德基德克汽车公司ECU技术手册培训教材.doc
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1、目录原 理 篇一ECU在汽车上的应用及各部件的组成1 ECU在现代汽车上的应用。22 电喷发动机的优点。33 发动机电子控制系统的组成与功能。4 4. 各部件主要用途。6二ECU的工作原理 1. ECU的工作原理 。112 ECU的控制原理。15三对ECU的改装 1. 为何要对ECU进行升级。162. ECU的改装方式。173. 按需选择。19技 术 篇一设备简介。21二改装过程1 改装前的工具、设备准备。162. 工作前的检查。173. 开始进行工作。174. 拆卸芯片。185. 读取数据压缩并发送。20 6. 对电路板进行清洁。227. 收取数据并写入芯片。228. 安装写好程序的芯片。2
2、39. 将ECU安装到汽车上。25 三. 常见车型ECU位置。33安 全 篇一 人身平安。36二 设备平安。36三. 检修车装电脑七防。36 原 理 篇一ECU在汽车上的应用及各部件的组成1ECU在现代汽车上的应用现代汽车生产厂商都采用电子控制燃油喷射式发动机来取代原来普通化油器式发动机。而电子控制燃油喷射系统的核心元件就是发动机电脑,简称ECUelectronic control unit 或者ECMelectronic control module,那么究竟什么是ECU呢,让我们先了解一下电喷发动机的开展历史。最早的燃油喷射系统式纯机械式的,也称KJetronic系统,1972年由德国博世
3、公司推出。这种控制系统中没有电脑,所以控制精度很低,比化油器稍好。典型车型是奥迪100 2.2E。在1982年德国博世公司又推出了机电混合式的燃油喷射系统,即KEJetronic系统,由于增加了电脑的简单控制,所以控制精度比KJetronic好一些,早期的奔驰300,500等车采用该喷射系统。现代汽油机轿车中普遍采用电控汽油喷射系统,按控制功能可以分为单一电控汽油喷射系统和发动机集中管理系统。20世纪70年代中期到90年代初期,单一电控汽油喷射系统在高级汽油机轿车中有较广泛的应用,由于单一电控汽油喷射系统只控制喷油,控制内容单一,所以现在已经被发动机集中管理系统所代替。发动机集中管理系统是在单
4、一电控汽油喷射系统根底上开展起来的,是一种集汽油喷射控制,点火控制等多项控制功能于一体的电子控制系统发动机集中管理系统由博世公司在1979年首先提出,称为Motronic系统。经过多年的完善和提高,现在的发动机集中管理系统除了以上的两项根本控制功能外,还具有了排气净化控制,怠速控制,进气控制,增压控制,故障自诊断,和故障平安保护等多项功能。发动机集中管理系统现已在轿车汽油机中得到广泛的应用。发动机电脑实际上就是一个管理模块,在发动机运行过程中,它不断接收来自各个传感器的信号,通过内部程序的运算和分析,发出喷油,点火等指令,从而控制发动机的运行,使发动机一直运行在比拟理想的状态下。目前在一些中高
5、级轿车上,不但发动机上应用ECU,在其它许多地方都可发现ECU的踪影。例如ABS防抱死制冻系统,电控自动变速器系统,主动悬架系统、SRS平安气囊系统、多向可调电控座椅系统等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化 自动化的提高,ECU将会日益增多,线路会日益复杂。为了简化电路和降低本钱,汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络的技术,将整车的ECU形成一个网络系统,也就是“CAN-BUScontroller area network-bus数据总线。2电喷发动机的优点汽油喷射发动机与化油器式发动机相比,突出的优点是能准确控制混合气的空燃比,保证气缸内的燃料燃烧完全,使废气排放
