中心議題：

• 發動機ECU測試係統的開發
• 係統硬件設計
• 係統軟件設計

解決方案：

• 發動機在運行時采集各傳感器的信號

• 使用MSComm通信控件

電子控製單元ECU(Electronic Control Unit)，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控製器，也叫汽車專用單片機。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、驅動等大規模集成電路組成。

電子控製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行運算、處理
、判斷
，然後輸出指令
，向噴油器提供一定寬度的電脈衝信號以控製噴油量。電控單元由微型計算機、輸入
、輸出及控製電路等組成。

在電子控製單元中CPU是(shi)核(he)心(xin)部(bu)分(fen)，它(ta)具(ju)有(you)運(yun)算(suan)與(yu)控(kong)製(zhi)的(de)功(gong)能(neng)，發(fa)動(dong)機(ji)在(zai)運(yun)行(xing)時(shi)
，它(ta)采(cai)集(ji)各(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)信(xin)號(hao)，進(jin)行(xing)運(yun)算(suan)，並(bing)將(jiang)運(yun)算(suan)的(de)結(jie)果(guo)轉(zhuan)變(bian)為(wei)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)，控(kong)製(zhi)被(bei)控(kong)對(dui)象(xiang)的(de)工(gong)作(zuo)。它(ta)還(hai)實(shi)行(xing)對(dui)存(cun)儲(chu)器(qi)(ROM
、RAM)、輸入／輸出接口(I／O)和其它外部電路的控製
；存儲器ROMzhongcunfangdechengxushijingguojingquejisuanhedaliangshiyanqudeshujuweijichu
，zhegeguyouchengxuzaifadongjigongzuoshi，buduandiyucaijilaidegechuanganqidexinhaojinxingbijiaohejisuan。babijiaohejisuandejieguokongzhifadongjidedianhuo、空燃比、怠速
、廢氣再循環等多項參數的控製。

電子控製單元是汽車發動機的核心部件，其軟硬件的可靠性將直接影響發動機運行的穩定性
、排放性和車輛行駛的安全性

，因此，ECU的性能檢測至關重要。ECU的檢測係統是將計算機仿真技術與汽車檢測技術相結合，實現發動機ECU工作環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於汽車的故障檢測，在懷疑某個傳感器出現故障時，可用ECU模擬係統相關信號代替原傳感器信號，檢測故障是否消失

，並判斷故障所在。此外，還可進行ECU工作狀況的檢查以及學習ECU在發動機不同工況下對噴油和點火的控製方式。

1 係統硬件設計

發動機ECU測試係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、進氣溫度信號、空氣流量信號、節氣門位置信號、氧傳感器信號等，並將這些信號輸入真車發動機ECU，再采集ECU輸出給執行器的信號並加以分析。如圖1所示。

控製器由飛思卡爾(Freescale)公司的MC9SDG128微控製器擔任

，該16位控製器擁有豐富的I／O接口以及SCI／SPI／IIC等總線控製器
，操作信號通過串行接口發送和接收。MC9S12係列單片機是MC68HC12係列單片機的更新替代產品。這種單片機的中央處理器CPU12由以下三部分組成：算術邏輯單元ALU
、控製單元和寄存器組。CPU外部總線頻率為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言支持功能。

電源管理電路需產生+5 V以及±12 V穩定電壓
，為降低成本電源部分采用線性工頻變壓器，輸出端分別經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公司出產的低噪聲、低功耗
、兩線製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。

係統產生的信號需要經過電平變換，轉換成RS-232電平

，與計算機通信。這裏采用MAX3232為核心電平變換電路。其原理圖如圖2所示。


2 係統軟件設計

本係統的編寫和調試采用的是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，成為人機對話界麵設計中使用最廣泛的平台之一。Visual C++擁有強大的集成開發環境，在此環境中用戶可以方便的進行項目管理
、編寫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)的程序類庫。
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其控製流程如圖3所示。


2．1 信號模擬

信號模擬是為發動機ECU產(chan)生(sheng)各(ge)種(zhong)必(bi)要(yao)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)
，這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)等(deng)效(xiao)於(yu)汽(qi)車(che)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)不(bu)同(tong)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)。係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)兩(liang)種(zhong)生(sheng)成(cheng)這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)所(suo)需(xu)要(yao)數(shu)據(ju)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)。一(yi)種(zhong)是(shi)由(you)手(shou)動(dong)設(she)置(zhi)給(gei)出(chu)
，一(yi)種(zhong)是(shi)選(xuan)擇(ze)關(guan)聯(lian)設(she)置(zhi)。關(guan)聯(lian)時(shi)

，秒(miao)表(biao)開(kai)始(shi)計(ji)時(shi)，各(ge)信(xin)號(hao)參(can)數(shu)根(gen)據(ju)汽(qi)車(che)動(dong)力(li)學(xue)在(zai)後(hou)台(tai)計(ji)算(suan)。

