淺談車用發動機電控單元的開發

【摘 要】我國科技發展水平逐漸提高，電控系統在先進技術的應用下逐漸完善，完善后的電控系統應用于車用發動機，這不僅能夠優化汽車性能，而且還會促進企業產業有序發展、優化車用發電機應用效果。本文首先對車用發動機電控系統做了基本介紹，然后分析了ECU電控單元硬件和軟件設計。

【關鍵詞】發動機；電控系統；電控單元

車用發電機性能受電控系統影響較大，電控系統又由電控單元構成，因此，從硬件設計和軟件設計兩方面分析電控單元，能夠促進電控單元進一步開發，有利于提升車用發電機質量。本文針對車用發動機電控單元開發這一論題展開分析，具有一定的探究意義，具體分析如下。

一、車用發動機電控系統基本介紹

（一）組成

電噴系統主要由四部分組成，第一部分即供氣系統，該系統主要針對汽油燃燒空氣量進行測量分析，它由穩壓箱、節氣門體、空氣壓力傳感器、空氣閥以及空氣濾清器組成；第二部分即點火系統，這一系統能夠在特定時間點燃混合氣，組成部分主要有點火模塊、火花塞和線圈；第三部分即供油系統，具體包括壓力調節器、噴油器、汽油管、汽油濾清器等部分，其中，壓力調節器主要對供油系統進行壓力調節，同時，噴油量受通電時間影響較大；第四部分即控制系統，該系統主要由溫度傳感器、凸輪相位傳感器、水溫傳感器、爆震傳感器、節氣門位置傳感器、ECU、壓力傳感器、氧傳感器、轉速傳感器組成，該系統主要在分析數據信息的基礎上，確定點火時間、噴油時間和噴油量。

（二）原理

司機控制進氣量時主要借助節氣門設備，節氣門角度大小主要由傳感器進行信息檢測，檢測完成后，將檢測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。車用發動機啟動時，噴油量的多少主要由控制系統決定，在此期間，控制系統還受空氣流量影響。此外，控制軟件還能對傳感器信號全面監督，以此分析異常，并對異常現象具體記錄，以便為后續故障診斷提供依據。

EPU裝置主要負責信號接收、信號轉換、系統狀態分析和信號輸出，七種輸入信號包括爆震信號、進氣溫度信號、節氣門開度信號、負荷信號、轉速信號、氧傳感器信號[1]。

二、ECU電控單元硬件和軟件設計

（一）硬件設計

硬件設計過程中所應用到的技術類型為電子設計自動化技術，該技術英文簡稱為EDA，該技術應用功能豐富，能夠大大提升設計效率。硬件設計期間所遵循的設計目標為：獨立性，主要針對先進技術有效引進，堅持創造性開發原則；冗余設計，這種設計方式能夠促進系統穩定運行；兼容性，設備接口應適用于外國同類產品。

單機片：所選單機片型號為XC1671CI-16F40，應用性能較高、兼容性良好（CI66結構），在汽車領域、工業領域廣泛應用。性能指標具體為：76個中斷源15個優先級的中斷系統，采樣率達到48ns；外部存儲空間14MB；最多有102個一般的I/O口線。

基本設計：由于系統內部結構較復雜，為了提高系統適用性，存儲器適當拓展，Flash內存增加了1兆。CPU晶振內存選為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，通過片內鎖相環（PLL）3倍頻后饋送給CPU，形成38M的CPU主時鐘。與此同時，復位電路堅持冗雜設計模式，以此增加設計系統穩定性，避免外界干擾。

電源設計：相關元件以及主芯片是主要組成部分；內核電源主要由外圍邏輯和內核組成；傳感器電源電壓為5伏，同樣對其進行冗余設計。

輸入通道：AD轉換器針對輸入信號有效處理，完成數字量轉換后，再對其進行CPU處理。

輸出通道：主要針對點火信號和噴油信號針對性處理，合理控制點火時間、噴油時間以及噴油量，優化設計驅動電路能夠為車用發動機奠定良好的硬件基礎。

通訊接口：優化設計通訊接口能夠實現數據資源共享，受單機片型號影響，僅設計通訊驅動電路即可。CAN收發器和RS2333分別選用TLE6251和MAX231A。

（二）軟件設計

模塊化分層結構：首先，開發模塊化軟件，以此豐富軟件功能、提升軟件清晰性、處理系統錯誤、優化軟件配置。與此同時，還應適當降低耦合度，以此降低模塊間的影響，促進模塊獨立運行。此外，有利于縮短軟件開發時間，優化開發質量。然后，軟件系統逐層開發。由于系統軟件越來越復雜，針對系統軟件設計時，應選擇適合的軟件算法，實施分層的設計原則，以此降低軟件設計難度和復雜度，以此提升設計效率。最后，分層編程模型。根據上述軟件模塊化設計思想，以此為引導構建分層軟件模型，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（實時）系統層；第四層為應用支持層，又被稱為功能子程序層；第五層為應用層，又被稱為控制策略層。

控制策略：首先，針對轉速信號、模擬量輸入信號和凸輪相位信號分別按照相關設計程序予以整合、處理。其次，負荷計算。即針對進氣壓力全面采集，查表可知質量數值，并存儲于內存中。然后，噴油控制。根據車用發動機實際需要應用運轉控制、啟動控制、斷油控制等方式。最后，點火控制。針對影響因素具體分析，以此為基礎，選擇適合的控制模式，同時，合理控制接通角[2]。

三、結論

綜上所述，在了解車用發動機電控系統基本組成和工作原理的基礎上，針對電控單元從硬件設計和軟件設計兩個角度予以分析，這不僅能夠促進電控單元開發、優化電控系統，而且有利于提升車用電動機應用性能。此外，我國汽車行業也會得到先進技術支持，這對我國汽車行業持續發展具有重要意義。

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

參考文獻：

[1]張紅光，王道靜，劉凱.車用電控發動機點火能量測試系統的開發[N].北京工業大學學報，2011，05：748-752.

[2]內山薫，彭惠民.用于檢測空氣質量流量的車用空氣流量傳感器的開發[J].國外內燃機，2015，02：47-50.