摘 要: 以汽车发动机实验为基础，提出基于虚拟仪器技术的发动机电控单元( ECU) 激励信号发生系统，建立了发动机ECU 的8 路激励信号模型，使之符合对发动机实际运行工作环境的仿真。在ECU 激励信号模型的基础上使用虚拟仪器技术进行了计算机仿真，将系统生成的多路信号分别输入发动机试验台的ECU 代替原传感器信号，激励发动机ECU 正常运转，发动机试验台工作正常。结果表明，该方法原理正确，发动机ECU 激励信号模型能够实现对发动机实际运行工况的模拟。
关键词: 发动机; 电控单元; 激励信号模型; 虚拟仪器
中图分类号: U 464 文献标识码: A
Engine Electronic Control Unit Actuated Signal Models
ZHAO Ya2nan , ZHAO Fu2tang , J ING Su2tong
(School of Mechanical and Vehicular Engineering , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China)
Abstract: Based on the experiment s on automobile engine , an actuated signal emitting system ofautomobile’s engine elect ronic cont rol unit ( ECU) based on virtual inst rument technology is given.Eight core actuated signal models of engine ECU were established , and a simulation environment ofECU’s working conditions created. Signals created by the actuated signal emitting system can replacesensor signals and actuate engine ECU to run into normal circulation. The engine experimental stationruns regularly. Simulation result s indicate that the principle of the method is correct and the actuatedsignal models of engine ECU can realize to simulate the actual working conditions.
Key words : engine ; elect ronic cont rol unit ( ECU) ; actuated signal model ; virtual inst rument
目前，随着中国汽车数量的不断增加，汽车的检测维护等工作越来越重要，要求也越来越高[1 ] 。汽车发动机电控单元( ECU) 是整个汽车控制系统的核心部件。发动机ECU 测试设备对发动机及整车的检测维护起着关键的作用。随着电子技术尤其是计算机技术的发展和测试技术的提高，ECU 检测设备不断得到更新和发展。近年来， 虚拟仪器技术[2 - 3 ]被逐步引入到发动机及整车的检测维护中.作者引入虚拟仪器技术对发动机ECU 的多路激励信号进行了模拟。基于虚拟仪器的信号发生系统的最大特点是可以利用软件平台最大限度地简化硬件结构，扩展系统功能，而ECU 信号模型的建立是信号在软件中能够生成的基础。
系统硬件设计基于一台高性能的PC 机，由控制计算机、多功能信号发生卡、转接器和示波器等部分组成,其结构如图1 所示[4 ] 。
图1 系统硬件结构示意图
Fig。 1 Hardware structure
硬件部分主要是将在LabVIEW 平台下建立的各类模型信号准确、完整地发出，并通过示波器或其他数据采集显示系统予以显示、验证。软件部分要求用LabVIEW 图形化编程语言建立核心信号的模型，对信号参量之间的转化进行计算、分析，并且构建系统的人机操作界面。
2。1 系统信号模型的建立
ECU 信号模型的建立是信号在软件中能够生成的基础。 通常只对发动机ECU 各种传感器中可激励ECU 正常运转的8 路核心信号进行模拟，建立相应的发动机ECU 激励信号模型，即曲轴位置传感器信号模型[5 ] 、凸轮轴位置传感器信号模型、爆震传感器信号模型[6 ] 、氧传感器信号模型、车速传感器信号模型、节气门位置传感器信号模型[7 ] 、空气流量传感器信号模型、冷却液温度传感器信号模型。
以下以几种典型的传感器信号模型为例说明系统信号模型的建立。 信号模型图均由LabVIEW生成。
2。1。1 凸轮轴位置传感器信号模型
无论是磁电式还是霍尔式凸轮轴位置传感器(camshaft position sensor ，CMP) 信号都与系统的曲轴位置传感器信号密切相关，周期呈整数倍关系(具体的倍数因车型和传感器的不同有所变化) ，而且相位必须严密地对应，图2 所示为磁电式CMP 信号模型。
图2 磁电式凸轮轴位置传感器信号模型
Fig. 2 Magnetic and electric CMP model
爆震传感器(knock sensor ，KS) 信号是频率固定(一般为510～1010 kHz ，作者采用的是718 kHz 的频率) 且幅度逐渐增大后再缓慢衰减的信号。 为符合实际爆震波形，该信号的相位及瞬间幅值必须能够随机变化。 KS 信号模型如图3 所示。
图3 爆震传感器信号模型
Fig. 3 KS model
2.1.3氧传感器信号模型
本系统中氧传感器(oxygen sensor ，OS) 信号分为化油器式和多点喷射式氧传感器信号。
OS 信号，频率相对较慢，波形较杂乱，而且在汽
