汽车电子控制系统

模块四电子控制系统◆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。课题一电子控制系统基础模块四电子控制系统阅读图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模块四电子控制系统一、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。图4—1—2帕萨特B5发动机电子控制系统模块四电子控制系统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。4.电子控制系统各元件的位置如图4—1—3所示。模块四电子控制系统模块四电子控制系统二、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)模块四电子控制系统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。模块四电子控制系统三、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。模块四电子控制系统图4-1-6天津威驰ECU电路原理图模块四电子控制系统3.ECU的端子检测数据模块四电子控制系统模块四电子控制系统模块四电子控制系统◆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。课题二发动机微型计算机（ECU）模块四电子控制系统阅读图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电路板模块四电子控制系统一、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)。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。模块四电子控制系统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)电路框图模块四电子控制系统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。(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。模块四电子控制系统二、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。模块四电子控制系统模块四电子控制系统三、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—7M1.5.4型ECU主板实物正面1—存储器2—爆燃信号放大模块3—B58468CPU4—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地址数据锁存器模块四电子控制系统图4—2—8M1.5.4型ECU主板正面示意图模块四电子控制系统(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。模块四电子控制系统(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。图4—2—9M1.5.4型ECU主板实物反面模块四电子控制系统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。模块四电子控制系统模块四电子控制系统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—12Motronic1.5.4发动机计算机模块四电子控制系统(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。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模块四电子控制系统四、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—2—15测量B58468第36脚有无方波信号模块四电子控制系统(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。模块四电子控制系统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。模块四电子控制系统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。模块四电子控制系统4.ECU引起尾气冒黑烟的故障检测(见图4—2—18)(1)给ECU加电,然后按照如图4—2—19所示的方法用一个1kΩ的可变电阻器和一个4.7kΩ的固定电阻模拟氧传感器信号接到PIN28和PIN10,改变可变电阻器的电阻,同时测量30311的第6、11针脚有无电压变化。如果无电压变化,说明30311的第6、