汽車電腦原理與維修2021/8/151一、汽車電腦概述

分類：1．發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)2．自動變速箱系統(tǒng)3.剎車防抱死牽引力控制系統(tǒng)4.遙控中控防盜系統(tǒng)5.安全氣囊電腦系統(tǒng)6.空調車身電腦倒車雷達等2021/8/152汽車電腦（區(qū)別于通用PC)，單片機電子控制技術是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到汽車的動力性、經濟性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適性。

例如：

●為使汽車發(fā)動機獲得最高的經濟性，動力性，尾氣排放合格，需靠點火系統(tǒng)在最適當的時間點火；噴油系統(tǒng)在不同工況下滿足要求，冷啟動加濃，實現暖車加濃，加速加濃，滿負荷加濃，氧傳閉環(huán)控制

●為使汽車實現怠速工況要求；通過對怠速馬達進行控制，實現暖車高怠速，開空調高怠速，用電負荷大怠速提升。

●

為保證汽車工作可靠、行駛安全，則有賴于各種其他電子控制系統(tǒng)的正常工作（對電子扇，空調壓縮機等各種電磁閥和繼電器進行控制）。2021/8/153一、什么是單片機單片機是將中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）、存儲器（Memory）、定時器/計數器、輸入/輸出（I/O）接口電路等主要計算機部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機，雖然單片機只是一塊芯片，但其已經具有微型計算機的組成與功能。目前，汽車電控系統(tǒng)采用的單片機均為數字式單片機。2021/8/154二、單片機的組成中央處理器（CPU）是具有譯碼指令和數據處理能力的電子部件，是汽車電子控制單元的核心，由運算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器（Controller）組成。運算器是計算機的運算部件，用于實現數學運算和邏輯運算。汽車上各種電控系統(tǒng)（燃油噴射系統(tǒng)EFI、防抱死制動系統(tǒng)ABS、安全氣囊系統(tǒng)SRS、自動變速器ECT控制系統(tǒng)）ECU內部的數據運算與邏輯判斷都在這里進行。寄存器用于暫時存儲數據或程序指令?？刂破魇怯嬎銠C的指揮控制部件，其功用是按照監(jiān)控程序和應用程序使計算機各部分動協助調工作。1．中央處理器（CPU）2021/8/155在單片機或微型計算機中，存儲器是用來存儲程序指令和數據的部件。存儲器是由許多具有記憶功能的存儲電路構成的，每個記憶存儲電路存儲1個二進位信息（0或1），稱為存儲器的存儲位（Bit）。每8個記憶存儲電路構成存儲器的一個基本單元，存儲8位二進制信息，稱為存儲字節(jié)（Byte）。存儲器按讀寫操作原理可分為：只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）和隨機存取儲存器RAM（RandomAccessMemory）。按功能可分為程序存儲器和數據存儲器。按構成材料可分為半導體存儲器和磁質存儲器。（1）只讀存儲器（ROM）①掩膜ROM②可編程ROM（即PROM）③可改寫ROM（即EROM）（2）隨機存儲器（RAM）2．存儲器（Memory）2021/8/156

