汽車電腦電路的分析與檢測(cè)

Motronic1.5.4電腦是由上海大眾汽車有限公司與德國(guó)博世（BOSCH）公司合作開發(fā)的新型電子燃油噴射系統(tǒng)，其形式為D型集中控制式，稱為Motronic（莫特朗尼克）系統(tǒng)，全稱是閉路電子控制多點(diǎn)燃油順序噴射系統(tǒng)，其點(diǎn)火系統(tǒng)與燃油噴射系統(tǒng)復(fù)合在一起。Motronic1.5.4已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)安、一汽夏利、桑塔納2000GLi、世紀(jì)新秀、奇瑞QQ等車型。因此對(duì)Motronic1.5.4電腦的故障分析具有普遍意義。

1Motronic1.5.4電腦的CPU——B58468

B58468是BOSCH公司委托Siemens公司生產(chǎn)的8位微控制器。它具有Siemens公司80C537的典型內(nèi)核，是Siemens公司8位單片機(jī)家族中的高端產(chǎn)品，基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8051結(jié)構(gòu)，性能得到了大幅提高，外圍元件也進(jìn)行了大幅擴(kuò)展，以適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用要求，并且可以全面兼容Siemens8051/80C51系列微控器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要性能參數(shù)如下：256B片內(nèi)隨機(jī)存儲(chǔ)器；256個(gè)直接尋址位；64KB可尋址程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；帶有12路輸入及可編程參考電壓的8位A/D轉(zhuǎn)換器；4個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；強(qiáng)大的比較/捕獲單元（至多21個(gè)高速或者脈寬可調(diào)的輸出通道、5個(gè)捕獲輸入）；外部乘除單元可進(jìn)行快捷的乘、除、移位等操作；8個(gè)用于間接尋址的數(shù)據(jù)指針；9個(gè)端口（56條I／O線，12條輸入線）；2個(gè)全雙工串口，自帶波特率信號(hào)發(fā)生器；4種優(yōu)先級(jí)，14個(gè)中斷向量等。

B58468并行端口中的Port7、Port8可輸入模擬信號(hào)，也可輸入數(shù)字信號(hào)。當(dāng)輸入模擬信號(hào)時(shí)，用于A/D轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換器具有可變內(nèi)部參考電壓，在參考電壓范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換精度為8位。在12MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期僅為13μｓ，Port7、Port8的數(shù)字輸入腳在相鄰腳進(jìn)行Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換時(shí)，狀態(tài)不應(yīng)跳變；否則影響轉(zhuǎn)換精度。

80C537有兩個(gè)全雙工串口，串口0可工作在四種模式下：模式0（移位寄存器模式）、模式１（8位異步，可變波特率）、模式2（9位異步，固定波特率）、模式3（9位同步，可變波特率）。串口通常用作ECU同診斷設(shè)備通訊。

2點(diǎn)火控制電路

2.1霍爾式傳感器工作原理

霍爾效應(yīng)原理如圖2所示。當(dāng)電流I通過(guò)放在磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片（即霍爾元件）、且電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上將產(chǎn)生一個(gè)電壓UH(通常稱之為霍爾電壓)?；魻栯妷旱母叩团c通過(guò)的電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，可用下式表示：

式中，RH為霍爾系數(shù)；d為半導(dǎo)體基片厚度；I為電流；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。

由上式可知，當(dāng)通過(guò)的電流I為一定值時(shí)，霍爾電壓UH隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小而變化。

2.2霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的工作原理

霍爾信號(hào)發(fā)生器正是利用霍爾現(xiàn)象來(lái)產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào),其結(jié)構(gòu)組成如圖3(a)所示，其工作原理分別如圖3(b)、(c)所示。
[next]

在與分火頭制成一體的觸發(fā)葉輪的四周，均勻分布著與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相同的缺口，當(dāng)觸發(fā)葉輪由分電器軸帶著轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)到觸發(fā)葉輪的本體(沒有缺口的地方)對(duì)著裝有霍爾集成塊的地方時(shí)(葉片在氣隙內(nèi))，通過(guò)如圖3(b)所示的霍爾集成塊的磁路被觸發(fā)葉輪短路時(shí)，霍爾集成塊中沒有磁場(chǎng)通過(guò)，不會(huì)產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)到其缺口對(duì)著如圖3(c)所示的裝有霍爾集成塊的地方時(shí)(葉片不在氣隙內(nèi))，永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)板的引導(dǎo)下，垂直穿過(guò)通電的霍爾集成塊，于是在霍爾集成塊的橫向側(cè)面產(chǎn)生一個(gè)霍爾電壓UH，但這個(gè)霍爾電壓UH是mA級(jí)，信號(hào)很微弱，還需要進(jìn)行信號(hào)處理，這一任務(wù)由集成電路完成。這樣霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、脈沖整形，最后以整齊的矩形脈沖(方波)信號(hào)Ug輸出，如圖4所示。

