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1、发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系第1章电控发动机管理系统(EMS)20世纪70年代开始, 全球各大汽车制造厂陆续推出了电子控制燃 油喷射系统.经过多年的努力,发动机电子控制的内容和精度不断增加, 已经从简单的燃油和点火控制,逐渐发展成一个非常复杂的发动机管理 系统(Engine Management System,简称EMS).其内容主要包括:燃油喷 射系统,点火控制系统,怠速转速控制,尾气排放性能控制,进气控制,增 压控制,失效保护,后备系统,诊断和数据通讯等.另外,随着网络技术在汽车上的成功应用,在许多汽车上（如奔驰，宝 马，奥迪，帕萨特）,发动机管理系统已不再
2、是一个独立的控制系统, 它通过CAN (Controllers Area Networks)技术和其他控制系统(如空调 系统,巡航控制系统,防盗系统,音响和舒适系统,ABS和牵引力控制系统 等)实现了网络互联,实时进行数据共享和网络通讯。这不仅提高了车 辆的整体控制性能和控制精度，而且大大减少了传感器，信号线和电 脑管脚的数量，控制系统的升级和配置更容易，更灵活。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系右图为凌志LS400 发动机管理系统的 构成示意图，可以 看出发动机管理系 统主要由以下三部 分组成。传感器发动机控制模块（ ECU）执行器发动机性能发动机性能苏州建设交通高
3、等职业技术学校 交通工程系电控发动机管理系统（EMS）1.1发动机控制模块(ECU)及其电源电路 1.2电控燃油喷射系统1.3点火系统1.4怠速控制系统1.5汽车排放污染物控制系统1.6进气控制系统 1.7失效保护与后备系统1.8发动机电控系统的其他扩展功能 1.9雅阁轿车发动机管理系统简介发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系1.1.1发动机控制模块（ECU）1.1.2发动机控制模块（ECU）电源电路1.1.3发动机的控制模式和运行模式（工况）1.1发动机控制模块（ECU）及其电源电路发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系1.1.1发动机控制模块（
4、ECU）发动机控制模块（Engine Control Unit,即ECU）俗称电脑， 是发动机的“大脑”，各种传感器则是发动机的“眼睛和耳朵”，执 行器就是发动机的“手和脚”。发动机控制模块采集各传感器的信 号并进行处理和运算后，控制执行器动作，最终控制发动机机械 系统的运转。各汽车制造厂家对发动机控制模块的称呼不尽相同，如美国 通用汽车公司称为ECM（Engine Control Module）；福特汽车公 司开始叫做MCU（Microprocessor Control Unit）；后来叫EEC（ Engine Electronic Control）；本田公司在1995年度车型上，也 称为E
5、CM，但是1996年车型将发动机控制模块（ECM）和变速器 控制模块（TCM, Transmission Control Module的缩写）集成在 一个模块上，称为动力控制模块PCM（即Power train Control Module,现已成为SAE规定的标准语）。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系上图为发动机控制模块的基本构成示意图，主 要由输入回路、A/D（模拟/数字）转换器、微 处理器和输出回路组成。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系上图是红旗7220发动机控制模块图，下面我们从ECU控制模块的各 个组成以及故障和维修进行详细的介
6、绍。1.输入回路2.A/D（模拟/数字）转换器3.微处理器4.输出回路5.发动机控制模块的故障与维修发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系1.输入回路微处理器只能识别0至5V的方波状数字信号，但传感器输送给发动 机控制模块的信号有两种，对应于不同的输入信号，输入回路的作 用也不相同：数字信号如霍尔式和光电式传感器、卡门式空气流量传感器以及各种开关的 输入信号。其输入特性如下图所示，输入回路的作用就是对其进行 削峰后转换成0至5V的方波发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系模拟信号如冷却液温度传感器、电位计式节气门位置传感器以 及热线式空气流量传感器的
7、输入信号。输入回路的作用 就是将信号波形的杂波滤去，并削峰后输入到A/D转换器 将模拟信号转换成数字信号。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系2.A/D（模拟/数字）转换器微处理器不能直接处理模拟信号。A/D转换器的作用就是将模拟信 号转换成数字信号，然后输入微处理器进行处理。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系3.微处理器微处理器主要由以下三部分组成：中央处理器（CPU）数据存储器（RAM、ROM）输入输出（I/O）接口。（1）中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是整个控制系统的核心，所有的数据都要 在CPU内进行运算。它主要由进行运算、逻
8、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机控制任务 的控制器等组成。当接受各传感器的信号后，中央处理器根据达到 预先设计的要求进行算术运算和逻辑运算，并控制燃油喷射、点火 、怠速以及排放等系统。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（2）存储器（RAM、ROM）存储器主要是用来存储信息资料。存储器一般分为两种，一种 是能读出也能够写入的存储器，叫随即存储器RAM（Random Access Memory）；另外一种是只能读出的存储器，叫只读存储器 ROM（Read Only Memory）。 1）随即存储器（RAM）RAM主要用来存储计算机操
