车载电脑控制

null现代汽车新配置实务现代汽车新配置实务第一章　电脑控制第一章　电脑控制1．1电脑控制概述 1．1．1 电脑控制的步骤 1．1．2电脑 电脑控制的步骤电脑控制的步骤一、概述 现代汽车在发动机、底盘、传动系统、电系、安全与舒适等各主要系统的许多装置上，采用电脑控制越来越普遍。 电脑迅速改变输出信号，控制作用非常迅速又精确。 SAAB汽车为例，其三重电脑发动机处理系统，同时控制汽油喷射、点火与涡轮增压，系采用32位元电脑，运算速度高达每秒200万次， 其容量甚至比美国Appolo火箭所用的还大。二、电脑控制的步骤二、电脑控制的步骤１．：电脑控制的步骤分为(1)输入(2)处理(3)输出，如图1．1所示。 (1)输入　　　　　　(2)处理　　　　　　(3)输出， 传感器　　　　　　处理器　　　　　　　执行器 输入装置 　　　 　 逻辑装置 　　　　 输出装置 监视车辆状况 　　　接受及输入资料 　 微处理器控制 资料送给微处理器 　决定车辆如何作用 　　依微处理器命令动作　出 发出命令给执行器 　　　　　　　　2．输入：各传感器将车辆状况转换为电压信号送给电脑。2．输入：各传感器将车辆状况转换为电压信号送给电脑。 (1)传感器依其构造及作用可分为 ①可变电阻式传感器： 当温度、压力等产生变化时，传感器内可变电阻的电阻值也随之变化。 ②电位式传感器： 类似一个可变电阻器，由零件的移动而改变其电阻，将不同电压信号送给电脑。 ③磁电式传感器： 利用零件的转动，感应电流以产生电压信号给电脑，以测定发动机转速。 ④开关式传感器： 由传感器内电路的接通或切断将信号送给电脑。 ⑤电压发生器式传感器： 由传感器本身产生电压信号送给电脑。(2)传感器依作用分类(2)传感器依作用分类①主动式传感器：传感器本身可产生电压信号给电脑 如氧传感器、爆震传感器、磁电式曲轴位置传感器等均是。 　２）被动式传感器： ：传感器本身无法产生电压信号，是由电脑提供通常是５Ｖ的参考电压，此电压因传感器内部电阻变化而改变输出值，如水温传感器、空气温度传感器、节气门开度传感器及开关式传感器等均是。如图1．2所示为开关式传感器，用以检测温度变化、压力变化及零件移动等。当开关闭合时，输出为OV；当开关打开时，输出为5V。 3．处理3．处理利用电脑， 对传感器送来的信号分析， 以决定如何控制车辆的作用。4．输出4．输出电脑控制各执行器之作用，以获得较佳之效率，如图1．3所示。 执行器依其构造及作用可分为： ①电磁阀式 ②伺服电机式， ③ 继电器式。 ④显示器式①电磁阀式①电磁阀式电流流入电磁线圈产生磁力，使活塞或柱塞移动，以打开或关闭阀门，使用最多。 如图1．4所示，为车门锁使用电磁阀式执行器的作用，车速传感器将信号送给电脑，达一定速度时，电脑控制使车门锁执行29线圈搭铁，电流流人线圈，磁力使柱塞下移，将车门锁住钮下拉锁住车门。 ①电磁阀式①电磁阀式电流流入电磁线圈产生磁力，使活塞或柱塞移动，以打开或关闭阀门，使用最多。如图1。5所示为使用电磁阀，控制空气控制阀的开度，改变旁通空气量，以调节发动机怠速。 ②伺服电机式：②伺服电机式：电脑控制电机电路的搭铁，使电机oN、oFF或可逆式回转，以控制零件、阀门的转动或移动。如图l.6所示为怠速电机的柱塞移动，以改变节 气门的开度。②伺服电机式：②伺服电机式：电脑控制电机电路的搭铁，使电机oN、oFF或可逆式回转，以控制零件、阀门的转动或移动。如图1．7所示为伺服电机，又称步进电机的构造，当电躯旋转时，电脑控制可使其随时停在任一位置，以精确控制阀门的开度：常用来控制旁通空气量， 以改变发动机怠速。 ④显示器式 (Display type)：④显示器式 (Display type)：电流进入 仪表板处之萤光或液晶显示器， 以提供驾驶员所需的资讯。③继电器式 ：③继电器式 ：当控制的零件需要大电流时，继电器是一种很适用的电器。电 脑控制继电器的线圈搭铁，使大量电流通过，以使控制零件产生作用。如图]．8所示，当电脑传感冷却风向需要转动时，电脑使继电器线圈搭铁，继电器内触点闭合，大量电流流过触 点送给冷却风扇电机。