汽車電腦工作原理介紹

汽車電腦是按照預(yù)定程序自動(dòng)地對(duì)各種傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸出信號(hào)給執(zhí)行器，從而控制汽車運(yùn)行的電子設(shè)備。

　　汽車電腦的分類
　　目前汽車電腦已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如車身電腦、發(fā)動(dòng)機(jī)電腦、變速器電腦以及ABS電腦等。雖然不同車型上配置的電腦數(shù)量和類型不盡相同，但總的發(fā)展趨勢(shì)是用一臺(tái)主電腦處理大多數(shù)傳感器的輸入信號(hào)，用一些較小的電子控制單元控制其他系統(tǒng)。
　　汽車電腦的構(gòu)成
　　汽車電腦的主要部分是單片機(jī)，單片機(jī)是一塊集成了微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器以及輸入和輸出接口的電路板。微處理器是單片機(jī)的核心部件，微處理器將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)經(jīng)過功率放大后控制執(zhí)行器，例如噴油器和繼電器等。隨著單片機(jī)計(jì)算能力和內(nèi)存容量越來越大，汽車電腦的功能也越來越多。
　　汽車電腦的工作過程
　　(1)信號(hào)過濾和放大　輸入電路接收傳感器和其他裝置的輸入信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾和放大。輸入信號(hào)放大的目的是使信號(hào)增加到汽車電腦可以識(shí)別的程度，某些傳感器，例如氧傳感器，產(chǎn)生一個(gè)小于1V的低電壓信號(hào)，只能產(chǎn)生極小的電流，這樣的信號(hào)送入電腦內(nèi)的微處理器之前必須放大，這個(gè)放大作用由電腦中輸入芯片中的放大電路來完成。
　　(2)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換　由于很多傳感器產(chǎn)生的是模擬信號(hào)，而微處理器處理的是數(shù)字信號(hào)，所以必須把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這項(xiàng)工作由電腦輸入芯片中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器以固定的時(shí)間間隔不斷對(duì)傳感器的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行掃描，并對(duì)模擬信號(hào)賦予固定的數(shù)值，然后將這個(gè)固定值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。在一些汽車電腦中，輸入處理芯片和微處理器制成一體。
　　(3)微處理器將已經(jīng)預(yù)處理過的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并將處理后的數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信號(hào)放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件工作。
　　隨著汽車電子化和自動(dòng)化程度的提高，汽車電腦將越來越多，這樣必將導(dǎo)致車身線束日益復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)汽車電腦之間的信息快速傳遞、簡化電路以及降低成本，汽車電腦之間要采用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。例如變速器需要與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)配合，根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及動(dòng)力負(fù)荷等因素自動(dòng)進(jìn)行換擋，因此變速器電腦需要得到節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等信號(hào)，這就要實(shí)現(xiàn)變速器電腦與發(fā)動(dòng)機(jī)電腦之間的信息傳遞，這個(gè)工作通常是由CAN總線來完成的。
　　汽車電腦的特點(diǎn)
　　(1)汽車需要在不同的道路和氣候條件下行駛，汽車電腦的工作環(huán)境較差，經(jīng)常需要承受振動(dòng)以及溫度和濕度的變化。汽車電腦的電源電壓變化較大，而且還受到車內(nèi)外電磁波的干擾，因此汽車電腦需要很高的可靠性和對(duì)環(huán)境的耐久性。
　　(2)汽車電腦必須具有足夠的智能化，具有自診斷和檢測(cè)能力，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的故障，并存儲(chǔ)故障碼，告知維修人員故障可能存在的部位，以便于維修。例如安全氣囊在關(guān)鍵時(shí)刻必須要及時(shí)、正確、迅速地打開，但在大多數(shù)時(shí)候氣囊是處于待命狀態(tài)，因此安全氣囊電腦必須具有自檢能力，不斷確認(rèn)氣囊系統(tǒng)是否正常工作。
　　(3)除少數(shù)例外，所有汽車電腦都使用5V電源驅(qū)動(dòng)其傳感器。在電子工業(yè)中，5V電壓幾乎普遍作為傳送信息的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)電壓對(duì)傳送可靠性來說已經(jīng)足夠高，而對(duì)電腦芯片的安全性來說足夠低，而且使用計(jì)算機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電壓，對(duì)于汽車制造商來說會(huì)使電子零部件制造規(guī)范而且成本低。
　　汽車電腦的檢修
　　汽車電腦內(nèi)部電路可以分為兩部分，即包括輸入、輸出以及轉(zhuǎn)換電路的常規(guī)電路和微處理器。常規(guī)電路大多采用通用的電子元件，如果損壞一般是可以修復(fù)的。在實(shí)際使用過程中，汽車電腦的故障大多發(fā)生在常規(guī)電路中。如果要維修汽車電腦，首先要確定是電腦故障，以免盲目修理，造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)和引起其他電路故障。