I/O（Input/Output）接口是CPU與傳感器或執(zhí)行器之間進行數據交換和下達控制指令的通道。由于傳感器和執(zhí)行器種類繁多，它們的信號速度、頻率、電平、功率和工作時序等都不可能與CPU完全匹配，因此必須根據CPU的指令，通過I/O接口進行協調和控制。3．輸入輸出（I/O）接口4．總線（BUS）總線是微機內部傳遞信息的電路連線。在單片機內部，CPU、ROM、RAM與I/O接口之間的信息交換都是通過總線來實現。按傳遞信息不同，總線可分為數據總線、地址總線和控制總線三種。數據總線主要用于傳送數據與指令。地址總線用來傳遞地址數碼。微機中的器件都與控制總線連接，CPU可通過控制總線隨時掌握各個器件的狀態(tài)，并根據需要隨時向某個器件發(fā)出控制指令。2021/8/157輸出回路是單片機與執(zhí)行器之間的中繼站，其功用是根據微機發(fā)出的指令，控制執(zhí)行器動作。微機對采樣信號進行分析、比較、運算后，由預定的程序形成控制指令并通過輸出端子輸出。下圖8-1-2所示為MCS-51單片機的基本結構。5．輸出回路2021/8/1583．汽車電腦控制系統(tǒng)的應用發(fā)動機電腦控制系統(tǒng)主要包括電控汽油噴射系統(tǒng)、電控汽油點火系統(tǒng)、發(fā)動機怠速控制系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)、汽油機進氣控制系統(tǒng)、氣缸變排量控制系統(tǒng)、可變壓縮比系統(tǒng)，柴油機電控系統(tǒng)等。①電控汽油噴射系統(tǒng)②電控汽油點火系統(tǒng)③怠速控制④排放控制⑤進氣控制2021/8/159汽車電腦控制系統(tǒng)概述汽車電腦作為控制系統(tǒng)的核心，在硬件結構上一般可分為三部分：外部傳感器、汽車電腦和執(zhí)行機構，如圖8-2-1所示。汽車電腦一般被稱為ECU（ElectronicControlUnit）。ECU主要由輸入接口、微處理器和輸出接口組成。1．汽車電腦控制系統(tǒng)的組成2021/8/1510（2）噴油器的驅動方式噴抽器的驅動方式可分為電流驅動和電壓驅動兩種方式，如圖8-2-16所示。電流驅動方式只適用于低阻值噴油器，電壓驅動方式對高阻值和低阻值噴油器均可使用。2021/8/1511①電流驅動方式②電壓驅動方式在采用電流驅動方式的噴油器控制電路中，不需附加電阻，低阻噴油器直接與蓄電池連接，通過ECU中的晶體三極管對流過噴油器線圈的電流進行控制，電路圖見圖8-2-17。低阻噴油器采用電壓驅動方式時，必須加入附加電阻。因為低阻噴油器線圈的匝數較少，加入附加電阻，可減小工作時流過線圈的電流，以防止線圈發(fā)熱而損壞。附加電阻與噴油器的連接方式有三種。電壓驅動方式中的噴油器驅動電路較簡單，但因其回路中的阻抗大，噴油器的噴油滯后時間長。其中，電壓驅動高阻噴油器的噴油滯后時間最長，電壓驅動低阻噴油器次之，電流驅動的噴油器最短。2021/8/1512以單片機為核心的汽車電子控制裝置，各生產廠家所稱名稱有所不同，有稱微處理機控制裝置─—MCU，有稱電子控制組件─—ECM，較多的是稱為汽車電子控制單元─—ECU，在汽車修理行業(yè)，習慣上稱為汽車電腦。汽車上某一電控系統(tǒng)由傳感器、ECU、執(zhí)行元件組成，圖10-9是發(fā)動機電控系統(tǒng)。圖中的大方框內是ECU，ECU由輸入電路、單片機、輸出電路組成。一、汽車電子控制單元ECU1．輸入電路輸入電路的功能是接收和處理來自ECU外部傳感器的信號。如果是脈沖信號，將對其進行放大和整形處理（如曲軸轉速傳感器的脈沖信號），使其達到單片機對數字信號的要求。如果是模擬信號（如空氣流量傳感器、溫度傳感器的直流緩變信號等），將對其進行模/數（A/D）轉換，轉換為數字信號。輸入電路將數字信號送至單片機的輸入接口。2021/8/1513

2．單片機單片機是汽車電子控制單元ECU的控制中樞。它的功能是根據所存程序，對各種傳感器送來的信號進行運算和判斷，把處理結果，如噴油指令信號、點火指令信號等，送至輸出電路，從而控制執(zhí)行器。

3．輸出電路輸出電路的功能是將單片機發(fā)出的低電壓、微電流指令信號，經放大變成執(zhí)行器所需要的電壓和電流控制信號。在輸出電路中，一般采用大功率三極管控制執(zhí)行器的接地回路（也稱為搭鐵回路）。2021/8/1514圖10-9汽車電子控制單元ECU的組成示意圖2021/8/1515圖10-10為控制噴油器的輸出電路，單片機根據空氣流量傳感器的轉入信號，計算出進入氣缸中的空氣質量，然后按理想空燃比計算出應噴的汽油量，使汽油的混合氣體達到最佳燃燒。噴油器是一個小型電磁閥，通電開閥，斷電閉閥。在油壓和噴油器噴孔一定的條件下，控制噴油時間就可控制噴油量。單片機發(fā)出控制噴油時間的脈沖，控制大功率三極管的導通接地時間，從而控制噴油器電磁線圈的通電時間，達到控制噴油量的目的。精確控制噴油脈沖的脈沖寬度（例如某種發(fā)動機的噴油脈寬可在1.72ms～8.45ms間控制），是電控燃油噴射的主要功能。2021/8/1516圖10-10控制噴油器的輸出電路2021/8/1517

