汽车电控技术精品课程电子教案
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章节号：第六章
课题名称：发动机ECU
课时安排：4学时
教学方式：课堂讲授
教学过程：
学习目标
1、 了解发动机ECU的组成及其工作原理，认识发动机ECU；
2、 掌握发动机ECU输入回路的信号类型及特点。
知识要点
1、 汽车发动机ECU的作用；
2、 汽车发动机ECU的结构组成及类型；
3、 汽车发动机ECU的控制指令及工作原理；
4、 发动机ECU与其他ECU信号交换的总线技术。
★ 重点分析
1、汽车发动机ECU的结构组成及其工作原理；
2、发动机ECU输入回路的模拟信号和数字信号的结构特点。
教学内容
1、 ECU的功能
它和普通的电脑一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。ECU一般都具备故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转。同时这些故障信息会显示在仪表盘上并保持不灭，可以使车主及时发现问题并将汽车能开到修理厂。
2、 ECU的工作过程
当发动机起动时，电控单元进入工作状态，某些程序和步骤从ROM中取出，进入CPU。这些程序可以是控制点火时刻、控制汽油喷射、控制怠速等。通过CPU的控制，一个个指令逐个地进行循环。执行程序中所需的发动机信息，来自各个传感器。从传感器来的信号，首先进入输入回路，对其信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口，直接进入微机。如是模拟信号，还要经过A/D转换器，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。大多数信息，暂存在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储器ROM中参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之比较。对来自有关传感器的每个信号，依次取样，并与参考数据进行比较。CPU对这些数据比较运算后，作出决定并发出输出指令信号，经I/O接口进行放大，必要的信号还经D/A转换器变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。
3、 ECU基本构造
1）、输入回路
从传感器来的信号，首先进入输入回路。在输入回路里，对输入信号进行预处理，一般是去除杂波和把正弦变为矩形波后，在转换成电压信号。
模拟信号：是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。
数字信号：指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。
2）、A/D转换器（模拟/数字转换器）。
从传感器送出的信号有相当一部分是模拟信号，经输入回路处理后，虽已变成相应的电压信号，但这些信号微机还不能直接处理，需经过相应的A/D转换器，将其模拟信号转换成数字信号后再输入微机。
3）、微型计算机
微机是发动机电子控制的中心，它能根据需要把各种传感器送来的信号，用内存程序和数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路。微机主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）等组成。
①中央处理器（CPU）中央处理器主要由运算器、寄存器、控制器组成。CPU的工作是在时钟脉冲发生器操作下进行的，当微机通电后时钟脉冲发生器立即产生一连串的具有一定频率和脉宽的电压脉冲，使计算机全部工作同步，保证同一时间内完成一定的操作，实现控制系统各部分协调工作的目的。
②存储器存储器的主要功能是存储信息。存储器一般分为以下两种：
RAM(随机存储器) 主要用来存储计算机操作时的可变数据。如用来存储计算机的输入、输出数据和计算机过程产生的中间数据等。当电源切断时，所存入RAM的数据均完全消失，所以一般RAM都通过专用电源后备电路与蓄电池直接连接。但拨掉蓄电池缆线时，数据仍会消失。
ROM(只读存储器) 它是只能读出的存储器，用来存储固定数据，即存放各种永久性的程序和数据。如喷油特性脉谱、点火控制特性脉谱等。这些资料一般都是制造时厂家一次存入的，新的数据不能存入，电源切断时ROM信息不会消失。
只读存储器存储的大量程序和数据，是计算机进行操作和控制的重要依据，他们都是通过大量实验获得的，存入只读存储器中数据的精确性（如各种工况和各种因素影响下发动机的喷油控制数据、点火控制数据），是满足微机控制发动机动力性、经济性和排放等的最重要得保证。
③ 输入/输出接口（I/O）I/O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，根据（CPU）的命令，输入信号以所需要的频率通过I/O接口接收，输出信号则按发出控制信号的形式和要求通过I/O接口，以最佳的速度送出。输入、输出装置一般都通过I/O接口才能与微机连接。它起着数据缓冲、电压信号匹配、时序匹配等多种功能。
4）、输出回路。
它是微机与执行器之间建立联系的一部分装置，它将危机发出的指令转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。
思考与练习
1、 发动机ECU传感器输出电源为什么降压至5V工作电源？
2、 发动机ECU的底线E1或E2与其GND有什么区别？
补充材料
备注：