汽车电脑电路的分析与检测

2009年03月18日 07:03    李宽
关键词: 电路 , 电脑 , 检测 , 汽车
Motronic1.5.4电脑是由上海大众汽车有限公司与德国博世(BOSCH)公司合作开发的新型电子燃油喷射系统,其形式为D型集中控制式,称为Motronic(莫特朗尼克)系统,全称是闭路电子控制多点燃油顺序喷射系统,其点火系统与燃油喷射系统复合在一起。Motronic1.5.4已广泛应用于长安、一汽夏利、桑塔纳2000GLi、世纪新秀、奇瑞QQ等车型。因此对Motronic1.5.4电脑的故障分析具有普遍意义。 1 Motronic 1.5.4电脑的CPU——B58468
   B58468是BOSCH公司委托Siemens公司生产的8位微控制器。它具有Siemens公司80C537的典型内核,是Siemens公司8位单片机家族中的高端产品,基于工业标准8051结构,性能得到了大幅提高,外围元件也进行了大幅扩展,以适应更加广泛的应用要求,并且可以全面兼容Siemens8051/80C51系列微控器。其内部结构如图1所示。主要性能参数如下:256B片内随机存储器;256个直接寻址位;64KB可寻址程序和数据存储器;带有12路输入及可编程参考电压的 8位A/D转换器;4个16位定时计数器;强大的比较/捕获单元(至多21个高速或者脉宽可调的输出通道、5个捕获输入);外部乘除单元可进行快捷的乘、除、移位等操作;8个用于间接寻址的数据指针;9个端口(56条I/O线,12条输入线);2个全双工串口,自带波特率信号发生器;4种优先级,14个中断向量等。


   B58468并行端口中的Port7、Port8可输入模拟信号,也可输入数字信号。当输入模拟信号时,用于A/D转换,该转换器具有可变内部参考电压,在参考电压范围内的转换精度为8位。在12MHz时钟频率时,指令周期仅为13μs,Port7、Port8的数字输入脚在相邻脚进行A/D转换时,状态不应跳变;否则影响转换精度。
    80C537有两个全双工串口,串口0可工作在四种模式下:模式0(移位寄存器模式)、模式1(8位异步,可变波特率)、模式2(9位异步,固定波特率)、模式3(9位同步,可变波特率)。串口通常用作ECU同诊断设备通讯。

2 点火控制电路
2.1 霍尔式传感器工作原理
    霍尔效应原理如图2所示。当电流I通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件)、且电流方向与磁场方向垂直时,在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上将产生一个电压UH(通常称之为霍尔电压)。霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比,可用下式表示:


式中,RH为霍尔系数;d为半导体基片厚度;I为电流;B为磁感应强度。
    由上式可知,当通过的电流I为一定值时,霍尔电压UH随磁感应强度B的大小而变化。
2.2 霍尔效应式点火信号发生器的工作原理
    霍尔信号发生器正是利用霍尔现象来产生点火信号,其结构组成如图3(a)所示,其工作原理分别如图3(b)、(c)所示。


   在与分火头制成一体的触发叶轮的四周,均匀分布着与发动机气缸数相同的缺口,当触发叶轮由分电器轴带着转动,转到触发叶轮的本体(没有缺口的地方)对着装有霍尔集成块的地方时(叶片在气隙内),通过如图3(b)所示的霍尔集成块的磁路被触发叶轮短路时,霍尔集成块中没有磁场通过,不会产生霍尔电压;当触发叶轮转到其缺口对着如图3(c)所示的装有霍尔集成块的地方时(叶片不在气隙内),永久磁铁所产生的磁场在导板的引导下,垂直穿过通电的霍尔集成块,于是在霍尔集成块的横向侧面产生一个霍尔电压UH,但这个霍尔电压UH是mA级,信号很微弱,还需要进行信号处理,这一任务由集成电路完成。这样霍尔元件产生的霍尔电压UH信号,经过放大、脉冲整形,最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号Ug输出,如图4所示。


