技師第4章-汽車電子控制單元工作原理及自診斷

1、,第一節(jié) 汽車電子控制系統(tǒng)的組成及原理一、汽車電子控制系統(tǒng)的組成和功用 汽車電子控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱電控系統(tǒng)，也稱為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，一般由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三部分組成。 l、傳感器 傳感器是電控系統(tǒng)的信號(hào)輸入裝置。其主要作用是將汽車運(yùn)行工況中的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入電控單元。輸入電控單元的電信號(hào)一般有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。 對(duì)于模擬信號(hào)輸入裝置(如熱線式空氣流量傳感器、水溫傳感器

2、等)來(lái)說(shuō)．是將微機(jī)控制對(duì)象的各種被測(cè)參數(shù)(如空氣流量、水溫等)．通過(guò)傳感器變成模擬電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入電控單元。而數(shù)字信號(hào)輸入裝置多是產(chǎn)生離散信號(hào)，通常這些信號(hào)代表兩種狀態(tài)。如開(kāi)與關(guān)、高電平與低電平等。 2、電控單元,電控單元ECU(EIectrnnic Contral unit)是以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制裝置。它包括硬件與軟件兩部分。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中物理組成的總稱。它由輸入信導(dǎo)電路、微型計(jì)算機(jī)(微機(jī)

3、)、輸出信號(hào)電路等構(gòu)成，如圖2-1-1所示。軟件是相對(duì)硬件而盲的，它主要包括ECU運(yùn)行所需的各種程序、基本數(shù)據(jù)以及一些工況修正系數(shù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等。電控單元也被稱為電子控制器或車用計(jì)算機(jī)。 3、執(zhí)行器 執(zhí)行器是根據(jù)電控單元的控制指令完成各種相應(yīng)動(dòng)作，具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。在汽車電控系統(tǒng)中，執(zhí)行器把從ECU傳來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。它通過(guò)電能、發(fā)動(dòng)機(jī)真空、氣壓或三者之間的組合作用，對(duì)外做功，推動(dòng)汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)的某個(gè)裝置運(yùn)

4、動(dòng)，以完成所需要的控制任務(wù)。例如，執(zhí)行器可根據(jù)ECU的指令．改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開(kāi)度．從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。最常使用的執(zhí)行器主要有電磁線圈、電動(dòng)機(jī)、繼電器等。,第4講 汽車電子控制單元工作原理及自診斷,二、汽車電子控制系統(tǒng)的控制原理 現(xiàn)代控制分為反饋控制和程序控制兩大類。反饋控制是要不斷測(cè)量被控對(duì)象的輸出，或者說(shuō)要隨時(shí)了解控制產(chǎn)生的效果，根據(jù)輸出或控制產(chǎn)生的效果隨時(shí)調(diào)整控制作用的大小，這就形成了一個(gè)閉形環(huán)路，故稱閉環(huán)控制；而程序控

5、制是根據(jù)事先設(shè)定好的程序進(jìn)行操作，在操作過(guò)程中這個(gè)程序不再改動(dòng)，因此這種控制是開(kāi)環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制在原理上比反饋控制要簡(jiǎn)單許多，但程序控制技術(shù)在不斷發(fā)展，開(kāi)環(huán)和閉環(huán)在一種控制設(shè)備中常?；旌蠎?yīng)用。 車用計(jì)算機(jī)是操縱車輛各部分工作的主要控制裝置，它們完成許多過(guò)去由機(jī)械裝置所處理不了的工作。在大多數(shù)情況下，計(jì)算機(jī)控制得到的結(jié)果與機(jī)械控制所得到的結(jié)果之間的主要差別是所得結(jié)果的多樣性，計(jì)算機(jī)能在較廣泛的范圍內(nèi)提供控制，能處理更多的信息。另一

6、點(diǎn)差別是計(jì)算機(jī)具有多功能性。利用經(jīng)典和現(xiàn)代控制理論而建立的開(kāi)環(huán)閉環(huán)、最優(yōu)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)，在優(yōu)化控制中都有采用。 建立這些控制系統(tǒng)，首先要對(duì)汽車某一系統(tǒng)(如點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng))進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后采用相應(yīng)的控制方法進(jìn)行優(yōu)化控制。但是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響點(diǎn)火的因素較多，理論推導(dǎo)優(yōu)化點(diǎn)火狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型比較困難，因此一般用試驗(yàn)的方法找出各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角。然后存入微機(jī)內(nèi)存，在實(shí)際控制過(guò)程中，微機(jī)不斷檢

7、測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況(如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率等)；用查表的方法查出該工況下的最佳點(diǎn)火提前角．修正后再通過(guò)微機(jī)接口、放大電路去控制點(diǎn)火。由此可見(jiàn)，使用同樣的車用計(jì)算機(jī)，制造廠可以為不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的工作狀況編制不同的控制軟件，這要比重新制造新的機(jī)械控制裝置容易得多，也經(jīng)濟(jì)得多，這就是計(jì)算機(jī)控制的最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。 在現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)中．常采用的控制方式有開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和自學(xué)習(xí)控制等。,1、開(kāi)環(huán)控制 比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)常采用

8、開(kāi)環(huán)控制，它只是由控制裝置改變被控對(duì)象的狀態(tài)。在這種控制中，系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響，既不需要對(duì)輸出量進(jìn)行檢測(cè)，也不需要將輸出量反饋到系統(tǒng)輸入端與輸入量進(jìn)行比較。在汽車電子控制裝置中，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如圖2-1-2所示。 當(dāng)發(fā)出控制指令后，控制對(duì)象便開(kāi)始工作，但系統(tǒng)不能自動(dòng)檢測(cè)控制對(duì)象是否按控制指令的要求進(jìn)行工作。例如，對(duì)汽油噴射系統(tǒng)的控制，事先把根據(jù)試驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的最佳噴油系數(shù)，存放在ECU的存儲(chǔ)器中

9、。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU在接收系統(tǒng)中各種傳感器傳來(lái)的信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況，計(jì)算出最佳的噴油量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制噴油器的噴油時(shí)間，以精確地控制混合氣的空燃比．使發(fā)動(dòng)機(jī)在接近理想空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但其控制精度取決于設(shè)定參數(shù)的精度和被控對(duì)象的運(yùn)行狀況。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能出現(xiàn)差異或因發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器磨損、老化等引起性能變化時(shí)，混合氣就不可能正確地保持在理想的空燃比值，難以實(shí)現(xiàn)最佳控制。

