汽車電腦工作原理介紹

汽車電腦是按照預定程序自動地對各種傳感器的輸入信號進行處理，然后輸出信號給執行器，從而控制汽車運行的電子設備。

　　汽車電腦的分類
　　目前汽車電腦已經得到了廣泛的應用，例如車身電腦、發動機電腦、變速器電腦以及ABS電腦等。雖然不同車型上配置的電腦數量和類型不盡相同，但總的發展趨勢是用一臺主電腦處理大多數傳感器的輸入信號，用一些較小的電子控制單元控制其他系統。
　　汽車電腦的構成
　　汽車電腦的主要部分是單片機，單片機是一塊集成了微處理器(CPU)、存儲器以及輸入和輸出接口的電路板。微處理器是單片機的核心部件，微處理器將輸入模擬信號轉化為數字信號，并根據存儲的參考數據進行對比處理，計算出輸出值，輸出信號經過功率放大后控制執行器，例如噴油器和繼電器等。隨著單片機計算能力和內存容量越來越大，汽車電腦的功能也越來越多。
　　汽車電腦的工作過程
　　(1)信號過濾和放大　輸入電路接收傳感器和其他裝置的輸入信號，并對信號進行過濾和放大。輸入信號放大的目的是使信號增加到汽車電腦可以識別的程度，某些傳感器，例如氧傳感器，產生一個小于1V的低電壓信號，只能產生極小的電流，這樣的信號送入電腦內的微處理器之前必須放大，這個放大作用由電腦中輸入芯片中的放大電路來完成。
　　(2)模數(A/D)轉換　由于很多傳感器產生的是模擬信號，而微處理器處理的是數字信號，所以必須把模擬信號轉換為數字信號，這項工作由電腦輸入芯片中的模數轉換器完成。模數轉換器以固定的時間間隔不斷對傳感器的模擬輸入信號進行掃描，并對模擬信號賦予固定的數值，然后將這個固定值轉換成二進制碼。在一些汽車電腦中，輸入處理芯片和微處理器制成一體。
　　(3)微處理器將已經預處理過的信號進行運算，并將處理后的數據送至輸出電路。輸出電路將數字信號放大，有些還要還原為模擬信號，以驅動執行元件工作。
　　隨著汽車電子化和自動化程度的提高，汽車電腦將越來越多，這樣必將導致車身線束日益復雜。為了實現多個汽車電腦之間的信息快速傳遞、簡化電路以及降低成本，汽車電腦之間要采用通信網絡技術連成一個網絡系統。例如變速器需要與發動機協調配合，根據車速、發動機轉速以及動力負荷等因素自動進行換擋，因此變速器電腦需要得到節氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器以及發動機轉速傳感器等信號，這就要實現變速器電腦與發動機電腦之間的信息傳遞，這個工作通常是由CAN總線來完成的。
　　汽車電腦的特點
　　(1)汽車需要在不同的道路和氣候條件下行駛，汽車電腦的工作環境較差，經常需要承受振動以及溫度和濕度的變化。汽車電腦的電源電壓變化較大，而且還受到車內外電磁波的干擾，因此汽車電腦需要很高的可靠性和對環境的耐久性。
　　(2)汽車電腦必須具有足夠的智能化，具有自診斷和檢測能力，能及時發現系統中存在的故障，并存儲故障碼，告知維修人員故障可能存在的部位，以便于維修。例如安全氣囊在關鍵時刻必須要及時、正確、迅速地打開，但在大多數時候氣囊是處于待命狀態，因此安全氣囊電腦必須具有自檢能力，不斷確認氣囊系統是否正常工作。
　　(3)除少數例外，所有汽車電腦都使用5V電源驅動其傳感器。在電子工業中，5V電壓幾乎普遍作為傳送信息的標準。這個電壓對傳送可靠性來說已經足夠高，而對電腦芯片的安全性來說足夠低，而且使用計算機工業標準電壓，對于汽車制造商來說會使電子零部件制造規范而且成本低。
　　汽車電腦的檢修
　　汽車電腦內部電路可以分為兩部分，即包括輸入、輸出以及轉換電路的常規電路和微處理器。常規電路大多采用通用的電子元件，如果損壞一般是可以修復的。在實際使用過程中，汽車電腦的故障大多發生在常規電路中。如果要維修汽車電腦，首先要確定是電腦故障，以免盲目修理，造成不必要的時間浪費和引起其他電路故障。
