博世MotronicM13系統(tǒng)淺析

1、系統(tǒng)淺析大連楊寶玉博世（BOSCH）Motrnic系統(tǒng)在電子燃油噴射系統(tǒng)中極具代表性，國內(nèi)生產(chǎn)的大部分車型采用的都是博世電子噴 射系統(tǒng)。絕大部分電子燃油噴射系統(tǒng)相關(guān)資料介紹的僅僅 是外部線路連接圖，而對于 ECU 內(nèi)部構(gòu)成情況，很少有資 料描述，歸結(jié)其原因大致有兩個(gè)：其一，ECU 電路圖紙本 身就是一種絕密資料，因此不對外公布；其二，各種專用 元器件的應(yīng)用及多層線路板技術(shù)的發(fā)展為從硬件上還原線路原理圖帶來了相當(dāng)大的困難。作為汽車維修工作人員，了解ECU的組成及工作原理無疑會對工作有著很大的幫助。 這里以筆者收集得到的博世 Motronic M1.3電路圖為例，對 ECU 的構(gòu)成、各元件功用進(jìn)行

2、闡述。并結(jié)合外部線路，由 表及里，掀開 ECU 的神秘面紗。圖1、圖2為德國寶馬汽車早期所采用的Motronic M1.3 系統(tǒng)電子控制單元的內(nèi)部原理圖。 博世在寶馬 Motronic M1.3系統(tǒng)中，其核心器件是SIMENS公司的 SAB80C515， SAB80C515/SAB80C535，是SIEMENS 公司生產(chǎn)的 8 位 CMOS 單片機(jī)，如圖 3 所示，和國內(nèi)普遍 應(yīng)用的 MCS-51系列單片機(jī)不同的是，它具有更強(qiáng)的性能。 其中 S AB80C515/80C515-16 帶有工廠掩膜 ROM ，而 SAB80C535/80C535-16需要外部擴(kuò)充ROM。其共同特征如下: 8K 8

3、 片載程序存儲器（僅對于 SAB80C515） 256 8 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 6 個(gè) 8 位并行輸入 / 輸出口 1 個(gè)數(shù)字 / 模擬信號輸入口 全雙工串行通信口 4 種操作模式，可變波特率 3 個(gè) 16 位定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 A/D 轉(zhuǎn)換器，8 路復(fù)用模擬信號輸入口，可編程參 考電壓 16 位看門狗定時(shí)器 高靈活性的重載、捕獲、比較能力 布爾運(yùn)算 12 個(gè)矢量中斷，4 個(gè)中斷優(yōu)先級 1 s 指令周期，采用 12MHz 時(shí)鐘 4 s 乘、3 s 除 外部程序 / 數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 128KB 空閑、掉電模式 兩種溫度范圍可選擇 070（采用12、16、20MHz時(shí)鐘）和 -4085（采用 12、

4、16MHz） 向后兼容 SAB8051 功能等同 SAB80515 P-LCC68、P-MQFP-80 封裝形式更節(jié)省空間 在圖1中，只讀存儲器S701作為SAB80C515（S700）的擴(kuò)展程序存儲器，構(gòu)成 16K ROM，同樣 S703 作為擴(kuò) 展數(shù)據(jù)存儲器，以此來彌補(bǔ)微處理器本身程序存儲器和 數(shù)據(jù)存儲器空間的不足，這樣做的好處是程序可以根據(jù) 需要進(jìn)行調(diào)整，避免工廠掩膜后 ROM內(nèi)容無法更改的狀 況。只讀存儲器（ROM）S701 數(shù)據(jù)線 D0D7 直接與微處 理器S700的P0口連接，數(shù)據(jù)線經(jīng)上拉電阻連接到5V電源。 同時(shí) P0口還直接連接到數(shù)據(jù)存儲器S703的D0D7、S702 的 BU

5、S 口。S701 的高位地址線 A8A14 直接同 S700 的 P2 口連 接，而低 8 位地址線 A0A7 并沒有直接連接到 S700 上， 而是連接到 S702的 P3口。在這里，S702的這種接法用以 實(shí)現(xiàn)地址鎖存器的功能，解決了P0口地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的問 題。S700 輸出的地址信號低 8 位經(jīng)過 S702 鎖存，高 7 位 直接輸出到 S701，同樣，對于數(shù)據(jù)存儲器（RAM）S703也 是一樣。8 根數(shù)據(jù)線每次可完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，15 根 地址線，可實(shí)現(xiàn)215=32768字節(jié)即32K（32768/1024=32） 的程序存儲空間尋址。實(shí)際采用的 ROM芯片存儲容量的 大小依據(jù)程

6、序的多少而定，對于數(shù)據(jù)存儲器S703來講， A0A12 計(jì) 13 根地址線，可實(shí)現(xiàn) 213=8192 字節(jié)即 8K 數(shù) 據(jù)存儲空間尋址。CS 作為片選信號，當(dāng)此線為低電平時(shí)，S701 被選中，OE 作為讀、寫允許控制線，低電平時(shí)有效。S703 的用法與之類似。OE、WR 用來決定 RAM 芯片處在讀或?qū)懙臓顟B(tài)，二者均為低電平有效，CS為芯片選中信號，低電平時(shí)有效，S701與 S703的片選信號均出自S550BOSCH 30106專用芯片，S550在完成片選信號輸出的同時(shí)， 已經(jīng)對芯片的地址進(jìn)行了譯碼。S800、S801作為開關(guān)（數(shù)字）信號輸入緩沖電路。與 發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的開關(guān)（數(shù)字）信號輸

