汽車電腦電路的分析與檢測
1 Motronic 1.5.4電腦的CPU——B58468?
??? B58468是BOSCH公司委托Siemens公司生產的8位微控制器。它具有Siemens公司80C537的典型內核,是Siemens公司8位單片機家族中的高端產品,基于工業標準8051結構,性能得到了大幅提高,外圍元件也進行了大幅擴展,以適應更加廣泛的應用要求,并且可以全面兼容 Siemens 8051/80C51系列微控器。其內部結構如圖1所示。主要性能參數如下:256B片內隨機存儲器;256個直接尋址位;64KB可尋址程序和數據存儲器;帶有12路輸入及可編程參考電壓的 8位 A/D轉換器;4個16位定時計數器;強大的比較/捕獲單元(至多21個高速或者脈寬可調的輸出通道、5個捕獲輸入);外部乘除單元可進行快捷的乘、除、移位等操作;8個用于間接尋址的數據指針;9個端口(56條I/O線,12條輸入線);2個全雙工串口,自帶波特率信號發生器;4種優先級,14個中斷向量等。?
??? B58468并行端口中的Port7、Port8可輸入模擬信號,也可輸入數字信號。當輸入模擬信號時,用于A/D轉換,該轉換器具有可變內部參考電壓,在參考電壓范圍內的轉換精度為8位。在12MHz時鐘頻率時,指令周期僅為13μs,Port7、Port8的數字輸入腳在相鄰腳進行A/D轉換時,狀態不應跳變;否則影響轉換精度。?
??? 80C537有兩個全雙工串口,串口0可工作在四種模式下:模式0(移位寄存器模式)、模式1(8位異步,可變波特率)、模式2(9位異步,固定波特率)、模式3(9位同步,可變波特率)。串口通常用作ECU同診斷設備通訊。
2 點火控制電路?
??? 霍爾效應原理如圖2所示。當電流I通過放在磁場中的半導體基片(即霍爾元件)、且電流方向與磁場方向垂直時,在垂直于電流和磁場的半導體基片的橫向側面上將產生一個電壓UH(通常稱之為霍爾電壓)?;魻栯妷旱母叩团c通過的電流和磁感應強度成正比,可用下式表示:?
式中,RH為霍爾系數;d為半導體基片厚度;I為電流;B為磁感應強度。?
??? 由上式可知,當通過的電流I為一定值時,霍爾電壓UH隨磁感應強度B的大小而變化。?
2.2 霍爾效應式點火信號發生器的工作原理?
??? 霍爾信號發生器正是利用霍爾現象來產生點火信號,其結構組成如圖3(a)所示,其工作原理分別如圖3(b)、(c)所示。?
??? 在與分火頭制成一體的觸發葉輪的四周,均勻分布著與發動機氣缸數相同的缺口,當觸發葉輪由分電器軸帶著轉動,轉到觸發葉輪的本體(沒有缺口的地方)對著裝有霍爾集成塊的地方時(葉片在氣隙內),通過如圖3(b)所示的霍爾集成塊的磁路被觸發葉輪短路時,霍爾集成塊中沒有磁場通過,不會產生霍爾電壓;當觸發葉輪轉到其缺口對著如圖3(c)所示的裝有霍爾集成塊的地方時(葉片不在氣隙內),永久磁鐵所產生的磁場在導板的引導下,垂直穿過通電的霍爾集成塊,于是在霍爾集成塊的橫向側面產生一個霍爾電壓UH,但這個霍爾電壓UH是mA級,信號很微弱,還需要進行信號處理,這一任務由集成電路完成。這樣霍爾元件產生的霍爾電壓UH信號,經過放大、脈沖整形,最后以整齊的矩形脈沖(方波)信號Ug輸出,如圖4所示。?
2.3 點火控制電路分析? ?