10、 2、閉環(huán)控制 汽車電子控制裝置中的閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖如圖2-l-3所示。 閉環(huán)控制是指通過(guò)反饋環(huán)節(jié)將控制對(duì)象的輸出信號(hào)引回到輸入端，與ECU中存儲(chǔ)的設(shè)定值相比較，求出偏差值，將此差值信號(hào)再去控制被控對(duì)象的輸出信號(hào)，其傳輸途徑形成一個(gè)閉合環(huán)路。由于閉環(huán)控制是通過(guò)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以也叫做反饋控制。例如，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的控制，是通過(guò)安裝在排氣管上的氧傳感器，根據(jù)排氣中氧含量的變化，檢測(cè)出進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣的空燃比值，并把

11、它反饋輸入ECU中，與設(shè)定的空燃比相比較，求出誤差信號(hào)．控制噴油時(shí)間，使空燃比值保持在理想值附近。因此，閉環(huán)控制可以消除發(fā)動(dòng)機(jī)性能差異或因噴油器磨損、老化等引起的性能變化，其工作穩(wěn)定性好，并可達(dá)到較高的控制精度。,對(duì)混合氣空燃比的閉環(huán)控制，是一個(gè)簡(jiǎn)單而實(shí)用的閉環(huán)控制系統(tǒng)。但這一過(guò)程的時(shí)間包括混合氣吸入氣缸、排氣流過(guò)氧傳感器，以及氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間等。由于存在滯后時(shí)間，要完全準(zhǔn)確地使空燃比保持在理論空燃比(14．7：1)是不可能的。因此實(shí)

12、際控制的混合氣的空燃比總是保持在理論空燃比附近的一個(gè)狹窄范圍內(nèi)。 3、自學(xué)習(xí)控制 自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)也是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，它具有辨識(shí)、判斷、積累經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的功能。 在控制系統(tǒng)的特性事先不能確切知道，或不能確切地用數(shù)學(xué)方法描述時(shí)，采用自學(xué)習(xí)控制可以在工作過(guò)程中不斷地測(cè)量、估計(jì)系統(tǒng)的特性，并決定最優(yōu)控制方案，實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)最優(yōu)控制。這種控制方法在新型轎車的電控系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越多。用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)的空燃比自學(xué)習(xí)控制

13、原理如圖2-l-4所示。 自學(xué)習(xí)控制是自動(dòng)地檢測(cè)由控制系統(tǒng)各組成元件和發(fā)動(dòng)機(jī)制造誤差、使用老化等引起的空燃比控制特性的偏差，并進(jìn)行及時(shí)修正的系統(tǒng)。對(duì)于某一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，各種工況下的基本噴射時(shí)間是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，它們都按照儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)運(yùn)行。對(duì)于由傳感器、執(zhí)行器等離散性產(chǎn)生的空燃比偏差，將由氧傳感器的反饋修正；同時(shí)，還有一個(gè)根據(jù)其偏差量修正與該時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)工況相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)修正量。此學(xué)習(xí)修正量始終儲(chǔ)存在ECU的存儲(chǔ)器,中，即使在點(diǎn)火

14、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)也不消除。當(dāng)下一次這種運(yùn)轉(zhuǎn)工況出現(xiàn)時(shí)，就能根據(jù)此學(xué)習(xí)修正量對(duì)空燃比偏差進(jìn)行修正。例如，由于某種原因，流過(guò)空氣流量傳感器的空氣量減少，將造成實(shí)際空燃比偏離理論空燃比，致使混合氣偏濃，假若實(shí)際空燃比較理論空燃比濃10％，則進(jìn)行反饋控制時(shí)其反饋修正值的中心位置為O．9的位置(即減少10％)，此時(shí)相當(dāng)于實(shí)際空燃比偏離理論空燃比0.1。若使反饋修正值的中心回到理論空燃比l.O的位置上，根據(jù)空燃比中心值的偏離量，即可確定自學(xué)習(xí)控制修正值約

15、為0.9。ECU求出自學(xué)習(xí)修正值后，將該值存入存儲(chǔ)器中，在以后使用過(guò)程中，把符合當(dāng)前條件的自學(xué)習(xí)修正值，都反映到噴射時(shí)間上，做到持續(xù)進(jìn)行修正。因?yàn)樽詫W(xué)習(xí)控制修正值能隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化立即反映出來(lái)(反映到噴射時(shí)間上)，所以提高了過(guò)渡工況運(yùn)轉(zhuǎn)的空燃比控制精度。,三、汽車電子控制系統(tǒng)的特點(diǎn) (1)具有高的工作可靠性。高的工作可靠性是汽車電控系統(tǒng)工作的基本保證，是確保電控系統(tǒng)精確控制的基礎(chǔ)。 (2)具有良好的抗振性。必須承受汽車行駛中產(chǎn)

16、生的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)，承受較大的動(dòng)載荷。 (3)能在溫度大范圍變化的情況下正常工作。元件能夠耐受較大的熱負(fù)荷，在較寬溫度范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定工作。 (4)具有抗強(qiáng)電磁干擾的能力。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，電控系統(tǒng)能夠屏蔽這些干擾．確保輸人、輸出的信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤。 (5)電壓波動(dòng)較大的情況下正常工作。汽車行駛中，電壓波動(dòng)較大，能在輸人電壓不穩(wěn)定的狀況下正常工作。 (6)具有較強(qiáng)的抗腐蝕、污染的能力。常處于腐蝕介質(zhì)和污

17、染環(huán)境中，能確保系統(tǒng)具有抵抗腐蝕介質(zhì)的影響。四、汽車電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用 隨著汽車電子化的發(fā)展，目前比較多見(jiàn)、成熟的汽車電控系統(tǒng)，主要有發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制、底盤電子控制、車身電子控制、信息傳遞等幾大部分。 （一)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)：包括燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)間、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)、廢氣再循環(huán)、爆燃控制和其他相應(yīng)的控制以及自診斷系統(tǒng)、后備系統(tǒng)等。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制能最大限度地提高動(dòng)力性，改善運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)擠性，同時(shí)盡可能降低排放量

18、。 1、電控燃油噴射 主要是最佳空燃比的控制。它能有效的控制混合氣空燃比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況以及有關(guān)因素的影響下，空燃比達(dá)到最佳值，從而實(shí)現(xiàn)提高功率、降低油耗、減少排氣污染的功效。 分為開(kāi)環(huán)與閉環(huán)兩種控制。閉環(huán)控制是在開(kāi)環(huán)控制的基礎(chǔ)上，在一定條件下，由電控單元根據(jù)氧傳感器輸出的混合氣(空燃比)信號(hào)，修正燃油供給量，使混合氣空燃比保持在理想狀態(tài)。 2、點(diǎn)火時(shí)間控制 該系統(tǒng)可使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等因素下

