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GM公司ECU电路分析

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-03-02 21:40
tags:

-

2021年3月2日发(作者:burnt)


GM


公司


ECU


电路分 析



前面对


BOSCH



Motronic


M1.3


系统进行了介绍,在此基础上,我们再以


GM


公司的电子控制 单元作为范例,将控制单元的内部分解开来进行更进一步的


分析和研究。



GM


公司的部分电子控制单元信息及零件号见表


2





2 GM


公司的部分电子控制单元信息及零件号



ECM


零件号



1227747


1228746


ECM


家族



应用车型


/


描述



C3


1987~1991GM


卡车(


aka programming 101


C3


1981~1992


Car


V8


TBI


applications(F


body,Caprice)


16159278


P4


1992~1993 LT1(F body/Vette)


1227730/1227727


P4

1990~1991F/Y


车身许多车型,


1227727



1227730


的改进版

< p>


1228331


P4


1990~1991Y


车身


ZR1



LT5


发动机



1227748


P4


1987~1988 2.5 L4 Fiero,




1227749


P4


Syclone,Typhoon,sunbird




1227165


P4


1986~1989 V8 TP1,


一些


L4


TBI


1227808


P4


1227165


的澳大利亚



16196396


C3


1994~1995


GM


卡车


5.0L



5.7L


TBI


手动变速器



16197427


P4


1995G M


卡车


4.3L


5.0L



5.7L4L60E


16171199


P4


1995G M


卡车


4.3L


5.7L7.4L4L80


16250279


P5 < /p>


1998GM


卡车(


CPU


基于


68332




16207326


P5


1996/ 1997GMV6


轿车应用


9CPU


基 于


68332



由于各方面的原因,


20


世纪


90


年代初期美国汽车在国内曾经红及一时,而


后就基本上处于停滞 状态,


这样不是说美国的汽车工业没有发展,


而是国内前些


年对于美国汽车的引进实在很少,而目前在修的美国车,基本都是


2 0


世纪


90


年代初期的一些车型,就通 用汽车而言,主要就是雪弗莱系列,卡迪拉克等。



通用公司的


ECM



GM/Delco

< p>
公司制造,


这里我们以


GM


公司的编号为


1227749



EC M


为例进行介绍



< br>此编号电脑在通用汽车


ECMS


家族中为


P4


系统,


就用于


90


年代初期的一些车型上。


1988~1990



P4 2.0 Turbo PFI System,1991~1993



P4 4.3 Turbo PFI System


。能够应用在不现排量的汽车上,是因为在


2.0



量的汽车上,有些未用到的引脚外部均 为空置状态。同大多数


ECMS


一样,


ECM


内部的元件采用了统一编号,


对于分析结构,

< p>
以至于维修带来了很大的困难,



以这时资料收集 的重要性就体现出来了。



这里给出笔者收集的该


ECM


的线路图,


因其中有些芯片仅能从外部引脚连 线


进行分析其功能,


所以对于详尽的了解电路结构产生一定的影 响,


希望有兴趣的


朋友能够完善和充实该部分内容。

< p>


1


、处理器电路



微处理电路见图


18


所示。





18

< br>微处理器电路



微处理器相当于整个控制系统的心脏,< /p>


从图中我们可以看到,


U1


< p>
16034980



