曲轴转速传感器的脉冲信号）， 使其达到单片机对数字信号的要求。如果是模拟信号（如空气流量传感 器、温度传感器的直流缓变信号等），将对其进行模/数（A/D）转换， 转换为数字信号。输入电路将数字信号送至单片机的输入接口。
• 寄存器用于暂时存储数据或程序指令。
• 控制器是计算机的指挥控制部件，其功用是按照监控程序和应用 程序使计算机各部分动协助调工作。
2．存储器（Memory）
• 在单片机或微型计算机中，存储器是用来存储程序指令和数据的 部件。存储器是由许多具有记忆功能的存储电路构成的，每个记忆存储 电路存储1个二进位信息（0或1），称为存储器的存储位（Bit）。每8 个记忆存储电路构成存储器的一个基本单元，存储8位二进制信息，称 为存储字节（Byte）。
• 怠速控制系统（ISC）
功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空 调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制 阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转 速运转。
• 排放控制系统
功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。 排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性 炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制等。
• 电子燃油喷射系统（EFI）
功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如 冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量 进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的 混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。
• 电控点火系统（ESA）
功用：是点火提前角控制 。根据各相关传感器信号，判断发 动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃 混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动 力性、经济性和降低排放污染的目的。
汽车电脑控制系统概述
1．汽车电脑控制系统的组成
• 汽车电脑作为控制系统的核心，在硬件结构上一般可分为三部 分：外部传感器、汽车电脑和执行机构，如图8-2-1所示。汽车电脑 一般被称为ECU（Electronic Control Unit）。ECU主要由输入接口 、微处理器和输出接口组成。
•（2）喷油器的驱动方式
•图10-10 控制喷油器的输出电路
1 汽车电子技术的发展历程
汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车工 业需求推动下进行的。其发展历程分为四个阶 段。
第一阶段（1950年～1970年）：电子技术 开始应用到汽车零件的开发，其特征：晶体管 ，个别零部件的应用；
第二阶段（1970年～1990年）：电子技术 应用于汽车部件的开发，其特征：微处理器， 汽车各大总成部件功能的集成，出现了大量高 可靠性、高效率的复杂电子控制系统。
•图10-9 汽车电子控制单元ECU的组成示意图
图10-10为控制喷油器的输出电路，单片机根据空气流量 传感器的转入信号，计算出进入气缸中的空气质量，然后按 理想空燃比计算出应喷的汽油量，使汽油的混合气体达到最 佳燃烧。喷油器是一个小型电磁阀，通电开阀，断电闭阀。 在油压和喷油器喷孔一定的条件下，控制喷油时间就可控制 喷油量。单片机发出控制喷油时间的脉冲，控制大功率三极 管的导通接地时间，从而控制喷油器电磁线圈的通电时间， 达到控制喷油量的目的。精确控制喷油脉冲的脉冲宽度（例 如某种发动机的喷油脉宽可在1.72ms～8.45ms间控制），是 电控燃油喷射的主要功能。
5．输出回路
• 输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是根据微机发 出的指令，控制执行器动作。微机对采样信号进行分析、比较、运算后 ，由预定的程序形成控制指令并通过输出端子输出。下图8-1-2所示为 MCS-51单片机的基本结构。
