簡(jiǎn)論新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文

　　引言

　　電控噴射技術(shù)是現(xiàn)代摩托車實(shí)現(xiàn)高效燃燒和清潔排放的最簡(jiǎn)捷的措施之一,國(guó)外大排量豪華型摩托車上早已廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)和主要摩托車生產(chǎn)企業(yè)在摩托車電噴系統(tǒng)領(lǐng)域里也進(jìn)行了大量的研究與開發(fā)工作。天津摩托車技術(shù)中心成功開發(fā)了摩托車電控噴射系統(tǒng)———MicroEMS。新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)是MicroEMS系統(tǒng)開發(fā)過程中的一個(gè)重要的工具。該系統(tǒng)可以為電控單元ECU調(diào)試、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控,以及確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作提供所需參數(shù)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和ECU控制參數(shù)的實(shí)時(shí)采集,數(shù)字化、圖形化的實(shí)時(shí)顯示,保存數(shù)據(jù),離線數(shù)據(jù)回放,在線修改電控單元控制參數(shù)。該系統(tǒng)的建立大大縮短了電控系統(tǒng)的開發(fā)周期,減小了匹配實(shí)驗(yàn)工作量,降低了開發(fā)成本。

　　本文分別從硬件配置及軟件實(shí)現(xiàn)等方面介紹新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

　　1新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)的硬件配置

　　1.1新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)在原有的電控系統(tǒng)基礎(chǔ)上加裝了串行通訊模塊,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與電控單元ECU之間的串行通訊。根據(jù)雙方的通訊協(xié)議,由上位機(jī)發(fā)送控制指令到ECU,ECU根據(jù)上位機(jī)指令分別進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)、修改執(zhí)行器控制參數(shù)等操作,達(dá)到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化匹配。

　　1.2串行通訊模塊的設(shè)計(jì)

　　串行通訊模塊采用RS-232通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與電控單元ECU的通訊。電控單元采用8位單片機(jī),它所提供的異步收發(fā)器USART可以與PC機(jī)等外圍設(shè)備進(jìn)行全雙工異步通訊。單片機(jī)采用TTL電平,上位機(jī)采用RS-232電平,為了兩者正常通訊,串行通訊模塊的主要任務(wù)就是進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用MAX232芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平。為了提高抗干擾能力,同時(shí)加入了光電耦合器來隔離輸入的干擾信號(hào)。

　　2新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1串行通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)中,電控單元ECU控制程序采用匯編語言編寫,上位機(jī)控制程序采用VB6.0編寫。為了保證雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼�確性和同步性,系統(tǒng)制定了串行通訊協(xié)議。具體方法是:由上位機(jī)首先發(fā)送控制命令字到ECU,ECU收到命令字后立刻將其返回到上位機(jī),上位機(jī)判斷與控制命令完全吻合后,再進(jìn)行具體控制參數(shù)的'發(fā)送。一旦不吻合,上位機(jī)發(fā)出報(bào)警指示,此次通訊就不再繼續(xù)進(jìn)行,直到通訊正常為止。

　　采用上述通訊協(xié)議的好處在于,一旦上位機(jī)與控制單元ECU之間通訊握手失敗,通訊會(huì)立刻中斷。錯(cuò)誤指令不會(huì)發(fā)送到ECU,ECU仍然執(zhí)行原有的控制參數(shù)。這樣就避免了發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)橥ㄓ嵤��?而無法正常工作。

　　根據(jù)系統(tǒng)的要求,串行通訊協(xié)議設(shè)置了不同的上位機(jī)控制字。根據(jù)控制字,ECU分別執(zhí)行如下操作:發(fā)送系統(tǒng)參數(shù)、修改起動(dòng)工況參數(shù)、修改怠速工況參數(shù)、修改MAP工況參數(shù)、修改噴射時(shí)刻等。

　　2.2新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)功能及軟件實(shí)現(xiàn)

　　1)參數(shù)實(shí)時(shí)采集與顯示功能

　　新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)使用VisualBasci6.0軟件編寫而成。利用VB6.0的MSComm控件與控制單元實(shí)現(xiàn)串行通訊。執(zhí)行參數(shù)采集功能時(shí),上位機(jī)發(fā)送控制字到控制單元,控制單元收到命令字并與上位機(jī)“握手”成功后,立即向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。上位機(jī)接到數(shù)據(jù)包后,將其按順序分別顯示到相應(yīng)數(shù)據(jù)框內(nèi)。運(yùn)用Frame控件,系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分類,使顯示更加一目了然。

