ECU组成,工作基础学习知识原理,升级介绍.doc
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1、!-ECU 组成ECU的主要部分是单片机,单片机是一块集成了微处理器(CPU)、存储器以及输入和输出接口的电路板。微处理器是单片机的核心部件,微处理器将输入模拟信号转化为数字信号,并根据存储的参考数据进行对比处理,计算出输出值,输出信号经过功率放大后控制执行器,例如喷油器和继电器等。随着单片机计算能力和内存容量越来越大,ECU的功能也越来越多。ECU的工作过程(1)信号过滤和放大输入电路接收传感器和其他装置的输入信号,并对信号进行过滤和放大。输入信号放大的目的是使信号增加到ECU可以识别的程度,某些传感器,例如氧传感器,产生一个小于1V的低电压信号,只能产生极小的电流,这样的信号送入电脑内的微
2、处理器之前必须放大,这个放大作用由电脑中输入芯片中的放大电路来完成。(2)模数(A/D)转换由于很多传感器产生的是模拟信号,而微处理器处理的是数字信号,所以必须把模拟信号转换为数字信号,这项工作由电脑输入芯片中的模数转换器完成。模数转换器以固定的时间间隔不断对传感器的模拟输入信号进行扫描,并对模拟信号赋予固定的数值,然后将这个固定值转换成二进制码。在一些ECU中,输入处理芯片和微处理器制成一体。(3)微处理器将已经预处理过的信号进行运算,并将处理后的数据送至输出电路。输出电路将数字信号放大,有些还要还原为模拟信号,以驱动执行元件工作。随着汽车电子化和自动化程度的提高,ECU将越来越多,这样必将
3、导致车身线束曰益复杂。为了实现多个ECU之间的信息快速传递、简化电路以及降低成本,ECU之间要采用通信网络技术连成一个网络系统。例如变速器需要与发动机协调配合,根据车速、发动机转速以及动力负荷等因素自动进行换挡,因此变速器电脑需要得到节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器以及发动机转速传感器等信号,这就要实现变速器电脑与发动机电脑之间的信息传递,这个工作通常是由CAN总线来完成的。ECU的特点(1)汽车需要在不同的道路和气候条件下行驶,ECU的工作环境较差,经常需要承受振动以及温度和湿度的变化。ECU的电源电压变化较大,而且还受到车内外电磁波的干扰,因此ECU需要很高的可*性和对环境的耐久性
4、。(2)ECU必须具有足够的智能化,具有自诊断和检测能力,能及时发现系统中存在的故障,并存储故障码,告知维修人员故障可能存在的部位,以便于维修。例如安全气囊在关键时刻必须要及时、正确、迅速地打开,但在大多数时候气囊是处于待命状态,因此安全气囊电脑必须具有自检能力,不断确认气囊系统是否正常工作。(3)除少数例外,所有ECU都使用5V电源驱动其传感器。在电子工业中,5V电压几乎普遍作为传送信息的标准。这个电压对传送可*性来说已经足够高,而对电脑芯片的安全性来说足够低,而且使用计算机工业标准电压,对于汽车制造商来说会使电子零部件制造规范而且成本低。ECU的检修ECU内部电路可以分为两部分,即包括输入
5、、输出以及转换电路的常规电路和微处理器。常规电路大多采用通用的电子元件,如果损坏一般是可以修复的。在实际使用过程中,ECU的故障大多发生在常规电路中。如果要维修ECU,首先要确定是电脑故障,以免盲目修理,造成不必要的时间浪费和引起其他电路故障。(1)确定电脑是否损坏确定电脑损坏的通常方法是在相关传感器信号都能正常输入电脑的情况下,电脑却不能正确输出控制信号来驱动执行器。这句话虽然简单,但这需要很多具体细致的基础检查工作。例如发动机无法起动,经过检查确定起动时喷油器插头上无频率电压,在检查相关电路正常而且起动信号可以正常输入发动机电脑,但是电脑没有输出驱动信号给喷油器,这样就可以断定发动机电脑内
6、部故障。(2)按照电路寻找损坏元件根据电路图或实际线路的走向找到与喷油器连接的相应电脑端子,然后用数字万用表的通断挡从确定的电脑端子开始,沿着电脑的印刷电路查找,直至找到某个三极管。这是因为电脑通常采用大功率三极管放大执行信号以驱动执行器,所以此类故障的原因大多是一个起着开关作用的三极管短路所致。(3)测量三极管确定三极管的3个极。与印刷线路对应的管脚为三极管的集电极,旁边较细的印刷线是基极。确认方法是,将发动机电脑多孔插头插上,起动发动机,使用万用表的电压挡连接到要确认的印刷线,显示5V则为基极。用万用表测试三极管,如果发现集电极(c)与基极(b)的正反向电阻无穷大,则说明三极管已经断路;如