9、作的可变数据，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，存储 的数据可随时调出或更新。RAM在计算机中起暂时存储信息的作用 ，当电源切断是，所有存入RAM的数据会完全丢失。在发动机运行 过程中，为了长期保存存入RAM的某些数据，如故障代码，空然比 学习修正值等，防止点火开关关闭时这些数据的丢失，RAM一般都 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。但如果专用电源后备电路断开或蓄电池上的电源线拔掉时， 存入RAM的数据也会丢失。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系2）只读存储器（ROM）ROM用来存储固定数据，即存放
10、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它特性数据等。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，新的数据不能存入，需要时能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。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（Programable ROM）为可编程只读存储器，这种存储 器可由用户根据需要自行编写程序，但只能编写一次且使用时其信息不能 改变。E
11、PROM（Erasable Programable ROM）为可擦除可编程只读存储器 ，其内部存储的程序可用紫外线照射的方法予以擦除（清除），然后再用 专用编程器存入新的程序。EEPROM为电力擦除可编程只读存储器，这种 存储器在通电的情况下，就可进行擦除和重新编程。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（3）输入与输出（I/O）接口输入与输出接口是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，输入/输出装置一般都通过I/O接口才能与电 脑连接。根据CPU的命令，I/O接口以所需要的频率接收输入信号，并按 发出控制信号的形式和要求，以最佳的速度
12、将输出信号送出（或送中间 存储器）。此外输入/输出接口还起着数据缓冲、电瓶匹配、时序匹配等 多个作用。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系4.输出回路电脑输出的是电压很低的数字信号，用这种信号一般不能直接 驱动执行器工作。输出回路的作用就是将这种低电压的数字信号转 换成可以驱动执行器工作的控制信号。输出回路一般采用大功率的 电子元件（如三极管、场效应管、达林顿管等），由微处理器输出 的信号控制其导通和截至，从而控制执行器的供电或搭铁回路来控 制执行器的动作。目前的发动机控制模块除了上述基本装置外，还增设了电源装置、 电磁干扰保护装置、自检装置、后备系统等，将它们紧凑地组
13、装在 一起，即节省空间又使其工作更加可靠。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系5.发动机控制模块的故障与维修目前，发动机控制模块（ECU）技术已经相当成熟，在正常使 用情况下发动机控制模块本身不太容易出故障。但在实际维修中很 多维修工不按照维修手册规定的程序诊断故障，他们在几次尝试仍 未能解决发动机故障时，往往会将故障归咎于发动机控制模块，从 而造成故障诊断的不准确，同时也增加了车主的经济负担。(1)发动机控制模块的故障及产生原因发动机控制模块的故障主要是：焊点松脱、电容元件失效、集 成块损坏、垫空单元固定脚螺栓松动、电子元件损坏等。发动机控 制模块一旦出现故障，会造成
14、发动机不能起动或难于起动、无高速 、耗油量大等现象。出现这些故障除使用时间过长自然磨损老化外 ，一般由下列原因引起:发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系1）环境因素。水是最主要的原因。如果发动机控制模块中进水，将造成短路和不可修复 的磨损、接头损坏等。其次是过热和振动，这可能会在线路板中引起维修 的裂纹（可修复）。2）电压超载通常是因为电磁阀或执行器电路内的短路引起的。如果短路的电磁阀或执 行器未被发现和修复就更换发动机控制模块，所造成的超载电压还可能会 损坏新换的发动机控制模块。因此，在更换新电脑之前，一定要彻底查清 原电脑损坏的原因。3）不规范的操作如在拆装过程中未
15、采取静电防护措施，安装发动机控制模块之前未断开蓄 电池，用内阻较小的电阻表测量其端子等。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系（2）发动机控制模块的维修在更换新的发动机控制模块时必须注意以下几点1）准确识别发动机控制模块种类繁多，准确地识别是正确更换的前提。许 多发动机控制模块表面上看上去完全一样（外壳大小和接头都相同 ），但其内部的电路和标定却可能不完全一样，对于更换发动机控 制模块而言，十分接近时不够的，必须完全符合所修车辆的要求。 正确地识别发动机控制模块不仅需要车辆的年、厂、型和发动机排 量，还要知道发动机控制模块上写的OEM（Original Equipment
16、 Manufacturer即原始设备制造商 ）零件号。大多数供应商都有这两 种分类表。因此，如果不能确定，可以找出ECU上的OEM号，然后 通过这个零件号在供货商的交叉索引中查找所需的ECU。标定芯片 和PROM中存储着针对不同车型的程序，所以通常情况下不和ECU一 起销售。在许多新车型上，使用“EEPROM”（电子可擦写可编程只读 存储器）。如果更换的PROM没有按所修车型正确编程，在安装后必 须进行重新编程。发动机性能发动机性能苏州建设交通高等职业技术学校 交通工程系2)更换的技巧更换发动机控制模块实际上就是换一个盒子.对于有些车型 ，发动机控制模块可能不容易更换，因为它通常被埋在仪表板 、杂物箱或控制台中其它零部件的下面或后面。无论发动机控 制模块在哪儿，在拆卸旧发动机控制模块和安装新发动机控制 模块之前都应当断开蓄电池。在装好发动机控制模块并重新连 接后，再重新接上蓄电池。此时，工作并没有结束，许多发动 机控制模块在安装后或断开电源后必须要经过“再学习”过程。对 于某些车型，可能要经过特定程序才能建立基本怠速。而有些 车型可能需要经过
