上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)電控單元由哪幾部分組成?
2020-05-02
來(lái)源： 海南柴油發(fā)電機(jī)組廠家
常用的上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)電控ECU部件具有圖3 - 33所示的邏輯結(jié)構(gòu)。(1)模擬量輸人模擬量在這里是指連續(xù)變化的電壓信號(hào)，一般溫度、壓力、 位置傳感器給出的信號(hào)都屬于模擬量。模擬量傳感器大多需要有 外加電源提供工作條件，如冷卻液溫度傳感器。這一工作條件由 ECU中“輸人服務(wù)”部分來(lái)滿足，即針對(duì)傳感器的工作需求提供 相關(guān)電源。輸入服務(wù)還包括對(duì)于輸人信號(hào)提供- 些保護(hù)功能，例 如限制過(guò)高的電平和硬件濾波等。完成輸人處理的信號(hào)會(huì)傳至單 片機(jī)的模擬量輸人口。
(2)脈沖量輸人
這里所說(shuō)的脈沖量，是指連續(xù)變化的開關(guān)信號(hào)。對(duì)于這樣的 信號(hào)，其幅值的精確度往往不是最重要的。比如，某種ECU系統(tǒng) 會(huì)將脈沖量信號(hào)中高于2. 7V的電平認(rèn)為是高電平，將低于0. 4V 認(rèn)為是低電平。實(shí)際使用的脈沖信號(hào)，一般都具有圖3-34中的 形態(tài):在使用時(shí)較關(guān)注的是信號(hào)相鄰上升沿或相鄰下降沿之間的時(shí)間差T,可稱為脈沖信號(hào)的周期。
在脈沖信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，周期為常數(shù)。電控柴油機(jī)的曲軸信號(hào)和凸輪軸信號(hào)都是這樣的脈沖信號(hào)。對(duì)于脈沖信號(hào)，-般都要經(jīng)歷整形的處理操作。如圖3 -35中磁電式傳感器產(chǎn)生的近似正弦波形信號(hào)被整形為矩形方波。
脈沖信號(hào)只能送人單片機(jī)特定的輸人端口，這些端口具有對(duì)信號(hào)跳變沿的時(shí)刻做捕獲的能力，可以處理脈沖信號(hào)的信息。
(3)上柴發(fā)電機(jī)組開關(guān)量輸入
開關(guān)量只有高低電位兩種輸人狀態(tài)，其信號(hào)源常常就是一個(gè)開關(guān)。開關(guān)信號(hào)一般都通過(guò)光偶隔離輸人，這可以保護(hù)內(nèi)部的元件。同時(shí)，硬件系統(tǒng)還可完成對(duì)開關(guān)信號(hào)的消顫處理，完成處理的開關(guān)信號(hào)被送人單片機(jī)特定的開關(guān)量輸人口。開關(guān)信號(hào)的作用主要是通知單片機(jī)處理器有關(guān)外部設(shè)備的狀態(tài)，處理器會(huì)根據(jù)這種狀態(tài)確定所執(zhí)行的處理邏輯。
(4)上柴發(fā)電機(jī)組電源輸入和服務(wù)
ECU的電源一般來(lái)自于蓄電池，這種蓄電池最大的特點(diǎn)是可以允許瞬間的大工作電流(可達(dá)幾十甚至-百多安)。ECU電源電壓目前用得較多的一般為12V或24V。電源供電進(jìn)人ECU后要進(jìn)行電壓變換，得到用于大多數(shù)芯片和傳感器工作電源的5V電壓、用于個(gè)別元件和傳感器工作電源驅(qū)動(dòng)的12V電壓、用于對(duì)高速電磁閥做驅(qū)動(dòng)的高壓(60 ~90V)電源。為了適應(yīng)上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)的應(yīng)用環(huán)境，ECU的電源要求都有較大的適應(yīng)范圍，一般應(yīng)適用于動(dòng)態(tài)9 ~40V之間的范圍。
(5)通信總線
柴油機(jī)ECU早期一般都配置有串行通信線或K線接口，用于在ECU調(diào)試時(shí)與PC機(jī)之間的通信。但隨著電子技術(shù)的普及應(yīng)用，越來(lái)越多的設(shè)備需要使用ECU來(lái)控制。例如柴油機(jī)控制需要有上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。如果每套系統(tǒng)都設(shè)置獨(dú)立的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)獲取和處理功能顯然是一種浪費(fèi)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)信息的共享。CAN總線就是這樣-種信息共享的技術(shù)。
(6)供油驅(qū)動(dòng)