1.1.2 电脑1.1.2 电脑一、电脑的位置 车用电脑多置于仪表板下方,避免高温.湿气及振动 也置于座椅下、发动机室或行李舱等处。 二、电脑的名称 电脑的名称育许多种，常见的有 1.电子控制装置(Electronic control unit，ECU)： 2.电子控制装置总成(Electronic control assembly,ECA 3. 信息处理器。 4. 微处理器 5. 逻辑组件三.电脑的分类三.电脑的分类1.主电脑: 大型且功能强大，处理从各小型电脑及传感器送 来的资料 2.发动机电脑： 简称发动机ECU，常称为发动机控制模块(ECM)，或最新的名称为动力系统控制模块PCM)。 3.自动变速器电脑(简称AT ECU)： 4. 防抱死制动电脑(简称ABSECU)： 5.悬挂系统电脑:控制减振器作用、乘坐软硬度及车高等，现代汽车常称为(BCM)。 6.空调控制电脑：控制通风、冷气 7仪表电脑：控制显示器的作用。四、电脑的构造与作用四、电脑的构造与作用1.如图1.9所示为电脑的构造由 微处理器晶片(IC)、 定时器(时计)、 输入界面晶片、 辅出界面晶片、 输出驱动器、 放大器晶片、 记忆体晶片、 插座与外壳 等所组成。电脑内的主要零件配置电脑内的主要零件配置电脑内主要零件配置如图1．10所示2.各主要零件2.各主要零件 (1)参考电压调节器： 提供较低的电压给电脑及传感器，参考电压值为5V (2)放大器)： 提高输入信号的电压与电流，以供电脑使用‘ (3)转换器；或称调节器、接 口， 转换信号以供电脑或执行器用。 (4)微处理器：系IC芯片，替电脑做计算或决定， (5)存储器:系Ic芯片，替微电脑储存资料。 (6)时钟又称定时: IC装置产生一定的脉冲频率，以调谐电脑内的作用。 (7)输出驱动器:功率晶体管提高电流，使执行器作用。 (8)印刷电路板：连接各零件及保持定位。 (9)插座:与传感器、执行器及其他电脑连接‘ (10)外壳：金属外壳以保护各电子零件。3．各主要零件的作用 -----(1)参考电压调节器：3．各主要零件的作用 -----(1)参考电压调节器：提供较低的电压给电脑内的电子零件及一些被动式传感器，此电压必须非常稳定。如图1.11所示，5V的参考电压送给热敏电阻式传感器，传感器内电阻的变化，使传感器输出电压发生变化。 3．各主要零件的作用 ------(2)放大器3．各主要零件的作用 ------(2)放大器 增强送入电脑内变化之信号， 例如氧传感器，产生低于1V的电压，同时有微量电流流动，此种信号在送至微处理器之前，必须先放大，放大作用是由电脑内放大器芯片的放大电路完成，放大后的信号，使电脑易于判读处理，如图1．12所示。3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器①信号的种 类---模拟电压信号 (a)模拟电压信号在一定范围内做连续的变化，汽油喷射发动机的电脑控制系统，大多传感器是模拟电压信号 b) 图1．13所示为模拟电压的例子。使用变阻来控制5v灯泡的亮或暗，， 如图1．13(b)所示，变阻器电压低时，小量电流流过灯泡，灯泡亮度暗淡， 相当于送出弱信号； 如图1，13(c)所示当变阻器电压高时，大量电流流过灯泡，灯泡亮度明壳， 相当于送出强信号。3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器①信号的种 类------数字电压信号 (a)将一个普通的ON／OFF开关与5V灯泡连接，当开关OFF时，灯泡电压为0V，灯泡不亮；当开关ON时，5V电压送至灯泡，灯泡点壳。由开关送出的信号为ov~5v，使电压信号为低或高，如图1．14所示。此种电压信号如同数字信号，当开关迅速ON、OFF时，矩形波)数字信号从开关送至灯泡。 3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器①信号的种 类----数字电压信号 (b)汽车电脑中的微处理器，包含有极大数量的微小开关，能在每秒钟内产生许多数字电压信号，用来控制各种执行器的作用。