19、，實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大的功率或轉(zhuǎn)矩，同時(shí)使油耗和排放降低到最低限度。 該系統(tǒng)分開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種控制。閉環(huán)是在開(kāi)環(huán)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)爆震傳感器進(jìn)行反饋控制，其點(diǎn)火時(shí)刻的精度比開(kāi)環(huán)高，但排氣凈化稍差些。,3、怠速控制 根據(jù)冷卻水溫度及其他有關(guān)參數(shù)，如空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)信號(hào)等。使發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速處于最佳狀態(tài)。 4、排放控制 包括廢氣再循環(huán)控制、三元催化轉(zhuǎn)換控制和活性炭罐燃油蒸發(fā)控制等?？纱_

20、保把汽車排放污染降低到最低程度。 5、進(jìn)氣控制 電控進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣通道控制和可變配氣相位控制，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況和轉(zhuǎn)速下均保持最佳的進(jìn)氣量，動(dòng)力充沛，油耗低。 6、柴油機(jī)電控系統(tǒng) 同汽油機(jī)相比，采用電控系統(tǒng)較晚，普及率不高。但與汽油機(jī)相似，柴油機(jī)電控系統(tǒng)主要包括噴油量控制、噴油時(shí)刻控制、怠速控制、進(jìn)氣節(jié)流控制、預(yù)熱控制、渦輪增壓控制、廢氣再循環(huán)控制以及自診斷和安全功能。 (二)汽車底盤電控系

21、統(tǒng) 包括防抱死制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)防滑、自動(dòng)變速器、懸掛系統(tǒng)、電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向、四輪轉(zhuǎn)向、巡航系統(tǒng)等。 1、制動(dòng)防抱死和驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng) 都是汽車的主要安全裝置，ABS可防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死，產(chǎn)生側(cè)滑，提高車輛制動(dòng)的穩(wěn)定性和可操縱性；驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)用來(lái)防止汽車起步和加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑，使車輛在起步或加速時(shí)的操縱性和穩(wěn)定性處于最佳狀態(tài)。 2、電控自動(dòng)變速器 該裝置有多種形式。它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度和車速等行

22、駛條件，由電控單元按照換擋特性和換擋規(guī)律，精確控制變速比，使汽車達(dá)到最佳擋位。它與機(jī)械系統(tǒng)比較，具有高精度動(dòng)力傳動(dòng)效率、低油耗，改善換擋舒適性，汽車行駛的平穩(wěn)性以及延長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。 3、電控懸掛系統(tǒng) 懸掛系統(tǒng)控制可根據(jù)不同的路面狀況和車輛運(yùn)行工況，自動(dòng)控制車身高度，調(diào)整懸掛的彈性剛度和阻尼，改善輛行駛穩(wěn)定性、平順性、操縱性和乘坐舒適性。 4、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)矩等傳感器信號(hào)自

23、動(dòng)控制施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力．使汽車在停車或低速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤所需的力減小，高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤所需的力增大，即在各種行駛條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向上所需的力都是最佳值。全電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向可提供回正力矩和阻尼力矩，從而獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)向回正特性．且大大改善車輛行駛穩(wěn)定性。此外．電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向還可獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，提高轉(zhuǎn)向響應(yīng)性。,5、電控巡航系統(tǒng) 電控巡航系統(tǒng)根據(jù)車速傳感器、巡航控制開(kāi)關(guān)及定速取消開(kāi)關(guān)信號(hào)，通過(guò)進(jìn)氣管的真空度或直流電機(jī)控

24、制節(jié)氣門開(kāi)度來(lái)保持預(yù)先設(shè)定車速，而駕駛員不需腳踩加速踏板。汽車在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，設(shè)定巡航車速后，電控單元將根據(jù)行車阻力自動(dòng)增減節(jié)氣門開(kāi)度，使汽車行駛速度保持一定，輕駕駛員駕車的疲勞。 (三)汽車車身電控系統(tǒng)包括空調(diào)、車輛信息顯示、刮水器、燈光、門鎖、車窗、電動(dòng)座椅、安全氣囊與安全帶、防撞與防盜安全系統(tǒng)等。 1、汽車空調(diào)控制系統(tǒng) 車用全自動(dòng)空調(diào)的電子控制器是根據(jù)各種溫度傳感器(車內(nèi)外溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、蒸發(fā)器

25、溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度等)輸入的信號(hào)，計(jì)算出經(jīng)過(guò)空調(diào)熱交換器后送入車內(nèi)應(yīng)該達(dá)到的出風(fēng)溫度。對(duì)混合氣調(diào)節(jié)開(kāi)度、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻器風(fēng)門(或加熱器風(fēng)門)、壓縮機(jī)等進(jìn)行控制，自動(dòng)地使車內(nèi)的溫度、濕度始終處于最佳值，為駕駛員和乘員提供一個(gè)舒適的乘坐環(huán)境。 2、信息顯示系統(tǒng) 也稱駕駛員信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)正處于發(fā)展和完善階段，由車況監(jiān)測(cè)部件、車載計(jì)算機(jī)和電子儀表三部分組成。汽車車況監(jiān)測(cè)是傳統(tǒng)儀表板報(bào)警功能的發(fā)展，主要通過(guò)液位、壓

26、力、溫度、燈光等傳感器，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及車燈的故障。車載計(jì)算機(jī)提供的信息能提高行車的安全性，燃油經(jīng)濟(jì)性及乘坐舒適性。它能使駕駛員獲得平均油耗、瞬時(shí)油耗、平均車速、可行駛里程、駕駛時(shí)間、時(shí)鐘溫度等有關(guān)正確駕駛的信息。這些信息在需要時(shí)才能通過(guò)鍵盤和按鈕調(diào)出。電子儀表為駕駛員提供汽車行駛時(shí)最基本的操作信息(車速、機(jī)油溫度、水溫、行駛里程等)，且這些信息連續(xù)在儀表板上顯示。 3、汽車電子燈光控制系統(tǒng) 可根據(jù)

27、光傳感器檢測(cè)到的車外天氣光亮情況，自動(dòng)的將后燈和前照燈接通或切斷，提高使用的便利性和行駛安全性。 4、安全氣囊控制系統(tǒng) 是一種被動(dòng)安全保護(hù)裝置。其功用是當(dāng)傳感器檢測(cè)到撞車事故發(fā)生時(shí)，即向控制器發(fā)送信號(hào)，而當(dāng)判斷電路根據(jù)傳感器送來(lái)的信號(hào)值判斷為嚴(yán)重撞車情況時(shí)，即觸發(fā)裝在轉(zhuǎn)向盤內(nèi)的氮?dú)獍l(fā)生器，點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生劑，產(chǎn)生高壓氮?dú)庋杆俅得洑饽?。吹脹的氣囊將駕駛員與轉(zhuǎn)向盤和擋風(fēng)玻璃隔開(kāi)，以防止撞車過(guò)程中，駕駛員的頭部和胸部直接撞在轉(zhuǎn)向盤

