コンピュータシステム入門
現代の車両には、車両のほぼすべてのシステムを監視または制御するコンピュータが搭載されています。多くのコンピュータシステムは、共通のセンサーからの情報を共有しています。
コンピュータは、マルチプレクシングと呼ばれるデータリンクを介して相互接続されています。一部のコンピュータは連携して車両のさまざまな側面を制御します。自動トラクションコントロールはアンチロックブレーキシステムの一部ですが、システムがホイールのスリップを検出すると、エンジンコンピュータと通信してエンジン出力を減らし、回転しているホイールにブレーキをかけることができます。システムに応じて、これらの情報を処理し、1秒間に5回から100回の意思決定を行うことができます。
エンジンコンピュータシステムは、エンジン制御モジュール（ECM）またはパワートレイン制御モジュール（PCM）と呼ばれ、さまざまな入力センサーとスイッチを使用して情報を収集します。ECMのプロセッサは、情報を使用して意思決定を行います。コンピュータは、インジェクター、ファン、ソレノイド、リレーなどの出力を制御して、さまざまなコンポーネントを動作させます。
コンピュータに関する古い格言が、今日の車両にも当てはまります：「ゴミを入れれば、ゴミが出る」。コンピュータに送信される情報に欠陥がある場合、システムは正常に動作せず、適切に機能しません。
自動車コンピュータ
コンピュータは、監視または制御するシステムに応じてさまざまなレベルの複雑さを持つ処理および制御装置です。コンピュータには、悪名高い「ブラックボックス」内にさまざまなコンポーネントが収められています。コンピュータには、システムの動作を監視し、故障コードや障害コードを設定および保存するための組み込み自己診断システムもあります。コンピュータは、メーカーと制御対象に応じて複数の名前を持つことがあります。エンジンコンピュータは、エンジン制御モジュール（ECM）、パワートレイン制御モジュール（PCM）、エンジン制御アセンブリ（ECA）、エンジン制御モジュール（MCM）、ボディ制御モジュール（BCM）、または電子制御ユニット（ECU）と呼ばれることがあります。コンピュータの主要部分は、プロセッサ、メモリ、電圧レギュレーター、アナログ-デジタルコンバーター、信号コンディショナー、および出力ドライバーです。
コンピュータメモリ
メモリは、メモリの揮発性または消去性を反映するカテゴリに分類されます。これは、情報の重要性と変更の必要性にも関係しています。
ROM（Read Only Memory）は変更できず、バッテリーが切断されても失われないメモリです。基本的なオペレーティングシステムやその他の重要な情報が含まれています。
PROM（Programmable Read Only Memory）は、工場でインストールされ、変更できないメモリです。PROMはかつて取り外し可能なチップで、変更が必要な場合は交換する必要がありました。キャタピラーは、エンジンと車両に関する特定の情報を含むパーソナリティモジュールと呼んでいました。
E-PROM（Erasable PROM）はPROMと同じ情報を持っていますが、1回または2回変更できます。
EE-PROM（Electronically Erasable PROM）はPROMと同じ情報を持っていますが、何度でも変更できます。現在、ほとんどの車両はEE-PROMを使用しています。なぜなら、無限回再プログラムできるからです。
RAM（Random Access Memory）はコンピュータのメモ帳であり、情報は常に変化しています。現在、多くの車両には、運転スタイル、センサーの最小値/最大値、アイドル速度を「学習」する能力があります。これらの情報は、コンピュータが停止するか、バッテリーが切断されるまで保持されます。電源が切れた後、これらの情報は失われる可能性があります。場合によっては、車両が「再学習」するまで、運転やアイドリングが「おかしく」なることがあります。KAM（Keep-Alive Memory）は、別の形式の揮発性メモリです。
電圧レギュレーター
