導(dǎo)讀：康明斯柴油發(fā)電機不僅動力性、經(jīng)濟性好、并且耐用、可靠性好。但是如果不了解其結(jié)構(gòu)特點，將導(dǎo)致在之后的使用中維護不當(dāng)而引發(fā)多種故障。以下主要介紹柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)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，如起動控制、預(yù)熱控制和柴油發(fā)電機制動控制等。
控制單元接收來自傳感器和開關(guān)的輸人信號，通過微處理器進行運算后，再向執(zhí)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(diào)用這些程序，以執(zhí)行特定的運算?？刂茊卧捌湎嚓P(guān)組件被稱作“硬件"?？刂茊卧獌?nèi)存儲了進行柴油發(fā)電機管理所必需的全部開環(huán)和閉環(huán)控制算法。驅(qū)動執(zhí)行器的輸出電路也集成到ECU內(nèi)，因此ECU金屬盒外殼設(shè)計、安裝要考慮散熱問題。
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電控系統(tǒng)功能圖 |
2、微處理器
微處理器是由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器，負(fù)責(zé)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(nèi)部的RAM）、運算器、時序控制電路及數(shù)據(jù)和地址總線。微處理器能完成獲取指令、執(zhí)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）。
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ECU內(nèi)部信號處理示意圖 |
3、程序及數(shù)據(jù)存儲器
微處理器需要按照軟件程序來正確執(zhí)行各項功能。這些程序以二進制數(shù)的形式存儲在程序及數(shù)據(jù)存儲器之中。這些二進制數(shù)被CPU讀取并翻譯成一條可執(zhí)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(shù)據(jù)，如發(fā)電機組信息、特征曲線及MAP圖等。這些數(shù)據(jù)在發(fā)電機組使用過程中是不可改變的。它們的作用是調(diào)節(jié)各種開、閉環(huán)程序控制過程。程序存儲器可以和微處理器集成在一起，根據(jù)需要也可以通過安裝獨立元件（如EPROM或FEPROM）的方法進行擴展。
（1）ROM程序
存儲器可以使用ROM（只讀存儲器）。這種存儲器內(nèi)的內(nèi)容是在制造時就寫人的，并且不可更改。安裝在微處理器中的ROM容量有限。這就決定了在實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能時，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(shù)據(jù)可用強紫外線照射來擦除。新程序可由編程器寫人。EPROM通常是一個獨立的器件，通過地址、數(shù)據(jù)總線與CPU相連。
（3）Flash-EPROM（FEPROM）
它是電可擦寫設(shè)備，這使在工廠內(nèi)，不打開ECU，重新寫人程序成為可能。在這一過程中，ECU通過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(nèi)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(tǒng)EPROM的最大優(yōu)點。
4、ECU的輸入信號
ECU的輸人信號，是ECU進行運算的依據(jù)，包括傳感器信號和開關(guān)信號。輸人信號通過導(dǎo)線和插頭傳送到控制單元內(nèi)部。
（1）輸人信號的類別
輸人信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號兩類，這些信號來自各類型的傳感器和開關(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(nèi)連續(xù)變化。傳感器測量到的各種物理量，如進氣量、蓄電池電壓、進氣歧管壓力和增壓壓力、冷卻溫度及進氣溫度等都是模擬信號。ECU內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)會把模擬信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元可以處理的數(shù)字信號。
② 數(shù)字輸人信號
數(shù)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(shù)字輸人信號有開關(guān)信號和數(shù)字傳感器輸出信號。常見的數(shù)字傳感器有霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、磁阻轉(zhuǎn)速傳感器等。微處理器可以直接處理這些數(shù)字信號。
（2）輸人信號的處理
控制單元是整個柴油發(fā)電機管理系統(tǒng)中的核心器件。微處理器依據(jù)輸人信號完成各項開閉環(huán)控制功能。計算機嚴(yán)格檢查由傳感器和各功能開關(guān)所提供的輸人信號，確認(rèn)信號真實、有效后，信號會被處理器接收，并在程序運算中應(yīng)用。
5、變量存儲器或主存儲器
為了存儲變量數(shù)據(jù)，如中間變量或信號值，控制單元還需要一種可讀寫的存儲器。
（1）RAM
瞬時值通常存儲于RAM（隨機存儲器）中。RAM和相比，最大區(qū)別是斷電后保存在RAM上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM上面的數(shù)據(jù)不會消失。如果運算過程比較復(fù)雜，則控制器需要更多的RAM來存儲數(shù)據(jù)。這些附加的RAM通過地址、數(shù)據(jù)總線與ECU連接。當(dāng)關(guān)閉點火開關(guān)時，RAM中的數(shù)據(jù)也隨之丟失，因此RAM又稱為易失存儲器。
（2）EEPROM
前面提到，RAM在斷電時會丟失所有數(shù)據(jù)，特別是在關(guān)閉點火開關(guān)時。有些不能丟失的數(shù)據(jù)，如防盜系統(tǒng)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EPROM，它與FEPROM的不同之處在于，EEPROM可以對每一個存儲單元進行擦寫操作，可以多次重復(fù)擦寫。這就是說，EEPROM可被用作非易失可讀寫存儲器。
（3）ASIC
隨著ECU功能日趨復(fù)雜，市場上的微處理器計算能力不足的問題顯現(xiàn)了出來?，F(xiàn)在，解決這個問題的方法就是應(yīng)用ASIC模塊。這種集成電路是按照ECU開發(fā)部門的要求設(shè)計制造的，在ASIC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(qū)動級，再由驅(qū)動級控制執(zhí)行器工作。有時，可能需要經(jīng)過多級驅(qū)動才能操縱大功率設(shè)備。輸出級應(yīng)能承受對地短路或蓄電池電壓波動所造成的威脅，還要具備一定抗熱能力。
（1）通斷信號
這些信號用來控制只有開、關(guān)兩種狀態(tài)的執(zhí)行器。如受ECU控制的預(yù)熱繼電器、起動繼電器、柴油發(fā)電機制動電磁閥等。
（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）可以進行連續(xù)調(diào)節(jié)的方波信號。PWM信號用于控制可變位置執(zhí)行器。PWM信號可以調(diào)節(jié)執(zhí)行器輸出電流，從而調(diào)節(jié)執(zhí)行器開度。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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