28、或擋風(fēng)玻璃上發(fā)生傷亡事故。,(四) 汽車信息傳遞 汽車信息傳遞系統(tǒng)通常包括多路信息傳遞、汽車導(dǎo)航和蜂窩式移動(dòng)電話部分。   1、多路信息傳遞系統(tǒng) 由顯示器電子控制器、具有操作開(kāi)關(guān)的顯示器(監(jiān)視器)和其他各種電子控制器(光盤、電視、音響、全球定位系統(tǒng)、移動(dòng)電話等控制器)組成。每個(gè)電于控制器通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與其他電子控制器相連。顯示器電子控制器作為主控制器，通過(guò)多路通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊及整個(gè)系統(tǒng)的控制，由顯示器顯示諸如

29、行車用的交通地圖信息資料、汽車油耗情況以及車輛行駛過(guò)程的信息等。 2、汽車導(dǎo)航系統(tǒng) 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS接收機(jī)、電子地圖等組成。 導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過(guò)GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，解算出自身經(jīng)緯度坐標(biāo)，然后與系統(tǒng)內(nèi)的電子地圖匹配．在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示車輛運(yùn)行軌跡，駕駛員便可對(duì)當(dāng)前行車位置一目了然。GPS系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)(GIs)可提供大量有用信息，滿足車輛定位與導(dǎo)航，交通管理與監(jiān)控的需要，并為駕駛員提供旅館、加油站、修車廠等信息服

30、務(wù)。 3、移動(dòng)通訊系統(tǒng) 移動(dòng)電話與常規(guī)電話不同。首先，蜂窩式移動(dòng)電話的話機(jī)及撥號(hào)的按鍵直接與無(wú)線電發(fā)射接收器相連，不采用電話線；其次，是電話可隨汽車移動(dòng)。當(dāng)通訊開(kāi)始時(shí)，移動(dòng)電話需要選擇一個(gè)適合的無(wú)線電波的頻道，且必須通過(guò)基地站的程控電子開(kāi)關(guān)板來(lái)控制蜂窩式移動(dòng)電話與基地站連接。由于蜂窩式移動(dòng)電話是四處移動(dòng)，因此，還必須了解移動(dòng)電話所處的位置(即汽車所處位置)。這樣蜂窩式移動(dòng)電話才能被覆蓋該地區(qū)的基地站所接通，同時(shí)還與汽車所

31、用的移動(dòng)電話的計(jì)費(fèi)問(wèn)題相聯(lián)系。 第二節(jié) 電控單元 電控單元(ECU)也稱為電子控制器或車用計(jì)算機(jī)，是汽車電控系統(tǒng)的核心。電控單元可以分為硬件和軟件兩部分，硬件部分是構(gòu)成電控單元的物理元器件，軟件部分是實(shí)現(xiàn)電控單元控制功能的指令和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。ECU的功用是對(duì)各種傳感器輸送來(lái)的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理和分析判斷

32、．然后發(fā)出各種控制指令，使執(zhí)行器按指令動(dòng)作。ECU還具有故障監(jiān)測(cè)功能，能將系統(tǒng)中發(fā)生的故障存儲(chǔ)記憶下來(lái)，為故障診斷提供依據(jù)。,一、電控單元的硬件結(jié)構(gòu) 硬件物理結(jié)構(gòu)分為殼體、接口、電路板和電路幾個(gè)部分。殼體可用塑料或金屬材料制成，當(dāng)安置在駕駛室或行李箱內(nèi)時(shí)，殼體可以采用非密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)安置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)時(shí)，殼體必須采用密封結(jié)構(gòu)。電控單元的殼體是非標(biāo)準(zhǔn)件，其外形和接口有所不同。接口是電控單元與外部電路的連接部分，接口的形狀和端腳數(shù)量取決

33、于電控單元的功能，通常接口的端腳數(shù)量不超過(guò)100個(gè)。電路板一般采用印刷電路板，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和電磁兼容性要求高的電控單元可以采用多層結(jié)構(gòu)，有特殊要求時(shí)還可以采用陶瓷電路板，電路板中有時(shí)還設(shè)置一些元件形成混合集成電路。  電控單元的電路部分主要由一些通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路構(gòu)成，電路元件越來(lái)越多地采用表面安裝技術(shù)，盡管電控單元的控制功能越來(lái)越多，但電控單元的體積卻越來(lái)越小。 電路從功能方面可以分為輸人信號(hào)處理

34、電路、計(jì)算電路、輸出信號(hào)處理電路和安全保護(hù)電路等幾個(gè)部分。 (一)輸人信號(hào)處理電路 1、輸入信號(hào)處理電路的主要功能 (1)識(shí)別和指示數(shù)據(jù)傳送的地址輸入電路能通過(guò)地址識(shí)別線路，判定主機(jī)要求交換信息的裝置，是否是本接口連接的裝置，如果不是，就拒絕變換。當(dāng)信息傳送時(shí)，輸入電路能指出信息在主機(jī)的地址。 (2)數(shù)據(jù)緩沖與暫存，使I／O裝置與微處理器在數(shù)據(jù)傳送速度上得到匹配。因?yàn)槲⑻幚砥髋cI／O裝置處理數(shù)據(jù)的速度并不相同，為

35、使微處理器與I／O之間的數(shù)據(jù)交換取得同步，就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖，如先把數(shù)據(jù)輸人緩沖寄存器鎖存起來(lái)。然后I／O裝置再?gòu)木彌_器中取出數(shù)據(jù)。 (3)信息格式轉(zhuǎn)換把輸入裝置送往微處理器的信息轉(zhuǎn)換成其能接收的格式，反之微處理器輸出到輸出裝置(執(zhí)行器)的信息也需轉(zhuǎn)換成執(zhí)行器能接收的格式，如數(shù)/模轉(zhuǎn)換，信息電平高低的轉(zhuǎn)換，串、并行傳送方式的轉(zhuǎn)換等。,(4)傳送主機(jī)控制命令接口電路能記錄和識(shí)別主機(jī)傳送來(lái)的控制命令，如輸出時(shí)。微處理器將信息送到輸出

