王恒

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

發(fā)動機電控教學實驗系統(tǒng)開發(fā)探討

王恒

（美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山528000）

目前，我國電控發(fā)電機控制系統(tǒng)學習過程中仍存在著一系列問題，在發(fā)電機電控教學過程中，其教學內(nèi)容不形象、不直觀。所以，進行發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)研究工作時，需要迫切解決此問題。因此，主要探討了發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)、發(fā)電機電控教學系統(tǒng)開發(fā)設計這2個方面，為提升發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)開發(fā)的高效性，促使學生的實踐能力提升提供了合理化的參考意見。

發(fā)電機；電控教學；實驗系統(tǒng)；電機

就目前而言，我國的大多數(shù)學校都比較缺乏發(fā)電機電控教學實驗室，即便具有發(fā)電機電控教學實驗室，其實驗室內(nèi)的系統(tǒng)軟件、硬件也很難滿足學生學習的需求。由于教學條件缺乏，電控發(fā)電機專業(yè)的教學通常會采用掛圖、文字以及一些模型對學生展開理論性的講課。而汽車控制系統(tǒng)等發(fā)電機電控專業(yè)課程屬于比較形象、直觀的內(nèi)容，需要在實際的實驗臺中展開，從而提升學習的直觀性。

1 發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)

1.1 組成

發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)的構(gòu)成部分多種多樣，主要包括信號模擬器、ECU、PC機、CANCable以及其他相關(guān)的外部設備組成的信號模擬器，這些模擬器可以快速地生成模擬信號、數(shù)字開關(guān)信號以及相應的脈沖信號。學生通過手動地對PC端的信號調(diào)節(jié)軟件，就能促使一些傳感器的信號在信號模擬器上產(chǎn)生，與此同時，信號模擬器將ECU輸入。采用飛思卡爾MC9S 12單片機作為ECU的芯片。CAN通信總線CANCable主要是將ECU與PC端的標定軟件ECS進行連接，即進行上位機與下位機的連接。標定軟件會與CAN總線連接，從而實現(xiàn)與車載節(jié)點的通信，能實時地接收到相應的信息。同時，對ECU信號進行在線性的測量，并顯示以及標定出相應的數(shù)據(jù)，而外部設備主要包括噴油外設、穩(wěn)定電源的裝置、示波器以及節(jié)氣門體等。發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖主要如圖1所示。

1.2 發(fā)電機電控系統(tǒng)實驗臺的具體要求

我國汽車行業(yè)主要生產(chǎn)汽車，千里馬轎車的發(fā)電機電控系統(tǒng)便是帶有典型性的發(fā)電機設備。發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)能為學生提供有關(guān)汽車類以及發(fā)電機類的相關(guān)資料與信息，學生可以通過這個平臺自主地查閱很多信息以及資料。在電控系統(tǒng)實驗室內(nèi)，學生可以檢查發(fā)電機出現(xiàn)的故障，進行自主研發(fā)工作，能滿足學生實踐性學習的需要。因此，發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)開發(fā)想要滿足學生多種學習的需求，就必須滿足以下幾個要求：①系統(tǒng)能直觀地將電控發(fā)電機各構(gòu)件的組成、汽車各器件的外表以及部件的布局都清晰直觀地展現(xiàn)出來。②準確地顯示電控發(fā)電機的啟動以及停止工作的一系列過程。③將發(fā)電機可能出現(xiàn)的各種故障比較直觀地模擬出來。

圖1 發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了滿足以上要求，發(fā)電機電控教學實驗臺應該準確地向我們展示原發(fā)電機的啟動過程，將發(fā)電機以及電控系統(tǒng)相關(guān)的零部件都保存在其中。為了更進一步將檢測汽車發(fā)電機電控控制單元各個接口的信號真實地模擬出來，需要將ECU上面的縮短端口都連接到控制面板上，通過這樣的方式可以利用汽車的汽車檢測儀器對汽車開動時的相關(guān)數(shù)據(jù)以及實驗演示數(shù)據(jù)進行精準測量。在汽車實際行駛過程中，汽車的電控系統(tǒng)有可能會出現(xiàn)一些故障，對這些可能出現(xiàn)的故障進行模擬。

