汽车电子控制系统

模块四 电子控制系统
图4—2—8 M1.5.4型ECU 主板正面示意图
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(1)存储器用来存储ECU 主程序及各工况下点火、喷油的标准数据。 (2)30424爆震信号放大模块负责爆震传感器信号模/数转换,如损坏会引起 发动机爆震。 (3)B58468CPU 是英飞凌的8位单片机,负责整个ECU 的控制工作。如损 坏会引起发动机不点火、不喷油、检测仪无法与电控单元通信,以至于发动 机微型计算机不工作。 (4)74HC14D (前)为车速信号输入模块,是将车速传感器信号输入的电压 模拟信号转换为控制单元能够识别的数字信号,经模/数转换后传给ECU。 (5)4226-G低电平驱动开关集成电路,在CPU 的配合下驱动晶体管30023 和控制点火线圈,如损坏会引起不点火故障。 (6)30023点火线圈驱动晶体管,损坏会引起不点火故障。 (7)58574怠速控制模块,如损坏会引起发动机无怠速、怠速过高等故障。 (8)30311传感器信号放大转换电路负责传感器信号的整形与放大,如损坏 会引起不点火、不喷油等故障。 (9)30373喷油器驱动损坏会引起不喷油故障。
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。
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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。
图4—2—7 M1.5.4型ECU 主板实物正面 1—存储器 2—爆燃信号放大模块 3—B58468CPU 4—车速信号输入模块 5—4226-G低电平驱动开关集成电路 6—30023点火线圈驱动晶体管 7—58574怠速控制模块 8—30311传感器信号放大转换电路 9—30373喷油器驱动 10—30358传感器5V电源输出转换模块 11—74HCT573D地址数据锁存器
图4—2—9 M1.5.4型ECU 主板实物反面
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2.M1.5.4型ECU 电路 M1.5.4型ECU 的电路如图 4—2—10所示。 (1)B58468控制器 B58468是英飞凌公司的8位 控制器。它具有80C537的典型 内核,其内部结构如图4—2—11 所示。B58468并行端口中的 Port7、Port8可输入模拟信号, 也可输入数字信号。当输入模拟 信号时,用于A/D转换,Port7和 Port8的数字输入脚在相邻脚进 行A/D转换时,状态不应跳变,否 则影响转换精度。
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。
(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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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。
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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。
图4—2—15 测量B58468第36脚有无方波信号
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(4)测量B58468第62脚有无点火驱动信号。如果无,用示波器 测量27C512,数据及地址脚应有数据交换信号。如果无,说明 CPU 已损坏,更换B58468 (更换B58468前需要重写Bootloader 程序)。如果有,重写27C512的程序。到此可解决不点火故障。 点火控制回路中损坏概率最高的是B58468,其次是30023、 30311,而27C512很少出现损坏。
图4—2—13 英飞凌公司生产的 6通道低电平驱动开关集成电路
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四、联合电子M1.5.4型ECU 的检修 1.ECU 引起不点火的故障检测(见图4—2—10) (1)ECU 加电,用SM-59 信号发生器模拟转速信号,加至ECU 的 PIN48、PIN49脚。 (2)用示波器检测30311的1脚有无方波输出。如果无,检查30311 第3脚到ECU 插脚的通路,或30311周围附属电路是否正常。如果有, 进行下一步。 (3)测量B58468第36脚有无方波信号(见图4—2—15)。如果无,则 30311第1脚到B58468第36针脚之间有断路。如果有,进行下一步。
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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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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)。
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(10)30358传感器5V 电源输出转换模块,供给系统中需要用电源 的传感器(冷却液温度传感器、节气门位置传感器、进气压力温度 传感器、蒸发器温度传感器),损坏会引起发动机怠速不稳、容易熄 火、起动困难等故障。
(11)74HCT573DSOPPHILIPS20地址数据锁存器。 (12)74HC14D (后)空调控制模块,如图4—2—9所示,飞利浦公司 芯片,负责空调压缩机及空调开关的控制。
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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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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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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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Motronic1.5.4计算机使用示例如图4—2—12所示。Motronic1.5.4 计算机正常加电方法是PIN18、PIN27、PIN37接电源12V,PIN2搭铁。
图4—2—12 Motronic1.5.4发动机计算机
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(2)TLE4226-G低电平驱动开关模块 英飞凌公司生产的6 通道低电平驱动开关集成电路,其示意图与 实物图如图4—2—13所示,内部结构如图4—2—14所示。
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2.ECU 引起空调继电器不吸合故障检测(见图4—2—16) (1)ECU 加电,并通过10kΩ电阻接到5V 电源并在PIN41脚上加高电平。测量B57965的 第11脚有无高电平信号。如果无,则PIN41至B57965 的第11脚之间为断路。如果有,则进 行下一步。 (2)测量B57965的第10脚是否为低电平信号。如果不为低电平,则检查B57965或其周 围器件是否有损坏。如果没损坏,测量B58468的第79脚是否为低电平。如果否,B57965 至B58468间有断路。如果是,进行下一步。 (3)测量B58468第65脚是否是高电平输出。如果否,更换B58468。如果是,进行下一步。 (4)测量B58290的第10脚是否为高电平。如果否,B58290至B58468之间存在断路。如 果是,进行下一步。 (5)测量B58290的第15脚是否为低电平。如果否,B58290或其周围器件损坏。如果 是,ECU 没有问题,检查空调继电器电路。
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3.ECU 引起燃油泵继电器不吸合故障检测(见图4—2—17) (1)ECU 加电,用波形信号发生器模拟转速信号加至ECU 插脚 PIN48及PIN49,测量B58468的第67脚有无低电平驱动信号输出。 如果无,更换B58468。如果有信号,进行下一步。 (2)测量B58290的第16脚是否为低电平。如果否,说明B58290及 周围电路有故障。如果是低电平信号,表明燃油泵控制电路工作正 常,故障出在ECU 外部电路。