36、電路以備輸出；輸入時(shí)，輸人裝置將數(shù)據(jù)送到輸入接口寄存，以備CPU來(lái)讀取。這些均由接口發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)來(lái)告訴輸入裝置。這些命令有起動(dòng)、停止、讀、寫等。 (5)反映輸人、輸出裝置的工作狀態(tài)輸入、輸出時(shí)，輸入電路隨時(shí)采集并保存裝置的工作狀況，以備主機(jī)查詢。這些狀態(tài)有裝置正在工作、停止工作、出現(xiàn)故障、中斷請(qǐng)示等。,2、輸入信號(hào)電路主要組成 (1)A／D轉(zhuǎn)換器在汽車電子控制系統(tǒng)中，最主要的輸入電路是傳感器輸入電路。而從傳感器中輸入的

37、參數(shù)往往是連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移量等。所謂連續(xù)量，它包括兩個(gè)方向的意思：一是時(shí)間變化連續(xù)，二是數(shù)值變化連續(xù)。模擬量不能送入電腦進(jìn)行運(yùn)算，而必須把模擬量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼表示的數(shù)字信號(hào)，才能送到電腦中進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算。能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為模、數(shù)轉(zhuǎn)換器，即A／D轉(zhuǎn)換器，如圖2-1-5所示。 (2)數(shù)字輸入緩沖器輸入裝置不能直接和微處理器數(shù)據(jù)總線相連，要借助于輸入接口電路使輸入裝置與總線膈離，起緩沖、暫

38、存數(shù)據(jù)的作用，并協(xié)調(diào)解決主機(jī)和輸入裝置間數(shù)據(jù)傳送速度不匹配的矛盾。數(shù)字輸入緩沖器具有對(duì)數(shù)據(jù)信息傳送速度的緩沖作用，從而達(dá)到主機(jī)和輸入裝置之間速度匹配的目的。,(二) 計(jì)算電路 計(jì)算電路實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入端口、輸出端口四大部分。各種輸入信號(hào)通過(guò)輸人端口進(jìn)入CPU，CPU是微機(jī)的核心部分，它首先從預(yù)先寫人存儲(chǔ)器的程序(由一系列指令所組成)中遂條取出執(zhí)行指令，然后進(jìn)行指令譯碼。并按照操作碼所指明的操作類型

39、，對(duì)操作數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。CPU對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，把運(yùn)算結(jié)果儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，通過(guò)輸出端口輸出，并同時(shí)使執(zhí)行器進(jìn)行工作。,(2)寄存器 寄存器提供參與運(yùn)算的操作數(shù)據(jù)．并存放運(yùn)算結(jié)果。按其作用可分為通用寄存器和專用寄存器兩類。 (3)控制器 控制器是計(jì)算機(jī)的“指揮中心”，它的主要功能是按照人們預(yù)先設(shè)定的操作步驟，控制整機(jī)各部件步調(diào)一致地自動(dòng)工作。它內(nèi)部的邏輯電路的作用是使整個(gè)系統(tǒng)按一定時(shí)序進(jìn)行協(xié)調(diào)一致的操作，它在算術(shù)邏輯運(yùn)算

40、單元、輸入輸出接口以及存儲(chǔ)器之間發(fā)出同步信號(hào)，控制指令按一定順序進(jìn)行讀取、譯碼、執(zhí)行等操作，并通過(guò)本身發(fā)出的控制信號(hào)與外界進(jìn)行通信。,1、CPU：是電控單元的控制中樞，它是運(yùn)算器與控制器的總稱。把運(yùn)算器與控制器集成在一小塊硅片上。即稱該芯片為中央處理器CPU或微處理器。 CPU的功用是讀出命令并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)，即通過(guò)接口向系統(tǒng)的各個(gè)受控部分發(fā)出指令，同時(shí)又可對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)所需的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理，控制運(yùn)算與邏輯判斷。

41、CPU種類很多．內(nèi)部構(gòu)成不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)是大致相同的，主要由進(jìn)行數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的運(yùn)算器、暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器、按照程序進(jìn)行各部件之間信號(hào)傳送及控制的控制器等構(gòu)成，如圖所示。為確?？煽?，一般均采用雙CPU結(jié)構(gòu)。 (1)運(yùn)算器 運(yùn)算器是一個(gè)用于信息加工的部件，通常由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)，以及通過(guò)內(nèi)部總線而掛在其周圍的暫存寄存器、累加器、鎖存器、標(biāo)志觸發(fā)器等構(gòu)成。,控制器要從內(nèi)存中按順序讀取各條指令．每讀取一條指令，就

42、進(jìn)行分析，然后根據(jù)指令向各功能部件發(fā)出控制命令，控制它們執(zhí)行這條指令所指定的任務(wù)。當(dāng)控制器得知一條指令執(zhí)行完畢后，就會(huì)自動(dòng)按順序去讀取下一條要執(zhí)行的指令，重復(fù)上述工作過(guò)程，直到整個(gè)程序執(zhí)行完畢。在控制器中有指令寄存器，用來(lái)存放新讀取來(lái)的指令寄存數(shù)據(jù)，而指令譯碼器能解讀指令寄存器中某項(xiàng)指令編碼，向執(zhí)行該指令的電路(內(nèi)部寄存器、運(yùn)算器等)輸出執(zhí)行指令。 2．存儲(chǔ)器 “記憶”部件。微機(jī)要根據(jù)已編制的程序，對(duì)數(shù)據(jù)和信息自動(dòng)快速地進(jìn)

43、行運(yùn)算和處理，就必須把指令、數(shù)據(jù)和微機(jī)的中間結(jié)果存放在微機(jī)內(nèi)部，存儲(chǔ)器就是微機(jī)中存儲(chǔ)計(jì)算程序、原始數(shù)據(jù)及中間結(jié)果的設(shè)備。存儲(chǔ)器的容量越大，則記憶的信息越多，微機(jī)的功能就越強(qiáng)。微機(jī)中的操作主要是與存儲(chǔ)器交換信息，因此，存儲(chǔ)器的工作速度是影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的集成度高、體積小、成本低，動(dòng)態(tài)存取時(shí)間短，在微機(jī)中的應(yīng)用日益廣泛，特別是在車用計(jì)算機(jī)中，幾乎全部采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。車用計(jì)算機(jī)所用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，按存儲(chǔ)信息的功能可

44、分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。RAM又稱讀寫存儲(chǔ)器，一般是指機(jī)器運(yùn)行期間可讀、可寫的存儲(chǔ)器。而只讀存儲(chǔ)器一般是指機(jī)器運(yùn)行期間只能讀出信息，不能隨時(shí)寫人信息的存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器按功能可分為掩模式ROM(簡(jiǎn)稱ROM)、可編程序只讀存儲(chǔ)器PROM和可改寫的只讀存儲(chǔ)器EPROM。 存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放若干二進(jìn)制代碼(指令或數(shù)據(jù))。為區(qū)分不同的存儲(chǔ)單元，通常把內(nèi)存中全部存儲(chǔ)單元進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，此號(hào)碼