6、物和燃油消耗都能够降下来,同时它还提高了发动机的进气效率,增加了发动机的功率和扭矩。 它与装备化油器的汽车相比,在动力性、经济性、排放性等方面均有很大优势。()提高发动机的动力性和经济性由于电控汽油喷射系统的进气管中不存在化油器的喉管,进气系统的进气阻力和进气压力损失较少,充气效率较高,因此电控发动机具有较好的动力性和经济性。另外,电控发动机不对进气进行预热,这样提高了进气的密度,对提高发动机的动力性有利。2减少排气污染电控发动机采用氧传感器进行反应控制时,能准确控制空燃比等于.:,使三元催化净化装置有最高的催化净化效果,从而大大减少了、等有害物的排放量。另外,现代汽油电控系统还包括废气再循环
7、、二次空气喷射、最正确点火提前角等控制功能,从而可使汽油机的有害物的排放量进一步减少。工况过度圆滑当发动机运行工况发生变化时,由于电控发动机能根据传感器的输入信号迅速调整喷油量和喷油正时,提供与该工况相适应的最正确空燃比,提高了汽油机对加、减速工况的响应速度及工况过度的。提高了汽油机的高、低温启动性能和暖机性能。发动机在高温或低温启动时,电控发动机能根据启动时发动机的冷却液温度,提供与启动条件相适应的喷油量,使发动机在高温或低温时都能顺利启动,低温启动后,电控发动机又能根据冷却液的温度自动调整喷油量和空气供给量,加快暖机过程,使发动机很快就能进入带荷运行状态3发动机电子控制系统的组成与功能电控
8、汽油喷射式发动机电子控制系统主要由电子控制装置ECU、传感器和执行机构三局部组成,其主要部件和名称如下表:部 件 名 称功 能传感器空气流量传感器检测吸入空气量水温传感器检测冷却水温度进气温度传感器检测进气温度节气门位置传感器检测节气门开度及怠速 加减速状态曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器检测发动机转速及曲轴转角位置进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对压力氧传感器检测排气中氧浓度爆震传感器检测发动机的爆震情况车速传感器检测汽车的行驶速度启动开关检测发动机的启动状态空挡启动开关检测变速器的挡位处于P或N状态空调开关检测空调使用状态ECU接收 运算 发出指令,用以控制汽车发动机的工作执行机构
9、喷油器喷射汽油电动燃油泵供给燃油怠速控制阀调整怠速空气量点火装置控制发动机点火正时主继电器控制EFI系统电源断路继电器控制燃油泵电源冷启动喷油器定时开关控制冷启动喷油器通电时间另外发动机电控系统还可以分为供油局部、进气局部和控制局部三局部供油局部由油箱、汽油泵、汽油滤清器、压力调节器和喷油器组成,汽油泵将汽油从油箱泵出,经汽油滤清器过滤杂质,经过压力调节器调节后,使喷油器喷油压力保持恒定,这样电脑只需通过调整喷油器的喷油时间,就可以准确控制喷油量,而不用考虑喷油压力对喷油量的影响。经过压力调节器的调节后的燃油被送至各缸的喷射器。喷射器实际上就是一个电磁阀,由ECU控制它的通电时间。从而确定发动
10、机在不同工况下的喷油量。 供气局部由空气滤清器、空气流量计、节气门装置、进气歧管等组成。对于L型体积流量型和LH型质量流量型电控系统,当空气经过空气滤清器滤去尘埃杂质后,经过空气流量计计量,再沿着节气门通道直接进入进气歧管,通过进气门分别供给各个气缸。空气流量计直接检测进气的体积或者质量。而对于D型压力型电控系统,空气流量计是通过检测进气管的真空度即进气管压力来间接检测进气质量。控制局部由ECU、传感器等组成。在发动机运行过程中,ECU不断接收来自各个传感器的信号,通过内部程序的运算和分析,发出喷油,点火等指令,从而控制发动机的运行,使发动机一直运行在比拟理想的状态下。其主要分布位置如下图:
11、1-喷油器 2-燃油压力调节器 3-辅助空气阀 4-汽油滤清器 5-温度时间开关 6-水温传感器 7-冷启动喷油器 8-空气流量计 9-节气门室 10-进气温度传感器 11-节气门位置传感器 12-电控单元 13-降压电阻 14-电动汽油泵 15-油压脉动衰减器4. 各部件主要用途:1节气门位置传感器: 节气门位置传感器安装在节气门体上,在车辆运行过程中,能够反映节气门的开度大小和变化快慢,以下图为综合型节气门位置传感器的结构原理图。它有四个接线端子,E2传感器搭铁,IDL怠速信号、VTA节气门开度信号、Vc5v电源2进气温度传感器:有的安装在进气歧管上,有的在空虑上,有的还和空气流量计做成一