3．汽车电脑控制系统的应用
• 发动机电脑控制系统主要包括电控汽油喷射系统、电控汽油点火 系统、发动机怠速控制系统、废气再循环控制系统、汽油机进气控制 系统、气缸变排量控制系统、可变压缩比系统，柴油机电控系统等。 • ① 电控汽油喷射系统 • ② 电控汽油点火系统 • ③ 怠速控制 • ④ 排放控制 • ⑤ 进气控制
• ③ 可改写ROM（即EROM）
• （2）随机存储器（RAM）
3．输入输出（I/O）接口
• I/O（Input/Output）接口是CPU与传感器或执行器之间进行数据 交换和下达控制指令的通道。由于传感器和执行器种类繁多，它们的信 号速度、频率、电平、功率和工作时序等都不可能与CPU完全匹配，因 此必须根据CPU的指令，通过I/O接口进行协调和控制。
以单片机为核心的汽车电子控制装置，各生产厂家所称名称有所不同 ，有称微处理机控制装置─—MCU，有称电子控制组件─—ECM，较多的 是称为汽车电子控制单元─—ECU，在汽车修理行业，习惯上称为汽车电 脑。
汽车上某一电控系统由传感器、ECU、执行元件组成，图10-9是发动机 电控系统。图中的大方框内是ECU，ECU由输入电路、单片机、输出电路 组成。
汽车电子技术的发展趋势
汽车在满足安全、节能、环保的同时，将进一 步满足人们的生活需要，向舒适、便利、高效、数 字化、信息化、智能化发展。
⑴汽车将成为开放分布式车上系统控制平台
⑵车际网络技术
⑶智能汽车和智能交通系统
汽车电子技术的发展
1. 主要的汽车电子技术
汽车安全系统中的电子技术
2. 汽车电子技术的发展趋势
二、单片机的组成
1．中央处理器（CPU）
• 中央处理器（CPU）是具有译码指令和数据处理能力的电子部件， 是汽车电子控制单元的核心，由运算器（Calculator）、寄存器（ Register）和控制器（Controller）组成。
• 运算器是计算机的运算部件，用于实现数学运算和逻辑运算。汽 车上各种电控系统（燃油喷射系统EFI、防抱死制动系统ABS、安全气囊 系统SRS、自动变速器ECT控制系统）ECU内部的数据运算与逻辑判断都 在这里进行。
• 喷抽器的驱动方式可分为电流驱动和电压驱动两种方式，如图8-216所示。电流驱动方式只适用于低阻值喷油器，电压驱动方式对高阻值 和低阻值喷油器均可使用。
① 电流驱动方式
• 在采用电流驱动方式的喷油器控制电路中，不需附加电阻，低阻 喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体三极管对流过喷油器线 圈的电流进行控制，电路图见图8-2-17。
② 电压驱动方式
• 低阻喷油器采用电压驱动方式时，必须加入附加电阻。因为低阻 喷油器线圈的匝数较少，加入附加电阻，可减小工作时流过线圈的电 流，以防止线圈发热而损坏。附加电阻与喷油器的连接方式有三种。 • 电压驱动方式中的喷油器驱动电路较简单，但因其回路中的阻抗 大，喷油器的喷油滞后时间长。其中，电压驱动高阻喷油器的喷油滞 后时间最长，电压驱动低阻喷油器次之，电流驱动的喷油器最短。
2．单片机
单片机是汽车电子控制单元ECU的控制中枢。它的功能是 根据所存程序，对各种传感器送来的信号进行运算和判断， 把处理结果，如喷油指令信号、点火指令信号等，送至输出 电路，从而控制执行器。
3．输出电路
输出电路的功能是将单片机发出的低电压、微电流指令信 号，经放大变成执行器所需要的电压和电流控制信号。在输 出电路中，一般采用大功率三极管控制执行器的接地回路（ 也称为搭铁回路）。
第三阶段（1990年～2000年）：车载网络阶段采 用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功率 器件、智能传感器、大容量非易失存储器、专用集成 电路，形成汽车上的分布式、网络化的电子控制系统 。车辆通过网络连成一个多ECU、多节点的有机整体 ，汽车性能更加完善。
技术特征：
功能多样化:各种智能化控制功能（自动巡航、自动启 停、自动避撞）。
• 存储器按读写操作原理可分为：只读存储器ROM（Read Only Memory）和随机存取储存器RAM（Random Access Memory）。按功能可 分为程序存储器和数据存储器。按构成材料可分为半导体存储器和磁质 存储器。
• （1）只读存储器（ROM）
• ① 掩膜ROM
• ② 可编程ROM（即PROM）