【文章內(nèi)容簡介】 規(guī)模集成電路芯片，即微處理機 CPU、程序與數(shù)據(jù)儲存器 ROM、隨機儲存器 RAM 與輸入輸出電路等。有的車型印刷電路的上板面是數(shù)字線路部分，下板面是噴射系統(tǒng)、點火系統(tǒng)以 及燃油泵的功率輸出級（驅(qū)動級）。噴射、點火和輸出級的各個元件安裝在導(dǎo)熱較好的各冷卻點上。一個多極插頭把控制單元與蓄電池、各種傳感器、調(diào)節(jié)元件等聯(lián)系起來。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 20 頁 共 161 頁 控制單元的微處理機作為中央處理單元，實際上是一個計算中心，處理來自發(fā)動機上各傳感器的輸入信號，隨之計算出噴射時間作為噴油量的計量，以及計算出閉合角與點火提前角。此外，控制單元的控制調(diào)節(jié)功能還可以擴大到混合比閉環(huán)調(diào)節(jié)，保持排放性能以及怠速調(diào)節(jié)等方面。 3．微機的組成 圖 l14 上列出電控噴射系統(tǒng)的組成方框圖及工作原理。在原則上，所有 圖 114 微機控 制系統(tǒng)方圖 帶微處理機的控制系統(tǒng)都可以適用，其區(qū)別只在所用的傳感器與集成電路中的儲存參數(shù)，所用的程序以及要處理的數(shù)據(jù)的不同。為控制系統(tǒng)設(shè)計的專用控制微機有一個 CPU 中央處理器，使用時鐘頻率供應(yīng)基本節(jié)拍。配有隨機存儲器 RAM 和只讀存儲器 ROM，以及通用的輸入輸出 I/O 接口。 1）中央處理器 CPU 中央處理器是整個控制系統(tǒng)的核心。它通過接口可向系統(tǒng)各個部分發(fā)出指令，同時又可對系統(tǒng)需要的各個參數(shù)進行檢測、數(shù)據(jù)處理、控制運算與邏輯判斷。中央處理器有： ⑴算術(shù)邏輯運算器 ALU。主要用來對輸入的數(shù)據(jù)進行加減乘除等算術(shù) 運算以及與、或、非等邏輯運算。 ⑵累加器 AKKU。用于存放算術(shù)和邏輯運算的結(jié)果，也就是存放 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 21 頁 共 161 頁 來自 ALU 的瞬時中間運算結(jié)果。 ⑶控制器。用于安置工作的流程與工作步驟的節(jié)拍，索取指令與進行譯碼，調(diào)用所需數(shù)據(jù)與控制輸入輸出等，即用它來選擇適當?shù)臅r間、適當?shù)臄?shù)據(jù)，進行適當?shù)倪\算。 2）常量存儲器 ROM ROM 是只能讀出的存儲器。當關(guān)斷電源時， ROM 中的儲存信息不會消失；通電以后又可以立即使用。因此，常用 ROM 來存放永久性的程序和不變的常數(shù)。前面說到的 ROM 空間，在汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)動機中用來儲存一系列控制程序軟件以及點 火脈譜和噴油脈譜的特性曲線與特性數(shù)據(jù)等預(yù)定的控制參數(shù)。這些數(shù)據(jù)在制造控制單元時就已經(jīng)固化在 ROM 內(nèi)的集成電路中，是不會丟失的儲存。存儲器所存儲的信息都是二進制的信息。以字長 8 位的存儲器為例 ,這 8 位二進制數(shù)代表什么意思是原來已經(jīng)規(guī)定的。所有存儲二進制數(shù)的單元都置有自己的地址，根據(jù)其地址就可讀出該單元的儲存信息。 3）運行數(shù)據(jù)存儲器 RAM RAM 又稱為讀寫存儲器或隨機存儲器，用來暫時存放計算機操作時可改變的數(shù)據(jù)，例如計算的結(jié)果或經(jīng)常改變的程序。在電控汽油噴射系統(tǒng)中是將由各傳感器輸入的數(shù)據(jù)信息儲存起來，直到被微處 理機調(diào)用，或者被以后輸入的后續(xù)的實際運行數(shù)據(jù)所代換。這里所儲存的數(shù)據(jù)在運行時可以經(jīng)常不斷的更新，同時亦可以將計算結(jié)果進行中間儲存，作為以后進一步處理之用。