汽油喷射系统概述(doc148)-经营管理(编辑修改稿)

汽油喷射系统概述(doc148)-经营管理(编辑修改稿)内容摘要：

规模集成电路芯片，即微处理机 CPU、程序与数据储存器 ROM、随机储存器 RAM 与输入输出电路等。 有的车型印刷电路的上板面是数字线路部分，下板面是喷射系统、点火系统以 及燃油泵的功率输出级（驱动级）。 喷射、点火和输出级的各个元件安装在导热较好的各冷却点上。 一个多极插头把控制单元与蓄电池、各种传感器、调节元件等联系起来。 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 20 页 共 161 页 控制单元的微处理机作为中央处理单元，实际上是一个计算中心，处理来自发动机上各传感器的输入信号，随之计算出喷射时间作为喷油量的计量，以及计算出闭合角与点火提前角。 此外，控制单元的控制调节功能还可以扩大到混合比闭环调节，保持排放性能以及怠速调节等方面。 3．微机的组成 图 l14 上列出电控喷射系统的组成方框图及工作原理。 在原则上，所有 图 114 微机控 制系统方图 带微处理机的控制系统都可以适用，其区别只在所用的传感器与集成电路中的储存参数，所用的程序以及要处理的数据的不同。 为控制系统设计的专用控制微机有一个 CPU 中央处理器，使用时钟频率供应基本节拍。 配有随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM，以及通用的输入输出 I/O 接口。 1）中央处理器 CPU 中央处理器是整个控制系统的核心。 它通过接口可向系统各个部分发出指令，同时又可对系统需要的各个参数进行检测、数据处理、控制运算与逻辑判断。 中央处理器有： ⑴算术逻辑运算器 ALU。 主要用来对输入的数据进行加减乘除等算术 运算以及与、或、非等逻辑运算。 ⑵累加器 AKKU。 用于存放算术和逻辑运算的结果，也就是存放 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 21 页 共 161 页 来自 ALU 的瞬时中间运算结果。 ⑶控制器。 用于安置工作的流程与工作步骤的节拍，索取指令与进行译码，调用所需数据与控制输入输出等，即用它来选择适当的时间、适当的数据，进行适当的运算。 2）常量存储器 ROM ROM 是只能读出的存储器。 当关断电源时， ROM 中的储存信息不会消失；通电以后又可以立即使用。 因此，常用 ROM 来存放永久性的程序和不变的常数。 前面说到的 ROM 空间，在汽油喷射系统的发动机中用来储存一系列控制程序软件以及点 火脉谱和喷油脉谱的特性曲线与特性数据等预定的控制参数。 这些数据在制造控制单元时就已经固化在 ROM 内的集成电路中，是不会丢失的储存。 存储器所存储的信息都是二进制的信息。 以字长 8 位的存储器为例 ,这 8 位二进制数代表什么意思是原来已经规定的。 所有存储二进制数的单元都置有自己的地址，根据其地址就可读出该单元的储存信息。 3）运行数据存储器 RAM RAM 又称为读写存储器或随机存储器，用来暂时存放计算机操作时可改变的数据，例如计算的结果或经常改变的程序。 在电控汽油喷射系统中是将由各传感器输入的数据信息储存起来，直到被微处 理机调用，或者被以后输入的后续的实际运行数据所代换。 这里所储存的数据在运行时可以经常不断的更新，同时亦可以将计算结果进行中间储存，作为以后进一步处理之用。 但所储存的所有数据在计算机的电源切断 之后就全部消失。 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 22 页 共 161 页 ECU 在执行程序时，必须先把指令从存储器中取出。 指令表示为操作码与地址码，操作码标明进行何种操作，地址码指明需要操作的数存什么地方。 计算机为了识别自己的指令，在存储器中置有译码电路。 4）时钟脉冲发生器 因为计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序是由若干指令组成的，每个指令的执行都要经过取出指令、指 令译码和执行指令三个阶段。 CPU 在执行指令时各种操作要在时钟的控制下按顺序，而且还要精确地定时进行。 脉冲发生器中都有一个频率比较稳定的晶体管振荡电路，微机一旦通电后，脉冲计时器则立即产生一连串的具有一定频率与宽度的脉冲送入 CPU，其功用是对计算机工作过程进行随时间的控制。 