发动机电控单元主要部件是微型计算机,简称微机,也叫微处理机,常称为电脑。电子控制器由电脑(ECU)、输入回路、A/D转换器、输出回路四部分构成,如图6-1所示。
1.输入回路从传感器输入的信号首先进入输入回路,在输入回路里,对输入信号进行处理,需要除去杂波并把正弦波转变成矩形波,然后再转换或输入电平2.A/D转换器传感器输出的信号一种是模拟信号,如翼片式空气流量计和水温传感器输出的信号等:另一种是数字信号,如节气门位置传感器和转速传感器输出的信号等。
信号种类不同,输入ECU内的处理方法也不一样。对于数字信号可以直接输入电脑,模拟信号则需要由A/D转换器转换成数字信号后再输入电脑。
3.微机电脑它是ECU的核心部件,它把各种传感器输入的信号用内存程序和数据进行处理,并把处理结果如喷油信号、点火信号等输入输出回路。主要由中央处理器(CPU)、存储器和输入、输出口(I/O)等部分组成,如图6-2所示。
(1)中央处理器中央处理器是整个控制系统的核心,是计算机的“大脑”。CPU主要由进行算术、逻辑运算的运算器、暂时存储数据的寄存器、按照程序执行各装置之间信号传送及控制任务的控制器等构成。CPU的工作是在时钟脉冲发生器的操作下进行的,当微机通电后,脉冲发生器立即产生一连串的、具有一定频率和脉宽的电压脉冲,使计算机全部工作同步,按照统一的节拍操作,保证同一时间内完成定的操作,达到控制系统各部协调工作的目的。
(2)存储器存储器的主要功能是存储信息资料。
存储器一般分为两种:能读出也能写入的存储器叫随机存储器,简称RAM;只能读出的存储器叫只读存储器,简称ROM。
RAM主要用来存储计算机操作时的可变数据,如用来存储计算机输入、输出数据和计算过程中产生的中间数据等,根据需要,可随时调出或被新的数据代替(改写)。RAM在计算机中起暂时存储信息的作用。当电源切断时,所有存入RAM的数据均完全消失。发动机运行中,存入RAM的有些数据,如故障码、空燃比学习修正值等,为了能较长期地保存,防止点火开关关断时,由于电源被切断而造成数据丢失,一般这些RAM都通过专用的电源后备电路与蓄电池直接连接,使它不受点火开关的控制。当然,当电源后备专用电路断开时或蓄电池上的电源线都拔掉时,存入RAM的数据都会自然丢失。
ROM用来存储固定数据,即存放各种永久性的程序和永久性、半永久性的数据。如电子控制燃油喷射发动机系统中的一系列控制程序软件、喷油特性脉谱、点火控制特性脉谱以及其他特性数据等,这些信息资料一般都是在制造时由厂家一次性存入,运用中无法改变其中的内容,即计算机工作时,新的数据不能存人;只有需要时读出存入的原始数据资料。当电源切断时,存入ROM的信息不会丢失,通电后又可以立即使用。这种存储器多是在制造厂大批量生产,其成本较低、价格较便宜。
为了方便使用,又相继开发了几种新的不同类型的只读存储器,如PROM、 EPROM、EEPROM等。
PROM为可编程序只读存储器,这种存储器的工作性能和ROM是一样的。它和ROM样只能进行一次编程,使用时其信息是不能改变的。这种存储器可由用户根据需要,自行编写程序,用一种叫做PROM编程器的专用仪器对PROM编程,而无须生产1C的厂家完成编程,这样,汽车生产厂家可根据不同发动机,传动系统、车身形成或选用附件的差异将信息资料存入PROM中,这种存储器有的制成专用芯片,可从微机上取下,当汽车制造厂对发动机和底盘进行重新组成或更换时,可从微机上更换新的PROM.有了这种存储器使同一微机适用于不同车型的发动机成为可能。PROM和ROM的最大差别是制造方法和成本费用造成的影响不同EPROM为可擦除、可编程只读存储器,这种存储器与PROM相似,但 EPROM芯片的顶部有一个窗口,其内部存储的程序可用紫外线照射的方法予以擦除(消除).然后再用专用编程器存入新的程序。当重新编程后,将芯片顶部窗口封盖好,以防日光把存入的程序消除。这种存储器可重复使用达万次,多在原型系统试制或小规模生产中采用EEPROM为电力擦除可编程只读存储器,这种存储器与 EPROM类似,但它可以不从微机的电路板上取下,而在通电的情况下进行擦除和重新编程,一般只允许少部分擦除和重新编程。它是上述四种只读存储器中价格最贵的一种,常用在使用过程中,需要时常修改其重要数据,如汽车里程表的数据存储,常用这种存储器。根据需要更改汽车里程数据或更换微机时,都需将原来存储的数据擦掉,写入新的数据以上四种只读存储器,不管哪一种,当电源切断时,存入存储器的信息资料都不会丢失。
只读存储器中存储的大量程序和数据,是计算机进行操作和控制的重要依据,它们都是通过大量试验获得的,存入只读存储器中数据的精确性,如各种工况下和各种因素影响下发动机的喷油控制数据、点火控制数据等,是满足电子控制发动机的动力性、经济性和排放性的最重要保证。
(3)输入与输出口(I/O)。输入与输出口是CPU与输入装置(传感器)、输出装置(执行器)间进行信息交流的控制电路。根据CPU的命令,输入信号以所需要的额率通过I/O接口接收,输出信号则按发出控制信号的形成和要求通过I/O接口,以最佳的速度送出(或送入中间存储器)。输入、输出装置般都通过I/O接口才能与微机连接。因此,I/O接口是微机与外界进行信息交换的组带。输入、输出口是微机系统不可缺少的部分,起着数据缓冲、电平匹配,时序匹配等多种功能。
(4)总线。总线是一束传递信息的内部连线。在微机系统中,中央处理器、存储器与输人、输出接口,通过传递信息的总线连接起来,它们之间的信息交换均要通过总线进行。总线按传递信息的类别可以分为数据总线、地址总线与控制总线三种,如图6-3所示。
①数据总线。主要用于传递数据和指令。
②地址总线。用于传递地址码。在微机总线上,各器件之间的通信,主要是靠地址码准确地进行联系。例如需要对存储器内某单元进行存储或读出数据时,必须先将该单元的地址码送到地址总线上,然后再送出写入或读出的指令,才能完成操作。
③控制总线。CPU可以通过它随时掌握各器件的状态,并根据需要随时向有关器件发出控制指令。
4.输出回路输出回路是电脑与执行器之间联系的装置。电脑输出的数字信号的电流很小,它不能直接驱动执行器工作,需要通过输出回路把数字信号转换成可以驱动执行器工作的输出信号,如喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵控制信号等。如图6-4所示为控制喷油器的输岀回路。控制输出回路中,通过功率管(实际电路不只是一个三极管)的导通和截止,为喷油器提供一定宽度的脉冲驱动信号。在顺序喷射的驱动回路中,还应有缸序判别与喷油定时两个定量功能,以达到喷油正时精确控制喷油量的目的;有的还有保护、监测等功能。