但所儲存的所有數(shù)據(jù)在計算機的電源切斷 之后就全部消失。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 22 頁 共 161 頁 ECU 在執(zhí)行程序時，必須先把指令從存儲器中取出。指令表示為操作碼與地址碼，操作碼標明進行何種操作，地址碼指明需要操作的數(shù)存什么地方。計算機為了識別自己的指令，在存儲器中置有譯碼電路。 4）時鐘脈沖發(fā)生器 因為計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程，而程序是由若干指令組成的，每個指令的執(zhí)行都要經(jīng)過取出指令、指 令譯碼和執(zhí)行指令三個階段。 CPU 在執(zhí)行指令時各種操作要在時鐘的控制下按順序，而且還要精確地定時進行。脈沖發(fā)生器中都有一個頻率比較穩(wěn)定的晶體管振蕩電路，微機一旦通電后，脈沖計時器則立即產(chǎn)生一連串的具有一定頻率與寬度的脈沖送入 CPU，其功用是對計算機工作過程進行隨時間的控制。因為 CPU 執(zhí)行指令是精確的定時一步一步地進行的。由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率的節(jié)拍脈沖是計算機操作的最小單位，系統(tǒng)中各部分元件都按照此統(tǒng)一的節(jié)拍操作，才能保證在同一時間內(nèi)完成一定的操作。 5）輸入與輸出接口（ I/O） 微機所進行的信息接受與發(fā) 送，它與外界進行的數(shù)據(jù)交換都是通過輸入、輸出接口來完成的。輸入微機的信號是以所需要的頻率通過I/O 接口接受的。微機輸出的信號則按發(fā)出控制信號的形式與要求通過接口，以最佳的處理速度輸出或進入中間存貯器中。計算機系統(tǒng)所用的外部輸入、輸出設(shè)備一般都要備有 I/O 接口，才能與計算機連接。因此輸入、輸出接口是微機與被控對象進行信息交換的紐帶。它是微 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 23 頁 共 161 頁 機系統(tǒng)不可缺少的部分，起著數(shù)據(jù)緩沖、電瓶匹配、時序匹配等多種功能。 6）總線 在微機系統(tǒng)中，中央處理器、存儲器與輸入、輸出接口相連時都使用公用的總線。它有數(shù)據(jù)總線、地址總線與 控制總線三根總線，如圖 115 所示?？偩€利用數(shù)據(jù)、儲存地址以及控制信號對系統(tǒng)中的各個器件進行控制與操作。同時用這種連接總線的方式還便于擴充系統(tǒng)的存貯器與輸入、輸出接口。 圖 115 微機系統(tǒng)的總線 ⑴數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線主要用于傳送數(shù)據(jù)與指令。數(shù)據(jù)總線由幾根導(dǎo)線組成，導(dǎo)線與數(shù)據(jù)的位數(shù)是 — 一對應(yīng)的，例如普通的 8 位微機，數(shù)據(jù)總線就有 8 根導(dǎo)線。 ⑵地址總線。地址總線用于傳送地址碼。在微機總線上各器件之間的通訊主要是靠地址碼準確的進行聯(lián)系。例如需要對存儲器內(nèi)某單元進行存儲或讀出數(shù)據(jù)時，必須先將該單元的地址碼送 至地址總線上，然后再送出寫或讀的指令，才能完成操作。 地址總線的導(dǎo)線數(shù)與地址碼的位數(shù)有關(guān)，還與地址碼的傳送方式有關(guān)。對于 8 位微機，若地址碼采用二進制 16 位一次傳送方式．這樣就有 16 根地址線。 ⑶控制總線。微機系統(tǒng)中的其它器件也都接到控制總線上，其中CPU 可通過控制總線隨時掌握著各個器件的狀態(tài)，并根據(jù)需要隨時 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 24 頁 共 161 頁 向有關(guān)的器件發(fā)出控制指令。微機系統(tǒng)的總線如圖 115。 二、微機的輸入與輸出 在圖 114 表示微機控制系統(tǒng)中，除了微機之外，還需要一定的外圍設(shè)備，由此組成輸入級與輸出級。