7、入到ECU中，包 括空調(diào)請求信號、停車 / 空擋信號、節(jié)氣門全閉信號、壓 縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信號、點(diǎn)火提前角信號等。經(jīng)S800、S801緩沖后 送入S702可編程并行口擴(kuò)展芯片，CPU經(jīng)數(shù)據(jù)總線讀取外 部相關(guān)開關(guān)的狀態(tài)，了解發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件，包括負(fù)荷、工 況等及時(shí)對點(diǎn)火和噴油進(jìn)行調(diào)整，以保證發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)處 于最佳狀態(tài)。發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、空氣流 量傳感器這幾個(gè)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性模擬信號，經(jīng)阻容元 件緩沖后，直接送入 CPU 的 8 路復(fù)用模擬 / 數(shù)字信號輸入 口，在 CPU 內(nèi)部直接完成 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量后參與運(yùn)算、處理。S600 作為 BOSCH 的專用芯片，內(nèi)部

8、零件號為 30015， 在一個(gè)芯片的內(nèi)部同時(shí)完成幾個(gè)功能，第一，完成發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速的運(yùn)算處理，處理后一方面送CPU，另外經(jīng)17 腳 輸出，送入儀表，用以顯示發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速；第二，完成 氧傳感器信號接口功能，氧傳感器作為一個(gè)特殊元件， 其輸出電壓的變化反映出空燃比的大小，為使其正常工 作，需要專用電路接口，而30015內(nèi)部集成有這種功能。同時(shí) S600（30015）還完成串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換任務(wù)，用 來同外部設(shè)備（掃描儀）進(jìn)行連接，讀取 ECU 中儲存的 故障碼，測量車輛運(yùn)行中主要元件的數(shù)據(jù)流，MCU 的 串行接口無法同診斷設(shè)備直接相連接，必須要進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，把 MCU 的串行通信信號轉(zhuǎn)換成為汽車通信的標(biāo)準(zhǔn)

9、格式。S300作為ECU內(nèi)部數(shù)字電路電源供應(yīng)電路，輸出兩路5V直流電壓，在保證輸出穩(wěn)定電壓的同時(shí)，具有軟啟動功部號碼為 30080 4192/BA560.1，外形如圖 5 所示，芯片后面的鋁片即為散熱片，在圖5中的芯片是負(fù)責(zé)驅(qū)動怠速 電機(jī)和電磁閥的S450，噴油器驅(qū)動芯片S400在線路板的 另外一側(cè)。 能，RES 為控制端。S220（LM2903）為一對比較器，與外圍阻容元件一起構(gòu)成上電復(fù)位及電源異常復(fù)位電路。 S702（TA13255）為可編程并行 I/O 接口，前面已經(jīng)提到的是，配合 MCU 完成訪問外部存儲器時(shí)低 8 位地址信 號的鎖存，同時(shí)接收開關(guān)（數(shù)字）信號的輸入，擴(kuò)展 MCU 資源

10、。S450 為 BOSCH 的功率半導(dǎo)體器件，在此完成怠速 電機(jī)控制、炭罐凈化電磁閥控制、燃油泵繼電器控制、 發(fā)動機(jī)故障燈控制等功能。其輸入端直接同內(nèi)部端口 相連，因驅(qū)動電機(jī)、電磁閥等需要較大驅(qū)動電流，所以 此種芯片一般帶有較大散熱片。芯片背面的金屬部分 直接同散熱片相接觸，可以將芯片本身在工作過程中 產(chǎn)生的熱量通過散熱片帶走，從而降低自身溫度，保證 正常工作。同樣 S400 與S450 結(jié)構(gòu)、功能、型號完全相同，不同 的是所控制的對象不同，S400 將元件自身提供的 6 路輸入、輸出，分成兩組，即輸入 E1、E2、E3 連到一起，輸出 A1、A2、A3 連到一起；E4、E5、E6 連到一起，

11、A4、A5、 A6 連到一起。這樣并接的作用是可以提供更大的驅(qū)動電 流，因?yàn)檫@時(shí)是用于噴油器的驅(qū)動。因車型的不同，可能 需要驅(qū)動 4 個(gè) /6 個(gè) /8 個(gè)噴油器，在 Mortnic M1.3 系統(tǒng) 中，采用分組噴射形式，這樣每組要驅(qū)動的噴油器數(shù)量為2 個(gè) /3 個(gè) /4 個(gè)，因此需要更大的驅(qū)動電流，這樣連的目 的就在于此。BOSCH Motronic1.3實(shí)物如圖4所示。在圖4 中，左邊的S400和右邊的S450就是我們前面 介紹的電機(jī)、電磁閥、噴油器驅(qū)動用的芯片，BOSCH 內(nèi)線路板圖與電路原理圖紙對照著看，可以讓我們更清楚的認(rèn)識每個(gè)元件，包括元件外部形狀，封裝形式，在 電路板上的具體位置，這樣不僅有利于了解電腦的內(nèi)部 構(gòu)成，而且對于分析線路，進(jìn)而做到維修故障都是大有 益處的。通過前面對于BOSCH Motronic M1.3系統(tǒng)電路原 理的分析，使得我們對汽車電子控制單元有了更新的 認(rèn)識，那種神秘感隨著我們對其了解的逐漸深入而減 弱了。圖6是Motronic 系統(tǒng)外部線路圖，把內(nèi)部圖同外 部圖貫穿起來看，對線路的理解會進(jìn)一步加強(qiáng)，因?yàn)檫@ 時(shí)候你會清楚的看到各個(gè)傳感器的連接情況，從外至