2.8　控制單元

2.8.1　發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）

（1）概述　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一般由進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)四大部分組成。進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管等組成，它為發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣提供所需空氣；燃油供給系統(tǒng)由燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器和供油管等組成，它為發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣提供所需燃油；點(diǎn)火系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供電火花，它由點(diǎn)火電子組件、點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓導(dǎo)線等組成；電腦控制系統(tǒng)由電子控制單元（ECU）和各種傳感器組成，它控制燃油噴射時(shí)間和噴射量以及點(diǎn)火時(shí)刻（圖2-8-1）。

詳細(xì)來說，ECU一般由CPU、擴(kuò)展內(nèi)存、擴(kuò)展IO口、CAN/LIN總線收發(fā)控制器、A/DD/A轉(zhuǎn)換口（有時(shí)集成在CPU中）、PWM脈寬調(diào)制、PID控制、電壓控制、看門狗、散熱片和其他一些電子元件組成，特定功能的ECU還帶有諸如紅外線收發(fā)器、傳感器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、脈沖發(fā)生器、脈沖分配器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、放大單元、強(qiáng)弱電隔離等元件。整塊電路板設(shè)計(jì)安裝于一個(gè)鋁質(zhì)盒內(nèi)，通過卡扣或者螺釘安裝于車身鈑金上。ECU一般采用通用且功能集成、開發(fā)容易的CPU。軟件一般用C語言來編寫，并且提供了豐富的驅(qū)動(dòng)程序庫和函數(shù)庫，有編程器、仿真器、仿真軟件，還有用于校準(zhǔn)的軟件。圖2-8-2所示的是使用較普遍的一種結(jié)構(gòu)類型。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU）是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心。它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳空燃比的混合氣和最佳點(diǎn)火時(shí)間，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能（動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型、排放性）達(dá)到最佳。

（2）功能介紹

① 輸入處理。微處理器只能識(shí)別0～5V的數(shù)字信號(hào)，但傳感器送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的信號(hào)有兩種，一種是數(shù)字信號(hào)，一種是模擬信號(hào)。對(duì)于模擬信號(hào)，輸入回路的作用是將信號(hào)波形的雜波濾去，而對(duì)于數(shù)字信號(hào)，其作用是削峰后轉(zhuǎn)換成0～5V的方波狀信號(hào)。

② A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器。微處理器不能直接處理模擬信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸入微處理器進(jìn)行處理。

數(shù)字信號(hào)：用斷續(xù)變化的電壓脈沖，或用光脈沖來表示的信號(hào)。

模擬信號(hào)：信號(hào)的幅度隨著時(shí)間連續(xù)變化，即信號(hào)在時(shí)間上沒有突變。

③　微處理器組成。

a.中央處理器（CPU）是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，所有的數(shù)據(jù)都要在CPU內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算。它主要由進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算的運(yùn)算器，暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器，按照程序執(zhí)行各裝置之間信號(hào)傳送及控制任務(wù)的控制器組成。

b.存儲(chǔ)器（RAM、ROM）：存儲(chǔ)器一般分為兩種，一種是既能讀取又能寫入的存儲(chǔ)器，叫隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM），主要用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)操作時(shí)的可變數(shù)據(jù)。另一種存儲(chǔ)器，叫只讀存儲(chǔ)器（ROM），用來存儲(chǔ)一系列控制程序。

c.輸入、輸出接口是CPU與傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行正常通信的控制電路，是ECU中不可缺少的部分。

d.輸出回路：其作用是將低電壓的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作的控制信號(hào)。一般由CPU輸出的信號(hào)控制大功率電子元件（如三極管）的導(dǎo)通和截止，控制執(zhí)行器的供電或搭鐵，從而控制執(zhí)行器的動(dòng)作。

2.8.2　車身控制器（BCM）

（1）概述　車身控制器（BCM），又稱為車身電腦，在車輛工程中是指用于控制車身電氣系統(tǒng)的電子控制單元（ECU），是汽車的重要組成部分之一。

車身控制器常見的功能包括控制電動(dòng)車窗、電動(dòng)后視鏡、空調(diào)、大燈、轉(zhuǎn)向燈、防盜鎖止系統(tǒng)、中控鎖、除霜裝置等。車身控制器可以通過總線與其他車載ECU相連（圖2-8-3）。

