電控柴油發(fā)電機的ECU功能
發(fā)布時間：2023-09-21 點擊：190
性能特點和作用說明
電控柴油發(fā)電機的ecu功能
ecu是柴油發(fā)電機的綜合控制裝置，其功能是根據(jù)自身存儲的程序?qū)Πl(fā)動機各傳感器輸入的各種信息進行運算、處理、判斷、然后輸出指令，控制有關執(zhí)行器動作，達到快速、準確、自動控制柴油發(fā)電機組工作的目的。ecu來控制柴油從油泵（打油用）到共軌管（儲存平衡柴油壓力）到噴油器（使柴油霧化，與燃燒室里的空氣混合，行程可燃燒的燃油氣）按照一定壓力、時間、射速噴射到燃燒室中，達到精確噴油的效果，燃耗更低，燃油利用率更高，排放更環(huán)保等等，他取代了傳統(tǒng)的的噴油泵供油方式。
一、ecu的功用
許多維修人員將柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)中的ecu稱為“黑匣子”，它是柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)中最重要的核心部件，用從傳感器、目標設定值傳感器以及通過can總線傳輸過來的信息（數(shù)據(jù)）作為輸入，經(jīng)過計算處理、分析判斷、決定對策，然后輸出控制指令，指揮調(diào)節(jié)執(zhí)行機構（執(zhí)行器）進行相應的調(diào)節(jié)功能。同時，它還給傳感器提供穩(wěn)壓電源或參考電壓，其全部功能是通過各種硬件和軟件的組合來完成的。借助于大規(guī)模集成電路已經(jīng)可以將復雜多樣的幾百個元器件全部集成在1～2塊多層電路板上，并封裝在一個十分緊湊的鋁制外殼中屏蔽起來。
ecu整體視圖
柴油發(fā)電機ecu電路示意圖
二、ecu的工作條件
對ecu的要求很高，因為它的工作條件非常惡劣。
1、極端的工作溫度，在正常情況下為-40～125℃。
2、劇烈的溫度波動。
3、受油、燃料等材料的影響。
4、潮濕環(huán)境。
5、機械作用，如發(fā)動機抖動。
ecu在起動電壓不足（冷起動）或充電電壓過大（車載電子系統(tǒng)電涌）時都要能正常工作。另外，電子系統(tǒng)還要滿足emc（電磁兼容性）的要求。電子抗干擾標準和對高頻信號干擾限制尤為嚴格。
柴油機電控控制單元ecu外觀示意圖
三、ecu的數(shù)據(jù)運行處理
（1）輸入信息處理部分
輸入電路將各種傳感器傳輸來的信號經(jīng)過濾波（過濾掉干擾信號）、整形和放大處理，模擬量還要經(jīng)過模-數(shù)（a-d）轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成ecu能接收且量程合適的數(shù)字信號。
（2）微處理器系統(tǒng)
根據(jù)輸入的信息和內(nèi)存的調(diào)節(jié)策略以及數(shù)據(jù)、圖表等進行分析和運算而產(chǎn)生控制指令。微處理器系統(tǒng)包括微處理器（cpu）、各種存儲器、輸入輸出接口（i/o），以及在cpu、存儲器和i/o之間傳遞信息的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線及產(chǎn)生時間節(jié)拍脈沖以控制ecu運作的計時器等。微處理器系統(tǒng)的各部分通常全部集中在一塊芯片中，即所謂的單片機。
（3）輸出信息處理部分
將ecu輸出的只有ma級的各種控制指令調(diào)制、放大成可以驅(qū)動各種執(zhí)行器的控制信號并輸出，并保障ecu抗短路和過熱的安全性。控制執(zhí)行器的信號有兩種：一種是使執(zhí)行器實現(xiàn)通斷功能的開關信號，另一種是脈沖寬度調(diào)制（pwm）信號，它們具有恒定頻率的矩形信號和可變的接通持續(xù)時間，可使諸如egr閥和增壓壓力調(diào)節(jié)器等執(zhí)行器達到各種任意的位置。