12、体,用以检测进气温度,ECU根据其信号修正喷油量使得发动机自动适应外部环境的变化。3空气流量传感器。叶片式空气流量计旋转翼片式空气流量计:安装在空气滤清器后,节气门前。进气流推动叶片,就像自来水推动水表的叶片,当空气流量计的叶片转动到一定位置后,与回位弹簧作用力到达平衡状态,停留在某个位置上,气流的速度不同,这个位置也不同。叶片转轴带动一个电位器,转轴的位置不同,电位器输出的电压不同,ECU根据电压的数据来检测进气的体积,所以这种类型的空气流量计叫体积流量型。热线热膜式空气流量计:安装在进气管道内,节气门之前。热线是一根金属丝绕制的线圈,在通电后温度升高,被进气流冷却后处于某个温度。流量不同,
13、冷却作用就不同,在不同的温度下金属丝的电阻不同,引起惠斯顿电桥的平衡被破坏,为了维持电桥的平衡,电脑需要加大通过热线的电流,空气流量计内部电路检测这个电流的变化,并转变为电压的变化,ECU根据电压的变化来确定空气的质量流量。因此这种空气流量计叫质量流量型。这种空气流量计的特点是反映速度快,测量精确,但由于热线安装在进气管内部,直接和空气接触,所以比拟容易脏。热膜式空气流量计的原理和热线式空气流量计一样,区别在于热膜式空气流量计将热丝放在一块膜片上,耐脏污的能力比热线式的强。卡门涡旋式空气流量计:在进气道中安装涡旋发生管,流经的空气速度不同,在管的出口端附近产生频率不同的涡旋, 在涡旋附近安装一
14、金属薄片。薄片随涡旋发生振动,就像人的耳膜受声波的鼓励发生振动。薄片上涂有反光材料,对发光二极管发出的光线进行反射,当反射光线经过光电晶体管时产生电脉冲信号。ECU根据脉冲信号的频率来检测进气的质量。另外还有一种卡门涡旋式空气流量计为超声波式,它们都属于体积流量式。3水温传感器:采用负温度系数的热敏电阻,水温的不同变化导致热敏电阻的阻值变化,温度越高阻值越小。ECU根据水温传感器的信号来修正喷油量。4转速传感器:。安装位置:有的在分电器内,有的在大飞轮附近,还有的在凸轮轴附近,分为磁脉冲式,霍尔式,光电式等几种。用来检测发动机的转速信号,作为喷油、点火等控制的依据。5霍尔传感器: 有的电控发动
15、机采用霍尔传感器,安装在凸轮轴或曲轴上,用以检测曲轴转角,上止点和判缸信号,为ECU执行喷油、点火控制提供信号。6爆燃传感器: 安装在缸体上,当发生爆燃产生振动时,压力波通过缸体传到传感器,使传感器的压电陶瓷发生电压信号变化传至ECU,ECU就会根据此信号将点火提前角推迟使爆燃消失。爆震消失后,又会将点火提前角加大,以发挥发动机的最大功率,当爆震减小到一定程度后又会使其变大,如此循环。7氧传感器: 安装在排气管上,它的一面与大气接触,另一面与排气管废气接触,实际上是利用废气及大气中氧浓度之间的差值产生电动势,将信号反应给ECU,只要空燃比偏离了理论空燃比就会发出信号,ECU根据信号发出新的喷油
16、指令,使混合气的空燃比处于理想状态。分为氧化钛和氧化锆两种。 ECU,就像是功能部件的司令部。司令部的功能就是做决策,指挥其部下的将士冲锋陷阵。要做出正确的决策要靠详实的情报,为了得到这些情报就要派出侦察兵。侦察兵是司令部的耳目,他们采用两种主要的侦察方法,一是外部信号的研究,如通过研究敌营与外部的物质交换如蔬菜食品的输入或生活垃圾的排放获得内部信息;二是派卧底进入敌营,直接获取内部信息。ECU的耳目是传感器。ECU的情报也分为两类,一类是开关量,属于外部信号;另一类是过程量,属于内部信息。外部信号的获取相对简单,只需要获取相应的开关信息。如电子燃油喷射系统,就需要获取启动开关信号以判断当前是
17、否处于启动状态。同样,还需要获取空挡开关信号、空调开关信号等,而传感器的工作主要是充当卧底,获取运行中的过程信息。它们兵种繁多,工作原理各异,有机械、电磁、热敏、压敏、光敏,同人类侦察兵一样,它们要深入敌后,被安装在工作部件上,可能要在高温、高压、腐蚀性尘污中工作。因此它们必须是精英,能够抵抗恶劣的环境并准确、有效地工作。对于人类来说,同一信息可以通过不同的途径得到,例如可以通过眼睛看、耳朵听、手触摸,而不管用什么方式,最终是通过神经元的生物电传输给大脑的。同样,汽车对于同一种过程信息也可以采用不同的传感方式,最后以电信号的方式传送到ECU。例如:电子燃油喷射系统要根据当前进气量和运行工况对混