2．2 信號采集和分析

係統采集發動機ECU的輸出信號，得到一組相關的測試數據，根據采集的數據繪製發動機ECU噴油脈衝信號和點火控製信號。還可以根據發動機ECU的輸出信號計算出頻率、峰-峰值、脈衝寬度
、占空比等物理參數，給出發動機ECU的噴油時間、噴油量相對變化率、點火提前角等工作參數。

2．3 數據交換實現方法

計算機通過串行口向發動機ECU發送數據，采集到ECU噴油和點火輸出信號，通過串行口將這些數據傳給計算機。計算機接收數據並繪製圖形。

計算機根據應采集數據個數收集數據，編製成固定格式再發送。采集的數據存放在一個整型數組裏，再轉換成VARIANT數據類型，計算機通過串口將這些數據發送到發動機ECU中。

數據格式：標識參數名+數據+標識參數名+數據……標識參數名+數據。

每兩位表示一個量，前一位指明參數，後一位給出數值。

2．4 測試軟件的主工作界麵

幾乎所有的Windows應用程序都要借助於對話框來和用戶交流，本測試係統也是如此。對話框是Windowsyingyongchengxuzhongchangjiandeyuansuzhiyi，shiyonghuyuyingyongchengxujinxingjiaohudezuijiandanqiezuichangyongdefangshizhiyi。yigewanzhengdeduihuakuangzhuyaoshiyouduihuakuangziyuanheduihuakuangleigoucheng
，suoyichuangjianyigeduihuakuangjiushichuangjianduihuakuangziyuanheduihuakuangleideguocheng。chuangjianduihuakuangziyuanbaokuotianjiaduihuakuangmoban
、修改對話框屬性
，並在對話框中添加各種控件；創建對話框類包括添加控件變量和添加控件消息處理函數。

界麵設計要遵循簡單直觀的原則
，這樣操作人員用起來才會得手，減少求助，提高工作效率。本程序的編寫和調試采用的是Microsoft公司的VisualC++軟件。
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測試係統的主界麵如圖4所示，各種控製參數都很直觀的顯示出來

，用戶可以直接對一些主要控製參數做連續調整，操作方便。

2．5 串口通信參數設置

要實現計算機串行通信的功能，一種較為簡便的方法是使用MSComm(Microsoft Communication Control)通信控件，它提供了標準的事件處理函數過程，是微軟公司開發的專門用於串行通信的控件。它是高級語言編寫的串行通信程序和PC串chuan口kou之zhi間jian的de橋qiao粱liang。本ben係xi統tong采cai用yong得de就jiu是shi這zhe種zhong方fang法fa。設she置zhi控kong件jian的de屬shu性xing。添tian加jia控kong件jian的de響xiang應ying代dai碼ma。就jiu可ke以yi使shi串chuan口kou按an照zhao要yao求qiu進jin行xing工gong作zuo。在zai這zhe個ge界jie麵mian，可ke以yi進jin行xing串chuan口kou號hao和he波bo特te率lv的de設she置zhi。通tong信xin參can效xiao設she置zhi界jie麵mian如ru圖tu5所示。

3 結果顯示

發(fa)動(dong)機(ji)油(you)路(lu)中(zhong)汽(qi)油(you)壓(ya)力(li)是(shi)一(yi)定(ding)的(de)。因(yin)此(ci)噴(pen)油(you)器(qi)通(tong)電(dian)時(shi)，單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)的(de)噴(pen)油(you)量(liang)是(shi)一(yi)定(ding)的(de)。發(fa)動(dong)機(ji)一(yi)個(ge)工(gong)作(zuo)循(xun)環(huan)噴(pen)油(you)量(liang)，可(ke)通(tong)過(guo)噴(pen)油(you)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)來(lai)控(kong)製(zhi)。由(you)於(yu)電(dian)噴(pen)發(fa)動(dong)機(ji)噴(pen)油(you)嘴(zui)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)閥(fa)來(lai)控(kong)製(zhi)關(guan)閉(bi)，而(er)發(fa)動(dong)機(ji)轉(zhuan)速(su)較(jiao)高(gao)，噴(pen)油(you)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)
，噴(pen)油(you)器(qi)響(xiang)應(ying)快(kuai)，因(yin)此(ci)ECU輸出的噴油信號是一個很短暫的脈衝信號
，這個信號的時間寬度就是噴油脈寬。

點火控製信號實際上就是點火器中功率結晶管的通斷控製信號。它是ECUshuchudaodianhuozujiandedianhuominglingxinhao，yeshidianhuozujianjisuanbihejiaodejizhunxinhao。dianhuokongzhixinhaoshuchuhou，zaihuosaiweizhidadaocunchuqisuojiyidezuijiadianhuoshijianshi
，dianhuokongzhixinhaoxiaoshi，yejiushifachuledianhuozhiling，rutu6所示。

4 結束語

通過對桑塔納2000型轎車發動機ECU實際測試表明，通過該係統可以方便的將各種信號傳遞到發動機ECU中，采集發動機ECU的輸出信號，還可以測試發動機ECU是否正常工作。其產生的各種傳感器信號可用於實際車輛檢測。此外還可以用於學習和演示不同環境不同工況下
，ECU如何控製發動機工作。