（4）內(nèi)存軟件
在柴油發(fā)電機ecu儲存的軟件中，既有各種用于ecu 自身運行的驅(qū)動程序，也有為控制發(fā)電機組及其發(fā)動機運行而編制的專用程序。這些專用程序就是對每一個受控過程的數(shù)字化描述，將各種傳感器采集和輸送的各種信息和數(shù)據(jù)，經(jīng)過分辨、計算、比較和邏輯分析，再將得到的結果變換成驅(qū)動各個執(zhí)行器的控制指令，指揮執(zhí)行器及時而準確地動作，完成控制和調(diào)節(jié)過程。各種用于信號處理的計算公式、邏輯分析方法和數(shù)據(jù)表格等均可編成程序儲存在存儲器中。此外，作為抗電磁干擾的措施之一，通常對輸入的數(shù)據(jù)采用軟件濾波或采用傅里葉變換和小波變換等成熟的數(shù)據(jù)處理方法進行處理，這些處理軟件也被放入內(nèi)部存儲器中。
在軟件設計中，還必須考慮運行故障的判斷、記載和讀出。當然，進行故障自診斷不能只依靠軟件，還需要有硬件電路的幫助，需要有更多的傳感器提供足以判斷故障的信息，電控系統(tǒng)都采用map來確定控制量的目標值。例如，對于柴油發(fā)電機的電控噴油系統(tǒng)而言，最基本的控制目標就是噴油量和噴油提前角（對于共軌噴油系統(tǒng)還有噴油壓力），它們應隨柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負荷工況而變，當然也視具體柴油發(fā)電機機型而異，為此電控柴油發(fā)電機在開發(fā)過程中必須事先經(jīng)過大量的標定試驗尋找出對應于各個轉(zhuǎn)速和負荷工況下的最佳目標值，以二維數(shù)表的形式存入rom等存儲器中，運行時只要根據(jù)柴油發(fā)電機的具體運行工況，對照map的要求，即可給出相應的控制和調(diào)節(jié)指令，以控制相關的執(zhí)行器（噴油泵或噴油器的電磁閥）按時準確地動作，從而達到優(yōu)化噴油過程的目標。
除了主要對噴油過程進行控制之外，ecu還必須對柴油發(fā)電機其他系統(tǒng)和有關附件的運行進行控制，例如egr和增壓系統(tǒng)等的控制閥以及冷卻風扇、起動機、發(fā)電機和空調(diào)設備的開關等。所有控制指令均來自微處理器的數(shù)字信號，由于它們的電流很小（ma級），需經(jīng)輸出級（終端模塊）調(diào)制和放大后，才能生成各種開關、繼電器、數(shù)顯和驅(qū)動電磁閥等執(zhí)行器的輸出信號。其中pwm信號是ecu最常用的脈沖輸出信號，這是一種頻率一定但通電（脈沖）時間變化的方形數(shù)字信號，每一個脈沖高電平占據(jù)的時間稱為脈寬b，它與兩個脈沖時間間隔之比（a/b）稱為占空比。pwm信號的優(yōu)點是既可以用于控制慣性較大和反應較緩慢的電磁閥（如egr和增壓系統(tǒng)的控制），只需改變占空比，就能改變輸出信號的平均電壓，從而能控制這類電磁閥的動作；同時，也可以用于噴油器高頻電磁閥的控制，這時噴油器針閥質(zhì)量輕、慣性小，升起和落座迅速，因此只需調(diào)節(jié)pwm信號的頻率，使噴油過程在一個脈沖內(nèi)完成，即可用pwm信號的脈寬來控制噴油器針閥開啟時間的長短，以完成噴油量的精確控制。
四、ecu的儲存器
柴油發(fā)電機ecu的儲存器中儲存著數(shù)據(jù)和計算調(diào)節(jié)策略用的程序。它們根據(jù)功能的不同，主要有以下幾種形式的存儲器：
1、rom（只讀存儲器）
rom是一種讀存儲器，其中的內(nèi)容由制造商確定后不能再改變。
2、eprom（可擦可編程只讀存儲器）
儲存的內(nèi)容可在紫外線照射下擦除，而新內(nèi)容可用專門的編程器寫入。
3、eeprom
它是作為不會丟失的寫-讀存儲器被應用的，例如用于儲存防盜鎖碼或故障存儲器信息。與flash-eprom（快擦寫只讀存儲器，簡稱閃存）不同，eeprom中的每一個儲存單元能夠單獨擦除。例如僅擦除故障存儲器。此外，它是為多次寫循環(huán)設計的。
