導讀：康明斯柴油發(fā)電機不僅動(dòng)力性、經(jīng)濟性好、并且耐用、可靠性好。但是如果不了解其結構特點(diǎn)，將導致在之后的使用中維護不當而引發(fā)多種故障。以下主要介紹柴油發(fā)電機電控系統的知識。

 

1、電子控制單元概述

 

電子控制單元的基本功能包括燃油噴射控制、排放控制和優(yōu)化燃燒等。電控單元還可完成其他輔助功能，如起動(dòng)控制、預熱控制和柴油發(fā)電機制動(dòng)控制等。

控制單元接收來(lái)自傳感器和開(kāi)關(guān)的輸人信號，通過(guò)微處理器進(jìn)行運算后，再向執行器發(fā)出控制信號。運算程序（即軟件）存儲在存儲器中，微處理器能調用這些程序，以執行特定的運算?？刂茊卧捌湎嚓P(guān)組件被稱(chēng)作“硬件"?？刂茊卧獌却鎯α诉M(jìn)行柴油發(fā)電機管理所必需的全部開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制算法。驅動(dòng)執行器的輸出電路也集成到ECU內，因此ECU金屬盒外殼設計、安裝要考慮散熱問(wèn)題。

 

電控系統功能圖

 

2、微處理器

 

微處理器是由一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器，負責程序控制和算術(shù)邏輯運算。微處理器的基本組成包括寄存器（即微處理器內部的RAM）、運算器、時(shí)序控制電路及數據和地址總線(xiàn)。微處理器能完成獲取指令、執行指令，以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作'是微型計算機的運算控制部分。它與存儲器、串行接口及外圍電路芯片組成完整的電子控制單元（微型計算機）。

 

ECU內部信號處理示意圖

 

3、程序及數據存儲器

 

微處理器需要按照軟件程序來(lái)正確執行各項功能。這些程序以二進(jìn)制數的形式存儲在程序及數據存儲器之中。這些二進(jìn)制數被CPU讀取并翻譯成一條可執行的命令。

程序存儲在只讀存儲器(ROM、EPROM、FEPROM）中。這些只讀存儲器中還存放了其他數據，如發(fā)電機組信息、特征曲線(xiàn)及MAP圖等。這些數據在發(fā)電機組使用過(guò)程中是不可改變的。它們的作用是調節各種開(kāi)、閉環(huán)程序控制過(guò)程。程序存儲器可以和微處理器集成在一起，根據需要也可以通過(guò)安裝獨立元件（如EPROM或FEPROM）的方法進(jìn)行擴展。

（1）ROM程序

存儲器可以使用ROM（只讀存儲器）。這種存儲器內的內容是在制造時(shí)就寫(xiě)人的，并且不可更改。安裝在微處理器中的ROM容量有限。這就決定了在實(shí)現復雜的控制功能時(shí)，微處理器需要額外的ROM。

（2）EPROM

存儲于EPROM（可編程只讀存儲器）中的數據可用強紫外線(xiàn)照射來(lái)擦除。新程序可由編程器寫(xiě)人。EPROM通常是一個(gè)獨立的器件，通過(guò)地址、數據總線(xiàn)與CPU相連。

（3）Flash-EPROM（FEPROM）

它是電可擦寫(xiě)設備，這使在工廠(chǎng)內，不打開(kāi)ECU，重新寫(xiě)人程序成為可能。在這一過(guò)程中，ECU通過(guò)串行接口與編程器相連。如果微處理器也安裝了ROM，則表示它內置了Flash編程器。Flash-EPROM和微處理器通常集成在一塊芯片上，這是FEPROM相較于傳統EPROM的最大優(yōu)點(diǎn)。

4、ECU的輸入信號

 

ECU的輸人信號，是ECU進(jìn)行運算的依據，包括傳感器信號和開(kāi)關(guān)信號。輸人信號通過(guò)導線(xiàn)和插頭傳送到控制單元內部。