（2）作用　車身控制器的重要任務(wù)是簡化操作，減少駕駛員的手動(dòng)操作，以免分散乘員的注意力。汽車車身控制系統(tǒng)包括汽車安全、舒適性控制和信息通訊系統(tǒng)，主要是用于增強(qiáng)汽車的安全性、舒適性和方便性。

① 增強(qiáng)汽車安全性：安全氣囊、安全帶、中央防盜門鎖；

② 增強(qiáng)汽車舒適性：自適應(yīng)空調(diào)、座椅控制；

③ 增強(qiáng)汽車方便性：自動(dòng)車窗、電動(dòng)門鎖、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)車頂（天窗）等和滿足多種用電設(shè)備需求的電源管理系統(tǒng)等。車身控制器還有用于和車外聯(lián)結(jié)以及協(xié)調(diào)整車各部分電子控制單元的功能，將大量計(jì)算機(jī)、傳感器與交通管理服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起的綜合顯示系統(tǒng)、駕駛員信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)等。

（3）功能

① 接收傳感器或其他裝置輸入的信息，將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑻幚砥魉芙邮盏男盘?hào)。

② 存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理信息。分析輸出值所用的程序，存儲(chǔ)該車型的特點(diǎn)參數(shù)、運(yùn)算中的數(shù)據(jù)（隨存隨取），存儲(chǔ)故障信息。

③ 運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)據(jù)，將輸入的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，查處故障。

④ 輸出執(zhí)行命令。將弱信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行命令，輸出故障信息，自我修正。

（4）組成部分

① 輸入回路。輸入車身控制器的傳感器信號(hào)有兩種：一種是模擬信號(hào)；另一種是數(shù)字信號(hào)。信號(hào)的類型不同，輸入車身控制器后的處理方法也不一樣。從傳感器輸出的信號(hào)輸入車身控制器后，首先通過輸入回路，輸入回路將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的電平信號(hào)后輸入微控制器。

② 微控制器。微控制器的主要功能是根據(jù)車身控制的需要，把各種傳感器送來的信號(hào)用內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并把處理結(jié)果送往輸出回路；

③ 輸出回路。由于微控制器輸出的是電壓很低的數(shù)字信號(hào)，這種信號(hào)一般是不能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的，而輸出回路的功用就是將微控制器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行元件的輸入信號(hào)。

2.8.3　檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元電源電路

以豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元電源為例，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元電源電路的檢查（圖2-8-4）。

檢查步驟：

① 用萬用表檢查ECM的104號(hào)端子與車身的搭鐵情況，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

② 用萬用表檢查ECM的28號(hào)端子的電壓，應(yīng)為蓄電池電壓，否則轉(zhuǎn)至第?步；

③ 檢查EFI MAIN熔斷絲，如不正常，則更換；

④ 檢查EFI No.1熔斷絲，如不正常，則更換；

⑤ 用萬用表檢查EFI MAIN繼電器，如不正常，則更換；

⑥ 用萬用表檢查EFI MAIN繼電器到EFI No.1熔斷絲間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

⑦ 用萬用表檢查EFI No.1到ECM的1號(hào)或2號(hào)端子間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

⑧ 用萬用表檢查EFI MAIN繼電器到蓄電池間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

⑨ 用萬用表檢查EFI MAIN繼電器到車身搭鐵間的連接情況和導(dǎo)線是否斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

⑩ 用萬用表檢查EFI MAIN繼電器到ECM的44號(hào)端子間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 檢查IG_N熔斷絲，如不正常，則更換；

? 檢查IG₂熔斷絲，如不正常，則更換；

? 用萬用表檢查IG₂繼電器，如不正常，則更換；

? 用萬用表檢查IG_N熔斷絲到ECM的28號(hào)端子間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 用萬用表檢查IG₂繼電器到IG_N熔斷絲間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 用萬用表檢查IG₂繼電器到蓄電池間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 用萬用表檢查IG₂繼電器與車身搭鐵間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 檢查IG₂ No.2熔斷絲，如不正常，則更換；

? 用萬用表檢查繼電器與IG₂ No.2熔斷絲間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 用萬用表檢查IG₂ No.2熔斷絲與點(diǎn)火開關(guān)間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器；

? 用萬用表檢查點(diǎn)火開關(guān)總成，如不正常，則更換點(diǎn)火開關(guān)總成；

? 檢查AM₂熔斷絲：如不正常，則更換；

? 用萬用表檢查點(diǎn)火開關(guān)與AM₂熔斷絲間的連接情況和導(dǎo)線是否短路和斷路，如不正常，則維修或更換線束或連接器。