1

汽車電子技術的發(fā)展歷程

汽車電子的發(fā)展是在電子技術進步和汽車工業(yè)需求推動下進行的。其發(fā)展歷程分為四個階段。第一階段（1950年～1970年）：電子技術開始應用到汽車零件的開發(fā)，其特征：晶體管，個別零部件的應用；第二階段（1970年～1990年）：電子技術應用于汽車部件的開發(fā)，其特征：微處理器，汽車各大總成部件功能的集成，出現了大量高可靠性、高效率的復雜電子控制系統(tǒng)。2021/8/1518

第三階段（1990年～2000年）：車載網絡階段采用先進的微電子技術、車載網絡技術、集成智能功率器件、智能傳感器、大容量非易失存儲器、專用集成電路，形成汽車上的分布式、網絡化的電子控制系統(tǒng)。車輛通過網絡連成一個多ECU、多節(jié)點的有機整體，汽車性能更加完善。技術特征：功能多樣化:各種智能化控制功能（自動巡航、自動啟停、自動避撞）。技術一體化:機、液、電、磁一體化系統(tǒng)集成化：各系統(tǒng)綜合集成控制通信網絡化：以CAN總線為基礎的整車各大總成信息共享的分布式控制系統(tǒng)，車載移動通信2021/8/1519

第四階段（2000年以后）：車際網絡階段目前，美國、歐洲、日本在完善汽車之外的交通、通信等平臺設施，將車際通信和網絡納入整個國家信息系統(tǒng)，統(tǒng)一進行平臺建設。例如駕駛員信息系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、公路自動收費系統(tǒng)、定位導航系統(tǒng)等。汽車電子技術的發(fā)展趨勢汽車在滿足安全、節(jié)能、環(huán)保的同時，將進一步滿足人們的生活需要，向舒適、便利、高效、數字化、信息化、智能化發(fā)展。⑴汽車將成為開放分布式車上系統(tǒng)控制平臺⑵車際網絡技術⑶智能汽車和智能交通系統(tǒng)2021/8/1520汽車電子技術的發(fā)展1.主要的汽車電子技術

汽車安全系統(tǒng)中的電子技術2021/8/15212.汽車電子技術的發(fā)展趨勢

重視安全、節(jié)能與環(huán)保是未來汽車發(fā)展的大趨勢

自適應的防撞汽車與智能化交通系統(tǒng)將被使用

信息化汽車是一個發(fā)展亮點汽車電子產品的集成化2021/8/1522三、汽車電子技術的發(fā)展3.汽車電子技術在汽車裝備中的發(fā)展動向

在汽車上采用的計算機微處理器芯片(CPU)數量將會越來越多車用的傳感器和執(zhí)行器的數量增多新的計算機總線將會被廣泛采用光纖電纜將取代傳統(tǒng)的同軸電線2021/8/1523提高發(fā)動機的動力性；提高發(fā)動機的燃油經濟性；降低排放污染；改善發(fā)動機的加速和減速性能；改善發(fā)動機的起動性能；發(fā)動機故障發(fā)生率大大降低，自診斷與報警系統(tǒng)的應用，提高了故障診斷的速度和準確性，縮短汽車因發(fā)動機故障而停駛的時間。發(fā)動機電控技術2021/8/1524應用在發(fā)動機上的電子控制系統(tǒng)

電控燃油噴射系統(tǒng)EFI

電控點火系統(tǒng)ESA

怠速控制系統(tǒng)ISC

排放控制系統(tǒng)

進氣控制系統(tǒng)

增壓控制系統(tǒng)

巡航控制系統(tǒng)

警告提示

自診斷與報警系統(tǒng)

失效保護系統(tǒng)