18、合气浓度进行控制,就要获取空气流量的信息。相信大家对流量传感器并不陌生,家里的水表就是水流量计,它是通过流水推动转叶实现计数的。它那么是通过计算脉冲的频率可以知道涡旋的频率,从而得到空气的流速。 总之,这些传感器在岗位上各负其责,在汽车运行中不断将信号传送至ECU,而ECU就根据存储的数据与信号不断比照不断修正喷射器油量,从而到达最正确混合气的空燃比。 另外,电子控制汽油喷射装置还有怠速装置、废气再循环控制装置等。其中怠速是保障汽车运行经济性和稳定性的重要因素,为了保证怠速作用,设计师在节气门附近开了一个旁通道,通过装在节气门旁通地方的怠速控制阀来改变节气门旁通道的空气流量来控制怠速。这有点象
19、学校大门节气门旁边的小门旁通道,在人少的情况下使用。怠速控制阀的阀门控制旁通道的关闭,而阀门是由微型电机或磁力线圈控制,它们与怠速控制阀做成一体。ECU根据传感器的信号与存储数据比照随时做出不同的指令送至怠速控制阀,当发动机怠速运转时,节气门关闭,空气经旁通道进入进气歧管,ECU通过电信号经继电器给怠速控制阀,使阀门随时调节旁通道流量来自动控制怠速电脑在汽车上的应用。二ECU的工作原理1. ECU的工作原理简单地说,ECU就是一台在一块芯片上集成了微处理器CPU,存储器和输入输出接口单元的微机。其核心组件是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式,根据存储的参考数据进行比照加工,计算出输出值,输
20、出信号再经功率放大去控制假设干个调节伺服元件,例如继电器和开关等。因此,ECU实际上是一个“电子控制单元Electronic Control Unit,它是由输入电路、微机、A/D转换器和输出电路等三局部组成。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号,对信号进行过滤处理和放大,然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号,输入电路中的模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号,然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理,并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大,有些还要复原为模拟信号,使其驱动被控的调节伺服元件工作。1输入回路从传
21、感器输入的信号首先进入输入回路,在输入回路里,对输入信号进行处理,需要除去杂波并把正弦波转变成矩形波,然后在转换成输入电平。输入的信号都要经过输入回路处理才能变成所需要的脉冲信号。例如,电磁式曲轴位置传感器输入的信号,它的信号是随发动机转速变化的,转速升高,它输出的电压幅值增大。转速降低,输出的电压幅值减小。在发动机低速运转时,电压信号就很弱。为了使信号能输入电脑并可以采用,必须对输入回路的信号进行整形处理,将信号放大并把波形变成整齐的矩形方波。另外,由于曲轴位置传感器的齿盘只有几十个齿,这些齿数产生的几十个脉冲代表曲轴每转的步数。误差太大。为保持精度,转角的步长设定为0.5或1,在输入回路中
22、设置一个转角脉冲发生器,把齿盘上产生的几十个脉冲变为电信号,齿盘每转产生720个脉冲或360个脉冲,这样就代表曲轴转角为0.5或1。2A/D转换器传感器输入的信号有模拟信号,如叶片式空气流量计和水温传感器输出的信号等。另一种是数字信号,如开关型节气门位置传感器和局部转速传感器输出的信号等。信号种类不同,输入ECU内的处理方法也不一样。对于数字信号可以直接输入电脑,模拟信号那么需要由A/D转换器转换成数字信号后再输入电脑。例如,如空气流量计输入的0-5V模拟信号,当输入电平与A/D转换器转换成数字信号后,才可以出入电脑。有的传感器输出的信号是脉冲信号,这些信号经输入回路处理后,可直接进入电脑。3
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