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汽车电脑原理与维修一、汽车电脑概述•分类：•1．发动机电控燃油喷射系统•2．自动变速箱系统•3.刹车防抱死牵引力控制系统•4.遥控中控防盗系统•5.安全气囊电脑系统•6.空调车身电脑倒车雷达等汽车电脑（区别于通用PC)，单片机电子控制技术是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。例如：●为使汽车发动机获得最高的经济性，动力性，尾气排放合格，需靠点火系统在最适当的时间点火；喷油系统在不同工况下满足要求，冷启动加浓，实现暖车加浓，加速加浓，满负荷加浓，氧传闭环控制●为使汽车实现怠速工况要求；通过对怠速马达进行控制，实现暖车高怠速，开空调高怠速，用电负荷大怠速提升。●为保证汽车工作可靠、行驶安全，则有赖于各种其他电子控制系统的正常工作（对电子扇，空调压缩机等各种电磁阀和继电器进行控制）。一、什么是单片机单片机是将中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）、存储器（Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，虽然单片机只是一块芯片，但其已经具有微型计算机的组成与功能。目前，汽车电控系统采用的单片机均为数字式单片机。二、单片机的组成中央处理器（CPU）是具有译码指令和数据处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，由运算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器（Controller）组成。运算器是计算机的运算部件，用于实现数学运算和逻辑运算。汽车上各种电控系统（燃油喷射系统EFI、防抱死制动系统ABS、安全气囊系统SRS、自动变速器ECT控制系统）ECU内部的数据运算与逻辑判断都在这里进行。寄存器用于暂时存储数据或程序指令。控制器是计算机的指挥控制部件，其功用是按照监控程序和应用程序使计算机各部分动协助调工作。1．中央处理器（CPU）在单片机或微型计算机中，存储器是用来存储程序指令和数据的部件。存储器是由许多具有记忆功能的存储电路构成的，每个记忆存储电路存储1个二进位信息（0或1），称为存储器的存储位（Bit）。每8个记忆存储电路构成存储器的一个基本单元，存储8位二进制信息，称为存储字节（Byte）。存储器按读写操作原理可分为：只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）和随机存取储存器RAM（RandomAccessMemory）。按功能可分为程序存储器和数据存储器。按构成材料可分为半导体存储器和磁质存储器。（1）只读存储器（ROM）①掩膜ROM②可编程ROM（即PROM）③可改写ROM（即EROM）（2）随机存储器（RAM）2．存储器（Memory）I/O（Input/Output）接口是CPU与传感器或执行器之间进行数据交换和下达控制指令的通道。由于传感器和执行器种类繁多，它们的信号速度、频率、电平、功率和工作时序等都不可能与CPU完全匹配，因此必须根据CPU的指令，通过I/O接口进行协调和控制。3．输入输出（I/O）接口4．总线（BUS）总线是微机内部传递信息的电路连线。在单片机内部，CPU、ROM、RAM与I/O接口之间的信息交换都是通过总线来实现。按传递信息不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种。数据总线主要用于传送数据与指令。地址总线用来传递地址数码。微机中的器件都与控制总线连接，CPU可通过控制总线随时掌握各个器件的状态，并根据需要随时向某个器件发出控制指令。输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是根据微机发出的指令，控制执行器动作。微机对采样信号进行分析、比较、运算后，由预定的程序形成控制指令并通过输出端子输出。下图8-1-2所示为MCS-51单片机的基本结构。5．输出回路3．汽车电脑控制系统的应用发动机电脑控制系统主要包括电控汽油喷射系统、电控汽油点火系统、发动机怠速控制系统、废气再循环控制系统、汽油机进气控制系统、气缸变排量控制系统、可变压缩比系统，柴油机电控系统等。①电控汽油喷射系统②电控汽油点火系统③怠速控制④排放控制⑤进气控制汽车电脑控制系统概述汽车电脑作为控制系统的核心，在硬件结构上一般可分为三部分：外部传感器、汽车电脑和执行机构，如图8-2-1所示。汽车电脑一般被称为ECU（ElectronicControlUnit）。ECU主要由输入接口、微处理器和输出接口组成。1．汽车电脑控制系统的组成（2）喷油器的驱动方式喷抽器的驱动方式可分为电流驱动和电压驱动两种方式，如图8-2-16所示。电流驱动方式只适用于低阻值喷油器，电压驱动方式对高阻值和低阻值喷油器均可使用。①电流驱动方式②电压驱动方式在采用电流驱动方式的喷油器控制电路中，不需附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体三极管对流过喷油器线圈的电流进行控制，电路图见图8-2-17。低阻喷油器采用电压驱动方式时，必须加入附加电阻。因为低阻喷油器线圈的匝数较少，加入附加电阻，可减小工作时流过线圈的电流，以防止线圈发热而损坏。附加电阻与喷油器的连接方式有三种。电压驱动方式中的喷油器驱动电路较简单，但因其回路中的阻抗大，喷油器的喷油滞后时间长。其中，电压驱动高阻喷油器的喷油滞后时间最长，电压驱动低阻喷油器次之，电流驱动的喷油器最短。以单片机为核心的汽车电子控制装置，各生产厂家所称名称有所不同，有称微处理机控制装置─—MCU，有称电子控制组件─—ECM，较多的是称为汽车电子控制单元─—ECU，在汽车修理行业，习惯上称为汽车电脑。汽车上某一电控系统由传感器、ECU、执行元件组成，图10-9是发动机电控系统。