2.8　控制单元

2.8.1　发动机控制单元（ECU）

（1）概述　汽车发动机控制系统一般由进气系统、燃油供给系统、点火系统、电脑控制系统四大部分组成。进气系统由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需空气；燃油供给系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器和供油管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需燃油；点火系统为发动机提供电火花，它由点火电子组件、点火线圈、火花塞、高压导线等组成；电脑控制系统由电子控制单元（ECU）和各种传感器组成，它控制燃油喷射时间和喷射量以及点火时刻（图2-8-1）。

详细来说，ECU一般由CPU、扩展内存、扩展IO口、CAN/LIN总线收发控制器、A/DD/A转换口（有时集成在CPU中）、PWM脉宽调制、PID控制、电压控制、看门狗、散热片和其他一些电子元件组成，特定功能的ECU还带有诸如红外线收发器、传感器、DSP数字信号处理器、脉冲发生器、脉冲分配器、电机驱动单元、放大单元、强弱电隔离等元件。整块电路板设计安装于一个铝质盒内，通过卡扣或者螺钉安装于车身钣金上。ECU一般采用通用且功能集成、开发容易的CPU。软件一般用C语言来编写，并且提供了丰富的驱动程序库和函数库，有编程器、仿真器、仿真软件，还有用于校准的软件。图2-8-2所示的是使用较普遍的一种结构类型。

汽车发动机电子控制单元（ECU）是汽车发动机控制系统的核心。它可以根据发动机的不同工况，向发动机提供最佳空燃比的混合气和最佳点火时间，使发动机始终处在最佳工作状态，发动机的性能（动力性、经济型、排放性）达到最佳。

（2）功能介绍

① 输入处理。微处理器只能识别0～5V的数字信号，但传感器送给发动机ECU的信号有两种，一种是数字信号，一种是模拟信号。对于模拟信号，输入回路的作用是将信号波形的杂波滤去，而对于数字信号，其作用是削峰后转换成0～5V的方波状信号。

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。

数字信号：用断续变化的电压脉冲，或用光脉冲来表示的信号。

模拟信号：信号的幅度随着时间连续变化，即信号在时间上没有突变。

③　微处理器组成。

a.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。它主要由进行算术、逻辑运算的运算器，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及控制任务的控制器组成。

b.存储器（RAM、ROM）：存储器一般分为两种，一种是既能读取又能写入的存储器，叫随机存储器（RAM），主要用来存储计算机操作时的可变数据。另一种存储器，叫只读存储器（ROM），用来存储一系列控制程序。

c.输入、输出接口是CPU与传感器、执行器进行正常通信的控制电路，是ECU中不可缺少的部分。

d.输出回路：其作用是将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。一般由CPU输出的信号控制大功率电子元件（如三极管）的导通和截止，控制执行器的供电或搭铁，从而控制执行器的动作。

2.8.2　车身控制器（BCM）

（1）概述　车身控制器（BCM），又称为车身电脑，在车辆工程中是指用于控制车身电气系统的电子控制单元（ECU），是汽车的重要组成部分之一。

车身控制器常见的功能包括控制电动车窗、电动后视镜、空调、大灯、转向灯、防盗锁止系统、中控锁、除霜装置等。车身控制器可以通过总线与其他车载ECU相连（图2-8-3）。

（2）作用　车身控制器的重要任务是简化操作，减少驾驶员的手动操作，以免分散乘员的注意力。汽车车身控制系统包括汽车安全、舒适性控制和信息通讯系统，主要是用于增强汽车的安全性、舒适性和方便性。

① 增强汽车安全性：安全气囊、安全带、中央防盗门锁；

② 增强汽车舒适性：自适应空调、座椅控制；

③ 增强汽车方便性：自动车窗、电动门锁、电动后视镜、电动车顶（天窗）等和满足多种用电设备需求的电源管理系统等。车身控制器还有用于和车外联结以及协调整车各部分电子控制单元的功能，将大量计算机、传感器与交通管理服务系统联结在一起的综合显示系统、驾驶员信息系统、导航系统、计算机网络系统、状态监测与故障诊断系统等。

（3）功能

① 接收传感器或其他装置输入的信息，将输入的信息转变为微处理器所能接收的信号。

② 存储、计算、分析处理信息。分析输出值所用的程序，存储该车型的特点参数、运算中的数据（随存随取），存储故障信息。

③ 运算分析。根据信息参数求出执行命令数据，将输入的信息与标准值对比，查处故障。

④ 输出执行命令。将弱信号转变为执行命令，输出故障信息，自我修正。

（4）组成部分

① 输入回路。输入车身控制器的传感器信号有两种：一种是模拟信号；另一种是数字信号。信号的类型不同，输入车身控制器后的处理方法也不一样。从传感器输出的信号输入车身控制器后，首先通过输入回路，输入回路将模拟信号和数字信号转换为合适的电平信号后输入微控制器。

② 微控制器。微控制器的主要功能是根据车身控制的需要，把各种传感器送来的信号用内存的程序和数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路；

③ 输出回路。由于微控制器输出的是电压很低的数字信号，这种信号一般是不能直接驱动执行元件的，而输出回路的功用就是将微控制器输出的数字信号转变为可执行元件的输入信号。

2.8.3　检查发动机控制单元电源电路

以丰田1ZR-FE发动机电控单元电源为例，进行发动机控制单元电源电路的检查（图2-8-4）。

检查步骤：

① 用万用表检查ECM的104号端子与车身的搭铁情况，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

② 用万用表检查ECM的28号端子的电压，应为蓄电池电压，否则转至第⑪步；

③ 检查EFI MAIN熔断丝，如不正常，则更换；

④ 检查EFI No.1熔断丝，如不正常，则更换；

⑤ 用万用表检查EFI MAIN继电器，如不正常，则更换；

⑥ 用万用表检查EFI MAIN继电器到EFI No.1熔断丝间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑦ 用万用表检查EFI No.1到ECM的1号或2号端子间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑧ 用万用表检查EFI MAIN继电器到蓄电池间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑨ 用万用表检查EFI MAIN继电器到车身搭铁间的连接情况和导线是否断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑩ 用万用表检查EFI MAIN继电器到ECM的44号端子间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑪ 检查IG_N熔断丝，如不正常，则更换；

⑫ 检查IG₂熔断丝，如不正常，则更换；

⑬ 用万用表检查IG₂继电器，如不正常，则更换；

⑭ 用万用表检查IG_N熔断丝到ECM的28号端子间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑮ 用万用表检查IG₂继电器到IG_N熔断丝间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑯ 用万用表检查IG₂继电器到蓄电池间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑰ 用万用表检查IG₂继电器与车身搭铁间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑱ 检查IG₂ No.2熔断丝，如不正常，则更换；

⑲ 用万用表检查继电器与IG₂ No.2熔断丝间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

⑳ 用万用表检查IG₂ No.2熔断丝与点火开关间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器；

㉑ 用万用表检查点火开关总成，如不正常，则更换点火开关总成；

㉒ 检查AM₂熔断丝：如不正常，则更换；

㉓ 用万用表检查点火开关与AM₂熔断丝间的连接情况和导线是否短路和断路，如不正常，则维修或更换线束或连接器。