2 發(fā)電機電控教學系統(tǒng)開發(fā)設計

2.1 設計環(huán)節(jié)

Driver驅(qū)動層、系統(tǒng)層以及Plat層是ECU中軟件的主要組成部分。其中，Driver驅(qū)動層的主要工作內(nèi)容是對模塊進行初始化操作以及提供API接口函數(shù)。而Plat層的主要工作內(nèi)容是進行計算處理工作，同時，將Driver驅(qū)動層的函數(shù)調(diào)用出來，從而對MCU端口中所輸入以及輸出的信號進行有效控制。系統(tǒng)層的主要工作事項是進行任務調(diào)度工作。在軟件實際運行的過程中，會在每1 ms、2 ms、5 ms、50 ms、1 s時對任務的內(nèi)容進行設置。系統(tǒng)層會借助for循環(huán)對當前的進程ID進行調(diào)動，同時，將相應的任務接收，標定系統(tǒng)中的CAN接收中段函數(shù)檢測數(shù)據(jù)標準，對調(diào)用的相應處理信息進行調(diào)用，最終實現(xiàn)標定功能。

2.2 應用環(huán)節(jié)

在發(fā)電機點電控實驗教學過程中，CAN總線以及單片機的電控教學系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應用到實際教學中。發(fā)電機管理系統(tǒng)主要是通過采集各種傳感器信息對發(fā)電機的各項參數(shù)數(shù)據(jù)進行測定，最終將其轉(zhuǎn)化為ECU能夠接受的電信號，然后借助ECU對邏輯運算工作進行處理，通過執(zhí)行器將執(zhí)行命令發(fā)送出去。通過這樣的方式能有效地促進發(fā)電機在各種工作環(huán)境中都能將最佳濃度的混合氣體噴發(fā)出來。控制參數(shù)的正確性直接影響著發(fā)電機的性能，為了進一步提升發(fā)電機的發(fā)動狀態(tài)，就需要匹配相應的發(fā)電機控制參數(shù)，從而提升發(fā)電機的發(fā)動效率。

定時器在5 ms執(zhí)行任務過程中，會以IOC2輸入獲取中斷的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，同時，以控制面板上的輸入以及輸出口的其他信號為依據(jù)，比如水溫信號、氣壓信號、節(jié)氣門開度信號以及點亮信號，對這些數(shù)據(jù)信息進行分析，最終將噴油脈寬計算出來，同時，得出相應的噴油角度以及點火的角度。IOC2輸入捕捉中斷函數(shù)的過程中除了會將發(fā)生的事件完整地記錄到轉(zhuǎn)速數(shù)組中，還會將噴油函數(shù)中的數(shù)據(jù)調(diào)用出來，同時，對噴油時間點進行精準設置。啟用IOC4的輸出中斷，在觸發(fā)IOC4的過程中，會根據(jù)噴油角度對停止噴油的時間點進行相應設置，最終等待噴油停止以后，再將點火裝置啟動。

3 結(jié)束語

綜上所述，就目前而言，我國發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)平臺建設仍處于較低水平，因此，需要加強對發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)軟件以及硬件的研發(fā)工作。本文主要探討了發(fā)電機電控教學實驗系統(tǒng)軟件的開發(fā)具體內(nèi)容，并給出了系統(tǒng)硬件中的重要組成部分，以及部件所承擔的任務與工作。以此為基礎，對系統(tǒng)控制軟件設計的過程進行了深入探討，設計出了更加高效的教學軟件。最終借助這種軟件開展電控發(fā)電機的相關(guān)實驗，充分滿足了系統(tǒng)控制的實時性要求，具有較強的可靠性以及抗干擾能力。

［1］卞利云.發(fā)動機電控教學實驗系統(tǒng)開發(fā)［J］.科技展望，2016，26（06）.

［2］游心仁.計算機控制電控發(fā)動機故障實驗系統(tǒng)開發(fā)研究［J］.南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2015，6（02）.——

〔編輯：張思楠〕

U467.52

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.132

2095-6835（2017）15-0132-02

王恒（1989—），男，湖北宜城人，電控開發(fā)工程師，碩士學位。