因为 CPU 执行指令是精确的定时一步一步地进行的。 由脉冲发生器产生的固定频率的节拍脉冲是计算机操作的最小单位，系统中各部分元件都按照此统一的节拍操作，才能保证在同一时间内完成一定的操作。 5）输入与输出接口（ I/O） 微机所进行的信息接受与发 送，它与外界进行的数据交换都是通过输入、输出接口来完成的。 输入微机的信号是以所需要的频率通过I/O 接口接受的。 微机输出的信号则按发出控制信号的形式与要求通过接口，以最佳的处理速度输出或进入中间存贮器中。 计算机系统所用的外部输入、输出设备一般都要备有 I/O 接口，才能与计算机连接。 因此输入、输出接口是微机与被控对象进行信息交换的纽带。 它是微 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 23 页 共 161 页 机系统不可缺少的部分，起着数据缓冲、电瓶匹配、时序匹配等多种功能。 6）总线 在微机系统中，中央处理器、存储器与输入、输出接口相连时都使用公用的总线。 它有数据总线、地址总线与 控制总线三根总线，如图 115 所示。 总线利用数据、储存地址以及控制信号对系统中的各个器件进行控制与操作。 同时用这种连接总线的方式还便于扩充系统的存贮器与输入、输出接口。 图 115 微机系统的总线 ⑴数据总线。 数据总线主要用于传送数据与指令。 数据总线由几根导线组成，导线与数据的位数是 — 一对应的，例如普通的 8 位微机，数据总线就有 8 根导线。 ⑵地址总线。 地址总线用于传送地址码。 在微机总线上各器件之间的通讯主要是靠地址码准确的进行联系。 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 至地址总线上，然后再送出写或读的指令，才能完成操作。 地址总线的导线数与地址码的位数有关，还与地址码的传送方式有关。 对于 8 位微机，若地址码采用二进制 16 位一次传送方式．这样就有 16 根地址线。 ⑶控制总线。 微机系统中的其它器件也都接到控制总线上，其中CPU 可通过控制总线随时掌握着各个器件的状态，并根据需要随时 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 24 页 共 161 页 向有关的器件发出控制指令。 微机系统的总线如图 115。 二、微机的输入与输出 在图 114 表示微机控制系统中，除了微机之外，还需要一定的外围设备，由此组成输入级与输出级。 外围设备是沟通应用对象与微机之间联 系的输入、输出设备。 其中输入的外围设备是电控汽油喷射发动机中所设置的各种传感器（例如空气流量传感器、发动机冷却水温传感器等），所检测的信号输入微机进行处理。 输出的外围设备是汽油喷射系统与点火系统中的各个执行元件（如电动燃油泵、喷油器与点火线圈等）来接受由微机输出的不同信号。 1．输入级 输入级的作用是将系统中各传感器检测到的信号经过 I/O 接回送入微机，完成在发动机运行过程中对其工况状态的实时检测。 在控制过程中，需要检测与输入的信号有模拟信号和脉冲数字信号。 1）模拟信号的输入 输入的模拟信号包括吸入空气量、 空气温度、发动机冷却水温度、发动机负荷、电源电压等多个信号。 在闭环调节控制系统中，还有来自氧传感器的余氧电压信号输入。 这几个信号分别经过相应的处理电路后，再经过模 /数（ A/D）转换器转换后，才以数字量的形式送入中央处理器 CPU，如图 116 所示。 因为上述信号反映的是温度、压力、流量等物理量，在经过传感器与处理电路之后，已经都转换为相应的电压信号。 它们通常都是变化缓慢的连续信号，这些信号必须事先转 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 25 页 共 161 页 换为数字量后，才能输入计算机进行处理。 例如空气流量计的输出为0～ 5V 的电压信号，若与 A/D 转换器已设定的量程相同时 ，就无需进行电平转换而进入 A/D 转换器。 像电源电压信号在发动机各种运行工况下变化的幅度较多，有时会超过 A/D 转换器的设计量程，因此在进入 A/D 转换器之前要先进行电平转化。 在 A/D 转换电路中，将模拟量随时间线性变化的锯齿电压波转换为脉冲方波，其脉冲计数就是读物理量的数值。 