图中的大方框内是ECU，ECU由输入电路、单片机、输出电路组成。一、汽车电子控制单元ECU1．输入电路输入电路的功能是接收和处理来自ECU外部传感器的信号。如果是脉冲信号，将对其进行放大和整形处理（如曲轴转速传感器的脉冲信号），使其达到单片机对数字信号的要求。如果是模拟信号（如空气流量传感器、温度传感器的直流缓变信号等），将对其进行模/数（A/D）转换，转换为数字信号。输入电路将数字信号送至单片机的输入接口。2．单片机单片机是汽车电子控制单元ECU的控制中枢。它的功能是根据所存程序，对各种传感器送来的信号进行运算和判断，把处理结果，如喷油指令信号、点火指令信号等，送至输出电路，从而控制执行器。3．输出电路输出电路的功能是将单片机发出的低电压、微电流指令信号，经放大变成执行器所需要的电压和电流控制信号。在输出电路中，一般采用大功率三极管控制执行器的接地回路（也称为搭铁回路）。图10-9汽车电子控制单元ECU的组成示意图图10-10为控制喷油器的输出电路，单片机根据空气流量传感器的转入信号，计算出进入气缸中的空气质量，然后按理想空燃比计算出应喷的汽油量，使汽油的混合气体达到最佳燃烧。喷油器是一个小型电磁阀，通电开阀，断电闭阀。在油压和喷油器喷孔一定的条件下，控制喷油时间就可控制喷油量。单片机发出控制喷油时间的脉冲，控制大功率三极管的导通接地时间，从而控制喷油器电磁线圈的通电时间，达到控制喷油量的目的。精确控制喷油脉冲的脉冲宽度（例如某种发动机的喷油脉宽可在1.72ms～8.45ms间控制），是电控燃油喷射的主要功能。图10-10控制喷油器的输出电路1汽车电子技术的发展历程汽车电子的发展是在电子技术进步和汽车工业需求推动下进行的。其发展历程分为四个阶段。第一阶段（1950年～1970年）：电子技术开始应用到汽车零件的开发，其特征：晶体管，个别零部件的应用；第二阶段（1970年～1990年）：电子技术应用于汽车部件的开发，其特征：微处理器，汽车各大总成部件功能的集成，出现了大量高可靠性、高效率的复杂电子控制系统。第三阶段（1990年～2000年）：车载网络阶段采用先进的微电子技术、车载网络技术、集成智能功率器件、智能传感器、大容量非易失存储器、专用集成电路，形成汽车上的分布式、网络化的电子控制系统。车辆通过网络连成一个多ECU、多节点的有机整体，汽车性能更加完善。技术特征：功能多样化:各种智能化控制功能（自动巡航、自动启停、自动避撞）。技术一体化:机、液、电、磁一体化系统集成化：各系统综合集成控制通信网络化：以CAN总线为基础的整车各大总成信息共享的分布式控制系统，车载移动通信第四阶段（2000年以后）：车际网络阶段目前，美国、欧洲、日本在完善汽车之外的交通、通信等平台设施，将车际通信和网络纳入整个国家信息系统，统一进行平台建设。例如驾驶员信息系统、智能交通系统、公路自动收费系统、定位导航系统等。汽车电子技术的发展趋势汽车在满足安全、节能、环保的同时，将进一步满足人们的生活需要，向舒适、便利、高效、数字化、信息化、智能化发展。⑴汽车将成为开放分布式车上系统控制平台⑵车际网络技术⑶智能汽车和智能交通系统汽车电子技术的发展1.主要的汽车电子技术汽车安全系统中的电子技术电控汽车安全系统汽车报警装置汽车电子防撞装置汽车防盗报警器汽车状态报警器汽车电器电控装置汽车电子仪表超声波测距汽车防撞雷达激光测距汽车侧撞防护系统汽车灯光电控系统汽车电子调节器汽车空调自动控制汽车组合仪表汽车电子仪表2.汽车电子技术的发展趋势重视安全、节能与环保是未来汽车发展的大趋势自适应的防撞汽车与智能化交通系统将被使用信息化汽车是一个发展亮点汽车电子产品的集成化三、汽车电子技术的发展3.汽车电子技术在汽车装备中的发展动向在汽车上采用的计算机微处理器芯片(CPU)数量将会越来越多车用的传感器和执行器的数量增多新的计算机总线将会被广泛采用光纤电缆将取代传统的同轴电线–提高发动机的动力性；–提高发动机的燃油经济性；–降低排放污染；–改善发动机的加速和减速性能；–改善发动机的起动性能；–发动机故障发生率大大降低，自诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短汽车因发动机故障而停驶的时间。发动机电控技术应用在发动机上的电子控制系统–电控燃油喷射系统EFI–电控点火系统ESA–怠速控制系统ISC–排放控制系统–进气控制系统–增压控制系统–巡航控制系统–警告提示–自诊断与报警系统–失效保护系统–应急备用系统–其他控制系统三、汽车电子技术的发展•电控燃油喷射EFI•电子燃油喷射系统（EFI）功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。•电控点火系统（ESA）功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。•怠速控制系统（ISC）功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。•排放控制系统功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制等。•进气控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。•增压控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度进行控制。•巡航控制系统功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。•警告提示功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示。自诊断与报警系统功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。失效保护系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统