2.3 点火控制电路分析   
    Motronic1.5.4电脑点火部分电路原理图如图5所示,其工作原理如下:来自电脑插脚PIN49、PIN48的霍尔信号送至30311的3脚,信号经30311整形并驱动后由30311的1脚输出送至CPUB58468的36脚,B58468根据此信号来判断准确的点火时刻,由62脚输出点火驱动信号到B58290的2脚(低电平驱动开关集成电路B58290是BOSCH公司委托Infineon公司生产的智能型6通道低电平驱动开关),B58290的第5、6通道驱动电流可以达到0.5A,并具有电源限制能力;第1~4通道驱动电流为50mA,能自动检测负载短路;所有输出端都具有钳位保护二极管, B58290的引脚功能定义如图6所示。



    B58290进一步增加电流驱动能力、同时将信号倒相后,由B58290的23输出到点火模块30023(点火线圈驱动三极管)的1脚;30023的3脚通过插脚PINl控制外部的点火线圈进行点火。
3 油泵继电器控制电路
    其电路原理如图5所示。打开点火开关后,B58468的67脚输出低电平驱动信号,经B58290驱动后由22脚输出至PIN3使油泵吸合。
4 故障实例分析与排除
    一辆桑塔纳轿车采用Motronic 1.5.4燃油喷射系统,控制单元号为330 907 311A,故障现象为无法启动、没有喷油和高压电。
   拆下该控制单元(ECU),对其进行模拟测试以判断故障。将控制单元供电,即ECU的18脚、27脚、37脚供12V电压,2脚接搭铁。连接工作器件,将1脚(原接点火线圈)、3脚(原接油泵继电器)、16脚、17脚、34脚、35脚(原接四个喷油器)分别串联330Ω电阻接至发光二极管负极端,发光二极管的正极端接12V电压,用来模拟测试喷油、点火、油泵是否工作。
    开始供电后,代表油泵的发光二极管点亮了几秒钟,随即熄灭。这表明所接的线无误,ECU的核心部件CPU(Motronic1.5.4系统的CPU为B58468)已经开始工作,显示出CPU的供电正常(这里指的CPU供电不包含其他元件的供电,ECU内分为几路单独供电),复位电路工作正常,程序存储器(M27C512)工作正常等。如果油泵没工作或工作不停,一定要马上断电,重新检查接线,以防止错误连接,确认无误后再继续检测。将ECU49脚提供一方波信号,以模拟霍尔传感器信号。这时,代表喷油器的发光二极管点亮喷油,点火信号均以固定频率闪亮。又测量12脚(霍尔传感器的供电)的电压,若为5V,说明没问题。如果点不着火,则需查找原因。通过分析,可模拟一个霍尔传感器5V方波信号,若能得到正确的喷油及点火信号,点不着火的原因应该是ECU没有收到霍尔传感器的输入信号。再检测霍尔传感器,若无故障,说明影响信号的只有霍尔传感器的供电脚了。因为12脚是ECU为外部提供5V电压的引脚,霍尔传感器、MAP、TPS都由ECU的12脚供电范畴。为了验证12脚的供电电压是否为5V,可将12脚接一发光二极管,再测量其电压,而此时5V却变为小于1V的电压。由此可见,问题就出现在12引脚这个虚假的5V电压上,因为此引脚的电压根本无法驱动外围传感器。
   ECU的5V电源是由BOSCH公司的30358芯片提供,如图7所示。其3脚为ECU给外部传感器提供5V电压,应在加负载后进行测试;15脚为CPU供电,其测量电压应也为5V;13、14脚为ECU内部其他器件供电,电压应也为5V;10脚由ECU端子18脚供电,其测量电压应有12V;12脚由ECU端子27脚提供信号,也应有12V电压。当发现电压有异常时,按照连接进行排查就可以了,但要注意千万不要忽略了短路所造成的影响。如果出现这一问题,更换30358芯片后故障即可排除。


   汽车电子技术的发展对汽车电脑维修工程师自身的素质、操作能力、思维能力都有很高的要求,当遇到疑难故障时,首先要参考技术资料,借助检测仪分析原因,理清思路,避免造成不必要的损失。只有在掌握了扎实的汽车电脑理论的基础上,再结合正确的故障检测方法,才能保证快速准确地排除疑难故障。
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长话短说 发表于 2010-6-1 18:35:14
谢谢了!
wbsh 发表于 2010-12-14 19:50:52
wzgplane 发表于 2010-12-26 10:17:50
很好,学习了
HBTHGS 发表于 2011-5-27 14:46:04
谢谢分享!
wbsh 发表于 2011-8-19 17:01:34
谢谢分享
radio926 发表于 2015-8-31 00:10:29
谢谢分享
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