4、flash-eprom
它是一種通過電路可擦可編程的只讀存儲器。由于其所具備的優(yōu)越性，越來越多地取代傳統(tǒng)的eprom，它還能在維修站用合適的診斷儀重新進行編程。
以上4種rom類存儲器用于儲存在切斷電源后也不會丟失的長期信息，如控制邏輯軟件、計算程序以及控制參數(shù)的目標值［如各種脈譜圖（map）等］。但是，其中rom一次存入信息后就不能更改，不如eprom、flash-eprom和eeprom在修改程序和數(shù)據(jù)上那樣靈活和方便，特別是eeprom和flash-eprom可以直接由微處理器改寫其內(nèi)容，而且可以只改寫部分內(nèi)容，因此目前得到越來越廣泛的應用，甚至有的單片機不加區(qū)分地將所有信息都儲存在eep-rom和flash-eprom中。它們均可以在生產(chǎn)線上根據(jù)柴油發(fā)電機型號與要求的不同，寫入新的程序或選取一部分已經(jīng)寫入的程序，即具有eol（end of line）功能，這就為多種型號柴油發(fā)電機共用一個型號的ecu提供了可能。
e.ram是一種寫-讀存儲器，ecu可用它來暫時存取當前的運行和信息數(shù)據(jù)，如傳感器輸入的實時信息、計算過程中的數(shù)據(jù)等，這些信息和數(shù)據(jù)在柴油發(fā)電機運行中實時被更新，但是點火開關斷開后，其中儲存的信息和數(shù)據(jù)將全部丟失。
影響柴油發(fā)電機壽命的基本因素有哪些？
柴油發(fā)電機組一般能用多久，影響使用壽命因素有哪些？
上柴股份柴油發(fā)電機組柴油、機油和冷卻液選用方法
如何判斷柴油發(fā)電機組軸瓦磨損,學會這5種方法,變成維修專家
柴油發(fā)電機噪音危害有哪些？應該怎么解決？
柴油發(fā)電機組噴油泵柱塞與套筒磨損的原因與檢查方法
工作原理方面，三相異步電機和同步電動機差異在哪？
柴油發(fā)電機噴油泵知識分享
電控柴油發(fā)電機的ecu功能
ecu是柴油發(fā)電機的綜合控制裝置，其功能是根據(jù)自身存儲的程序?qū)Πl(fā)動機各傳感器輸入的各種信息進行運算、處理、判斷、然后輸出指令，控制有關執(zhí)行器動作，達到快速、準確、自動控制柴油發(fā)電機組工作的目的。ecu來控制柴油從油泵（打油用）到共軌管（儲存平衡柴油壓力）到噴油器（使柴油霧化，與燃燒室里的空氣混合，行程可燃燒的燃油氣）按照一定壓力、時間、射速噴射到燃燒室中，達到精確噴油的效果，燃耗更低，燃油利用率更高，排放更環(huán)保等等，他取代了傳統(tǒng)的的噴油泵供油方式。
一、ecu的功用
許多維修人員將柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)中的ecu稱為“黑匣子”，它是柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)中最重要的核心部件，用從傳感器、目標設定值傳感器以及通過can總線傳輸過來的信息（數(shù)據(jù)）作為輸入，經(jīng)過計算處理、分析判斷、決定對策，然后輸出控制指令，指揮調(diào)節(jié)執(zhí)行機構（執(zhí)行器）進行相應的調(diào)節(jié)功能。同時，它還給傳感器提供穩(wěn)壓電源或參考電壓，其全部功能是通過各種硬件和軟件的組合來完成的。借助于大規(guī)模集成電路已經(jīng)可以將復雜多樣的幾百個元器件全部集成在1～2塊多層電路板上，并封裝在一個十分緊湊的鋁制外殼中屏蔽起來。
ecu整體視圖
柴油發(fā)電機ecu電路示意圖
二、ecu的工作條件
對ecu的要求很高，因為它的工作條件非常惡劣。
1、極端的工作溫度，在正常情況下為-40～125℃。
2、劇烈的溫度波動。
3、受油、燃料等材料的影響。
4、潮濕環(huán)境。