2.3點(diǎn)火控制電路分析

Motronic1.5.4電腦點(diǎn)火部分電路原理圖如圖5所示，其工作原理如下：來(lái)自電腦插腳PIN49、PIN48的霍爾信號(hào)送至30311的3腳，信號(hào)經(jīng)30311整形并驅(qū)動(dòng)后由30311的1腳輸出送至CPUB58468的36腳，B58468根據(jù)此信號(hào)來(lái)判斷準(zhǔn)確的點(diǎn)火時(shí)刻，由62腳輸出點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)信號(hào)到B58290的2腳(低電平驅(qū)動(dòng)開關(guān)集成電路B58290是BOSCH公司委托Infineon公司生產(chǎn)的智能型6通道低電平驅(qū)動(dòng)開關(guān))，B58290的第5、6通道驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到0.5A，并具有電源限制能力；第1～4通道驅(qū)動(dòng)電流為50mA，能自動(dòng)檢測(cè)負(fù)載短路；所有輸出端都具有鉗位保護(hù)二極管,B58290的引腳功能定義如圖6所示。

B58290進(jìn)一步增加電流驅(qū)動(dòng)能力、同時(shí)將信號(hào)倒相后，由B58290的23輸出到點(diǎn)火模塊30023（點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)三極管）的1腳；30023的3腳通過(guò)插腳PINl控制外部的點(diǎn)火線圈進(jìn)行點(diǎn)火。

3油泵繼電器控制電路

其電路原理如圖5所示。打開點(diǎn)火開關(guān)后，B58468的67腳輸出低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)B58290驅(qū)動(dòng)后由22腳輸出至PIN3使油泵吸合。

4故障實(shí)例分析與排除

一輛桑塔納轎車采用Motronic1.5.4燃油噴射系統(tǒng)，控制單元號(hào)為330907311A，故障現(xiàn)象為無(wú)法啟動(dòng)、沒有噴油和高壓電。

拆下該控制單元(ECU)，對(duì)其進(jìn)行模擬測(cè)試以判斷故障。將控制單元供電，即ECU的18腳、27腳、37腳供12V電壓，2腳接搭鐵。連接工作器件，將1腳(原接點(diǎn)火線圈)、3腳(原接油泵繼電器)、16腳、17腳、34腳、35腳（原接四個(gè)噴油器)分別串聯(lián)330Ω電阻接至發(fā)光二極管負(fù)極端，發(fā)光二極管的正極端接12V電壓，用來(lái)模擬測(cè)試噴油、點(diǎn)火、油泵是否工作。

開始供電后，代表油泵的發(fā)光二極管點(diǎn)亮了幾秒鐘，隨即熄滅。這表明所接的線無(wú)誤，ECU的核心部件CPU(Motronic1.5.4系統(tǒng)的CPU為B58468)已經(jīng)開始工作，顯示出CPU的供電正常（這里指的CPU供電不包含其他元件的供電，ECU內(nèi)分為幾路單獨(dú)供電），復(fù)位電路工作正常，程序存儲(chǔ)器(M27C512)工作正常等。如果油泵沒工作或工作不停，一定要馬上斷電，重新檢查接線，以防止錯(cuò)誤連接，確認(rèn)無(wú)誤后再繼續(xù)檢測(cè)。將ECU49腳提供一方波信號(hào)，以模擬霍爾傳感器信號(hào)。這時(shí)，代表噴油器的發(fā)光二極管點(diǎn)亮噴油，點(diǎn)火信號(hào)均以固定頻率閃亮。又測(cè)量12腳(霍爾傳感器的供電)的電壓,若為5V，說(shuō)明沒問題。如果點(diǎn)不著火，則需查找原因。通過(guò)分析，可模擬一個(gè)霍爾傳感器5V方波信號(hào)，若能得到正確的噴油及點(diǎn)火信號(hào)，點(diǎn)不著火的原因應(yīng)該是ECU沒有收到霍爾傳感器的輸入信號(hào)。再檢測(cè)霍爾傳感器，若無(wú)故障，說(shuō)明影響信號(hào)的只有霍爾傳感器的供電腳了。因?yàn)?2腳是ECU為外部提供5V電壓的引腳，霍爾傳感器、MAP、TPS都由ECU的12腳供電范疇。為了驗(yàn)證12腳的供電電壓是否為5V，可將12腳接一發(fā)光二極管，再測(cè)量其電壓，而此時(shí)5V卻變?yōu)樾∮?V的電壓。由此可見，問題就出現(xiàn)在12引腳這個(gè)虛假的5V電壓上，因?yàn)榇艘_的電壓根本無(wú)法驅(qū)動(dòng)外圍傳感器。[next]

ECU的5V電源是由BOSCH公司的30358芯片提供，如圖7所示。其3腳為ECU給外部傳感器提供5V電壓，應(yīng)在加負(fù)載后進(jìn)行測(cè)試；15腳為CPU供電，其測(cè)量電壓應(yīng)也為5V；13、14腳為ECU內(nèi)部其他器件供電，電壓應(yīng)也為5V；10腳由ECU端子18腳供電，其測(cè)量電壓應(yīng)有12V；12腳由ECU端子27腳提供信號(hào)，也應(yīng)有12V電壓。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓有異常時(shí)，按照連接進(jìn)行排查就可以了，但要注意千萬(wàn)不要忽略了短路所造成的影響。如果出現(xiàn)這一問題，更換30358芯片后故障即可排除。

汽車電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)汽車電腦維修工程師自身的素質(zhì)、操作能力、思維能力都有很高的要求，當(dāng)遇到疑難故障時(shí)，首先要參考技術(shù)資料，借助檢測(cè)儀分析原因，理清思路，避免造成不必要的損失。只有在掌握了扎實(shí)的汽車電腦理論的基礎(chǔ)上，再結(jié)合正確的故障檢測(cè)方法，才能保證快速準(zhǔn)確地排除疑難故障。