以发动机电子控制单元ECU.doc

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资源描述

1、 1 以发动机电子控制单元 ECU 为核心检测电 喷发动机 的电子测量方法 及其应用意义 杨 明 13841667733 ( 连云港市灌南县教育中心 锦州渤海汽车工程学校 ) 内容摘要: 本文根据电喷发动机的技术特点与 难点,根据控制系统的综合性、系统性 , 故障的相关性、隐蔽性、多样性 ,阐明了 以“汽车黑匣子”之一 -发动机 电子 控制 单元为核心,理解、分析、检测、判断电喷发动机综合性故障的核心方法,以电子技术的理论基础和实际电路描 图、检测与分析证实了该方法的直接性、科学性、实用性。它揭开了 电喷汽车维修中众所回避的技术难点和关键的技术面纱,为推动我国汽车维修技术的学习、交流增砖加瓦,

2、以独特的视角构成汽车技术人员提高其技术水平的核心推动力,该方法 亦 可 在现代汽车专业 教 学中应用,富于创新性。 关键词: 电喷 发动机 电子控制单元 ECU 核心 内电路 检测 一、 汽车电脑与电子模块的分类: Electronic Control Unit( 即 ECU)为 电子控制单元。 汽车上的电子控制单元 或模块 有多个,一些简单的控制单元称为模块, 它们分为属汽车的各个系统,一些模块之间要有控制信号线或数据线相连,共同协同完成汽车的综合控制功能。 2 下表显示出可以有的各个 ECU 及模块 的分类归属: ECU 与模块 的分类表格 按 所 属 系 统 来 划 分 发 动 机 控

3、制 点火控制 ECU( ESA/EST) 燃油喷射 ECU( EFI)集中控制 ECU 风扇模块 FAN ECU 点火模块 ICM 怠速模块 ISC ECU 油泵模块 FP ECU 底 盘 控 制 AT ECU ABS ECU CCS ECU ASR( TRC) ECU POWER STEERING ECU( HPS) MOTOR STEERING ECU( EPS) FOUR WHEEL STEERING ECU 车身电子系统 电动车窗 ECU: POWER WINDOW 中央门锁和防盗 ECU: DOOR LOCK&ANTI -THIEF P 档与点火钥匙互锁 ECU 倒档提示 ECU 电

4、动天窗 ECU 电动座椅 ECU 电动后视镜 ECU 电动天线 ECU 3 安全带 ECU 电动雨刮 ECU 灯光控制 ECU 灯光检测 ECU 电控方向盘(柱) ECU 电控悬架 ECU 发电机电压调节器模块 REG . 空调系统 自动空调电脑板( AC ECU) 手动空调用发动机转速控制压缩机模块 鼓风机控制模块 风门位置转换控制模块 空调系统其他组合功能控制模块 仪表 信息 显示 系统 组合仪表(内含电子电路及 CPU 等) 按模块内部电晶体管式电子模块 点火模块 其他功率控制模块,功能简单的模块 集成电路式电子模块 线性 IC 构成的电子模块 数字电路构成的电子模块 数字式逻辑 模块

5、具有一定逻辑运算功能,但不含 CPU 及存储单元,如手动空调的控制板等 4 子电路的结构划分 内含计算机的电子模块 输 入 电 路 包 含 阻容网络,选频电路,滤波及陷波器,钳位电路,过压及短路保护,峰值吸收回路,限流电路,电源自馈电路,放大电路,整形触发电路及其他转换电路 输 出 电 路 功率输出器件及散热器 过压过流过热短路 检测保护电路 瞬态冲击吸收回路 主要由 大、中功率达林顿、场效应管及专用IC 等构成 电 源 电 路 常时电源(备用电源)电路,延时电路,稳压滤波电路,限幅吸收电路,反极性保护电路,过压保护电路,短路保护,过流过热保护电路,复位电路,散热装置等 单片微机 MCU CP

6、U RAM ROM/PROM/FLASH EPROM/EEPROM A/D 转换 二、发动机电脑的主要功能: 发动机电子控制单元在 接受各传感器、开关信号的输入,转化成 CPU 识 别的数字信号,按预先存 储的程序,完成控制相应执行器的功能,系统 控制发动机的工作,优化 其 性能。 ECU 还设置5 了自诊断 (DIAGN)功能,与其他诊断电脑联机通信的数据接口引脚,与其他车载电脑及模块的数据 通 信、控制功能等。 其输入信号与输出控制可见下 图: Batt +B 电源供电 火 曲轴转速 点火线 花 TDC 位置 圈组件 塞 凸轮轴位置 ENGINE 变速 器 齿轮 车速 SPD ECU 喷

7、油 (6)蓄电池电压 器 (7)空气质量流量或进气压力 (8)节气门开度 (9)加速踏板位置 (M)ETC 电控节气门 (10)发动机温度 (11)爆震强度 (12)氧传感器信号 M-REL (13)进气温度 FPR (14)大气压力 HO2S、 凸轮轴控制 VTEC ACIS EVAP EGR 二次空气喷射 增压控制 CAN 自诊断故障灯 DIAGN 接 地 回 路 6 三、 ECU 外设传感器 及各开关信号类型: 汽车发动机电子控制 系统由传感器、控制单元 ECU 执 行器和电源电路 构成。并且这样的控制系统在逐步完善当中。一个集中控制 的 ECU 接收 来自 各传感器和开关信号的信息,根

