簡(jiǎn)論新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統的設計與實(shí)現論文
引言
電控噴射技術(shù)是現代摩托車(chē)實(shí)現高效燃燒和清潔排放的最簡(jiǎn)捷的措施之一,國外大排量豪華型摩托車(chē)上早已廣泛應用。國內的研究機構和主要摩托車(chē)生產(chǎn)企業(yè)在摩托車(chē)電噴系統領(lǐng)域里也進(jìn)行了大量的研究與開(kāi)發(fā)工作。天津摩托車(chē)技術(shù)中心成功開(kāi)發(fā)了摩托車(chē)電控噴射系統———MicroEMS。新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統是MicroEMS系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要的工具。該系統可以為電控單元ECU調試、發(fā)動(dòng)機狀態(tài)監控,以及確保發(fā)動(dòng)機正常工作提供所需參數。能夠實(shí)現對發(fā)動(dòng)機運行參數和ECU控制參數的實(shí)時(shí)采集,數字化、圖形化的實(shí)時(shí)顯示,保存數據,離線(xiàn)數據回放,在線(xiàn)修改電控單元控制參數。該系統的建立大大縮短了電控系統的開(kāi)發(fā)周期,減小了匹配實(shí)驗工作量,降低了開(kāi)發(fā)成本。
本文分別從硬件配置及軟件實(shí)現等方面介紹新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統的設計與實(shí)現。
1新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統的硬件配置
1.1新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統的硬件結構
該系統在原有的電控系統基礎上加裝了串行通訊模塊,實(shí)現上位機與電控單元ECU之間的串行通訊。根據雙方的通訊協(xié)議,由上位機發(fā)送控制指令到ECU,ECU根據上位機指令分別進(jìn)行傳輸數據、修改執行器控制參數等操作,達到對發(fā)動(dòng)機的優(yōu)化匹配。
1.2串行通訊模塊的設計
串行通訊模塊采用RS-232通訊協(xié)議實(shí)現上位機與電控單元ECU的通訊。電控單元采用8位單片機,它所提供的異步收發(fā)器USART可以與PC機等外圍設備進(jìn)行全雙工異步通訊。單片機采用TTL電平,上位機采用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)行電平轉換。本系統采用MAX232芯片將TTL電平轉換成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(lái)隔離輸入的干擾信號。
2新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統軟件的設計與實(shí)現
2.1串行通訊協(xié)議的設計
本系統中,電控單元ECU控制程序采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),上位機控制程序采用VB6.0編寫(xiě)。為了保證雙方數據傳輸的正確性和同步性,系統制定了串行通訊協(xié)議。具體方法是:由上位機首先發(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,上位機判斷與控制命令完全吻合后,再進(jìn)行具體控制參數的'發(fā)送。一旦不吻合,上位機發(fā)出報警指示,此次通訊就不再繼續進(jìn)行,直到通訊正常為止。
采用上述通訊協(xié)議的好處在于,一旦上位機與控制單元ECU之間通訊握手失敗,通訊會(huì )立刻中斷。錯誤指令不會(huì )發(fā)送到ECU,ECU仍然執行原有的控制參數。這樣就避免了發(fā)動(dòng)機因為通訊失敗,而無(wú)法正常工作。
根據系統的要求,串行通訊協(xié)議設置了不同的上位機控制字。根據控制字,ECU分別執行如下操作:發(fā)送系統參數、修改起動(dòng)工況參數、修改怠速工況參數、修改MAP工況參數、修改噴射時(shí)刻等。
2.2新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統功能及軟件實(shí)現
1)參數實(shí)時(shí)采集與顯示功能
新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統使用VisualBasci6.0軟件編寫(xiě)而成。利用VB6.0的MSComm控件與控制單元實(shí)現串行通訊。執行參數采集功能時(shí),上位機發(fā)送控制字到控制單元,控制單元收到命令字并與上位機“握手”成功后,立即向上位機發(fā)送數據包。上位機接到數據包后,將其按順序分別顯示到相應數據框內。運用Frame控件,系統將數據分類(lèi),使顯示更加一目了然。
顯示區可以分為:①傳感器數據區:記錄了各種傳感器的實(shí)時(shí)采樣值。②運行工況區:記錄了發(fā)動(dòng)機運行模式、節氣門(mén)開(kāi)度值及轉速等工況參數。③控制量顯示區:噴油脈寬、點(diǎn)火提前角及氧傳感器濃稀信號值等控制參數。④?chē)娪蚆AP、點(diǎn)火MAP計算區:監測ECU控制軟件內部是否正確查取MAP圖。
該系統還利用ActiveX控件,將工況參數圖形化顯示(如設置了虛擬的轉速表盤(pán)、開(kāi)度表盤(pán)、缸頭溫度計、進(jìn)氣溫度計、電池電壓表盤(pán)等),使用戶(hù)能夠更加直觀(guān)地了解當前發(fā)動(dòng)機工況和控制單元的控制情況。
2)多參數實(shí)時(shí)在線(xiàn)圖形顯示功能
系統執行此功能時(shí),自動(dòng)調出多參數曲線(xiàn)繪制界面。多參數實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示功能是將多個(gè)參數以曲線(xiàn)的形式同步顯示出來(lái)。系統設置了8個(gè)可以顯示的參數:節氣門(mén)開(kāi)度、缸頭溫度、進(jìn)氣真空度、Lambda電壓、電池電壓、噴油脈寬、點(diǎn)火提前角和轉速。橫坐標為采樣時(shí)間,縱坐標根據各個(gè)參數單位而定。在同一界面繪制多條參數曲線(xiàn),不但可以觀(guān)察各個(gè)參數自身的變化趨勢,還可以對各參數進(jìn)行比對,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。
3)參數在線(xiàn)修改功能
參數的在線(xiàn)修改是新型電控發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)標定系統的重要功能之一。它也是利用MSComm控件實(shí)現的。根據發(fā)動(dòng)機工況,利用Frame控件將參數修改區分成3部分:修改MAP參數區、修改怠速參數區、修改起動(dòng)參數區。分類(lèi)的工況參數修改區,可以方便地對不同工況的點(diǎn)火提前角和噴射脈寬分別進(jìn)行修改,根據排放指標、燃油消耗率及動(dòng)力性輸出要求等挑選最優(yōu)參數,通過(guò)ECU輸出到供油系統和點(diǎn)火系統。
4)數據保存功能
開(kāi)發(fā)標定系統設計了數據保存功能,可以將某一時(shí)段的數據保存下來(lái)。例如臺架試驗中,為了觀(guān)測怠速時(shí)刻的參數變化情況,可以在發(fā)動(dòng)機進(jìn)入怠速的時(shí)刻進(jìn)行記錄,結束怠速時(shí)停止記錄。這樣系統只記錄了有效時(shí)刻的參數,大大節省了后期分析數據所用的時(shí)間。此功能的實(shí)現利用了VB中的ADOData控件。ADOData控件可以使用戶(hù)快速地創(chuàng )建一個(gè)到數據庫的鏈接。按照事先設定的順序將數據存放到數據庫中,供以后參考和使用。
5)數據回放
為了對前期數據進(jìn)行分析,需要從指定數據庫中調出所需參數,按照順序顯示出來(lái)。數據的回放可以根據需要分別進(jìn)行數字化回放(在主程序界面顯示)及圖形化回放(在多參數繪制界面顯示)。
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