??? Motronic 1.5.4電腦點火部分電路原理圖如圖5所示,其工作原理如下:來自電腦插腳PIN49、PIN48的霍爾信號送至30311的3腳,信號經30311整形并驅動后由30311的1腳輸出送至CPU B58468的36腳,B58468根據此信號來判斷準確的點火時刻,由62腳輸出點火驅動信號到B58290的2腳(低電平驅動開關集成電路 B58290是BOSCH公司委托Infineon公司生產的智能型6通道低電平驅動開關),B58290的第5、6通道驅動電流可以達到0.5A,并具有電源限制能力;第1~4通道驅動電流為50mA,能自動檢測負載短路;所有輸出端都具有鉗位保護二極管, B58290的引腳功能定義如圖6所示。?
??? B58290進一步增加電流驅動能力、同時將信號倒相后,由B58290的23輸出到點火模塊30023(點火線圈驅動三極管)的1腳;30023的3腳通過插腳PINl控制外部的點火線圈進行點火。?
3 油泵繼電器控制電路?
??? 其電路原理如圖5所示。打開點火開關后,B58468的67腳輸出低電平驅動信號,經B58290驅動后由22腳輸出至PIN3使油泵吸合。?
4 故障實例分析與排除?
??? 一輛桑塔納轎車采用Motronic 1.5.4燃油噴射系統,控制單元號為330 907 311A,故障現象為無法啟動、沒有噴油和高壓電。?
??? 拆下該控制單元(ECU),對其進行模擬測試以判斷故障。將控制單元供電,即ECU的18腳、27腳、37腳供12V電壓,2腳接搭鐵。連接工作器件,將 1腳(原接點火線圈)、3腳(原接油泵繼電器)、16腳、17腳、34腳、35腳(原接四個噴油器)分別串聯330Ω電阻接至發光二極管負極端,發光二極管的正極端接12V電壓,用來模擬測試噴油、點火、油泵是否工作。?
??? 開始供電后,代表油泵的發光二極管點亮了幾秒鐘,隨即熄滅。這表明所接的線無誤,ECU的核心部件CPU(Motronic 1.5.4系統的CPU為B58468)已經開始工作,顯示出CPU的供電正常(這里指的CPU供電不包含其他元件的供電,ECU內分為幾路單獨供電),復位電路工作正常,程序存儲器(M27C512)工作正常等。如果油泵沒工作或工作不停,一定要馬上斷電,重新檢查接線,以防止錯誤連接,確認無誤后再繼續檢測。將ECU 49腳提供一方波信號,以模擬霍爾傳感器信號。這時,代表噴油器的發光二極管點亮噴油,點火信號均以固定頻率閃亮。又測量12腳(霍爾傳感器的供電)的電壓,若為5V,說明沒問題。如果點不著火,則需查找原因。通過分析,可模擬一個霍爾傳感器5V方波信號,若能得到正確的噴油及點火信號,點不著火的原因應該是ECU沒有收到霍爾傳感器的輸入信號。再檢測霍爾傳感器,若無故障,說明影響信號的只有霍爾傳感器的供電腳了。因為12腳是ECU為外部提供5V電壓的引腳,霍爾傳感器、MAP、TPS都由ECU的12腳供電范疇。為了驗證12腳的供電電壓是否為5V,可將12腳接一發光二極管,再測量其電壓,而此時 5V卻變為小于1V的電壓。由此可見,問題就出現在12引腳這個虛假的5V電壓上,因為此引腳的電壓根本無法驅動外圍傳感器。?
??? ECU的5V電源是由BOSCH公司的30358芯片提供,如圖7所示。其3腳為ECU給外部傳感器提供5V電壓,應在加負載后進行測試;15腳為CPU 供電,其測量電壓應也為5V;13、14腳為ECU內部其他器件供電,電壓應也為5V;10腳由ECU端子18腳供電,其測量電壓應有12V;12腳由 ECU端子27腳提供信號,也應有12V電壓。當發現電壓有異常時,按照連接進行排查就可以了,但要注意千萬不要忽略了短路所造成的影響。如果出現這一問題,更換30358芯片后故障即可排除。?
??? 汽車電子技術的發展對汽車電腦維修工程師自身的素質、操作能力、思維能力都有很高的要求,當遇到疑難故障時,首先要參考技術資料,借助檢測儀分析原因,理清思路,避免造成不必要的損失。只有在掌握了扎實的汽車電腦理論的基礎上,再結合正確的故障檢測方法,才能保證快速準確地排除疑難故障。?
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