5、機械作用，如發(fā)動機抖動。
ecu在起動電壓不足（冷起動）或充電電壓過大（車載電子系統(tǒng)電涌）時都要能正常工作。另外，電子系統(tǒng)還要滿足emc（電磁兼容性）的要求。電子抗干擾標準和對高頻信號干擾限制尤為嚴格。
柴油機電控控制單元ecu外觀示意圖
三、ecu的數(shù)據(jù)運行處理
（1）輸入信息處理部分
輸入電路將各種傳感器傳輸來的信號經(jīng)過濾波（過濾掉干擾信號）、整形和放大處理，模擬量還要經(jīng)過模-數(shù)（a-d）轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成ecu能接收且量程合適的數(shù)字信號。
（2）微處理器系統(tǒng)
根據(jù)輸入的信息和內(nèi)存的調(diào)節(jié)策略以及數(shù)據(jù)、圖表等進行分析和運算而產(chǎn)生控制指令。微處理器系統(tǒng)包括微處理器（cpu）、各種存儲器、輸入輸出接口（i/o），以及在cpu、存儲器和i/o之間傳遞信息的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線及產(chǎn)生時間節(jié)拍脈沖以控制ecu運作的計時器等。微處理器系統(tǒng)的各部分通常全部集中在一塊芯片中，即所謂的單片機。
（3）輸出信息處理部分
將ecu輸出的只有ma級的各種控制指令調(diào)制、放大成可以驅(qū)動各種執(zhí)行器的控制信號并輸出，并保障ecu抗短路和過熱的安全性。控制執(zhí)行器的信號有兩種：一種是使執(zhí)行器實現(xiàn)通斷功能的開關信號，另一種是脈沖寬度調(diào)制（pwm）信號，它們具有恒定頻率的矩形信號和可變的接通持續(xù)時間，可使諸如egr閥和增壓壓力調(diào)節(jié)器等執(zhí)行器達到各種任意的位置。
（4）內(nèi)存軟件
在柴油發(fā)電機ecu儲存的軟件中，既有各種用于ecu 自身運行的驅(qū)動程序，也有為控制發(fā)電機組及其發(fā)動機運行而編制的專用程序。這些專用程序就是對每一個受控過程的數(shù)字化描述，將各種傳感器采集和輸送的各種信息和數(shù)據(jù)，經(jīng)過分辨、計算、比較和邏輯分析，再將得到的結果變換成驅(qū)動各個執(zhí)行器的控制指令，指揮執(zhí)行器及時而準確地動作，完成控制和調(diào)節(jié)過程。各種用于信號處理的計算公式、邏輯分析方法和數(shù)據(jù)表格等均可編成程序儲存在存儲器中。此外，作為抗電磁干擾的措施之一，通常對輸入的數(shù)據(jù)采用軟件濾波或采用傅里葉變換和小波變換等成熟的數(shù)據(jù)處理方法進行處理，這些處理軟件也被放入內(nèi)部存儲器中。
在軟件設計中，還必須考慮運行故障的判斷、記載和讀出。當然，進行故障自診斷不能只依靠軟件，還需要有硬件電路的幫助，需要有更多的傳感器提供足以判斷故障的信息，電控系統(tǒng)都采用map來確定控制量的目標值。例如，對于柴油發(fā)電機的電控噴油系統(tǒng)而言，最基本的控制目標就是噴油量和噴油提前角（對于共軌噴油系統(tǒng)還有噴油壓力），它們應隨柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負荷工況而變，當然也視具體柴油發(fā)電機機型而異，為此電控柴油發(fā)電機在開發(fā)過程中必須事先經(jīng)過大量的標定試驗尋找出對應于各個轉(zhuǎn)速和負荷工況下的最佳目標值，以二維數(shù)表的形式存入rom等存儲器中，運行時只要根據(jù)柴油發(fā)電機的具體運行工況，對照map的要求，即可給出相應的控制和調(diào)節(jié)指令，以控制相關的執(zhí)行器（噴油泵或噴油器的電磁閥）按時準確地動作，從而達到優(yōu)化噴油過程的目標。
