第五章發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電子控制器的結(jié)構(gòu)與原理.pptx

1、第五章 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電子控制器的結(jié)構(gòu)與原理本章主要內(nèi)容： 電子控制器ECU的功用與組成 電子控制器ECU結(jié)構(gòu)原理 電子控制器ECU工作工程第一節(jié) 電子控制器ECU的功用與組成 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)ECU的功用是：接收各種傳感器輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信號(hào)，根據(jù)ECU內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲(chǔ)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)和邏輯判斷確定適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的點(diǎn)火提前角、噴油時(shí)間等參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)控制各種執(zhí)行元件動(dòng)作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)除了上述控制功能之外，還具有故障自診功能（又稱為備用功能）。一、電子控制器ECU的功用ECU采集和處理各種傳感器的輸入信號(hào)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的要求（噴油脈

2、寬、點(diǎn)火提前角等），進(jìn)行控制決策的運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。當(dāng)前電控發(fā)動(dòng)機(jī)中除了控制噴油外，還控制點(diǎn)火、EGR、怠速和增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣閥等，由于共用一個(gè)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合控制，所以也被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。 電子控制器ECU（Electronic Control Unit）又稱為電子控制組件或電子控制單元，通常稱為車載ECU，簡稱ECU，是以單片機(jī)為核心而組成的電子控制裝置，具有很強(qiáng)的 運(yùn)算和邏輯判斷功能，ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的控制中心。 汽車電子控制器ECU主要由輸入回路、單片微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）和輸出回路三部分組成。輸入回路和輸出回路一般都與單片機(jī)一起制作在一個(gè)金屬盒內(nèi)，固定在車內(nèi)

3、不易受到碰撞的部位，如儀表下面或座椅下面等等。二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器ECU的組成控制單元的組成組成：輸入回路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微型計(jì)算機(jī)（微機(jī)）和輸出回路。第二節(jié) 電子控制器ECU結(jié)構(gòu)原理 輸出回路又稱為輸入接口，由A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字輸入緩沖器兩部分組成，緩沖器電路。主要包括整形電路、波形變換電路、限幅電路和濾波電路等等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5-1所示。輸入回路的功用是將傳感器輸入的各種信號(hào)變換成微機(jī)能夠接收數(shù)字信號(hào)。一、輸入回路模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)控制單元輸入回路各種傳感器的信號(hào)輸入ECU后，首先進(jìn)入輸入回路進(jìn)行處理，傳感器輸入的信號(hào)不同，處理的方法也不同。圖5-1 電子控制器ECU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 單片

4、機(jī)是將中央處理器CPU（Central Processing Unit）存儲(chǔ)器M（Memory）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出（I/O）接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。雖然單片機(jī)只是一塊芯片，但其已經(jīng)具有微型計(jì)算機(jī)的組成與功能，故稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)或微機(jī)。目前，汽車電控系統(tǒng)采用的單片機(jī)均為數(shù)字式單片機(jī)。二、單片機(jī) 輸出回路是單片機(jī)與執(zhí)行器之間的中繼站，其功用是根據(jù)微機(jī)發(fā)出的指令，控制執(zhí)行器動(dòng)作。微機(jī)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析、比較、運(yùn)算后，由預(yù)定的程序形成控制指令并通過輸出端子輸出，由于微機(jī)只能輸出微弱的電信號(hào)（如噴油脈沖、點(diǎn)火信號(hào)等），電壓一般為5V，不能直接

5、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，因此必須通過輸出回路對(duì)控制指令進(jìn)行功率放大，譯碼或D/A轉(zhuǎn)換，變成可以驅(qū)動(dòng)各種元件的強(qiáng)電信號(hào)。當(dāng)執(zhí)行器（如EFI旁通電磁閥、ECT鎖止繼動(dòng)閥、ECT蓄壓器背壓調(diào)節(jié)閥等）需要線圈的平均電流逐漸增大或逐漸減小。因?yàn)檎伎毡阮l率較高，所以流過執(zhí)行器電磁線圈的平均電流不會(huì)脈遠(yuǎn)變化。三、輸出回路第三節(jié) 電子控制器ECU工作過程 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電子控制器ECU進(jìn)入工作狀態(tài)，某些運(yùn)行程序或操作指令從存儲(chǔ)器ROM中調(diào)入中央處理單元CPU。這些程序可以控制燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)刻、怠速轉(zhuǎn)速等等。在CPU的控制下，一個(gè)個(gè)指令按照預(yù)先編制的程序有條不紊地進(jìn)行循環(huán)。 在程序運(yùn)行過程中，所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息由各種傳感器提供。當(dāng)曲軸位置傳感器CPS檢測的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)（脈沖信號(hào)）、進(jìn)氣歧管壓力傳感器MAP檢測的負(fù)荷信號(hào)輸入回路進(jìn)行信號(hào)處理。 下一步是將預(yù)先存儲(chǔ)在ROM中的最佳試數(shù)據(jù)引入CPU，將傳感器輸入的信息與其進(jìn)行比較。CPU將來自傳感器的各種信息依次取樣，與最佳試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，通過比較作出判定結(jié)果并發(fā)出指令信號(hào)，經(jīng)I/O接口電路、輸出回路控制執(zhí)行器動(dòng)作。如果是噴油器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，就控制噴油開始時(shí)刻、噴油持續(xù)時(shí)間，完成控制噴油功能；如果是點(diǎn)火器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，就控制點(diǎn)火導(dǎo)通角和點(diǎn)火時(shí)刻，完成控制點(diǎn)火功能。如果執(zhí)行器需要線性電流量驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)就控制占