45、稱為存儲(chǔ)單元的地址碼。當(dāng)計(jì)算機(jī)要把一個(gè)代碼存人其存儲(chǔ)單元中或從其存儲(chǔ)單元取出時(shí)，首先要把該存儲(chǔ)單元的地址碼通知存儲(chǔ)器，然后由存儲(chǔ)器“查找”與該地址碼對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，查到后才能進(jìn)行信息的存取。 3、輸入、輸出端口 端口是指那些在接口電路中完成信息的傳送，并可由編程人員尋址進(jìn)行讀寫的寄存器。CPU可以通過(guò)輸入、輸出指令向端口取或存信息。端口主要有兩類：一類為狀態(tài)口和命令口．另一類為數(shù)據(jù)口。狀態(tài)口主要用來(lái)檢測(cè)I／O裝置的工作

46、狀態(tài)，CPU通過(guò)輸入指令來(lái)檢測(cè)輸入裝置的工作狀態(tài)，以決定下一步的操作。CPU通過(guò)輸出指令向輸出裝置發(fā)出控制命令以控制相應(yīng)的執(zhí)行器，如“起動(dòng)(或停止)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)”、“步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向”、“改變某些頻率”等。而數(shù)據(jù)口傳送的是數(shù)據(jù)信息，如數(shù)字、字符及某種特定的編碼等。 若干個(gè)端口加上相應(yīng)的控制電路而構(gòu)成接口。所以，一個(gè)接口往往含有幾個(gè)端口。,4．時(shí)鐘系統(tǒng)及電源裝置 時(shí)鐘的作用是產(chǎn)生恒定脈沖時(shí)鐘信號(hào)，從而對(duì)各單元間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制。

47、時(shí)鐘系統(tǒng)包括時(shí)鐘脈沖源與脈沖發(fā)生器。時(shí)鐘脈沖源通常由晶體振蕩器及與非門組合的振蕩電路所組成，它為脈沖發(fā)生器提供頻率穩(wěn)定且電平匹配的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。脈沖發(fā)生器通常由循環(huán)移位寄存器構(gòu)成，它產(chǎn)生一組有序的、間隔相等或不相等的脈沖序列，提供工作脈沖。 計(jì)算機(jī)的工作就是運(yùn)行程序，而程序是由若干指令所組成的。運(yùn)行程序就是執(zhí)行指令序列．每一條指令的執(zhí)行都要經(jīng)過(guò)取出指令、指令譯碼和執(zhí)行指令3個(gè)階段。即程序一旦裝入存儲(chǔ)器，CPU就自動(dòng)地、逐條地從存

48、儲(chǔ)器中取出指令．對(duì)指令進(jìn)行譯碼，解釋成一組控制信號(hào)，然后送到相應(yīng)部件，定時(shí)起動(dòng)所要求的操作。上述3個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)3個(gè)周期：取指周期、分析周期、操作周期。因此，一條指令執(zhí)行的周期由以上3個(gè)周期組成。通常將一條指令從取出到執(zhí)行完成所需的時(shí)間稱作指令周期，一個(gè)指令周期就是取出并執(zhí)行一條指令的時(shí)間。 CPU在執(zhí)行指令時(shí)，各種操作都要在時(shí)鐘的控制下，按一定的時(shí)間節(jié)拍(也稱周期)，按順序而且還要按精確的定時(shí)進(jìn)行。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一連串具有一

49、定頻率與寬度的脈沖．送入CPU，對(duì)計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行時(shí)間的控制。由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生固定頻率的節(jié)拍，就是計(jì)算機(jī)各操作的最小時(shí)間單位。系統(tǒng)中各部分元件都按照這一統(tǒng)一的節(jié)拍操作。才能保證在同一時(shí)間內(nèi)完成一定的操作。 5．總線 計(jì)算機(jī)是一個(gè)信息處理系統(tǒng)，它由若干功能部件構(gòu)成，這些功能部件在一起協(xié)調(diào)工作才能形成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？偩€是構(gòu)成計(jì)算機(jī)各系統(tǒng)的骨架，是在各個(gè)功能部件之間設(shè)置的公共信息傳輸線。借助總線將計(jì)算機(jī)各功能部

50、件之間連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作?？偩€結(jié)構(gòu)，可以大大減少信息傳送線的數(shù)量，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)積木化，增加系統(tǒng)靈活性。 車用計(jì)算機(jī)中CPU通過(guò)這組總線與存儲(chǔ)器及輸入、輸出接口傳送信息，而存儲(chǔ)器及輸入、輸出接口也可通過(guò)這組總線直接進(jìn)行信息交換，如圖。 根據(jù)傳輸信號(hào)的不同，總線可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線與控制總線。其數(shù)據(jù)總線主要用于傳送數(shù)據(jù)和指令，它由幾根導(dǎo)線組成。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，即CPU的數(shù)據(jù)可以傳送到存儲(chǔ)

51、器或輸入、輸出接口，也可以從存儲(chǔ)器或輸入、輸出接口接收數(shù)據(jù)。地址總線用于傳送地址碼。計(jì)算機(jī)總線上各器件之間的通信，主要是靠地址碼準(zhǔn)確地進(jìn)行聯(lián)系的?？刂瓶偩€用來(lái)傳送各種控制信號(hào)。,(三)輸出信號(hào)電路 是微機(jī)與被控對(duì)象進(jìn)行信息交換的紐帶，它將微機(jī)作出的決策指令，轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行工作。起著控制信號(hào)的生成與放大等作用。微機(jī)算出的結(jié)果是數(shù)字量，需轉(zhuǎn)換成模擬量送出去控制相應(yīng)的執(zhí)行器。因此，輸出信號(hào)電路的功用是將微機(jī)輸出的

52、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的模擬信號(hào)，通常采用大功率管，由微機(jī)輸出信號(hào)控制其導(dǎo)通截止。在電控發(fā)動(dòng)機(jī)中，ECU輸出的各種控制指令，由電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行，如執(zhí)行噴油脈沖控制、點(diǎn)火提前角控制、怠速控制、排放控制以及起動(dòng)故障自診斷程序和安全保險(xiǎn)、備用程序等。在電控自動(dòng)變速器中，ECU輸出控制信號(hào)使其液壓控制裝置上的各個(gè)電磁閥工作，進(jìn)行換擋操作。 (四)安全保護(hù)電路 由電源監(jiān)控、故障記憶、繼電器驅(qū)動(dòng)和故障指示燈驅(qū)動(dòng)電路等組成

