在汽车电子控制系统中,电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)是核心,它通过接收传感器和控制开关输入的各种信号,根据其内部预先存储的数据和编制的程序,通过数学计算和逻辑判断,然后直接或间接控制各执行器的工作。
识读要领如下:
1)要以电控系统ECU为中心,因为这是整个系统的控制中心,所有电气部件都必然与ECU发生关系。
2)对ECU的各个插接端子有大致印象,弄清楚分为几个区域,各区插接端子排列的规律。
3)找出该系统给ECU供电的电源线有哪些。
注意: 一般ECU都不止一根电源线,弄清楚各电源线的供电状态(如常相线或开关控制)。
4)找出该系统给ECU供电的搭铁线有哪些。
注意: 应分清哪些是在ECU内部搭铁,哪些是在车架上搭铁,哪些是在各总成机体应分清哪些是在ECU内部搭铁,哪些是在车架上搭铁,哪些是在各总成机体。
5)找出哪些是系统的信号输入传感器,各传感器是否需要电源,并找出相应的电源线,确定该传感器在哪里搭铁。
6)找出系统的执行器有哪些,弄清电源供电和搭铁情况,电脑控制执行器的方式(控制搭铁端或电源端)。
汽车电控系统的电路一般可分为电控单元电源电路、信号输入电路(传感器或控制开关)及执行器工作电路。
(1)电控单元电源电路的识读 如图1-13所示,电控单元与电源的连接电路称为电控单元的电源电路。一般分为两大类:一类与电源正极直接相连,其作用为在任何时候都能给电控单元供电,以使电控单元保存数据信息,称为永久电源电路;另一类则在点火开关或其他开关的控制下直接或间接向电控单元供电,以提供正常工作时所需要的电能,称为主电源电路。
图1-13 丰田汽车电控单元的电源电路
电控单元通过车体与电源负极连接的电路称为电控单元的搭铁电路,以使电控单元与电源构成回路。为保证电控单元可靠搭铁,电控单元与车体之间往往有多条搭铁线。
(2)信号输入电路的识读 信号输入电路有传感器电路、开关电路及电控单元之间的数据传输电路3种形式。
1)传感器电路。传感器在电路图中不绘制其具体结构,只绘制其符号或用文字标注。有些车型电路图中用符号或字母较具体地表达,如热敏电阻、可变电阻等类型的传感器,而在实践中一般只需要了解其接线端子的代码等有关电路连接的内容。传感器电路可分为有源传感器电路和无源传感器电路:
①有源传感器电路。大多数传感器需要由电控单元提供基准电压(一般为5V)作为电源才能工作,这类传感器称为有源传感器。如图1-14所示,有源传感器的连接线一般分为电源线、信号线和搭铁线。其中,电源线和信号线一般与电控单元连接,而搭铁线可经电控单元搭铁,也可直接搭铁。
②无源传感器电路。有些传感器的工作无需提供电源,当外界条件变化时会产生电动势向电控单元发出电信号,这类传感器称为无源传感器。如图1-15所示,无源传感器因其信号微弱,为防止电磁干扰引起信号失真,信号线需要采用屏蔽线。
图1-14 有源传感器的连接线
图1-15 无源传感器的连接线
2)开关电路。电控系统中有多种开关,如点火开关、空调开关、制动开关、自动变速器档位开关等,这些开关向电控单元提供导通和断开两种电信号。常见的开关电路有电压输入型和搭铁型开关电路。
图1-16所示为电压输入型开关电路,当开关闭合时,电控单元(ECU)接收的电压信号为蓄电池电压;当开关断开时,电控单元(ECU)接收的电压信号为0V。图1-17所示为搭铁型开关电路,当开关闭合时,电控单元(ECU)的电压信号为0V;当开关断开时,电控单元(ECU)的电压信号为基准电压。
图1-16 电压输入型开关电路
图1-17 搭铁型开关电路
当电控单元的一个接线端子同时与开关和用电器连接时,要注意区分电路的具体作用,一般有两种情况:
①电控单元与开关共同控制用电设备的工作,如图1-18所示,电控单元12号接线端子同时与灯控开关和继电器电磁线圈连接。从图中可以看出,电控单元12号接线端子内部为电子开关(晶体管),该接线端子和灯控开关共同控制继电器的电磁线圈,进而控制前照灯的工作。
图1-18 雷克萨斯前照灯控制继电器电路
②开关给电控单元提供信号并同时控制用电器的工作,如图1-19所示,图中电控单元的接线端子9与行李箱开关和用电器连接。从图中可以看出,接线端子9的内部为信号接收电路:当行李箱门控开关闭合时,接线端子9的电压为0V;当开关断开时,接线端子9的电压为12V。该电路为行李箱门控开关向电控单元接线端子9提供行李箱门开闭信号并同时控制行李箱的门控灯工作。
图1-19 雷克萨斯行李箱门控灯开关电路
注意: 以上两种情况在看电路图、分析电路工作原理时要注意区分,区分的方法:
a.看电控单元的接线端子代码及文字说明。若注明信号输入,则为开关给电控单元提供信号;若注明为控制某用电器工作,则为电控单元控制用电器的电路。
b.看电控单元内部的电路。如电控单元内部为电子开关,则为电控单元控制用电器的电路;若电控单元内部为信号接收电路,则为电控单元信号电路。
3)电控单元之间的数据传输电路。各电控单元之间往往需要传输信号,以实现数据共享及工作匹配。许多新型汽车使用网络数据传输来实现以上功能,如图1-20所示。
数据共享是指几个电控单元需要同一个信号输入装置的信号,可以由信号输入装置分别向各电控单元传输信号,也可以向一个电控单元传输信号,然后由这个电控单元通过电控单元间的信号电路传输信号。
工作匹配是指几个系统之间相互影响,如自动变速器在进行换档控制时,需要发动机电控单元匹配控制,减少喷油量并减小点火提前角,以改善换档品质。
若要由自动变速器电控单元向发动机电控单元传输换档信号,则需要在电控单元之间连接信号导线。
(3)执行器工作电路的识读 执行器是由电控单元控制进行工作的。常见的执行器有电磁阀、继电器、电动机、灯、蜂鸣器和喇叭等,如图1-21所示。执行器的电路分为电源电路和搭铁电路:当电控单元处于电源电路时,电源电路即为控制电路;当电控单元处于搭铁电路时,搭铁电路即为控制电路。
图1-20 控制单元之间的信号传输
图1-21 电子控制电路
通过电路原理图和定位图可以掌握电路原理并在车上找到各电器和导线。但在实际电路检修时,还需要其他的信息,所以在电路图后面还有文字说明及各种表格等辅助资料。常见的相关信息如下:
1)在集中控制的电子控制系统中,一个电子控制单元同时连接多个信号输入装置,控制多个执行器,在维修时需要知道各执行器分别与哪些传感器有关,这在电路图中是看不出的,需要有相应的文字资料说明。
2)对于电子控制系统,在检修时需要知道电控单元各插接端子的检测条件及数据,这可以通过对插接端子的说明来了解。
3)对于复杂的电气系统,某些车系会提供检修流程图。
4)对于仅靠电路图难以清晰表达的复杂工作原理(如电控单元之间的数据总线的数据传输),仅用图无法说明,还需专门的文字来说明。