コンピュータは、車両の他の部分よりも低い電圧で動作します。この記事の前半で、5ボルトのVREFについて話しました。これは、多くのセンサーに送信される5ボルトの基準電圧です。この電圧は非常に正確で安定している必要があります。そうでないと、センサーの測定値が正確になりません。一部のメーカーは0.2ボルトの変動を許容します。他のメーカーは0.04ボルトのように小さな変動を許容します。何らかの理由で電圧レギュレーターに欠陥がある場合、センサー電圧が遮断されるため、複数のセンサーに故障コードが表示される可能性があります。
A-Dコンバーター：アナログ-デジタルコンバーター
「A-D」コンバーターは、一定の電圧をデジタル数値（パルス）に変換するか、交流電圧を直流デジタル信号に変換します。コンピュータは直流デジタルであり、それ以外を理解しません。A-Dコンバーターは、コンピュータが理解できない信号を、コンピュータが使用できるものに変換する翻訳者のようなものです。コンピュータは実際には「0」と「1」またはオン/オフのバイナリコードで動作します。デジタル信号を変換するのは、アナログ信号を変換するよりもはるかに簡単です。一部の信号は低電圧であり、増幅する必要がある場合もあります。
出力ドライバー
出力ドライバーは、トランジスタを使用して、電源またはグラウンド（通常はグラウンド）を制御するために使用されます。制御対象は、インジェクターソレノイド、バルブモジュレーターソレノイド、ACリレー、ファンソレノイド、インテークヒーターリレー、スターターリレー、EGRソレノイドなど、コンピュータが制御できる多くのものがあります。トランジスタは、可動部品のない半導体リレーのようなものです。一部のエンジンコンピュータには、別個のドライバーモジュールがあります。これらの出力デバイスはコンピュータ内で最も熱を発生するため、多くのコンピュータはフィン付きデザインまたは冷却プレートを使用して熱を放散します。
メンテナンスのヒント：出力ドライバーは過電流（電流）に非常に敏感であり、ジャンパーを使用したり、誤ったテスト手順を行ったりすると簡単に焼損する可能性があります。インジェクターNo.5のドライバー不良コードがある場合、インジェクターNo.5のドライバーが焼損している可能性があります。インジェクターNo.5のソレノイドの抵抗を確認してください。低抵抗または短絡により電流が増加し、インジェクタードライバーが損傷する可能性があります。
コンピュータシステムの動作
コンピュータシステムは、入力、処理、出力の3つの領域に分けられます。コンピュータへの入力は、センサーとスイッチに関連しています。処理はコンピュータ内部で行われます。出力は、ソレノイド、インジェクター、圧力調整バルブ、リレー、指示灯などのデバイスです。
コンピュータシステムは完全に電圧で動作します。ほとんどのセンサーは、通常5ボルトの電圧信号を、0から5ボルトの間の電圧に変換します。電圧は、コンピュータによって温度、圧力、または位置として解釈されます。一部のセンサーはアナログ電圧をコンピュータに送信します。これは、一定または変化する電圧を意味します。他のセンサーはデジタルDC信号を送信します。これは、オン/オフ信号または高低信号です。技術者がスキャンツールまたはコンピュータをシステムに接続すると、温度は度単位、圧力はPSI単位、位置はパーセント単位で読み取られます。コンピュータはこれらの測定値を私たちのために翻訳しています。コンピュータは、センサー情報と他の情報をアルゴリズムに組み込み、システムを動作させるための対応方法を提供します。
コンピュータは、メモリ、プロセッサ、アナログ-デジタルコンバーター、電圧レギュレーター、プリント基板、トランジスタなどのコンポーネントの集合体であり、家庭用コンピュータとほぼ同じです。車両のコンピュータは、温度、振動、環境の変動によりはるかに多くの負荷に耐える必要があります。それにもかかわらず、車両のシステムを実行するコンピュータは非常に信頼性が高いです。
コンピュータが提供された情報から決定を下すと、ソレノイド、リレー、モーター、指示灯などのデバイスを動作させます。多くの出力デバイス回路は、回路のグラウンド側から制御されます。ほとんどのコンピュータ回路は低電流回路であるため、コンピュータはリレーを使用して高電流回路を制御できます。