除了主要對噴油過程進行控制之外，ecu還必須對柴油發(fā)電機其他系統(tǒng)和有關附件的運行進行控制，例如egr和增壓系統(tǒng)等的控制閥以及冷卻風扇、起動機、發(fā)電機和空調(diào)設備的開關等。所有控制指令均來自微處理器的數(shù)字信號，由于它們的電流很小（ma級），需經(jīng)輸出級（終端模塊）調(diào)制和放大后，才能生成各種開關、繼電器、數(shù)顯和驅(qū)動電磁閥等執(zhí)行器的輸出信號。其中pwm信號是ecu最常用的脈沖輸出信號，這是一種頻率一定但通電（脈沖）時間變化的方形數(shù)字信號，每一個脈沖高電平占據(jù)的時間稱為脈寬b，它與兩個脈沖時間間隔之比（a/b）稱為占空比。pwm信號的優(yōu)點是既可以用于控制慣性較大和反應較緩慢的電磁閥（如egr和增壓系統(tǒng)的控制），只需改變占空比，就能改變輸出信號的平均電壓，從而能控制這類電磁閥的動作；同時，也可以用于噴油器高頻電磁閥的控制，這時噴油器針閥質(zhì)量輕、慣性小，升起和落座迅速，因此只需調(diào)節(jié)pwm信號的頻率，使噴油過程在一個脈沖內(nèi)完成，即可用pwm信號的脈寬來控制噴油器針閥開啟時間的長短，以完成噴油量的精確控制。
四、ecu的儲存器
柴油發(fā)電機ecu的儲存器中儲存著數(shù)據(jù)和計算調(diào)節(jié)策略用的程序。它們根據(jù)功能的不同，主要有以下幾種形式的存儲器：
1、rom（只讀存儲器）
rom是一種讀存儲器，其中的內(nèi)容由制造商確定后不能再改變。
2、eprom（可擦可編程只讀存儲器）
儲存的內(nèi)容可在紫外線照射下擦除，而新內(nèi)容可用專門的編程器寫入。
3、eeprom
它是作為不會丟失的寫-讀存儲器被應用的，例如用于儲存防盜鎖碼或故障存儲器信息。與flash-eprom（快擦寫只讀存儲器，簡稱閃存）不同，eeprom中的每一個儲存單元能夠單獨擦除。例如僅擦除故障存儲器。此外，它是為多次寫循環(huán)設計的。
4、flash-eprom
它是一種通過電路可擦可編程的只讀存儲器。由于其所具備的優(yōu)越性，越來越多地取代傳統(tǒng)的eprom，它還能在維修站用合適的診斷儀重新進行編程。
以上4種rom類存儲器用于儲存在切斷電源后也不會丟失的長期信息，如控制邏輯軟件、計算程序以及控制參數(shù)的目標值［如各種脈譜圖（map）等］。但是，其中rom一次存入信息后就不能更改，不如eprom、flash-eprom和eeprom在修改程序和數(shù)據(jù)上那樣靈活和方便，特別是eeprom和flash-eprom可以直接由微處理器改寫其內(nèi)容，而且可以只改寫部分內(nèi)容，因此目前得到越來越廣泛的應用，甚至有的單片機不加區(qū)分地將所有信息都儲存在eep-rom和flash-eprom中。它們均可以在生產(chǎn)線上根據(jù)柴油發(fā)電機型號與要求的不同，寫入新的程序或選取一部分已經(jīng)寫入的程序，即具有eol（end of line）功能，這就為多種型號柴油發(fā)電機共用一個型號的ecu提供了可能。
e.ram是一種寫-讀存儲器，ecu可用它來暫時存取當前的運行和信息數(shù)據(jù)，如傳感器輸入的實時信息、計算過程中的數(shù)據(jù)等，這些信息和數(shù)據(jù)在柴油發(fā)電機運行中實時被更新，但是點火開關斷開后，其中儲存的信息和數(shù)據(jù)將全部丟失。
影響柴油發(fā)電機壽命的基本因素有哪些？
柴油發(fā)電機組一般能用多久，影響使用壽命因素有哪些？
上柴股份柴油發(fā)電機組柴油、機油和冷卻液選用方法
如何判斷柴油發(fā)電機組軸瓦磨損,學會這5種方法,變成維修專家
柴油發(fā)電機噪音危害有哪些？應該怎么解決？
柴油發(fā)電機組噴油泵柱塞與套筒磨損的原因與檢查方法
工作原理方面，三相異步電機和同步電動機差異在哪？
柴油發(fā)電機噴油泵知識分享