7、果发现集电极(c)与发射极(e)之间的电阻为零,则说明三极管已经被击穿。另外,还需要测量三极管附近相连的其他三极管和二极管。(4)确定替换用的三极管确定三极管的型号大致有以下几个方法:型号。查看三极管上的型号,通过三极管对应表确定与之相配的国产三极管。电阻。三级管的基极一般都串有电阻,基极的电阻值要与原三极管的电阻值相近,不同颜色的电阻阻值不同。因为三极管的基极是*电流的大小控制的,电脑电压值固定,因此就需要利用电阻来控制电流。如果电流过大会烧毁三极管,电流过小则不能将其触发。测量。利用万用表的二极管测量挡测量三极管的属性。根据三极管的特性,应该只有1个管脚相对于另外2个管脚单向导通,具备这个
8、属性则可确定是三极管,只有一对管脚单向导通的是场效应管,相对另外两个管脚导通的管脚是三极管的基极。(5)将替换的三极管焊接到电路板上焊接时要注意焊锡要尽可能少,避免过热,焊接完成后要用万用表测量各管脚应不相互连通。(6)测试维修效果将电脑板在裸露的情况下连接到车体线束中,起动发动机检查相应功能是否正常,同时用手触摸三极管,有些热是正常的,如果烫手就有问题了。观察故障灯是否点亮,并进行一定里程的路试。下面以发动机电脑控制的喷油器电路为例,简要说明检修发动机电脑的过程。(1)喷油器电源电路喷油器电路分为电源电路和发动机电脑控制电路两部分。喷油器的电源大都由燃油喷射继电器提供,即点火开关打开后,燃油
9、喷射继电器动作,蓄电池电压到达喷油器,此时等待发动机电脑的控制信号,以配合发动机所需的工作。(2)发动机电脑控制电路发动机电脑依据负载、转速以及各种修正信号进行运算,由输出电路输出喷油器脉冲信号,并由驱动电路放大电压信号,再接到NPN功率晶体管的基极(b),使三极管执行脉冲频率的开关动作,即完成喷油器电磁线圈的通电与断开的动作。(3)喷油器电路故障分析执行喷油器开关动作的控制电路,是由三极管控制喷油器线圈的搭铁回路,三极管的集电极(c)连接喷油器,发射极(e)搭铁。如果c极和e极短路,就会出现打开点火开关后,喷油器始终喷油的故障;如果c极断路,就会使喷油器无法完成搭铁回路,导致喷油器不喷油。另
10、外,与三极管c极并联的保护二极管如果短路,也会出现喷油器一直喷油的现象。(4)喷油器电路检测方法可以使用数字万用表、示波器或LED测试灯等工具,严禁带电插拔线束插头,或使用指针式万用表或大功率测试灯,以免引起瞬间大电流造成发动机电脑内部三极管损坏。将LED测试灯连接在喷油器插头两个插孔中,打开点火开关。如果LED灯一直点亮,表示三极管c极和e极短路;如果LED灯不亮,起动发动机,如果LED灯仍不亮,表示三极管c极和e极断路ECU 原理 ECU(Electrica control unit ),是汽车专用微机控制器,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转
11、换器(A/D)以及整形、驱动等集成电路组成。 ECU的电压工作范围一般在6.516V(内部关键处有稳压装置)、工作电流在0.0150.1A、工作温度在40 80 度。能承受1000Hz以下的振动,因此ECU损坏的概率非常小,据说在千分之一点二以下。 在ECU中的CPU是核心部分,它具有运算与控制的功能,发动机在运行时,它采集各传感器的信号,进行运算,并将运算的结果转变为控制信号,控制被控对象的工作。 存储器ROM中存放程序代码,是以精确计算和大量实验数据为基础设计的,所以对各生产厂来说是绝密的。这个固有程序在发动机工作时,不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算,进行发动机的点火、空燃比、
12、怠速、废气再循环等控制;它还有故障自诊断和保护功能。当系统产生故障时,它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转,使汽车能开到修理厂(跛行模式)。 正常情况下,RAM会不停地记录你行驶中的数据,目的是为适应你的驾驶习惯提供最佳的控制状态,这个程序也叫自适应程序。但由于是存储于RAM中,就象错误码一样,一但去掉电瓶而失去供电,所有的数据就会丢失。二、ECU是怎样控制发动机运转 1、启动前 A任何电喷车启动前都要合上点火开关,只要一打开点火开关,就会有一个高电平信号通向ECU的一个专用输入脚(起始信号)。接到起始信号后ECU就会立即对所有的传感器