外圍設(shè)備是溝通應(yīng)用對象與微機之間聯(lián) 系的輸入、輸出設(shè)備。其中輸入的外圍設(shè)備是電控汽油噴射發(fā)動機中所設(shè)置的各種傳感器（例如空氣流量傳感器、發(fā)動機冷卻水溫傳感器等），所檢測的信號輸入微機進行處理。輸出的外圍設(shè)備是汽油噴射系統(tǒng)與點火系統(tǒng)中的各個執(zhí)行元件（如電動燃油泵、噴油器與點火線圈等）來接受由微機輸出的不同信號。 1．輸入級 輸入級的作用是將系統(tǒng)中各傳感器檢測到的信號經(jīng)過 I/O 接回送入微機，完成在發(fā)動機運行過程中對其工況狀態(tài)的實時檢測。在控制過程中，需要檢測與輸入的信號有模擬信號和脈沖數(shù)字信號。 1）模擬信號的輸入 輸入的模擬信號包括吸入空氣量、 空氣溫度、發(fā)動機冷卻水溫度、發(fā)動機負荷、電源電壓等多個信號。在閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，還有來自氧傳感器的余氧電壓信號輸入。這幾個信號分別經(jīng)過相應(yīng)的處理電路后，再經(jīng)過模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，才以數(shù)字量的形式送入中央處理器 CPU，如圖 116 所示。因為上述信號反映的是溫度、壓力、流量等物理量，在經(jīng)過傳感器與處理電路之后，已經(jīng)都轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號。它們通常都是變化緩慢的連續(xù)信號，這些信號必須事先轉(zhuǎn) 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 25 頁 共 161 頁 換為數(shù)字量后，才能輸入計算機進行處理。例如空氣流量計的輸出為0～ 5V 的電壓信號，若與 A/D 轉(zhuǎn)換器已設(shè)定的量程相同時 ，就無需進行電平轉(zhuǎn)換而進入 A/D 轉(zhuǎn)換器。像電源電壓信號在發(fā)動機各種運行工況下變化的幅度較多，有時會超過 A/D 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計量程，因此在進入 A/D 轉(zhuǎn)換器之前要先進行電平轉(zhuǎn)化。在 A/D 轉(zhuǎn)換電路中，將模擬量隨時間線性變化的鋸齒電壓波轉(zhuǎn)換為脈沖方波，其脈沖計數(shù)就是讀物理量的數(shù)值。其轉(zhuǎn)換的部件，多數(shù)是采用 ADC－ 0809 芯片。它具有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，還具有 8 通道的多路開關(guān)及與微機兼容的控制邏輯。 圖 116 A/D 轉(zhuǎn)換工作過程示意圖 2）數(shù)字信號的輸入 控制系統(tǒng)采集的數(shù)字信號主要是來自轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號與上止點參考信號，它們都是脈沖信號。這兩個信號經(jīng)過處理電路之后，通過 I/O 接口可直接送入微機。由于所用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器或曲軸轉(zhuǎn)角傳感器輸出信號的幅值均是隨轉(zhuǎn)速變化的，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高（或降低）時，輸出電壓幅值就增大（或減?。＿@樣在低速時，電壓信號較弱，需要放大和將波形變成整齊的矩形波，為此要設(shè)有信號整形電路，將這些脈沖信號整形成有規(guī)則的脈沖，才能送入微機。另外，轉(zhuǎn)角傳感器的齒盤上的齒數(shù)一般只有幾十個，如果僅用這些齒數(shù)所產(chǎn)生的幾十個脈沖來代表曲軸每一轉(zhuǎn)的步數(shù)，就顯得太粗糙，會引起較大的誤差。在發(fā)動機上為了保持 一定的精度，轉(zhuǎn)角步長宜定為 176。