作为电路的核心器件,


是一块定制的基于


MOTORLA


68HC 11


系列的微处理器,



部包含


RAM



SCI


、< /p>


SPI



COP


看门狗、


定期中断定时器等,


与我们前面介绍的


69HC11


几乎是相同的,


8.388MHz


的石英晶体振荡器为


CPU


的工作提供了时钟 基准。



在这里,端口


PB

< p>


PC


提供


16


位地址线,端口


PA


作为标准数据


I/O


口。



U4



16049227



提供片选扩展信号,


以利于


CPU


用较 少的引线实现对多个芯


片的寻址,在这里,三个引脚


A



B



C


通过逻辑组合共有


8


种逻辑状态,其结构

< p>
形式基本等同于三线——八线译码器。



U3



16045908


)为数据存储器,用以 解决芯片内


RAM


空间不足的问题,


C S


端受


U4


控制,

当该端为低电平时,


芯片被选中。


OE


WE


为读、


写允许控制引脚。< /p>


U8


相关电路的接入,一方面是为了解决


CPU


同该二引脚的电平匹配问题,另一


方面对


OE



WE


的控制来自


E



R/W


线的组合 逻辑。


OE



WE

以及


CS


用以选中该芯


片及确定进 行何种操作,


A0



A10

< p>
用以确定具体的地址空间。数据线与控制线共


同作用,完成对


RAM


的读写操作。



U2



16045148



Custom


timer


chip,


其功能类似于


68332


中的


TPU


时间处理


单元。


< p>
2



I/O


扩展电路



I/O


扩展电路见图

19


所示。





19


I/O


扩展电路


U6



16045153



为八选——模拟开关电路,


在电路中具体功能为将八路输入

< p>
信号分时的送入后面的


A/D


转换器电路,作为< /p>


A/D


转换器


U5



16034988


)的一


路输入信 号,


在这里,


模拟开关的通道选择控制线


A



B



C


直接连接到


U1


MUXA



MUXB


< p>
MUXC


,通过对三条引线的逻辑组合,可以得到八个逻辑状态,


U6


根据其


控制端


A< /p>



B



C


的逻辑组合以决定将哪



一路信号连通到输出


X


。在此,连接到


模拟开关输入端的信 号多是备用或对实时性能要求不高的信号,


这种连接方式是


一种 很好的方法,


在保证测量



度的同时可 以蛭大限度的节省系统的资源。


不必


别外增加

< br>A/D


转换芯片,降低系统成本的同时,螽



化电路结构。



U5

< br>(


16034988


)为带有


S PI


接口的


A/D


转换器芯片,


SCK



SDI


、< /p>


SDO


为标准



SPI


接口线,可以方便地同


M68HC


系统


MCU


进行连接,


CLK


连接到


MCU



E< /p>



钟输出,为


A/D

转换器提供必要的时钟信号,


CS


作为片选择信号,用以决 定芯


片何时被选中,


AN0~AN10


为模拟信号输入端,


CTS



TPS< /p>



MAP



VO LT



O2


??等

信号经过输入端口加到


A/D


转换器,

其中也包括前面的


U6


输出的一路模拟信号。


A/D


转换器内部带有多路转换器,


几路模拟信号虽 然是同时加到输入端口,



A/D


转换 器却是按预先编制的程序,


顺序的对模拟信号进行采样、


转换。


转换后的结


果,


MCU


以串行方式读取,与内部固化数据比较、计算,进而“感知”各传感器


状态及车 辆运行工况,及时调整喷油脉宽,点火时刻等关键参数。



RE F+



REF-


A/D


转换器参考电位,这里


REF-

搭铁电位,


REF+



5V




10


产(


16045154


)为具有


SPI

< p>
接口的输入输出缓冲芯片。



3.