其转换的部件，多数是采用 ADC－ 0809 芯片。 它具有 8 位 A/D 转换器，还具有 8 通道的多路开关及与微机兼容的控制逻辑。 图 116 A/D 转换工作过程示意图 2）数字信号的输入 控制系统采集的数字信号主要是来自转速传感器的转速信号与上止点参考信号，它们都是脉冲信号。 这两个信号经过处理电路之后，通过 I/O 接口可直接送入微机。 由于所用磁电式转速传感器或曲轴转角传感器输出信号的幅值均是随转速变化的，当发动机转速升高（或降低）时，输出电压幅值就增大（或减小）。 这样在低速时，电压信号较弱，需要放大和将波形变成整齐的矩形波，为此要设有信号整形电路，将这些脉冲信号整形成有规则的脉冲，才能送入微机。 另外，转角传感器的齿盘上的齿数一般只有几十个，如果仅用这些齿数所产生的几十个脉冲来代表曲轴每一转的步数，就显得太粗糙，会引起较大的误差。 在发动机上为了保持 一定的精度，转角步长宜定为 176。 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 26 页 共 161 页 曲轴转角。 因此，转角脉冲还要输入一个转角脉冲发生器，把由齿盘中产生的几十个脉冲转变为曲轴一转产生 720 个脉冲。 这里的上止点脉冲除了作为上止点标记位置的信号之外，还同时作为 176。 曲轴转角脉冲信号起始位置的同步信号。 也就是以上止点脉冲定为计算曲轴转角的零点，然后按 176。 曲轴转角的间隔输出脉冲。 2．输出级 输出级为微机与喷油器等执行器件之间建立的联系。 它将微机作出的决策指令，转变为控制信号来驱动执行器进行工作。 它起着控制信号的生成与放大等功能。 由此输出的有三个信号：喷油器驱 动信号、点火控制信号和燃油泵驱动信号。 l）喷油信号的输出 在供油压力不变的情况下，每一活塞行程的喷油量，是通过喷油器开启的喷油持续时间来控制的。 控制单元中的微机计算出相应于发动机运行工况的喷油持续时间，并由此脉冲信号来控制驱动喷油器。 在顺序喷射的系统中，需要按发动机各缸工作次序分别向各缸喷油器提供一定宽度的脉冲驱动信号，因此在喷油器的驱动电路中，应具有缸序判别与定时两个功能。 缸序的判定是保证发出的喷油脉冲的时序与发动机工作次序相对应，使各缸喷油过程均在进气过程的时间内进行；定时则是保证喷油脉冲具有与微机 计算所确定的喷油量相对应的脉冲宽度。 在图 117 表示的一种喷油器驱动电路中，设置有功放集成电路块 LM324 芯片。 它具有两个功能，一是增强输出信号的驱动能量， 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 27 页 共 161 页 为大电流功放管 T 提供足够的基极电流；二是在数字电路与模拟电路之间形成器件隔离，以抑制干扰。 为了减小控制单元中的损失功率，缩短喷油器开启与落座关闭的时间，应对喷油器的控制电流进行调节，在喷油器的启动时应供给大电流，接通时约为 （如六缸发动机），以后又降低，至喷射持续期末了约为 3A 的保持电流。 图 117 喷油器的驱动电路 图 117中的电路 可通过调整电阻 R2 使功放管 T 工作处于饱和与截止两种工作状态，也就是当驱动脉冲信号上升为高电压时，功放管迅速达到饱和状态，此时电源电压几乎全部加在喷油器的电磁线圈上，线圈的电流很大，使喷油器能在 1ms 内开启。 喷射以后，施加在电磁线圈上的电流减小，通过线圈中的电流也随之减小以维持喷油器的开启。 当驱动脉冲信号下降为低电平时，功放管 T 迅速截止，使喷油器中的电磁线圈电路断开，立即停止喷油。 由于喷油器的电磁线圈存在电感，当功放管截止时，在线圈两端可能产生很高的感应电动势，此感应电动势与电源电压一起加在功放管上，可能将其 击穿而损坏，因此，在线圈两端并联着一个二极管 D 起保护作用。 2）点火信号的输出 控制单元中的微机在接受转速、负荷和不同校正参数的输入之后，就计算出一个合理的点火提前角。 这个角度应该与曲轴的瞬间位置转角同步，把它作为点火信号的下降边（即后沿）。 同时，微机按发动机当时的工况数据，查明它所需要的点火接通角，作为点火信号 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 28 页 共 161 页 的上升边（即前沿）。 点火信号的持续期即相应为接通时间。 点火输出级的主要任务是将电流放大，同时也包括。