　　顯示區(qū)可以分為:①傳感器數(shù)據(jù)區(qū):記錄了各種傳感器的實(shí)時(shí)采樣值。②運(yùn)行工況區(qū):記錄了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式、節(jié)氣門開度值及轉(zhuǎn)速等工況參數(shù)。③控制量顯示區(qū):噴油脈寬、點(diǎn)火提前角及氧傳感器濃稀信號(hào)值等控制參數(shù)。④噴油MAP、點(diǎn)火MAP計(jì)算區(qū):監(jiān)測(cè)ECU控制軟件內(nèi)部是否正確查取MAP圖。

　　該系統(tǒng)還利用ActiveX控件,將工況參數(shù)圖形化顯示(如設(shè)置了虛擬的轉(zhuǎn)速表盤、開度表盤、缸頭溫度計(jì)、進(jìn)氣溫度計(jì)、電池電壓表盤等),使用戶能夠更加直觀地了解當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況和控制單元的控制情況。

　　2)多參數(shù)實(shí)時(shí)在線圖形顯示功能

　　系統(tǒng)執(zhí)行此功能時(shí),自動(dòng)調(diào)出多參數(shù)曲線繪制界面。多參數(shù)實(shí)時(shí)在線顯示功能是將多個(gè)參數(shù)以曲線的形式同步顯示出來。系統(tǒng)設(shè)置了8個(gè)可以顯示的參數(shù):節(jié)氣門開度、缸頭溫度、進(jìn)氣真空度、Lambda電壓、電池電壓、噴油脈寬、點(diǎn)火提前角和轉(zhuǎn)速。橫坐標(biāo)為采樣時(shí)間,縱坐標(biāo)根據(jù)各個(gè)參數(shù)單位而定。在同一界面繪制多條參數(shù)曲線,不但可以觀察各個(gè)參數(shù)自身的變化趨勢(shì),還可以對(duì)各參數(shù)進(jìn)行比對(duì),分析它們之間的相互關(guān)系,有利于控制策略的制定。此功能利用了VB6.0的ActiveX控件和WindowsAPI函數(shù)。

　　3)參數(shù)在線修改功能

　　參數(shù)的在線修改是新型電控發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)的重要功能之一。它也是利用MSComm控件實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況,利用Frame控件將參數(shù)修改區(qū)分成3部分:修改MAP參數(shù)區(qū)、修改怠速參數(shù)區(qū)、修改起動(dòng)參數(shù)區(qū)。分類的工況參數(shù)修改區(qū),可以方便地對(duì)不同工況的點(diǎn)火提前角和噴射脈寬分別進(jìn)行修改,根據(jù)排放指標(biāo)、燃油消耗率及動(dòng)力性輸出要求等挑選最優(yōu)參數(shù),通過ECU輸出到供油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)。

　　4)數(shù)據(jù)保存功能

　　開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)保存功能,可以將某一時(shí)段的數(shù)據(jù)保存下來。例如臺(tái)架試驗(yàn)中,為了觀測(cè)怠速時(shí)刻的參數(shù)變化情況,可以在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速的時(shí)刻進(jìn)行記錄,結(jié)束怠速時(shí)停止記錄。這樣系統(tǒng)只記錄了有效時(shí)刻的參數(shù),大大節(jié)省了后期分析數(shù)據(jù)所用的時(shí)間。此功能的實(shí)現(xiàn)利用了VB中的ADOData控件。ADOData控件可以使用戶快速地創(chuàng)建一個(gè)到數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接。按照事先設(shè)定的順序?qū)��?shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中,供以后參考和使用。

　　5)數(shù)據(jù)回放

　　為了對(duì)前期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,需要從指定數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出所需參數(shù),按照順序顯示出來。數(shù)據(jù)的回放可以根據(jù)需要分別進(jìn)行數(shù)字化回放(在主程序界面顯示)及圖形化回放(在多參數(shù)繪制界面顯示)。

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