微处理器能改变ON、OFF时间的长短，以达精确控制之目的， 如图1．15所示ON时间的宽度,为脉冲宽度 3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器①信号的种 类----数字电压信号 (c)在低数字信号处指定一个值为o，而在高数字信号处指定另一个值为1，即称为二进制码信号，如图1 16所示。汽车电脑系统,信息以二进制数字传递3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器②转换gS的种类-----输入转换器 (a)即模拟／数宇转换器，简称A／D转换器。 (b)A／D转换器用以处理传感器输入的资料，使能被电脑所使用。因大部分的传感器是 产生模拟信号，为一种逐渐升高或降低之电压信号，A／D转换器将模拟信号转换为0或1，OFF或ON，瞬间变化的数字信号，使成为徽处理器能了解并处理的资料，如图1.17所示。 3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器②转换器的种类-----输入转换器 (c)其作用为A/D转换器连续扫瞄输入的模拟信号， 如节气门位置传感器(TPS)产生的电压， 在节气门全关时为o～2V, 部分打开时为2～4V， 全开时为4～5v， 因此A0转换器将TPS的电值， 0一2V指定为数字1， 2-4V指定为数字2， 4～5v指定为数字3， 依不同电压值指定其数字，再将数字转换为二进制码的数字信号，如图1．18所示。3．各主要零件的作用 ------(3)转换器3．各主要零件的作用 ------(3)转换器②转换器的种类-----输出转换器 (a)将数字信号转换成模拟信号，使执行器产生作用。 (b)但电脑送出的数字信号，有些不转换成模拟信号，而是以数字信号直接使执行器作用， 如图1.19所示为磁电式曲轴位置传感器， 当转速慢时，模拟电压信号低，经电脑后，数字电压信号短，故喷油器喷油少； 当转速快时，模拟电压信号高，经电脑后，数字电压信号长，故喷油器喷油多。3．各主要零件的作用 -----(4)微处理器3．各主要零件的作用 -----(4)微处理器 ①电脑内的微处理器， 电脑内的”大脑”。有大量微小之晶体管与二极管，如同电子开关，进行ON/OFF之作用，晶体管等零件蚀刻在小如指尖之IC(集成电路)上。 ②微处理器与各种存储器芯片配合， 存储器内储存资料，让微处理器能从存储器中读取资料，同时将新资料写入存储器，并帮助微处理器做成各种决定。 ③以空燃比控制为例， 依发动机及车辆的作用状况，各传感器将信号送给电脑，微处理器从存储器读取理想的空燃比资料，与传感器送入的资料相比较，微处理器会做出决定，使喷油器作用正确的时间，以提供发动机需要的空燃比。3．各主要零件的作用 ------(5)存储器3．各主要零件的作用 ------(5)存储器①存储器有四种:RAM.ROM.PROM.KAM 如图1．20所示为作用方块图，资料从传感器来，经输入转换器成为数字信号；当资料从一处送至另一处时，由定时器做调节；微处理器能从存储器读取或写入资料，并利用逻辑门决定输出，其结果送至输 出转换器，或直接送给执行器。3．各主要零件的作用 ------(5)存储器3．各主要零件的作用 ------(5)存储器存储器有四种:RAM.ROM.PROM.KAM ②RAM:随机存取器,为暂时储存资料的存储器芯片。断电时，RAM内的资料均消除。 当微处理器需要时，可从RAM读取资料以做计算，并可将资料写入RAM暂时储存，用以记录输入及输出的资料，例如故障码就是储存在RAM内。 ③ROM：只读存储器，可永久储存资料，断电， ROM内的资料也不会消除, ROM内有基准表及寻查表。 基准表具有与车辆有关的一般资料，而寻查表具有车辆如何在理想状况下运转的资料。 微处理器利用ROM，找出发动机是否正常运转，从ROM读取资料，与传感器输入的资料 比较，经计算后修正以改善车辆性能‘3．各主要零件的作用 ------(5)存储器3．