53、。主要作用是監(jiān)控電源電壓，確保系統(tǒng)內(nèi)部電壓穩(wěn)定。監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)部分工作是否正常，如果發(fā)現(xiàn)有故障出現(xiàn)，立即點(diǎn)亮故障指示燈，記錄故障代碼，同時(shí)根據(jù)CPU指令使系統(tǒng)退出工作狀態(tài)或進(jìn)入后備工作狀態(tài)。二、電控單元的軟件結(jié)構(gòu) 軟件可以分為程序和數(shù)據(jù)兩部分。數(shù)據(jù)是通過(guò)大量試驗(yàn)獲得的。是滿足微機(jī)控制汽車的各種性能的最重要的保證。程序的結(jié)構(gòu)取決于電控單元的功能，數(shù)據(jù)與程序的特定部分相聯(lián)系．并在控制系統(tǒng)自檢時(shí)保持一定。 (一)程序部分

54、 電控系統(tǒng)的程序一般都用匯編語(yǔ)言編寫，為了編程、調(diào)試、修改和使用方便，一般采用模塊化結(jié)構(gòu)。程序部分一般包括以下幾個(gè)部分： (1)軟件與電控單元的匹配部分：包括輸入輸出調(diào)制和濾波、驅(qū)動(dòng)功率放大、微處理器和電控單元初始化、微處理器與外圍設(shè)備的內(nèi)部服務(wù)，如操作系統(tǒng)等軟件之間的內(nèi)部服務(wù)。 (2)軟件的控制功能部分：其結(jié)構(gòu)取決于控制系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的控制功能。 (3)安全保險(xiǎn)功能部分：如輸出電路發(fā)生短路的處理過(guò)程、輸入信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)

55、的替代值．根據(jù)要求設(shè)置軟件檢測(cè)程序等。 (4)自檢及環(huán)境測(cè)試所需的診斷和通訊部分。 （二)數(shù)據(jù)部分 數(shù)據(jù)可以分為與系統(tǒng)固定特性相關(guān)的固定數(shù)據(jù)和與系統(tǒng)可變特性相關(guān)的校正數(shù)據(jù)兩類。如控制系統(tǒng)中執(zhí)行器的數(shù)量等即為固定數(shù)據(jù)，為了保證控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，在存儲(chǔ)容量足夠的前提下，汽車電控系統(tǒng)可以將被控系統(tǒng)的特性圖以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的各種特性即為校正數(shù)據(jù)，校正數(shù)據(jù)必須根據(jù)控制系統(tǒng)用于具體車型進(jìn)

56、行設(shè)定。,三、電控單元的工作原理 電控單元的主要工作就是按照特定的程序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行處理，并形成相應(yīng)的控制指令．向執(zhí)行器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電控單元的主要工作過(guò)程由微處理器進(jìn)行，而微處理器是通過(guò)讀取系統(tǒng)指令進(jìn)行工作的。 在存儲(chǔ)器的特定區(qū)段中存儲(chǔ)著指令或數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器的這一區(qū)段稱為寄存器，其中存放著處理器下一指令所在地址的寄存器稱為程序計(jì)數(shù)器，用于臨時(shí)存放從存儲(chǔ)器中讀出指令的寄存器稱為指令寄存器。 微處理器工作時(shí)先根據(jù)程序

57、計(jì)數(shù)器中的地址將指令讀入指令寄存器中，然后對(duì)指令進(jìn)行翻譯，而程序計(jì)數(shù)器則存儲(chǔ)下一條指令所在的地址。微處理器在獲得執(zhí)行該指令所必須的信息以后，將執(zhí)行該指令所定義的過(guò)程，指令定義的過(guò)程主要包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷和函數(shù)轉(zhuǎn)換等。當(dāng)一條指令執(zhí)行結(jié)束以后，微處理器將重復(fù)進(jìn)行確定指令存儲(chǔ)地址．讀取指令、解譯指令和執(zhí)行指令這一循環(huán)過(guò)程．執(zhí)行下一條指令，直到程序中的全部指令執(zhí)行完畢。對(duì)于8位數(shù)微處理器，運(yùn)行一個(gè)指令讀取和執(zhí)行循環(huán)大約需要3ms

58、的時(shí)間。 為了改善程序的結(jié)構(gòu)，程序中往往會(huì)包含一些子程序，每個(gè)子程序用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能，主程序需要調(diào)用子程序時(shí)，將有一條指令使程序計(jì)數(shù)器設(shè)置為子程序第一條指令所在的地址，然后微處理器將運(yùn)行該子程序，當(dāng)子程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)，子程序的最后一條指令又使微處理器返回到當(dāng)初離開(kāi)主程序的位置。 微處理器的另一重要工作是對(duì)來(lái)自輸入、輸出和反饋電路的優(yōu)先信號(hào)作出反應(yīng)，當(dāng)這些優(yōu)先信號(hào)輸入微處理器時(shí)，微處理器將停止正在進(jìn)行的工作，轉(zhuǎn)向運(yùn)行處

59、理這些優(yōu)先信號(hào)的子程序，這一過(guò)程稱為中斷服務(wù)，這些需要優(yōu)先處理的信號(hào)稱為中斷信號(hào)。中斷服務(wù)功能可以使微處理器不必對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，又可以在進(jìn)行其他控制過(guò)程中按照需要對(duì)中斷信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理，使處理這些信號(hào)的時(shí)效性得到保證。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)因點(diǎn)火過(guò)于提前導(dǎo)致爆震發(fā)生時(shí)，由爆震傳感器反饋的爆震信號(hào)將使微處理器中斷正在進(jìn)行的工作，而轉(zhuǎn)向運(yùn)行延遲點(diǎn)火正時(shí)的子程序，使爆震燃燒得到抑制。四、電控單元的發(fā)展 隨著汽車電控系統(tǒng)的發(fā)展，汽車上將

60、會(huì)使用越來(lái)越多的汽車專用電控單元，而且其中的微處理器的處理能力、運(yùn)算速度和集成度將進(jìn)一步提高。汽車電控系統(tǒng)將廣泛采用32位和64位微處理器，許多系統(tǒng)的電控單元功能將被集成在硅片上，預(yù)計(jì)未來(lái)的汽車電控系統(tǒng)的電控單元將被集成動(dòng)力傳動(dòng)控制模塊、底盤控制模塊、車身控制模塊、信息通訊控制模塊和后備控制模塊等5個(gè)處理單元，其中每個(gè)處理單元都有獨(dú)立的控制模塊、中央處理器和存儲(chǔ)器，形成多功能集中控制系統(tǒng)。多功能集中控制系統(tǒng)有利于提高系統(tǒng)的可靠性、增加控