　　(1)確定電腦是否損壞　確定電腦損壞的通常方法是在相關(guān)傳感器信號(hào)都能正常輸入電腦的情況下，電腦卻不能正確輸出控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。這句話雖然簡單，但這需要很多具體細(xì)致的基礎(chǔ)檢查工作。例如發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，經(jīng)過檢查確定起動(dòng)時(shí)噴油器插頭上無頻率電壓，在檢查相關(guān)電路正常而且起動(dòng)信號(hào)可以正常輸入發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，但是電腦沒有輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給噴油器，這樣就可以斷定發(fā)動(dòng)機(jī)電腦內(nèi)部故障。
　　(2)按照電路尋找損壞元件　根據(jù)電路圖或?qū)嶋H線路的走向找到與噴油器連接的相應(yīng)電腦端子，然后用數(shù)字萬用表的通斷擋從確定的電腦端子開始，沿著電腦的印刷電路查找，直至找到某個(gè)三極管。這是因?yàn)殡娔X通常采用大功率三極管放大執(zhí)行信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，所以此類故障的原因大多是一個(gè)起著開關(guān)作用的三極管短路所致。
　　(3)測(cè)量三極管　確定三極管的3個(gè)極。與印刷線路對(duì)應(yīng)的管腳為三極管的集電極，旁邊較細(xì)的印刷線是基極。確認(rèn)方法是，將發(fā)動(dòng)機(jī)電腦多孔插頭插上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使用萬用表的電壓擋連接到要確認(rèn)的印刷線，顯示5V則為基極。用萬用表測(cè)試三極管，如果發(fā)現(xiàn)集電極(c)與基極(b)的正反向電阻無窮大，則說明三極管已經(jīng)斷路；如果發(fā)現(xiàn)集電極(c)與發(fā)射極(e)之間的電阻為零，則說明三極管已經(jīng)被擊穿。另外，還需要測(cè)量三極管附近相連的其他三極管和二極管。
  　(4)確定替換用的三極管　確定三極管的型號(hào)大致有以下幾個(gè)方法：①型號(hào)。查看三極管上的型號(hào)，通過三極管對(duì)應(yīng)表確定與之相配的國產(chǎn)三極管。②電阻。三級(jí)管的基極一般都串有電阻，基極的電阻值要與原三極管的電阻值相近，不同顏色的電阻阻值不同。因?yàn)槿龢O管的基極是靠電流的大小控制的，電腦電壓值固定，因此就需要利用電阻來控制電流。如果電流過大會(huì)燒毀三極管，電流過小則不能將其觸發(fā)。③測(cè)量。利用萬用表的二極管測(cè)量擋測(cè)量三極管的屬性。根據(jù)三極管的特性，應(yīng)該只有1個(gè)管腳相對(duì)于另外2個(gè)管腳單向?qū)�通，具備這個(gè)屬性則可確定是三極管，只有一對(duì)管腳單向?qū)�通的是�?chǎng)效應(yīng)管，相對(duì)另外兩個(gè)管腳導(dǎo)通的管腳是三極管的基極。
　　(5)將替換的三極管焊接到電路板上　焊接時(shí)要注意焊錫要盡可能少，避免過熱，焊接完成后要用萬用表測(cè)量各管腳應(yīng)不相互連通。
　　(6)測(cè)試維修效果　將電腦板在裸露的情況下連接到車體線束中，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)檢查相應(yīng)功能是否正常，同時(shí)用手觸摸三極管，有些熱是正常的，如果燙手就有問題了。觀察故障燈是否點(diǎn)亮，并進(jìn)行一定里程的路試。
　　下面以發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制的噴油器電路為例，簡要說明檢修發(fā)動(dòng)機(jī)電腦的過程。
　　(1)噴油器電源電路　噴油器電路分為電源電路和發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制電路兩部分。噴油器的電源大都由燃油噴射繼電器提供，即點(diǎn)火開關(guān)打開后，燃油噴射繼電器動(dòng)作，蓄電池電壓到達(dá)噴油器，此時(shí)等待發(fā)動(dòng)機(jī)電腦的控制信號(hào)，以配合發(fā)動(dòng)機(jī)所需的工作。
　　(2)發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制電路　發(fā)動(dòng)機(jī)電腦依據(jù)負(fù)載、轉(zhuǎn)速以及各種修正信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，由輸出電路輸出噴油器脈沖信號(hào)，并由驅(qū)動(dòng)電路放大電壓信號(hào)，再接到NPN功率晶體管的基極(b)，使三極管執(zhí)行脈沖頻率的開關(guān)動(dòng)作，即完成噴油器電磁線圈的通電與斷開的動(dòng)作。
　　(3)噴油器電路故障分析　執(zhí)行噴油器開關(guān)動(dòng)作的控制電路，是由三極管控制噴油器線圈的搭鐵回路，三極管的集電極(c)連接噴油器，發(fā)射極(e)搭鐵。如果c極和e極短路，就會(huì)出現(xiàn)打開點(diǎn)火開關(guān)后，噴油器始終噴油的故障；如果c極斷路，就會(huì)使噴油器無法完成搭鐵回路，導(dǎo)致噴油器不噴油。另外，與三極管c極并聯(lián)的保護(hù)二極管如果短路，也會(huì)出現(xiàn)噴油器一直噴油的現(xiàn)象。
　　(4)噴油器電路檢測(cè)方法　可以使用數(shù)字萬用表、示波器或LED測(cè)試燈等工具，嚴(yán)禁帶電插拔線束插頭，或使用指針式萬用表或大功率測(cè)試燈，以免引起瞬間大電流造成發(fā)動(dòng)機(jī)電腦內(nèi)部三極管損壞。
    將LED測(cè)試燈連接在噴油器插頭兩個(gè)插孔中，打開點(diǎn)火開關(guān)。如果LED燈一直點(diǎn)亮，表示三極管c極和e極短路；如果LED燈不亮，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果LED燈仍不亮，表示三極管c極和e極斷路