發(fā)動(dòng)機ECU測試系統的開(kāi)發(fā)

電子控制單元ECU(Electronic Control Unit)，又稱(chēng)“行車(chē)電腦”、“車(chē)載電腦”等。從用途上講則是汽車(chē)專(zhuān)用微機控制器，也叫汽車(chē)專(zhuān)用單片機。它和普通的單片機一樣，由微處理器(CPU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入，輸出接口(I／O)、模數轉換器(A／D)以及整形、驅動(dòng)等大規模集成電路組成。

電子控制單元的功用是根據其內存的程序和數據對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進(jìn)行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量。電控單元由微型計算機、輸入、輸出及控制電路等組成。

在電子控制單元中CPU是核心部分，它具有運算與控制的功能，發(fā)動(dòng)機在運行時(shí)，它采集各傳感器的信號，進(jìn)行運算，并將運算的結果轉變?yōu)榭刂菩盘?，控制被控對象的工作。它還實(shí)行對存儲器(ROM、RAM)、輸入／輸出接口(I／O)和其它外部電路的控制；存儲器ROM中存放的程序是經(jīng)過(guò)精確計算和大量實(shí)驗取的數據為基礎，這個(gè)固有程序在發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，不斷地與采集來(lái)的各傳感器的信號進(jìn)行比較和計算。把比較和計算的結果控制發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火、空燃比、怠速、廢氣再循環(huán)等多項參數的控制。

電子控制單元是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的核心部件，其軟硬件的可靠性將直接影響發(fā)動(dòng)機運行的穩定性、排放性和車(chē)輛行駛的安全性，因此，ECU的性能檢測至關(guān)重要。ECU的檢測系統是將計算機仿真技術(shù)與汽車(chē)檢測技術(shù)相結合，實(shí)現發(fā)動(dòng)機ECU工作環(huán)境的仿真模擬以及各輸出信號的采集與分析。

其信號模擬部分可用于汽車(chē)的故障檢測，在懷疑某個(gè)傳感器出現故障時(shí)，可用ECU模擬系統相關(guān)信號代替原傳感器信號，檢測故障是否消失，并判斷故障所在。此外，還可進(jìn)行ECU工作狀況的檢查以及學(xué)習ECU在發(fā)動(dòng)機不同工況下對噴油和點(diǎn)火的控制方式。

1 系統硬件設計

發(fā)動(dòng)機ECU測試系統可以根據需要模擬不同轉速下的曲軸位置信號，冷卻液溫度信號、進(jìn)氣溫度信號、空氣流量信號、節氣門(mén)位置信號、氧傳感器信號等，并將這些信號輸入真車(chē)發(fā)動(dòng)機ECU，再采集ECU輸出給執行器的信號并加以分析。如圖1所示。

控制器由飛思卡爾(Freescale)公司的MC9SDG128微控制器擔任，該16位控制器擁有豐富的I／O接口以及SCI／SPI／IIC等總線(xiàn)控制器，操作信號通過(guò)串行接口發(fā)送和接收。MC9S12系列單片機是MC68HC12系列單片機的更新替代產(chǎn)品。這種單片機的中央處理器CPU12由以下三部分組成：算術(shù)邏輯單元ALU、控制單元和寄存器組。CPU外部總線(xiàn)頻率為8 MHz，內部運算速度可達25 MHz。尋址方式有16種。內部寄存器組中的寄存器、堆棧指針和變址寄存器均為16位。它具有很強的高級語(yǔ)言支持功能。

電源管理電路需產(chǎn)生+5 V以及±12 V穩定電壓，為降低成本電源部分采用線(xiàn)性工頻變壓器，輸出端分別經(jīng)LM7812、LM7805和LM7912分別將電壓穩壓至+12V、+5V和-12V。

數控電位器采用的是X95840，它是InterSil公司出產(chǎn)的低噪聲、低功耗、兩線(xiàn)制8位數控電位器。DAC變換器采用的是AD5624，它是Anal-og Device公司12位效模轉換器，最高頻率可達5 MHz。運算放大器采用的是AD824，它是將DAC輸出的四路0～5 V電壓放大至-12～+12 V。

系統產(chǎn)生的信號需要經(jīng)過(guò)電平變換，轉換成RS-232電平，與計算機通信。這里采用MAX3232為核心電平變換電路。其原理圖如圖2所示。

2 系統軟件設計

本系統的編寫(xiě)和調試采用的是Microsoft公司的VisualC++軟件。Visual C++因其擁有方便易用的AppWizard、ClassWizard和豐富的可視化資源編輯工具，成為人機對話(huà)界面設計中使用最廣泛的平臺之一。Visual C++擁有強大的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在此環(huán)境中用戶(hù)可以方便的進(jìn)行項目管理、編寫(xiě)C++源程序、編譯、改錯，更重要的是，Visual C++還提供了一套MFC(Microsoft Foundation Classes)的程序類(lèi)庫。

其控制流程如圖3所示。