上柴發(fā)電機(jī)組電控柴油機(jī)ECU要為每一缸提供一路供油驅(qū)動(dòng)。 這對(duì)于單體泵系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)高壓油泵的泄油閥，對(duì)于共軌系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)噴油器的回油閥。這些閥都屬于高速電磁閥，工作時(shí)需要較大的瞬間驅(qū)動(dòng)電流。對(duì)于高速電磁閥的驅(qū)動(dòng)方法是柴油機(jī)ECU的設(shè)計(jì)難點(diǎn)
之一，要實(shí)現(xiàn)較大的啟動(dòng)電流和較小的維持電流，才能在保證動(dòng)作效果的前提下減小驅(qū)動(dòng)功耗。
上柴發(fā)電機(jī)組脈寬調(diào)制( PWM)驅(qū)動(dòng)
ECU對(duì)于模擬器件的驅(qū)動(dòng)，一般都是采用PWM方式實(shí)現(xiàn)的，這是由于數(shù)字系統(tǒng)較易實(shí)現(xiàn)PWM且效果也較好。PWM就是在保持頻率不變的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出脈沖中相對(duì)于固定時(shí)間段內(nèi)高電平占空比來(lái)調(diào)節(jié)輸出有效電壓的控制方式。對(duì)于有一定工作慣性的載荷，這種控制手段很實(shí)用。柴油機(jī)ECU需要用PWM方法控制EGR和VNT這樣的載荷。例如有的EGR閥是由比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)的，這種電磁鐵的性能，與其位移與線圈兩端電壓的有效值成正比。通過(guò)PWM調(diào)控，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)ECR的控制意圖。
(8)上柴發(fā)電機(jī)組開關(guān)驅(qū)動(dòng)
ECU上的開關(guān)輸出功能，可以通過(guò)控制過(guò)程直接操作受控對(duì)象的電路通道，也可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器類設(shè)備間接地操控一些大電流設(shè)備。例如，ECU可以根據(jù)冷卻液溫度的變化來(lái)打開或關(guān)閉冷卻風(fēng)扇，以調(diào)節(jié)冷卻液溫度不要過(guò)高或過(guò)低，獲得最好的效果。
9)片外Flash存儲(chǔ)器
Flash存儲(chǔ)器也習(xí)慣稱之為閃存，它的特點(diǎn)是可以在停電后保存其已寫人的數(shù)據(jù)。目前在ECU中使用的單片機(jī)一般都有片內(nèi)Flash 存儲(chǔ)器。但對(duì)于有的ECU,其性能要求僅靠單片機(jī)內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器會(huì)由于容量不夠而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可以在電路板上設(shè)置附加Flash內(nèi)存芯片。這些內(nèi)存芯片，除了在存取速度上低于單片機(jī)內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器和讀寫操作的方式不同外，其他的功能是相似的。
(2)脈沖量輸人
這里所說(shuō)的脈沖量，是指連續(xù)變化的開關(guān)信號(hào)。對(duì)于這樣的 信號(hào)，其幅值的精確度往往不是最重要的。比如，某種ECU系統(tǒng) 會(huì)將脈沖量信號(hào)中高于2. 7V的電平認(rèn)為是高電平，將低于0. 4V 認(rèn)為是低電平。實(shí)際使用的脈沖信號(hào)，一般都具有圖3-34中的 形態(tài):在使用時(shí)較關(guān)注的是信號(hào)相鄰上升沿或相鄰下降沿之間的時(shí)間差T,可稱為脈沖信號(hào)的周期。
脈沖信號(hào)只能送人單片機(jī)特定的輸人端口，這些端口具有對(duì)信號(hào)跳變沿的時(shí)刻做捕獲的能力，可以處理脈沖信號(hào)的信息。
(3)上柴發(fā)電機(jī)組開關(guān)量輸入
開關(guān)量只有高低電位兩種輸人狀態(tài)，其信號(hào)源常常就是一個(gè)開關(guān)。開關(guān)信號(hào)一般都通過(guò)光偶隔離輸人，這可以保護(hù)內(nèi)部的元件。同時(shí)，硬件系統(tǒng)還可完成對(duì)開關(guān)信號(hào)的消顫處理，完成處理的開關(guān)信號(hào)被送人單片機(jī)特定的開關(guān)量輸人口。開關(guān)信號(hào)的作用主要是通知單片機(jī)處理器有關(guān)外部設(shè)備的狀態(tài)，處理器會(huì)根據(jù)這種狀態(tài)確定所執(zhí)行的處理邏輯。