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 26 頁 共 161 頁 曲軸轉(zhuǎn)角。因此，轉(zhuǎn)角脈沖還要輸入一個轉(zhuǎn)角脈沖發(fā)生器，把由齒盤中產(chǎn)生的幾十個脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榍S一轉(zhuǎn)產(chǎn)生 720 個脈沖。這里的上止點脈沖除了作為上止點標記位置的信號之外，還同時作為 176。曲軸轉(zhuǎn)角脈沖信號起始位置的同步信號。也就是以上止點脈沖定為計算曲軸轉(zhuǎn)角的零點，然后按 176。曲軸轉(zhuǎn)角的間隔輸出脈沖。 2．輸出級 輸出級為微機與噴油器等執(zhí)行器件之間建立的聯(lián)系。它將微機作出的決策指令，轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘杹眚?qū)動執(zhí)行器進行工作。它起著控制信號的生成與放大等功能。由此輸出的有三個信號：噴油器驅(qū) 動信號、點火控制信號和燃油泵驅(qū)動信號。 l）噴油信號的輸出 在供油壓力不變的情況下，每一活塞行程的噴油量，是通過噴油器開啟的噴油持續(xù)時間來控制的?？刂茊卧械奈C計算出相應(yīng)于發(fā)動機運行工況的噴油持續(xù)時間，并由此脈沖信號來控制驅(qū)動噴油器。 在順序噴射的系統(tǒng)中，需要按發(fā)動機各缸工作次序分別向各缸噴油器提供一定寬度的脈沖驅(qū)動信號，因此在噴油器的驅(qū)動電路中，應(yīng)具有缸序判別與定時兩個功能。缸序的判定是保證發(fā)出的噴油脈沖的時序與發(fā)動機工作次序相對應(yīng)，使各缸噴油過程均在進氣過程的時間內(nèi)進行；定時則是保證噴油脈沖具有與微機 計算所確定的噴油量相對應(yīng)的脈沖寬度。 在圖 117 表示的一種噴油器驅(qū)動電路中，設(shè)置有功放集成電路塊 LM324 芯片。它具有兩個功能，一是增強輸出信號的驅(qū)動能量， 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 27 頁 共 161 頁 為大電流功放管 T 提供足夠的基極電流；二是在數(shù)字電路與模擬電路之間形成器件隔離，以抑制干擾。為了減小控制單元中的損失功率，縮短噴油器開啟與落座關(guān)閉的時間，應(yīng)對噴油器的控制電流進行調(diào)節(jié)，在噴油器的啟動時應(yīng)供給大電流，接通時約為 （如六缸發(fā)動機），以后又降低，至噴射持續(xù)期末了約為 3A 的保持電流。 圖 117 噴油器的驅(qū)動電路 圖 117中的電路 可通過調(diào)整電阻 R2 使功放管 T 工作處于飽和與截止兩種工作狀態(tài)，也就是當驅(qū)動脈沖信號上升為高電壓時，功放管迅速達到飽和狀態(tài)，此時電源電壓幾乎全部加在噴油器的電磁線圈上，線圈的電流很大，使噴油器能在 1ms 內(nèi)開啟。噴射以后，施加在電磁線圈上的電流減小，通過線圈中的電流也隨之減小以維持噴油器的開啟。當驅(qū)動脈沖信號下降為低電平時，功放管 T 迅速截止，使噴油器中的電磁線圈電路斷開，立即停止噴油。由于噴油器的電磁線圈存在電感，當功放管截止時，在線圈兩端可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢與電源電壓一起加在功放管上，可能將其 擊穿而損壞，因此，在線圈兩端并聯(lián)著一個二極管 D 起保護作用。 2）點火信號的輸出 控制單元中的微機在接受轉(zhuǎn)速、負荷和不同校正參數(shù)的輸入之后，就計算出一個合理的點火提前角。這個角度應(yīng)該與曲軸的瞬間位置轉(zhuǎn)角同步，把它作為點火信號的下降邊（即后沿）。同時，微機按發(fā)動機當時的工況數(shù)據(jù)，查明它所需要的點火接通角，作為點火信號 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 28 頁 共 161 頁 的上升邊（即前沿）。點火信號的持續(xù)期即相應(yīng)為接通時間。 點火輸出級的主要任務(wù)是將電流放大，同時也包括