输入电路




1


)主动输入信号,图


20


所示。



对于主动输入电路来讲,这里一共列 出了两个,一个是车速信号


VSS


,是一


个磁电式传感器,


台前面章节中所介绍的,


因传感器内磁通量 的变化会在传感器


线圈的两端产生感应电动势,


且电压幅度与运 动速度成正比。


VSS


信号分为


VSS HI



VSS



某些车型只用到一个,


我们这里介绍的车款就只采用了一个


V SSHI


信号。



VSSHI


信号经过电阻缓冲,


电容去除尖峰后送入


U24



16064992




经内部电


路整形后分成两路,一路信号经预分频后经 过


U14


内门电路再次送入


U24



U14


门电路的另外一个办入端


LIMP


的状态可以控制门电路的输出,再次送入


U24



VSSHI


信号经过内部触 发器分成


VSS4000



VSS20 00



VSS4000


供定速巡航系统 采


用,


VSS2000


供议表采用,用 来显示车速度。



另一路送入


U10< /p>



VSSHI


信号与

VSS


信号共同连接到相关功能电路,


作用于


U1016


脚的


LIMP


信 号状态决定


VSS



VSSHI


哪一个连接至输出,输出的


VSS



号经送至


U2



160 45148



,以供


MCU

< p>
采用。


U7



16034 987


)为氧传感器专用接口


芯片,


等 效于


National


semicondactor


国家半导体公司的


LM9044



Lambda


Sensor


Interface Amplifier


)其引脚功能及典型应用电路和见图


21< /p>


所示。





21


LM9044


引脚结构及典型应用


< /p>


LM9044


为一精密的微分放大器,


其 特殊的设计专门提供汽车环境中的应用。


在单正电源代价



电情况下,其特殊的输入电路限制高于


3V


、低于搭铁电位信


号的输入。


一个外接电容,

< br>设定放大器的工作频率范围,


从而过滤掉高频瞬间干


扰, 曲型输入阻抗为


1M


Ω




主要特征如下:



正常操 作确保输入信号上至


3V


,下至搭铁,单电源供电



增益工厂调整,确保全温度范围内波动量为


+3%


低电流消耗



全保护输入



输入开路检测



满足汽车工作环境要求 (-


40~125


℃)



U12



16064606


)为一


MCU



TXD



RXD


串行传输信号转


AL DL


信号的接口电


路,为


ECM


提供一个与外界交流的接口,主要供测试和维修使用。



22


所示




22


被动信号输入电路


< p>
除了前面提到的几个信号以外的信号都可以理解为被动输入信号,包括:



l


冷却液温度(


C TS




l


节气门位置(


TPS




l


进气温度(


MAT




l


进气歧管绝对压力(


MAP




l


点火提前控制信号(


ESC




l


停车


/


空档信号(

P/N




l


空调风扇高速请求(


FANREQ


)< /p>



l


空调请求(


ACREQ




l


动力转向信号(


PSPS


< p>


l


排气再循环检测(


EGR




从电路结 构来讲,


对于


CTS


等电阻输入类型的 传感器,


通常内部会提供上拉


电阻接到一个固定电位,一般是< /p>


5V


,同时与后续电路之间会接有电阻,起缓冲

< br>及保护作用,一旦传感器有短路状况(短路到正极


/


短路 搭铁)不会影响到后续


电路。



传感器 靠自身电阻与


ECM


内上拉电阻构成串联分压电路,

< p>
由于工作参数的改


变导致传感器自身阻值发生变化,


这种电阻的变化导致传感器的改变,


这个变化


的信号被


ECM



A/D


转换 电路采样转换,从而将电阻的变化变为数字信号,


CPU


通过计 算得出实际的工作参量,


对于


CTS


来 讲,


是处于低温


/


正常


/


高温哪一种具




的状态,进而转入不同的处理程序。






23< /p>


输出电路



MAP



TPS


等本身需要


ECM


提供工作电压,


输出信号送回到


ECM



这个时候对



ECM


的输入电路来讲,


内部通常接有负载电阻。

而对于开关状态类型的输入信


号,比如风扇请求(


FANR EQ



、空调请求(


ACREQ


)等,则内电路除了带有负载以


外,


通常连接 有保护作用的压敏电阻,


或保护二极管,


当输入电压超过其临界 值


时,保护电路工作,以降低或消除以后续电路的影响。



4


、输出电路



输出电路见图


23


所示。





24


DS3658


引脚及内部结构图



U18



19


、< /p>


20



16042368


构成输出电路的主体部分,等效于


National


semicondactor



DS3658

< br>(


Quad High Current Peripheral Driver


)四大电流


外围驱动器,其引脚功能见图


24


所示。



DS3658


——四通道大电流外围驱动器,其主要特征如下:



l


四通道独立输出,饱和压降低



l


低待机功率,曲型值


10mW


l


高输入阻抗,兼容


TTL


输入



l


大输出电流,每通道< /p>


600mA


,合计


2.4A


l


高击穿电压,曲型值


70V


l


集电极开路输出



l


输出钳位二极管方便连接感性负载



l


标准


5V


供电



l


上电


/


断电保护



l


独有失效


/


安全模式



可应用于继电器、电磁阀、怠速电机驱动、


LED

< br>驱动等多种场合。见图


25


所示。


-


-


-


-


-


-


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