各主要零件的作用 ------(5)存储器存储器有种:RAM.ROM.PROM.KAM ④PROM 可编程只读存取器.扎微处理器能从PROM读取资料，不能写入资料。PROM为可永久储存资料的存储器芯片， 内部资料较特殊，为发动机缸数、气门尺寸、压缩比、燃油系统形式，变速器换档点、传动比等，以及车重、选用配备与其他相关资料。因此相同形式的车子，依配备不同，使用的PROM会完全不相同，如手动档车与自动档车的PROM 就不相同。 PROM可从大多数的电脑上拆下，如图1．21所示，当更换电脑时，将PROM芯片拆下，装到新电脑上。PROM从电脑上拆下时， 其内部资料不会消除。3．各主要零件的作用 ------(5)存储器3．各主要零件的作用 ------(5)存储器存储器有4种:RAM.ROM.PROM.KAM ⑤KAM O保持作明的存储器，KAM可暂时储存资料，微处理器能从KAId读取或写入资料。 当点火开关OFF时，资料仍保存在KAM内，但当电源接头拆开时，KAM内的资料会消除。 KAM使电脑具有辨识能力，当系统中传感器磨耗或损坏，从传感器送出不正常信号时，KAM使电脑仍能维持车辆正常的性能，KAM甚至能不理会错误的输入信号，以保持驾驶性能。 例如当氧传感器表面积炭而送出不正确信号时，KAM发觉后会送出正确的输出信号给喷油器，以维持可接受之空燃比。 当损坏的传感器、执行器或其他零件被更换时，车辆的作用可能会发生发动机快怠速或动力输出不良等现象，必须行驶约6~8km，让KAM“学习”新装上的传感器，以修正原来错误的输入信号，将KAM内的资料更新为良好传感器之资料，并使发动机性能回复正常。6)输出驱动器6)输出驱动器(①电脑内的输出驱动器是由许多晶体管组成，微处理器使输出驱动器作用，以依序控制 各种执行器，如电磁线圈、继电29及显示29等之作用，如图1．22所示。例如每一缸喷油器 内都有一组电磁线田，当微处理器通知输出驱动器使电磁线圈作用时，输出驱动器使喷油器 电磁线圈线路搭铁，喷油器针阀因吸力打开而喷油，直至搭铁中断时才停止。 ②另外如电脑控制冷却风扇电路也是一样，当输出驱动器使电路中继电器的线圈搭铁 时，继电器内触点因吸力而闭合，电流从蓄电池经触点送给冷却风扇电机；当输出驱动器中 断线圈的搭铁时，继电器内触点打开，冷却风扇电机停止转动。3．各主要零件的作用 -----(6)输出驱动器3．各主要零件的作用 -----(6)输出驱动器 ①电脑内的输出驱动器是由许多晶体管组成，微处理器使输出驱动器作用，以依序控制各种执行器，如电磁线圈、继电器及显示器等作用， 如图1．22所示。例如每一缸喷油器内都有一组电磁线田，当微处理器通知输出驱动器使电磁线圈作用时，输出驱动器使喷油器电磁线圈线路搭铁，喷油器针阀因吸力打开而喷油，直至搭铁中断时才停止。 ②另外如电脑控制冷却风扇电路也是一样，当输出驱动器使电路中继电器的线圈搭铁时，继电器内触点因吸力而闭合，电流从蓄电池经触点送给冷却风扇电机；当输出驱动器中断线圈的搭铁时，继电器内触点打开，冷却风扇电机停止转动。一. 是非题一. 是非题( )1. 监视车辆状况，是利用撤处理器。 ( )2．翼板式空气流量计是利用磁电式，将不同电压信号送给电脑。 ( )3．氧传感器是属于主动式传感器。 ( ) 4．伺服电机式执行器，使控制阀做开或关两种动作。 ( ) 5．氧传感器的输出信号低，必须经放大器，使电脑易于判读处理 ( ) 6．数字信号是一种逐渐升高或降低的电压信号。 ( ) 7．控制喷油器电磁线圈搭铁时间的长短，即可控制喷油量的多少 ( ) 8．0或1，OFF或ON，瞬间变化的信号称为数字信号。二. 　选择题二. 　选择题)I．执行器是属于 (A)逻辑装置 Ｂ)输出装置(C)电脑装置 Ｄ)输入装 置。 2．水温传感器是属于(A)磁电式 Ｂ)电位计式感器。三问答题三问答题1．何谓磁电式传感器? 2．何谓被动式传感器? 3．试述步进电机的作用 4．何谓转换器? 5．A／D转换器的功用为何? 6．微处理器如何与存储器配合作用? 7．PROM内有何特殊资料? 8．电脑控制冷却风扇如何作用?.. 谢 谢