08汽车电子控制系统与传感器

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晶体管式ECU
⑴ 中央处理器(CPU)
中央处理器 是具有译码指令 和数据处理能力 的电子部件,是 汽车电子控制的 核心。
⑵ 存储器 存储器是用来存储程序指令和数据的部件,它分为
只读存储器和随机存取存储器二种。
只读存储器(ROM)是用来存储制造厂家编制的控 制程序、运行程序和原始试验数据等,它的信息一旦写 入就不可更改,只能读出。
一、汽车电子控制系统的组成
汽车的电子控制系统,由输入电路(传感器等)、 电子控制装置(ECU)和输出电路(执行器)等组成。
汽车电子控制系统的结构框图
1、输入电路 输入电路又称输入接口,它是将传感器、开关等输
入信号转换成计算机可接受的数字信号,汽车的输入信 号有数字信号和模拟信号二种。
⑴ 数字信号输入电路 数字信号只有高电平
①可编程只读存储器(PROM),与ROM相同。


②可改写只读存储器(EPROM),信息可擦除

(紫外线)和重新写入。

③电可擦只读存储器(EEPROM),在通电的情况

下可改写部分信息,便于数据的修改和升级,是汽
车只读存储器的发展方向。
随机存取的存储器(RAM)起到一个寄存器的 作用,它随时可以读出或写入数据,主要用来存放故 障代码、空燃比的修正数据等,一旦电源中断,其内 部存放的数据将全部丢失。
③当微机检测到某一执行器出现故障时,为了安全 起见,采取故障保险措施(称为“故障保险”)。
三、CAN总线系统与故障诊断
随着汽车上电气元件越来越多,线束也越来越复杂, 线束出现故障的概率也随之提高。为了解决这个问题, 汽车上采用了CAN总线数据传输系统,以简化电气线路 的线束。
和低电平两种状态(如脉 冲信号和开关信号等), 经过数字输入电路(缓冲 器)滤波或整形或电平转 换后供微机分析计算。
⑵ 模拟信号输入电路
模拟信号是一个连续变化的电量(如电压、电流信 号等),信号的大小用幅值来表示。
模拟信号必须转换成数字信号后才能供微机分析和 计算,模拟信号输入电路实质上是一个模数转换器 (A/D转换器)。
2、电子控制系统的故障诊断与后备程序
在电子控制系统中设有后备电路(备用电路系 统),当控制系统本身出现故障时,程序就不能正常 运行。此时启用备用电路,进入后备程序简易控制运 行状态,用固定的控制信号,使车辆继续行驶。
由于备用电路系统只维持发动机运转的简单功能, 而不能替代微机的全部功能,它只按照起动信号和怠 速触点的闭合状态,以恒定的喷油持续时间和点火提 前角对喷油器和点火系统进行控制。因此,后备电路 的工作又称为 “跛行” 模式。
第八章、汽车电子控制系统与传感器
主要内容 汽车电子控制系统 汽车用传感器
§8-1 汽车电子控制系统
现代汽车上的发动机、自动变速器、安全装置等 均采用16位或32位微处理器控制(俗称“电脑控 制”),控制系统称为“电子控制系统” 。
电子控制系统是一 种按预定程序自动地对 各种传感器的输入信号 进行分析、比较、计算 和处理,然后产生控制 信号,控制有关执行器 工作的装置。
3、执行器的故障诊断与故障保险
当执行器发生故障时,往往会对汽车的行驶和安全 造成一定的影响。要对执行器进行故障诊断,一般要设 置故障诊断电路,用来反馈执行器的执行情况。
一旦确认执行器发生故障,ECU将根据故障的严 重程度采取相应的安全措施,自动停止某些功能的执行, 这种功能称为“故障保险”。如当点火器出现故障时, 自诊断模块会切断燃油喷射系统的电源,停止喷油,以 免混合气进入排气系统引起爆炸。
⑶ 输入/输出(I/O)接口电路
输入/输出(I/O)接口电路是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 传感器和执行器的种类繁多,它们的信号速度、频率、 幅度、功率和工作时序等都不可能完全与CPU匹配, 通过CPU进行协调和控制。
⑷ 总线(BUS) 总线是微机内部传递信息的电路连线,CPU、
A/D转换器采样的一般为电压信号,而汽车上的 一些传感器(如发动机水温传感器、进气温度传感器 和节气门位置传感器等)不直接产生电压信号,要由 电子控制器内的稳压电路提供电源,下图所示为传感 器电源的两种形式。
2、电子控制器(ECU) 汽车电子控制装置实质上是一个单片机系统,它
是将中央处理器(CPU)、存储器、定时/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 块集成电路上的微型计算机。
一旦有故障码存入随机存储 器中,在仪表板上的相应警告灯 点亮,如发动机系统有故障,则 “Check Engine” 警告灯点亮, 提醒驾驶员要及时检修。
1、传感器的故障诊断与故障运行
传感器的故障诊断只要监视传感器的输入信号是 否在正常范围内?如果超出正常范围,则ECU将此情 况以代码形式存储在随机存储器中,并点亮对应的警 告灯,同时启用备用数据,使汽车继续行驶到有关的 修理厂进行修理。
二、汽车电子控制系统的自诊断
汽车采用电子控制系统后带来了新的问题:一是 电控系统较复杂,对检修带来了一定的困难;二是电子 控制系统的安全容错处理,汽车不能因为电子控制系统 的故障而导致汽车失控或不能运行。为此,在电子控制 系统中设置了故障自诊断的功能。
故障自诊断系统能自动地、连续地监测传感器、 执行装置和微机本身的工作状态,如果发现不正常的情 况出现(此现象必须持续一定的时间),就将一系列的 警告信号以故障码(DTC)的形式存储到随机存储器。
由上面的分析可知:
①当某一传感器或电路产生了故障后,其信号就不 能作为汽车的控制参数,为了维持汽车的工作,微机便 从程序存储器(ROM)中调出某一固定数值,作为汽车 的应急参数,保证汽车可以继续工作。
②当微机本身出现故障时,微机便自动启动备用控 制回路对汽车进行简单控制,使汽车可以开到附近的修 理厂进行修理。
ROM、RAM与I/O接口ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间的信息交换都是通过总线 来实现的,总线可分为数据总线、地址总线和控制总 线三种。
3、输出电路 微机输出的信号电压低(5V)、信号弱,不能直
接控制执行器,必须通过输出电路进行功率放大后才 能控制执行器按微机的指令动作。
电子控制器的输出电 路主要是由大功率三极管 组成的驱动电路。
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