8、据预定程序( 开环或闭环方式),优化控制发动机的运行。 这些电控系统设置了如下几种传感器,不同车型传感器与执行器 多少有异,而且结构型式也有很大差别。 CKP 1 度信号 TDC(光电式、霍尔式、磁脉冲式等) CMP CHK/TE1/TE2/ELS/IDL KNKS IGF MAP VSS MAF( 叶片 式 /卡门 /热线 &热 膜 ) EGR VPS CTS/NTC STA IAT/NTC AC 请求 TPS( 开关 /线性 /开关 +线 性 IDL/光电式 /编码式) PN EGTS NSW HO2S/O2S PSP SW (一)广义的曲轴位置信号: 它包含三个方面的内容: 7 1、反映

9、曲轴精确位置和转速的 1 信号 2、上止点( TDC)信号 3、凸轮轴位置( CMP)信号 在不同的车型中,其产生 方法各异,下述几例能主要说明该项论题: 1、丰田车 系 2JZ-GE 发动机: 可以看到三种控制系统都配置了 2JZ-GE 直到 6 缸( L6)发动机: ( 1)皇冠 3.0 轿车的分电器或点火系统: 分电器内有 2 个信号齿盘 ,一个具有 24 齿,均匀分布,齿距30曲轴转角,这个被丰田称为 NE 信号,它在 ECU 内即可计算出发动机转速,用于主控点火提前角及计算喷 油脉宽和其它辅助控制,还可以把它 30 倍 频,得到曲轴 1信号,属 磁脉冲式,直流电阻在 140-180之

10、间,测量时可用指针万用表直流 1V 档并接在该传感线圈 两端,转动分电器 转轴,可看到指针左右明显括动,证明产生正反向的交流感生电动势,而 用数字表测量时却由于数字不停跳动而不易读取。信号两端均不可在 分电器内搭铁。另一个具有 1 个齿,与 NE 信号齿同在分电器转轴上,齿的左右两缘不对称,由于 信号 齿形状、转向和线圈引线极性的不同组合,可以产生缓升陡降,陡升缓降两种波形电压。 8 ECU 内输入回路和整形触发电路与传感器波形是配合的,传感器 极性 一般不可反接,一些车型反接 后导致脉冲沿时间变化,点火 正 时改变或不能起动,另一些车型可能引起更严重的后果。 该车形的极性为 “ 接近出半 周

11、”式,波形 两个传感线同分布在这个齿两侧,间隔 180曲 轴转角,分别对应于 1#气缸压缩 BTDC10和 6#气缸的压缩 BTDC10,仅在 1、 6 缸上产生压缩上止点信 号,即 G1 和 G2 信号,其余点火信号要依赖于对 由 NE 倍频 得到 的 1信号的 计数。因此,该信号是 TDC 信号,由于有分电器,因此点 火不 需 要判缸,但 ECU 内可以判缸,可作喷油时序的确定。 ( 2)皇冠 3.0 轿车双缸同时点火系统: 它的传感器信号也是包含 G1、 G2 和 NE,与分电器式相同,但由于无分 电器, G1、 G2 混合产生判缸信号,在 ECU 的 IGDA 和IGDB 两端的出(

12、0、 1)、( 0、 0)、( 1、 0)的电位组合,分别代表1、 6 和 2、 5 和 3、 4 缸的点火 正 时范围 ,在各个区间等待 ECU 输出的 IGT 指令。如下图: ( IGC 为: Ignition coil control,意为点火线圈控制端, IGC1 IGC2 IGC3 为 3 个点火线圈的控制端) 9 CKP 点火模块 ( ( 判 缸 /恒流 /闭角 /放大 /整形) 点火确认信号 IGF IGC1 IGC2 G1 G2 NE 地 TACH IGC3 (去转速表 ) 输入介面 IGC1 IGDA IGDB IGC2 黄 IGC3 IGT 闭角控制 恒流 取样电阻 ECU

13、 ICM ( 3) 凌志 300( GS300)采用 2J-GE 发动机 其点火系与( 1)相同,但 ECU 在未接收到 IGF 的情况下仍可正常控制喷 油。 2、丰田 S 系列发动机分电器式点火系统: 两个 信号齿盘均位于分 电器轴上,分别是 NE( 24 齿)和 TDC( 4 齿)信号, NE 的作用是取得发动机转 速和 30 信频后确定曲轴CPU 输出介面 & & & 10 精确位置, TDC 的作用是确定每缸压缩 BTDC10,作为起动时原始点火提前角和 TDC 基准。后期生产的单缸独立点火 S 系列发动机则不同。 3、凌志 400( LS400)分电器式点火系: CKP 为 12 齿

14、, 由于 装在曲轴皮 带轮后,真信号当量与分电器中的 24 齿相同, CMP 有 2 个,分列 于 两列凸 轮轴皮 带轮上,各信号盘均只有一齿,分别对应于 1、 6 缸 压缩 BTDC10。 4、 NISSAN SR18 发动机: CKP 采用光电式,位于电器 内,内部有一个光 孔式信号盘,盘上内外两圈信号,外圈均匀 分布 360 个光孔,光孔与遮光的部分等宽,因此输出方波,每个高电平或低是平输出代表曲轴 1转角,为 真正的 1信号。内圈上有 4 个较大光孔,其中一个最宽的为 1#气缸压缩 BTDC70信号,其余为其 它 3 个气缸的 BTDC70信号。这样,这 4 个信号即是每缸的 TDC 信号, 1#气缸的特殊性又代表了 1#判缸信号。而对分电器点火而言,点火判缸无意义,判缸用于该机的 SFI,一些后 期 生产的 车型上采用了无分电器的独立点火,则该信号也用在了分火判缸,由于 4 个 TDC 对曲轴的间隔角为 180,因此 NISSAN 称为 180信号。 5、 NISSAN 六缸发动机(包括 V6 & L6) CKP 亦为光 电式,信号盘外园上的 1信号与四缸机相同,内园上对应 于每个气缸压缩 BTDB70设置较宽的 TDC 信号,其中 1#

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