例：ACクラッチコイルは高電流（10A）の電磁石です。ACクラッチは、コンピュータによってオンまたはオフにされます。コンピュータは、ACリレーコイル（ピン85および86）のグラウンド経路を制御します。これは低電流（0.15A）です。リレーコイルによって生成される磁気は、リレー内の常開接点（30から87）を閉じ、高電流をACコイルに接続します。これにより、コンピュータは低電流制御回路で高電流デバイスを制御できます。
コンピュータが問題を検出すると、 malfunctionインジケーターランプまたはMILを点灯します。これが発生すると、技術者が取得できる故障コードを保存します。回路の問題は通常、次の3つの原因のいずれかです。コンピュータ（非常に稀）、コンポーネント（40％以上）、配線（40％以上）。これは、ほとんどの場合、問題がコンポーネントまたは配線に関連していることを意味します。
温度センサー
温度センサー
温度センサーはサーミスタとも呼ばれます。内部の抵抗は温度に敏感です。抵抗周囲の温度が変化すると、抵抗値が変化します。車両で使用されるサーミスタには2つのタイプがあります。負の温度係数（NTC）は最も一般的で、正の温度係数（PTC）は車両ではほとんど使用されません。
NTCサーミスタは、温度が下がると抵抗が増加し、温度が上がると抵抗が減少します。抵抗と温度は反対方向に変化します。
PTCサーミスタは、温度が上がると抵抗が増加し、温度が下がると抵抗が減少します。抵抗と温度は同じ方向に変化します。
コンピュータは5ボルトの電圧をセンサーに送信し、電圧を監視します。
センサーには2本の線があります：5ボルト線とアース線。
センサーには、センサーの抵抗に接続する2本のピンがあります。
センサーが正しく読み取るためには、回路が完全である必要があります。5ボルトまたはアース線に問題がある場合、センサーは正しく読み取れません。これは通常、約-36°Fの温度読み取り値を与えます。これは明らかな証拠であり、センサー回路が開回路です。
センサーは、検出する空気または流体の温度にさらされている必要があります。
NTCサーミスタは、以下の温度測定などに使用されます：
エンジン冷却液温度またはECT
周囲空気温度センサーまたはAAT
マニホールド空気温度またはMAT
トランスミッション油温またはTOT
エンジンアクスル温度
燃料温度またはFTS
ポテンショメーター
最も一般的なポテンショメーターは、スロットルボディまたはアクセルペダルにあるスロットル位置センサーです。
ポテンショメーター
ポテンショメーターは位置センサーです。最も人気のあるポテンショメーターは、アクセルペダルのスロットル位置センサーです。このセクションでは、最も一般的であるため、スロットル位置センサー（TPS）またはアクセルペダル位置センサーまたは電子ペダルの例を使用します。
注：多くのガソリンエンジンでは、TPSはエンジンのスロットルボディにあります。電子スロットルまたは電子ディーゼルエンジンでは、TPSはアクセルペダルにあります。
TPSは3線接続を使用します。
5ボルトの基準電圧またはVREFがコンピュータからセンサーに送信されます。
アース回路は、シャーシアースまたはコンピュータを介したアースです。
信号線は、センサーの走査アームがセンサーの抵抗をなぞるときの0から5ボルトの可変電圧です。
5ボルトVREFはセンサーの供給電圧です。この5ボルトは他のセンサーと共有される可能性があります。これは、この回路の問題が複数のセンサーに影響を与える可能性があることを意味します。
アース回路は、抵抗を介してアースへの5ボルト回路を完成させます。アースも他のセンサーと共有される可能性があります。
信号線は、抵抗全体の電圧降下を測定する電圧計のようなものです。アイドリング時またはペダルが解放された位置では、電圧は低電圧読み取り値で、通常0.5から1.0ボルトです。
全開またはWOTでは、電圧は高く、4.5から4.8ボルトです。
信号線の電圧が0または5ボルトの場合、TPSは通常故障コードを設定します。信号がこれらの極値に達することは決してありません。
ペダルが押し込まれると、電圧は最小値の約0.5ボルトから約4.8ボルトまで増加します。初期のTPSセンサーは調整可能でしたが、後期のTPSセンサーでは、コンピュータが最小および最大電圧を「学習」しました。スキャンツールまたはPCを使用すると、通常、スロットル位置は0％から100％です。