13、进行检测。检测的过程就是把各传感器输入脚电压与程序中的电压进行比较。如果数据相符,ECU故障信号输出脚的电平就会翻转,面板上黄色的故障信号灯熄灭。 例如,奇瑞各类车的传感器有七到九个不等,但无论多少都是“或非”的逻辑关系,只要有一个传感器不正常,“或非”的逻辑关系不成立,故障信号灯就不熄灭。反之,一但故障信号灯熄灭后,再中途出现故障逻辑关系又被破坏。输出脚的电平就会再次翻转、面板上的故障信号灯再次点亮。常说的手闸灯、ABS灯有时在行驶中闪亮,就是这个原因。至于这两个灯为什么容易出错,那是另话了。 B接到起始信号后,ECU会在专用输出脚立即输出一个高电平对油泵定时供电,让油泵在20S内连续泵油。
14、 C接到起始信号后,如果节气门位置传感器上的电压接近5V(不踩油门踏板时),ECU就判定为是启动(所以电喷车启动时不宜踩油门踏板)。于是,ECU上的四个专用输出脚会发出编码的数字信号,驱动怠速电机连续200拍联动,使旁通阀上的胶柱后退8mm , 旁通道全开(怠速电机是四相三拍的步进电机,必需要A、B、C、D四相脉冲驱动) 。 D修整点火提前角。我们知道点火提前角是根据发动机的压缩比和进气量计算而得的,这就是固有程序中的数据,而每次启动的温度、大气压力都不同;这时候,水温传感器、绝对压力传感器传来的信号使ECU中的CPU通过计算修正,得出应该提供给喷油嘴多大的喷油脉宽和开度(脉宽是打开喷油的时间
15、,喷油嘴的开度是电压信号,一般在14V左右,电压越高、开度越大)。它也是由ECU上的四个专用输出脚直接与四个喷油嘴上的线圈通过导线相连。 2、点火与启动说到点火与启动就要说到喷油和点火提前角了.。我们知道喷油量是ECU上四个输出脚直接联接各喷油嘴线圈的一端, 喷油嘴线圈的另一端是接火线(+12V),那么ECU输出脚只要输出为零,(不是零电位) 喷油嘴便会打开喷油。看起来很简单,但是,什么时候打开、打开多长时间是最佳。而且冷车时是怎么打、热车时是怎么打、重负荷时是怎么打、轻负荷时是怎么打-而且要细化到多少度时怎么打、多少负荷时是怎么打就很复杂了。 汽车生产厂在设计时根据经过精确计算和大量实验取的
16、数据为基础,把各缸吸进气的顺序和进气门打开的时间采用相位控制的办法编制了一个图表,这就是常说的喷油脉谱图(也是绝密文件)存放于源程序中,再根据发动机随机的转速和进气歧管的压力变化随时刷新于RAM中,不断地与源程序比较而修正发动机在所有条件下的工况。 同样,发动机在各种工况下的点火提前角也是预先编制了一个“提前角特性谱”存放于源程序中,再根据实时的转速和负荷的信息、加上水温、吸气温度等信息与提前角特性谱比较,修正点火提前角使发动机得到一个最佳点火时刻。 由此可见,信号占用的空间是很大的了,处理时间也有苛刻的要求。然而现在ECU中的CPU已升级到16位,12MHz的时钟频率发生器,40KB字节的R
17、OM / EPROM、2KB字节的RAM。 这对专搞IT的军友来说,可能是小菜一碟,可是对车用微机来说已是足够了。顺便说一下,凡是在采样信号取决于喷油脉宽(混合气浓度)、节气门位置(空气密度)、发动机转速、顺序点火的又叫速度密度类喷油系统。 说完了“油”和“火”后,就可以“烧”了。 按下启动开关,接通启动电机。发动机曲轴带动旋转飞轮。 此时,ECU按节气门位置传感器的信号(不踩油门踏板时为5V)、冷却液传感器和进气温度/绝对压力传感器(低于65度)、判别为冷车启动。于是通知四个喷油器同时喷油,同时喷油的目的是加速进气歧管的混合气浓度,减少起动时间。 旋转的飞轮边缘有齿,而且故意是少了两个齿的齿
18、轮,具体地说奇瑞的飞轮是60齿轮、减少两齿为58齿,但圆周角乃为每齿6度。在它的边缘处有个对应的传感器,它就叫转速/上止点传感器。简称为转速传感器。 奇瑞的转速传感器是个由带永久磁铁的圆筒和线圈组成,所以归类于电磁式传感器,也叫霍尔传感器。它的原理就是当缺齿部分靠近传感器时改变了原来的磁场,使霍尔传感器输出了一个交变的电压信号。ECU就是根据这个信号来计数和时间。飞轮每旋转一圈,ECU都能读到信号,因此,ECU是无时不刻地监督着飞轮的旋转。同时飞轮的转速就是曲轴的转速、曲轴的转速就是发动机的转速。所以这个传感器成了转速传感器。 当缺齿部分靠近传感器输出电平的时间也为ECU掌握,ECU可以知道第
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