2.2.1　ECU的基本結構

電控單元(ECU)是電子控制系統的核心,它由單片機硬件電路和控制軟件組成,負責信息的采集、處理、計算和執行,并將運行結果作為控制指令輸出到執行器,同時與其他的ECU進行通信,把某些運行狀態進行顯示,并對整個控制系統進行故障診斷。

ECU通過傳感器采集的信號不斷檢查柴油機的狀態,計算符合條件的燃油噴射量等,啟動執行器以及將柴油機控制到最佳狀態,ECU 也具有診斷功能,可用于記錄系統故障。電控單元(ECU)的功能控制如圖2?3所示。

(1)主要功能

電控柴油機ECU的主要功能是控制燃油噴射時間和燃油噴射量,最主要是噴油時間的控制。

① 噴油量的控制。駕駛人通過電子油門提供駕駛意圖,控制器ECU決定整個運行范圍內的噴油量和最佳供油時刻;可以有幾十種噴油量控制模式(穩態和瞬態)。

② 噴油規律的控制。在電控系統設計時,已經考慮了適當的噴油規律,高壓共軌系統常以多次噴射來實現。

③ 噴油提前角控制。完全由控制器ECU自動控制。

④ 噴油壓力的控制。完全由控制器ECU自動控制。

(2)ECU內部構件

ECU內部的元器件主要有:

① 單片機。所謂單片機就是在一部ECU中只有一片,是整個ECU的核心部件,所有邏輯處理功能都是其內部完成的,而其他的元器件多數都是為單片機提供服務而設置的。

② 系統服務元器件。所謂系統服務元器件主要是為單片機和其他元器件的工作提供條件,例如:用于提供系統工作激勵脈沖的晶振芯片,用于提供內存容積擴充的存儲芯片,用于提供系統電源服務的芯片,等等。系統服務元器件主要為專用的集成電路。

③ 通信服務元器件。一臺完善的單片機ECU都帶有自身通信功能,在其單片機內布置有CAN模塊,可以在內部就提供CAN通信功能。但在實際使用過程中,要實現通信功能必須具備對通信線路的驅動能力,因此就需要配備為CAN通信服務的外圍驅動芯片。

④ 輸入通道元器件。輸入通道元器件主要用于接收輸入信號,起到對輸入的信號整形、傳導、保護性隔離等作用,并將這些輸入信號安全可靠地送達單片機且不會對系統造成任何安全損害。此類元器件主要是貼片電阻、電容、二極管及光耦合器等。

⑤ 輸出驅動元器件。輸出驅動元器件用于驅動輸出設備。通常單片機輸出的控制信號的負載能力有限,為使輸出信號能夠直接帶動執行元器件工作,就必須對單片機輸出的控制信號進行功率放大處理,以便安全有效地帶動執行器工作。

輸出驅動元器件主要是一些大功率的晶體管,它們可以控制高達幾十安的工作電流,充分滿足柴油機的控制需要。除此之外,還需要一些特殊的電容和電感元件,這些電容和電感元件通過對電能的積蓄和釋放,能夠在瞬間產生極高的驅動電壓(80V或更高),滿足柴油機電控燃油系統的驅動要求。

如圖2?4所示為一款電控柴油機使用的專用線束接線原理圖。ECU不僅要連接電控柴油機的各個傳感器,還要連接各個執行器,所以在柴油機上就需要布置幾十條相關導線,如果這些導線布置不當,就可能嚴重影響電控柴油機的正常工作。在用電控柴油機上一般都是將導線分類制成線束及相應的接插端子,從而很好地保證了所有導線的正確安裝和整潔。