淺談車用發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的開發(fā)

【摘 要】我國(guó)科技發(fā)展水平逐漸提高，電控系統(tǒng)在先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用下逐漸完善，完善后的電控系統(tǒng)應(yīng)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)，這不僅能夠優(yōu)化汽車性能，而且還會(huì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展、優(yōu)化車用發(fā)電機(jī)應(yīng)用效果。本文首先對(duì)車用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)做了基本介紹，然后分析了ECU電控單元硬件和軟件設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動(dòng)機(jī)；電控系統(tǒng)；電控單元

車用發(fā)電機(jī)性能受電控系統(tǒng)影響較大，電控系統(tǒng)又由電控單元構(gòu)成，因此，從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面分析電控單元，能夠促進(jìn)電控單元進(jìn)一步開發(fā)，有利于提升車用發(fā)電機(jī)質(zhì)量。本文針對(duì)車用發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元開發(fā)這一論題展開分析，具有一定的探究意義，具體分析如下。

一、車用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)基本介紹

（一）組成

電噴系統(tǒng)主要由四部分組成，第一部分即供氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要針對(duì)汽油燃燒空氣量進(jìn)行測(cè)量分析，它由穩(wěn)壓箱、節(jié)氣門體、空氣壓力傳感器、空氣閥以及空氣濾清器組成；第二部分即點(diǎn)火系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠在特定時(shí)間點(diǎn)燃混合氣，組成部分主要有點(diǎn)火模塊、火花塞和線圈；第三部分即供油系統(tǒng)，具體包括壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、汽油管、汽油濾清器等部分，其中，壓力調(diào)節(jié)器主要對(duì)供油系統(tǒng)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，同時(shí)，噴油量受通電時(shí)間影響較大；第四部分即控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫度傳感器、凸輪相位傳感器、水溫傳感器、爆震傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、ECU、壓力傳感器、氧傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器組成，該系統(tǒng)主要在分析數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，確定點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間和噴油量。

（二）原理

司機(jī)控制進(jìn)氣量時(shí)主要借助節(jié)氣門設(shè)備，節(jié)氣門角度大小主要由傳感器進(jìn)行信息檢測(cè)，檢測(cè)完成后，將檢測(cè)信息傳送到電噴傳感器，借此控制噴油量，完成混合氣的有效融合。車用發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，噴油量的多少主要由控制系統(tǒng)決定，在此期間，控制系統(tǒng)還受空氣流量影響。此外，控制軟件還能對(duì)傳感器信號(hào)全面監(jiān)督，以此分析異常，并對(duì)異?，F(xiàn)象具體記錄，以便為后續(xù)故障診斷提供依據(jù)。

EPU裝置主要負(fù)責(zé)信號(hào)接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)狀態(tài)分析和信號(hào)輸出，七種輸入信號(hào)包括爆震信號(hào)、進(jìn)氣溫度信號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)、負(fù)荷信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、氧傳感器信號(hào)[1]。

二、ECU電控單元硬件和軟件設(shè)計(jì)

（一）硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中所應(yīng)用到的技術(shù)類型為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，該技術(shù)英文簡(jiǎn)稱為EDA，該技術(shù)應(yīng)用功能豐富，能夠大大提升設(shè)計(jì)效率。硬件設(shè)計(jì)期間所遵循的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：獨(dú)立性，主要針對(duì)先進(jìn)技術(shù)有效引進(jìn)，堅(jiān)持創(chuàng)造性開發(fā)原則；冗余設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式能夠促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；兼容性，設(shè)備接口應(yīng)適用于外國(guó)同類產(chǎn)品。

單機(jī)片：所選單機(jī)片型號(hào)為XC1671CI-16F40，應(yīng)用性能較高、兼容性良好（CI66結(jié)構(gòu)），在汽車領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。性能指標(biāo)具體為：76個(gè)中斷源15個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)，采樣率達(dá)到48ns；外部存儲(chǔ)空間14MB；最多有102個(gè)一般的I/O口線。