　　(1)確定電腦是否損壞　確定電腦損壞的通常方法是在相關傳感器信號都能正常輸入電腦的情況下，電腦卻不能正確輸出控制信號來驅動執行器。這句話雖然簡單，但這需要很多具體細致的基礎檢查工作。例如發動機無法起動，經過檢查確定起動時噴油器插頭上無頻率電壓，在檢查相關電路正常而且起動信號可以正常輸入發動機電腦，但是電腦沒有輸出驅動信號給噴油器，這樣就可以斷定發動機電腦內部故障。
　　(2)按照電路尋找損壞元件　根據電路圖或實際線路的走向找到與噴油器連接的相應電腦端子，然后用數字萬用表的通斷擋從確定的電腦端子開始，沿著電腦的印刷電路查找，直至找到某個三極管。這是因為電腦通常采用大功率三極管放大執行信號以驅動執行器，所以此類故障的原因大多是一個起著開關作用的三極管短路所致。
　　(3)測量三極管　確定三極管的3個極。與印刷線路對應的管腳為三極管的集電極，旁邊較細的印刷線是基極。確認方法是，將發動機電腦多孔插頭插上，起動發動機，使用萬用表的電壓擋連接到要確認的印刷線，顯示5V則為基極。用萬用表測試三極管，如果發現集電極(c)與基極(b)的正反向電阻無窮大，則說明三極管已經斷路；如果發現集電極(c)與發射極(e)之間的電阻為零，則說明三極管已經被擊穿。另外，還需要測量三極管附近相連的其他三極管和二極管。
  　(4)確定替換用的三極管　確定三極管的型號大致有以下幾個方法：①型號。查看三極管上的型號，通過三極管對應表確定與之相配的國產三極管。②電阻。三級管的基極一般都串有電阻，基極的電阻值要與原三極管的電阻值相近，不同顏色的電阻阻值不同。因為三極管的基極是靠電流的大小控制的，電腦電壓值固定，因此就需要利用電阻來控制電流。如果電流過大會燒毀三極管，電流過小則不能將其觸發。③測量。利用萬用表的二極管測量擋測量三極管的屬性。根據三極管的特性，應該只有1個管腳相對于另外2個管腳單向導通，具備這個屬性則可確定是三極管，只有一對管腳單向導通的是場效應管，相對另外兩個管腳導通的管腳是三極管的基極。
　　(5)將替換的三極管焊接到電路板上　焊接時要注意焊錫要盡可能少，避免過熱，焊接完成后要用萬用表測量各管腳應不相互連通。
　　(6)測試維修效果　將電腦板在裸露的情況下連接到車體線束中，起動發動機檢查相應功能是否正常，同時用手觸摸三極管，有些熱是正常的，如果燙手就有問題了。觀察故障燈是否點亮，并進行一定里程的路試。
　　下面以發動機電腦控制的噴油器電路為例，簡要說明檢修發動機電腦的過程。
　　(1)噴油器電源電路　噴油器電路分為電源電路和發動機電腦控制電路兩部分。噴油器的電源大都由燃油噴射繼電器提供，即點火開關打開后，燃油噴射繼電器動作，蓄電池電壓到達噴油器，此時等待發動機電腦的控制信號，以配合發動機所需的工作。
　　(2)發動機電腦控制電路　發動機電腦依據負載、轉速以及各種修正信號進行運算，由輸出電路輸出噴油器脈沖信號，并由驅動電路放大電壓信號，再接到NPN功率晶體管的基極(b)，使三極管執行脈沖頻率的開關動作，即完成噴油器電磁線圈的通電與斷開的動作。
　　(3)噴油器電路故障分析　執行噴油器開關動作的控制電路，是由三極管控制噴油器線圈的搭鐵回路，三極管的集電極(c)連接噴油器，發射極(e)搭鐵。如果c極和e極短路，就會出現打開點火開關后，噴油器始終噴油的故障；如果c極斷路，就會使噴油器無法完成搭鐵回路，導致噴油器不噴油。另外，與三極管c極并聯的保護二極管如果短路，也會出現噴油器一直噴油的現象。
　　(4)噴油器電路檢測方法　可以使用數字萬用表、示波器或LED測試燈等工具，嚴禁帶電插拔線束插頭，或使用指針式萬用表或大功率測試燈，以免引起瞬間大電流造成發動機電腦內部三極管損壞。
    將LED測試燈連接在噴油器插頭兩個插孔中，打開點火開關。如果LED燈一直點亮，表示三極管c極和e極短路；如果LED燈不亮，起動發動機，如果LED燈仍不亮，表示三極管c極和e極斷路