應急備用系統(tǒng)其他控制系統(tǒng)2021/8/1525三、汽車電子技術的發(fā)展電控燃油噴射EFI2021/8/1526電子燃油噴射系統(tǒng)（EFI）功用：根據進氣量確定基本噴油量，再根據其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等）信號等對噴油量進行修正，使發(fā)動機在各種運行工況下均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發(fā)動機的動力性、經濟性和排放性。電控點火系統(tǒng)（ESA）功用：是點火提前角控制。根據各相關傳感器信號，判斷發(fā)動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點火提前角點燃混合氣，從而改善發(fā)動機的燃燒過程，以實現提高發(fā)動機動力性、經濟性和降低排放污染的目的。2021/8/1527怠速控制系統(tǒng)（ISC）功用：是在發(fā)動機怠速工況下，根據發(fā)動機冷卻液溫度、空調壓縮機是否工作、變速器是否掛入擋位等，通過怠速控制閥對發(fā)動機的進氣量進行控制，使發(fā)動機隨時以最佳怠速轉速運轉。排放控制系統(tǒng)功用：主要是對發(fā)動機排放控制裝置的工作實行電子控制。排放控制的項目主要包括：廢氣再循環(huán)（EGR）控制，活性炭罐電磁閥控制，氧傳感器和空燃比閉環(huán)控制等。2021/8/1528進氣控制系統(tǒng)功用：主要是根據發(fā)動機轉速和負荷的變化，對發(fā)動機的進氣進行控制，以提高發(fā)動機的充氣效率，從而改善發(fā)動機動力性。增壓控制系統(tǒng)功用：是對發(fā)動機進氣增壓裝置的工作進行控制。在裝有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上，ECU根據檢測到的進氣管壓力，對增加裝置進行控制，從而控制增壓裝置對進氣增壓的強度進行控制。2021/8/1529巡航控制系統(tǒng)功用：設定巡航控制模式后，ECU根據汽車運行工況和運行環(huán)境信息，自動控制發(fā)動機工作，使汽車自動維持一定車速行駛。警告提示功用：由ECU控制各種指示和報警裝置，一旦控制系統(tǒng)出現故障，該系統(tǒng)能及時發(fā)出信號以警告提示。2021/8/1530自診斷與報警系統(tǒng)功用：用來提示駕駛員發(fā)動機有故障；同時，系統(tǒng)將故障信息以設定的數碼（故障碼）形式儲存在存儲器中，以便幫助維修人員確定故障類型和范圍。失效保護系統(tǒng)功用：主要是當傳感器或傳感器線路發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)自動按電腦中預先設定的參考信號值工作，以便發(fā)動機能繼續(xù)運轉。應急備用系統(tǒng)功用：是當控制系統(tǒng)電腦發(fā)生故障時，自動啟用備用系統(tǒng)（備用集成電路），按設定的信號控制發(fā)動機轉入強制運轉狀態(tài)，以防車輛停駛在路途中。2021/8/1531發(fā)動機ECU硬件原理發(fā)動機ECUCAN控制器信號調理電路CAN控制器CAN控制器HSI80C196噴油量計算噴油正時計算故障檢測通訊程序EGR控制計算4DE2柴油機冷卻液溫度燃油溫度機油溫度大氣壓力進氣管壓力進氣溫度機油壓力腳踏板傳感器起動開關巡航開關功率/經濟故障運行診斷儀接口儀表板標定系統(tǒng)其他ECU脈沖信號車速傳感器噴油泵ECU故障報警電控EGR巡航指示啟動預熱機油報警數字信號CAN控制器CAN控制器油耗顯示數字信號CAN控制器2021/8/1532汽車電腦內部組成一、電源：12v為驅動電路供電，經穩(wěn)壓產生5V為CPU存儲器傳感器等電路提供工作電源二、ＣＰＵ程序存儲器數據存儲器傳感器接口電路ＯＢＤ檢測通訊電路三、噴油點火怠速馬達電子扇空調電磁閥碳管等繼電器和電磁閥驅動控制2021/8/1533本田“雅閣”2.2EX轎車（96款）ABS控制器型號：ABS8—SV4(L)2021/8/15342021/8/1535單片微機，也就是“電腦”電磁閥驅動器接線插口2021/8/15362021/8/15372021/8/15382021/8/15392021/8/15402021/8/15412021/8/15422021/8/15432021/8/1544維修常用工具：

⒈焊接類恒溫烙鐵吸錫烙鐵熱風焊槍低熔點焊錫焊錫膏編織線⒉電源類１２Ｖ電源２４Ｖ電源５Ｖ和０到１２Ｖ可調電源⒊測試類萬用表試燈發(fā)光二極管試燈示波器信號發(fā)生器傳感器模擬器等2021/8/1545常見故障分析檢查方法１直觀檢查：看電路板有無明顯開焊腐蝕燒毀或人為造成的故障２用萬用表檢查：測量電腦板電源腳和噴油點火腳有無明顯對地短路３加電測試：用多功能電源給電腦加電看