汽车电脑工作原理介绍

汽车电脑是按照预定程序自动地对各种传感器的输入信号进行处理，然后输出信号给执行器，从而控制汽车运行的电子设备。
　　汽车电脑的分类
　　目前汽车电脑已经得到了广泛的应用，例如车身电脑、发动机电脑、变速器电脑以及ABS电脑等。虽然不同车型上配置的电脑数量和类型不尽相同，但总的发展趋势是用一台主电脑处理大多数传感器的输入信号，用一些较小的电子控制单元控制其他系统。
　　汽车电脑的构成
　　汽车电脑的主要部分是单片机，单片机是一块集成了微处理器(CPU)、存储器以及输入和输出接口的电路板。微处理器是单片机的核心部件，微处理器将输入模拟信号转化为数字信号，并根据存储的参考数据进行对比处理，计算出输出值，输出信号经过功率放大后控制执行器，例如喷油器和继电器等。随着单片机计算能力和内存容量越来越大，汽车电脑的功能也越来越多。
　　汽车电脑的工作过程
　　(1)信号过滤和放大　输入电路接收传感器和其他装置的输入信号，并对信号进行过滤和放大。输入信号放大的目的是使信号增加到汽车电脑可以识别的程度，某些传感器，例如氧传感器，产生一个小于1V的低电压信号，只能产生极小的电流，这样的信号送入电脑内的微处理器之前必须放大，这个放大作用由电脑中输入芯片中的放大电路来完成。
　　(2)模数(A/D)转换　由于很多传感器产生的是模拟信号，而微处理器处理的是数字信号，所以必须把模拟信号转换为数字信号，这项工作由电脑输入芯片中的模数转换器完成。模数转换器以固定的时间间隔不断对传感器的模拟输入信号进行扫描，并对模拟信号赋予固定的数值，然后将这个固定值转换成二进制码。在一些汽车电脑中，输入处理芯片和微处理器制成一体。
　　(3)微处理器将已经预处理过的信号进行运算，并将处理后的数据送至输出电路。输出电路将数字信号放大，有些还要还原为模拟信号，以驱动执行元件工作。
　　随着汽车电子化和自动化程度的提高，汽车电脑将越来越多，这样必将导致车身线束日益复杂。为了实现多个汽车电脑之间的信息快速传递、简化电路以及降低成本，汽车电脑之间要采用通信网络技术连成一个网络系统。例如变速器需要与发动机协调配合，根据车速、发动机转速以及动力负荷等因素自动进行换挡，因此变速器电脑需要得到节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器以及发动机转速传感器等信号，这就要实现变速器电脑与发动机电脑之间的信息传递，这个工作通常是由CAN总线来完成的。
　　汽车电脑的特点
　　(1)汽车需要在不同的道路和气候条件下行驶，汽车电脑的工作环境较差，经常需要承受振动以及温度和湿度的变化。汽车电脑的电源电压变化较大，而且还受到车内外电磁波的干扰，因此汽车电脑需要很高的可靠性和对环境的耐久性。
　　(2)汽车电脑必须具有足够的智能化，具有自诊断和检测能力，能及时发现系统中存在的故障，并存储故障码，告知维修人员故障可能存在的部位，以便于维修。例如安全气囊在关键时刻必须要及时、正确、迅速地打开，但在大多数时候气囊是处于待命状态，因此安全气囊电脑必须具有自检能力，不断确认气囊系统是否正常工作。
　　(3)除少数例外，所有汽车电脑都使用5V电源驱动其传感器。在电子工业中，5V电压几乎普遍作为传送信息的标准。这个电压对传送可靠性来说已经足够高，而对电脑芯片的安全性来说足够低，而且使用计算机工业标准电压，对于汽车制造商来说会使电子零部件制造规范而且成本低。
　　汽车电脑的检修
　　汽车电脑内部电路可以分为两部分，即包括输入、输出以及转换电路的常规电路和微处理器。常规电路大多采用通用的电子元件，如果损坏一般是可以修复的。在实际使用过程中，汽车电脑的故障大多发生在常规电路中。如果要维修汽车电脑，首先要确定是电脑故障，以免盲目修理，造成不必要的时间浪费和引起其他电路故障。