ECU的電源一般來(lái)自于蓄電池，這種蓄電池最大的特點(diǎn)是可以允許瞬間的大工作電流(可達(dá)幾十甚至-百多安)。ECU電源電壓目前用得較多的一般為12V或24V。電源供電進(jìn)人ECU后要進(jìn)行電壓變換，得到用于大多數(shù)芯片和傳感器工作電源的5V電壓、用于個(gè)別元件和傳感器工作電源驅(qū)動(dòng)的12V電壓、用于對(duì)高速電磁閥做驅(qū)動(dòng)的高壓(60 ~90V)電源。為了適應(yīng)上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)的應(yīng)用環(huán)境，ECU的電源要求都有較大的適應(yīng)范圍，一般應(yīng)適用于動(dòng)態(tài)9 ~40V之間的范圍。
(5)通信總線
柴油機(jī)ECU早期一般都配置有串行通信線或K線接口，用于在ECU調(diào)試時(shí)與PC機(jī)之間的通信。但隨著電子技術(shù)的普及應(yīng)用，越來(lái)越多的設(shè)備需要使用ECU來(lái)控制。例如柴油機(jī)控制需要有上柴發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。如果每套系統(tǒng)都設(shè)置獨(dú)立的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)獲取和處理功能顯然是一種浪費(fèi)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)信息的共享。CAN總線就是這樣-種信息共享的技術(shù)。
(6)供油驅(qū)動(dòng)
上柴發(fā)電機(jī)組電控柴油機(jī)ECU要為每一缸提供一路供油驅(qū)動(dòng)。 這對(duì)于單體泵系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)高壓油泵的泄油閥，對(duì)于共軌系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)噴油器的回油閥。這些閥都屬于高速電磁閥，工作時(shí)需要較大的瞬間驅(qū)動(dòng)電流。對(duì)于高速電磁閥的驅(qū)動(dòng)方法是柴油機(jī)ECU的設(shè)計(jì)難點(diǎn)
之一，要實(shí)現(xiàn)較大的啟動(dòng)電流和較小的維持電流，才能在保證動(dòng)作效果的前提下減小驅(qū)動(dòng)功耗。
上柴發(fā)電機(jī)組脈寬調(diào)制( PWM)驅(qū)動(dòng)
ECU對(duì)于模擬器件的驅(qū)動(dòng)，一般都是采用PWM方式實(shí)現(xiàn)的，這是由于數(shù)字系統(tǒng)較易實(shí)現(xiàn)PWM且效果也較好。PWM就是在保持頻率不變的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出脈沖中相對(duì)于固定時(shí)間段內(nèi)高電平占空比來(lái)調(diào)節(jié)輸出有效電壓的控制方式。對(duì)于有一定工作慣性的載荷，這種控制手段很實(shí)用。柴油機(jī)ECU需要用PWM方法控制EGR和VNT這樣的載荷。例如有的EGR閥是由比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)的，這種電磁鐵的性能，與其位移與線圈兩端電壓的有效值成正比。通過(guò)PWM調(diào)控，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)ECR的控制意圖。
(8)上柴發(fā)電機(jī)組開關(guān)驅(qū)動(dòng)
ECU上的開關(guān)輸出功能，可以通過(guò)控制過(guò)程直接操作受控對(duì)象的電路通道，也可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器類設(shè)備間接地操控一些大電流設(shè)備。例如，ECU可以根據(jù)冷卻液溫度的變化來(lái)打開或關(guān)閉冷卻風(fēng)扇，以調(diào)節(jié)冷卻液溫度不要過(guò)高或過(guò)低，獲得最好的效果。
9)片外Flash存儲(chǔ)器
Flash存儲(chǔ)器也習(xí)慣稱之為閃存，它的特點(diǎn)是可以在停電后保存其已寫人的數(shù)據(jù)。目前在ECU中使用的單片機(jī)一般都有片內(nèi)Flash 存儲(chǔ)器。但對(duì)于有的ECU,其性能要求僅靠單片機(jī)內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器會(huì)由于容量不夠而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可以在電路板上設(shè)置附加Flash內(nèi)存芯片。這些內(nèi)存芯片，除了在存取速度上低于單片機(jī)內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器和讀寫操作的方式不同外，其他的功能是相似的。
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