前沿拓展：

發(fā)動機(jī)電腦控制系統(tǒng)，俗稱發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)。主要包括汽油機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)、電控燃油噴射系統(tǒng)、電控燃油點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)怠速控制系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)、氣缸變排量控制系統(tǒng)、可變壓縮比系統(tǒng)、柴油機(jī)電控系統(tǒng)等。

而從硬件結(jié)構(gòu)上主要由外部傳感器、ECU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中作為控制系統(tǒng)的核心模塊ECU主要由輸入接口、微處理器、輸出接口組成。

ECU除控制功能外，還具有故障自診斷功能。即在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，ECU對部分傳感器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行監(jiān)測與鑒別。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某傳感器傳輸信號超過規(guī)定的范圍時，ECU將判斷該傳感器或相關(guān)線路產(chǎn)生故障，并將故障信息代碼儲存在存儲器中，以便維修和調(diào)用。與此同時將以一個設(shè)定的數(shù)據(jù)或用其他傳感器提供的信號，對發(fā)動機(jī)實(shí)施控制，使發(fā)動機(jī)進(jìn)入故障應(yīng)急運(yùn)行狀態(tài)。而這一切的實(shí)現(xiàn)都離不開以下電路的共同作用。

控制邏輯電路

控制邏輯電路的主戰(zhàn)場位于ECU中的微處理器內(nèi)。在這里微處理器內(nèi)核心部件CPU(如MC68HC11F1)將通過數(shù)據(jù)總線和地址總線把存儲器(如27C512)、總線驅(qū)動器(如74HC244)、數(shù)據(jù)鎖存器(如74HC273)等外部器件有效的連成一體，并通過輸入/輸出端口把傳感器信號送到CPU內(nèi)部，把執(zhí)行信號送給外部執(zhí)行器，同時完成與其他設(shè)備的通訊功能(如診斷設(shè)備等)。

電源接通后，由電源芯片L9170的8輸出低電位送至CPU的復(fù)位端（17)，同時送到74HC273的清零端輸出清零，CPU進(jìn)入啟動狀態(tài)。先對內(nèi)部硬件進(jìn)行復(fù)位，設(shè)置相應(yīng)的寄存器，然后進(jìn)行程序裝載﹔同時將27C512中的主程序進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，同時輸出邏輯“1”（高電位)，經(jīng)74HC273鎖存后輸出高電位控制信號，使主繼電器接通，將12V電源加到點(diǎn)火線圈及噴油嘴等外部設(shè)備。然后通過端口E讀入外部傳感器信號及轉(zhuǎn)速信號，判斷當(dāng)前的工況，并根據(jù)當(dāng)前工況從端口A、G及數(shù)據(jù)總線（通過74HC273鎖存）輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，使相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。邏輯電路和傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過反饋信號不斷優(yōu)化控制系統(tǒng)，使發(fā)動機(jī)處于最佳狀態(tài)。

點(diǎn)火控制電路

在系統(tǒng)復(fù)位后，來自電腦引腳的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)電阻后送至芯片L9101，內(nèi)部整形后輸出一個5V低脈沖信號。該信號經(jīng)電阻送入芯片74HC14D，經(jīng)輸出端分別送入CPU。此時CPU根據(jù)接收到的脈沖信號對點(diǎn)火時間做出判斷：當(dāng)收到寬脈沖后開始計(jì)數(shù)，若是連續(xù)20個窄脈沖出現(xiàn)后判斷為1/4缸上止點(diǎn)；若是連續(xù)50個窄脈沖出現(xiàn)后判斷為2/3缸上止點(diǎn)。由此CPU可計(jì)算出各缸的基本點(diǎn)火提前角，然后根據(jù)發(fā)動機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度、節(jié)氣門位置等信號進(jìn)行修正。最后由CPU輸出點(diǎn)火驅(qū)動信號，經(jīng)兩個晶體管驅(qū)動后送至點(diǎn)火晶體管控制點(diǎn)火。點(diǎn)火成功后，由LM2903將點(diǎn)火確認(rèn)信號送至74HC14D，經(jīng)反向驅(qū)動后送至CPU進(jìn)行點(diǎn)火情況的監(jiān)測。

噴油控制電路

CPU根據(jù)點(diǎn)火頻率確定噴油頻率，CPU輸出噴油驅(qū)動脈沖信號到噴油模塊L9150，信號經(jīng)過放大后輸出到噴油器。在噴油過程中，CPU需根據(jù)輸入的各個傳感器信號判斷當(dāng)前工況，并根據(jù)工況信息調(diào)整噴油脈寬。

怠速控制電路

發(fā)動機(jī)啟動后，CPU通過A/D轉(zhuǎn)換器讀取發(fā)動機(jī)水溫?cái)?shù)據(jù)，同時通過總線輸出數(shù)字控制信號到74HC273，經(jīng)鎖存后輸出并送至怠速電機(jī)驅(qū)動芯片L9122，經(jīng)轉(zhuǎn)化為電壓信號后輸出到電腦板接腳。通過兩組線圈控制怠速電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角，來控制怠速下進(jìn)氣量的變化。同時怠速電機(jī)的工作狀態(tài)信號由L9122經(jīng)74HC244驅(qū)動后送至CPU進(jìn)行有效監(jiān)控。

其他控制電路

01

電源控制電路

電腦板上電后，會將12V電壓加到L9170上，當(dāng)L9170收到起動信號后，會輸出5V電壓供電腦板本身使用，同時也為外部傳感器提供5V電壓。另一方面會向CPU和74HC273輸入復(fù)位信號，使電腦板復(fù)位，同時74HC273為避免發(fā)生錯誤的控制動作而進(jìn)行清零操作。

02

繼電器控制電路

03

傳感器信號控制電路

各傳感器信號通過A/D轉(zhuǎn)換口送到CPU內(nèi)，模擬信號變成數(shù)字信號后送到結(jié)果寄存器中，CPU則通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線隨時讀取。

注：對以上控制電路的分析，均以馬瑞利單點(diǎn)電腦板為例。來源：汽修寶典

拓展知識：