基本設(shè)計(jì)：由于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為了提高系統(tǒng)適用性，存儲(chǔ)器適當(dāng)拓展，F(xiàn)lash內(nèi)存增加了1兆。CPU晶振內(nèi)存選為15M，振蕩器由兩部分組成，第一部分即外接晶振，第二部分為皮爾斯振蕩器，振蕩器輸出15M方波信號(hào)，通過(guò)片內(nèi)鎖相環(huán)（PLL）3倍頻后饋送給CPU，形成38M的CPU主時(shí)鐘。與此同時(shí)，復(fù)位電路堅(jiān)持冗雜設(shè)計(jì)模式，以此增加設(shè)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定性，避免外界干擾。

電源設(shè)計(jì)：相關(guān)元件以及主芯片是主要組成部分；內(nèi)核電源主要由外圍邏輯和內(nèi)核組成；傳感器電源電壓為5伏，同樣對(duì)其進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。

輸入通道：AD轉(zhuǎn)換器針對(duì)輸入信號(hào)有效處理，完成數(shù)字量轉(zhuǎn)換后，再對(duì)其進(jìn)行CPU處理。

輸出通道：主要針對(duì)點(diǎn)火信號(hào)和噴油信號(hào)針對(duì)性處理，合理控制點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間以及噴油量，優(yōu)化設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路能夠?yàn)檐囉冒l(fā)動(dòng)機(jī)奠定良好的硬件基礎(chǔ)。

通訊接口：優(yōu)化設(shè)計(jì)通訊接口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，受單機(jī)片型號(hào)影響，僅設(shè)計(jì)通訊驅(qū)動(dòng)電路即可。CAN收發(fā)器和RS2333分別選用TLE6251和MAX231A。

（二）軟件設(shè)計(jì)

模塊化分層結(jié)構(gòu)：首先，開發(fā)模塊化軟件，以此豐富軟件功能、提升軟件清晰性、處理系統(tǒng)錯(cuò)誤、優(yōu)化軟件配置。與此同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)降低耦合度，以此降低模塊間的影響，促進(jìn)模塊獨(dú)立運(yùn)行。此外，有利于縮短軟件開發(fā)時(shí)間，優(yōu)化開發(fā)質(zhì)量。然后，軟件系統(tǒng)逐層開發(fā)。由于系統(tǒng)軟件越來(lái)越復(fù)雜，針對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇適合的軟件算法，實(shí)施分層的設(shè)計(jì)原則，以此降低軟件設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度，以此提升設(shè)計(jì)效率。最后，分層編程模型。根據(jù)上述軟件模塊化設(shè)計(jì)思想，以此為引導(dǎo)構(gòu)建分層軟件模型，模型主要為五層，第一層即物理層（ECU硬件）；第二層為硬件抽象層；第三層為操作（實(shí)時(shí)）系統(tǒng)層；第四層為應(yīng)用支持層，又被稱為功能子程序?qū)?；第五層為?yīng)用層，又被稱為控制策略層。

控制策略：首先，針對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)、模擬量輸入信號(hào)和凸輪相位信號(hào)分別按照相關(guān)設(shè)計(jì)程序予以整合、處理。其次，負(fù)荷計(jì)算。即針對(duì)進(jìn)氣壓力全面采集，查表可知質(zhì)量數(shù)值，并存儲(chǔ)于內(nèi)存中。然后，噴油控制。根據(jù)車用發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際需要應(yīng)用運(yùn)轉(zhuǎn)控制、啟動(dòng)控制、斷油控制等方式。最后，點(diǎn)火控制。針對(duì)影響因素具體分析，以此為基礎(chǔ)，選擇適合的控制模式，同時(shí)，合理控制接通角[2]。

三、結(jié)論

綜上所述，在了解車用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)基本組成和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)電控單元從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)角度予以分析，這不僅能夠促進(jìn)電控單元開發(fā)、優(yōu)化電控系統(tǒng)，而且有利于提升車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)用性能。此外，我國(guó)汽車行業(yè)也會(huì)得到先進(jìn)技術(shù)支持，這對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：林偉慶（1979.9-），男，漢族，籍貫：廣東省英德市，在職于深圳國(guó)創(chuàng)名廚商用設(shè)備制造有限公司，研究方向：電器電控開發(fā)，電子器件選型，電磁灶，燒烤爐等電控研究開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅光，王道靜，劉凱.車用電控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火能量測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)[N].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，05：748-752.

[2]內(nèi)山薫，彭惠民.用于檢測(cè)空氣質(zhì)量流量的車用空氣流量傳感器的開發(fā)[J].國(guó)外內(nèi)燃機(jī)，2015，02：47-50.