（1）輸人信號的類(lèi)別

輸人信號可以分為模擬信號和數字信號兩類(lèi)，這些信號來(lái)自各類(lèi)型的傳感器和開(kāi)關(guān)。

① 模擬輸人信號

模擬輸人信號的電壓值可在給定范圍內連續變化。傳感器測量到的各種物理量，如進(jìn)氣量、蓄電池電壓、進(jìn)氣歧管壓力和增壓壓力、冷卻溫度及進(jìn)氣溫度等都是模擬信號。ECU內置的模數轉換器（ADC)會(huì )把模擬信號轉換成中央處理單元可以處理的數字信號。

② 數字輸人信號

數字輸人信號只有兩種狀態(tài)，分別是“高''和“低''（或是邏輯1和邏輯0）。典型的數字輸人信號有開(kāi)關(guān)信號和數字傳感器輸出信號。常見(jiàn)的數字傳感器有霍爾轉速傳感器、磁阻轉速傳感器等。微處理器可以直接處理這些數字信號。

（2）輸人信號的處理

控制單元是整個(gè)柴油發(fā)電機管理系統中的核心器件。微處理器依據輸人信號完成各項開(kāi)閉環(huán)控制功能。計算機嚴格檢查由傳感器和各功能開(kāi)關(guān)所提供的輸人信號，確認信號真實(shí)、有效后，信號會(huì )被處理器接收，并在程序運算中應用。

 

5、變量存儲器或主存儲器

為了存儲變量數據，如中間變量或信號值，控制單元還需要一種可讀寫(xiě)的存儲器。

（1）RAM

瞬時(shí)值通常存儲于RAM（隨機存儲器）中。RAM和相比，最大區別是斷電后保存在RAM上面的數據會(huì )自動(dòng)消失，而ROM上面的數據不會(huì )消失。如果運算過(guò)程比較復雜，則控制器需要更多的RAM來(lái)存儲數據。這些附加的RAM通過(guò)地址、數據總線(xiàn)與ECU連接。當關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，RAM中的數據也隨之丟失，因此RAM又稱(chēng)為易失存儲器。

（2）EEPROM

前面提到，RAM在斷電時(shí)會(huì )丟失所有數據，特別是在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)。有些不能丟失的數據，如防盜系統密碼或故障碼，只能存儲于非易失性存儲器中。EEPROM是一種電可擦寫(xiě)EPROM，它與FEPROM的不同之處在于，EEPROM可以對每一個(gè)存儲單元進(jìn)行擦寫(xiě)操作，可以多次重復擦寫(xiě)。這就是說(shuō)，EEPROM可被用作非易失可讀寫(xiě)存儲器。 

（3）ASIC

隨著(zhù)ECU功能日趨復雜，市場(chǎng)上的微處理器計算能力不足的問(wèn)題顯現了出來(lái)?，F在，解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是應用ASIC模塊。這種集成電路是按照ECU開(kāi)發(fā)部門(mén)的要求設計制造的，在A(yíng)SIC上安裝了更多的RAM及輸人輸出通道，甚至還可以產(chǎn)生PWM信號。

6·輸出信號

微處理器發(fā)送輸出指令到驅動(dòng)級，再由驅動(dòng)級控制執行器工作。有時(shí)，可能需要經(jīng)過(guò)多級驅動(dòng)才能操縱大功率設備。輸出級應能承受對地短路或蓄電池電壓波動(dòng)所造成的威脅，還要具備一定抗熱能力。

（1）通斷信號

這些信號用來(lái)控制只有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)的執行器。如受ECU控制的預熱繼電器、起動(dòng)繼電器、柴油發(fā)電機制動(dòng)電磁閥等。

（2）PWM信號

PWM信號指頻率不變，但占空比（高電位占循環(huán)周期的比率）可以進(jìn)行連續調節的方波信號。PWM信號用于控制可變位置執行器。PWM信號可以調節執行器輸出電流，從而調節執行器開(kāi)度。共軌柴油發(fā)電機的燃油計量單元（EEC閥）就是由PWM信號控制的。

 

 

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