　　(1)确定电脑是否损坏　确定电脑损坏的通常方法是在相关传感器信号都能正常输入电脑的情况下，电脑却不能正确输出控制信号来驱动执行器。这句话虽然简单，但这需要很多具体细致的基础检查工作。例如发动机无法起动，经过检查确定起动时喷油器插头上无频率电压，在检查相关电路正常而且起动信号可以正常输入发动机电脑，但是电脑没有输出驱动信号给喷油器，这样就可以断定发动机电脑内部故障。
　　(2)按照电路寻找损坏元件　根据电路图或实际线路的走向找到与喷油器连接的相应电脑端子，然后用数字万用表的通断挡从确定的电脑端子开始，沿着电脑的印刷电路查找，直至找到某个三极管。这是因为电脑通常采用大功率三极管放大执行信号以驱动执行器，所以此类故障的原因大多是一个起着开关作用的三极管短路所致。
　　(3)测量三极管　确定三极管的3个极。与印刷线路对应的管脚为三极管的集电极，旁边较细的印刷线是基极。确认方法是，将发动机电脑多孔插头插上，起动发动机，使用万用表的电压挡连接到要确认的印刷线，显示5V则为基极。用万用表测试三极管，如果发现集电极(c)与基极(b)的正反向电阻无穷大，则说明三极管已经断路；如果发现集电极(c)与发射极(e)之间的电阻为零，则说明三极管已经被击穿。另外，还需要测量三极管附近相连的其他三极管和二极管。
　(4)确定替换用的三极管　确定三极管的型号大致有以下几个方法：①型号。查看三极管上的型号，通过三极管对应表确定与之相配的国产三极管。②电阻。三级管的基极一般都串有电阻，基极的电阻值要与原三极管的电阻值相近，不同颜色的电阻阻值不同。因为三极管的基极是靠电流的大小控制的，电脑电压值固定，因此就需要利用电阻来控制电流。如果电流过大会烧毁三极管，电流过小则不能将其触发。③测量。利用万用表的二极管测量挡测量三极管的属性。根据三极管的特性，应该只有1个管脚相对于另外2个管脚单向导通，具备这个属性则可确定是三极管，只有一对管脚单向导通的是场效应管，相对另外两个管脚导通的管脚是三极管的基极。
　　(5)将替换的三极管焊接到电路板上　焊接时要注意焊锡要尽可能少，避免过热，焊接完成后要用万用表测量各管脚应不相互连通。
　　(6)测试维修效果　将电脑板在裸露的情况下连接到车体线束中，起动发动机检查相应功能是否正常，同时用手触摸三极管，有些热是正常的，如果烫手就有问题了。观察故障灯是否点亮，并进行一定里程的路试。
　　下面以发动机电脑控制的喷油器电路为例，简要说明检修发动机电脑的过程。
　　(1)喷油器电源电路　喷油器电路分为电源电路和发动机电脑控制电路两部分。喷油器的电源大都由燃油喷射继电器提供，即点火开关打开后，燃油喷射继电器动作，蓄电池电压到达喷油器，此时等待发动机电脑的控制信号，以配合发动机所需的工作。
　　(2)发动机电脑控制电路　发动机电脑依据负载、转速以及各种修正信号进行运算，由输出电路输出喷油器脉冲信号，并由驱动电路放大电压信号，再接到NPN功率晶体管的基极(b)，使三极管执行脉冲频率的开关动作，即完成喷油器电磁线圈的通电与断开的动作。
　　(3)喷油器电路故障分析　执行喷油器开关动作的控制电路，是由三极管控制喷油器线圈的搭铁回路，三极管的集电极(c)连接喷油器，发射极(e)搭铁。如果c极和e极短路，就会出现打开点火开关后，喷油器始终喷油的故障；如果c极断路，就会使喷油器无法完成搭铁回路，导致喷油器不喷油。另外，与三极管c极并联的保护二极管如果短路，也会出现喷油器一直喷油的现象。
　　(4)喷油器电路检测方法　可以使用数字万用表、示波器或LED测试灯等工具，严禁带电插拔线束插头，或使用指针式万用表或大功率测试灯，以免引起瞬间大电流造成发动机电脑内部三极管损坏。
将LED测试灯连接在喷油器插头两个插孔中，打开点火开关。如果LED灯一直点亮，表示三极管c极和e极短路；如果LED灯不亮，起动发动机，如果LED灯仍不亮，表示三极管c极和e极断路

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