61、制功能和減小占用空問(wèn)。,第三節(jié)汽車電子控制系統(tǒng)的故障自診斷 現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)中，都設(shè)有故障自診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)、診斷電控系統(tǒng)的工作狀況以及工作中出現(xiàn)的故障。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有故障時(shí)，會(huì)點(diǎn)亮儀表板上的系統(tǒng)故障警示燈，通知駕駛員系統(tǒng)出現(xiàn)故障，同時(shí)把故障代碼存入存儲(chǔ)器中。當(dāng)進(jìn)行維修時(shí)，修理人員將存入存儲(chǔ)器中的故障碼調(diào)出，可以快速準(zhǔn)確地診斷出故障的原因和部位。一、故障自診斷原理 當(dāng)接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，電控系統(tǒng)的自診斷系統(tǒng)就開(kāi)始

62、進(jìn)入工作狀態(tài)，首先是ECU進(jìn)入初始化程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢。此時(shí)故障警示燈會(huì)閃亮，如果故障管示燈不亮，則表示故障警示燈線路有故障。自診斷系統(tǒng)常常使用此辦法來(lái)檢查其輸出裝置故障替示燈是否正常。 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，檢查警示燈應(yīng)該熄滅，如果它不熄滅，表示自診斷系統(tǒng)已檢測(cè)到故障。當(dāng)車輛運(yùn)行過(guò)程中．自診斷系統(tǒng)就一直在工作，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)故障時(shí)，ECU就將故障代碼存入存儲(chǔ)器，并點(diǎn)亮故障警示燈。 對(duì)于自診斷系統(tǒng)，正常的輸入、輸出信號(hào)電平都是

63、在規(guī)范范圍內(nèi)變化的，當(dāng)某一電路出現(xiàn)超出規(guī)定范圍的信號(hào)時(shí)，診斷系統(tǒng)就判定該信號(hào)線路出現(xiàn)故障。例如，某種水溫傳感器工作正常時(shí)，輸出電壓在O.1～4.8V范圍內(nèi)變化，如果水溫傳感器輸出電壓小于0.1V，就相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高于139℃，這在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作中是不可能出現(xiàn)的，自診斷系統(tǒng)就會(huì)判斷出水溫傳感器出現(xiàn)故障。當(dāng)判斷信號(hào)線路是否出現(xiàn)故障時(shí)，偶爾出現(xiàn)一次超范圍的不正常信號(hào)，診斷系統(tǒng)并不判為故障。不正常信號(hào)必須持續(xù)一段時(shí)問(wèn)，例如某型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1

64、500r/min時(shí)，氧傳感器信號(hào)電壓低于0.15V必須持續(xù)2min以上才能確定氧傳感器有故障。 應(yīng)該注意到，自診斷系統(tǒng)只能對(duì)類似開(kāi)路或短路故障進(jìn)行報(bào)警并記錄故障代碼，但對(duì)于傳感器性能不佳這類故障往往無(wú)法確認(rèn)，只能由人工方法進(jìn)行具體檢測(cè)才能確定故障原因并排除。二、故障代碼的讀取與清除 (一)故障碼的分類 故障代碼的測(cè)試模式分為靜態(tài)測(cè)試模式和動(dòng)態(tài)測(cè)試模式兩類。目前大多數(shù)車型主要用靜態(tài)測(cè)試模式，其特點(diǎn)是，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，但不

65、起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)。動(dòng)態(tài)測(cè)試是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)或車輛運(yùn)行中進(jìn)行故障診斷的一種測(cè)試方法，可以檢測(cè)到靜態(tài)測(cè)試無(wú)法判斷的故障。 故障代碼也分為兩類，一類是硬碼，另一類稱為軟碼。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，故障警示燈一直保持閃亮，說(shuō)明ECU已檢測(cè)到一個(gè)故障，而且該故障一直存在，稱其對(duì)應(yīng)的故障碼為硬碼。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，故障警示燈亮，然后熄滅，表示ECU已經(jīng)檢測(cè)到一個(gè)間歇性故障，,其對(duì)應(yīng)的代碼稱為軟碼。一般軟碼通常是由于線路接觸不良引起

66、的，應(yīng)采取癥狀模擬方法來(lái)排除。 (二)故障碼的顯示方法 對(duì)于不同的廠家、不同的車型、不同的電控系統(tǒng)。故障代碼的讀取與清除方法各不相同，但是故障碼顯示的方法基本相似。 1、故障燈顯示法 大部分電控系統(tǒng)的自診斷系統(tǒng)均采用故障燈顯示法。當(dāng)維修人員用跨接線或帶LED燈的跨接線跨接自診斷插座某兩個(gè)端于，并打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，儀表板上的故障警示燈或LED燈會(huì)閃亮，顯示出故障代碼。根據(jù)燈光閃亮的方式不同可分為： (1)直接計(jì)數(shù)

67、法 故障碼等于故障警示燈閃爍的次數(shù)。若只有一個(gè)故障碼，將循環(huán)顯示該故障碼，循環(huán)顯示中間有一個(gè)時(shí)間間隔，稱為循環(huán)間隔時(shí)間。若有二個(gè)以上故障碼時(shí)，兩故障碼間也有一定的時(shí)間間隔，稱為代碼間隔時(shí)間。循環(huán)間隔時(shí)間一般都大于代碼間隔時(shí)間。 (2)十進(jìn)制計(jì)數(shù)法 故障碼由兩位數(shù)組成，在十位數(shù)和個(gè)位數(shù)之間有一個(gè)時(shí)間間隔，稱為位數(shù)間隔時(shí)間，以區(qū)分十位數(shù)和個(gè)位數(shù)，它比代碼間隔時(shí)間要短。十位數(shù)和個(gè)位數(shù)的閃爍波形是一樣的，首先顯示十位數(shù)．中間熄滅，熄

68、滅時(shí)間等于位數(shù)間隔時(shí)間，接下來(lái)顯示個(gè)位數(shù)，如圖2-l-8所示。 (3)長(zhǎng)、短閃爍法 實(shí)際上也是十進(jìn)制計(jì)數(shù)法．只不過(guò)是為了進(jìn)一步區(qū)分十位數(shù)和個(gè)位數(shù)．在十進(jìn)制計(jì)數(shù)法的基礎(chǔ)上．將十位數(shù)閃亮的時(shí)間加長(zhǎng)罷了，如圖2-l-9所示。 2、數(shù)字顯示法 數(shù)字顯示法主要在一些高檔轎車上應(yīng)用，其進(jìn)行故障自診斷測(cè)試時(shí)，故障碼將以數(shù)字的形式直接顯示在信息顯示器上。 3、LED顯示法 LED是發(fā)光二極管的英文鞴寫。有些廠家在電控單元上設(shè)有一