汽車電子控制單元的結(jié)構(gòu)原理

第五節(jié)汽車電子控制單元的結(jié)構(gòu)原理第一頁，共十四頁。一、電子控制器ECU的功用與組成

發(fā)動機控制系統(tǒng)ECU的功用是：接收各種傳感器輸出的發(fā)動機工況信號，根據(jù)ECU內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲的試驗數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)計算機和邏輯判斷確定適應(yīng)發(fā)動機工況的點火提前角、噴油時間等參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柨刂聘鞣N執(zhí)行元件動作，從而使發(fā)動機保持最佳運行狀態(tài)。發(fā)動機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）。1、電子控制器ECU的功用第二頁，共十四頁。ECU采集和處理各種傳感器的輸入信號，根據(jù)發(fā)動機工作的要求（噴油脈寬、點火提前角等），進行控制決策的運算，并輸出相應(yīng)的控制信號。當(dāng)前電控發(fā)動機中除了控制噴油外，還控制點火、EGR、怠速和增壓發(fā)動機的廢氣閥等，由于共用一個ECU對發(fā)動機進行綜合控制，所以也被稱為發(fā)動機管理系統(tǒng)。第三頁，共十四頁。

電子控制器ECU（ElectronicControlUnit）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，是以單片機為核心而組成的電子控制裝置，具有很強的運算和邏輯判斷功能，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、單片微型計算機（單片機）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一起制作在一個金屬盒內(nèi)，固定在車內(nèi)不易受到碰撞的部位，如儀表下面或座椅下面等等。2、汽車發(fā)動機電子控制器ECU的組成第四頁，共十四頁?？刂茊卧慕M成組成：輸入回路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微型計算機（微機）和輸出回路。第五頁，共十四頁。二、電子控制器ECU結(jié)構(gòu)原理

輸入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變換成微機能夠接收數(shù)字信號。1、輸入回路第六頁，共十四頁。模擬信號數(shù)字信號控制單元輸入回路各種傳感器的信號輸入ECU后，首先進入輸入回路進行處理，傳感器輸入的信號不同，處理的方法也不同。第七頁，共十四頁。圖5-1電子控制器ECU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第八頁，共十四頁。

單片機是將中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）存儲器M（Memory）、定時器/計數(shù)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(jīng)具有微型計算機的組成與功能，故稱為單片微型計算機，簡稱單片機或微機。目前，汽車電控系統(tǒng)采用的單片機均為數(shù)字式單片機。2、單片機第九頁，共十四頁。

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(jù)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(yù)定的程序形成控制指令并通過輸出端子輸出，由于微機只能輸出微弱的電信號（如噴油脈沖、點火信號等），電壓一般為5V，不能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，因此必須通過輸出回路對控制指令進行功率放大，譯碼或D/A轉(zhuǎn)換，變成可以驅(qū)動各種元件的強電信號。當(dāng)執(zhí)行器（如EFI旁通電磁閥、ECT鎖止繼動閥、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。因為占空比頻率較高，所以流過執(zhí)行器電磁線圈的平均電流不會脈遠(yuǎn)變化。3、輸出回路第十頁，共十四頁。三、電子控制器ECU工作過程

發(fā)動機啟動時，電子控制器ECU進入工作狀態(tài)，某些運行程序或操作指令從存儲器ROM中調(diào)入中央處理單元CPU。這些程序可以控制燃油噴射、點火時刻、怠速轉(zhuǎn)速等等。在CPU的控制下，一個個指令按照預(yù)先編制的程序有條不紊地進行循環(huán)。在程序運行過程中，所需要的發(fā)動機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)動機轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號（脈沖信號）、進氣歧管壓力傳感器MAP檢測的負(fù)荷信號輸入回路進行信號處理。第十一頁，共十四頁。

下一步是將預(yù)先存儲在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行比較。CPU將來自傳感器的各種信息依次取樣，與最佳試驗數(shù)據(jù)進行邏輯運算，通過比較作出判定結(jié)果并發(fā)出指令信號，經(jīng)I/O接口電路、輸出回路控制執(zhí)行器動作。如果是噴油器驅(qū)動信號，就控制噴油開始時刻、噴油持續(xù)時間，完成控制噴油功能；如果是點火器驅(qū)動信號，就控制點火導(dǎo)通角和點火時刻，完成控制點火功能。如果執(zhí)行器需要線性電流量驅(qū)動，單片機就控制占空比來控制輸出回路導(dǎo)通與截止，使流過執(zhí)行器電磁線圈的平均電流線性增大與減少。發(fā)動機工作時，微機運行速度相當(dāng)快，如點火正時控制，每秒鐘可以修正上百次，因此控制精度很高，點火時刻十分準(zhǔn)確。第十二頁，共十四頁。第十三頁，共十四頁。內(nèi)容總結(jié)第五節(jié)汽車電子控制單元的結(jié)構(gòu)原理。ECU采集和處理各種傳感器的輸入信號，根據(jù)發(fā)動機工作的要求（噴油脈寬、點火提前角等），進行控制決策的運算，并輸出相應(yīng)的控制信號。輸入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。輸入回路的功用是將傳感器輸入的各種信號變換成微機能夠接收數(shù)字信號。各種傳感器的信號輸入ECU后，首先進入輸入回路進行處理，