導讀：康明斯柴油發電機不僅動力性、經濟性好、并且耐用、可靠性好。但是如果不了解其結構特點，將導致在之后的使用中維護不當而引發多種故障。以下主要介紹柴油發電機電控系統的知識。

 

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、排放控制和優化燃燒等。電控單元還可完成其他輔助功能，如起動控制、預熱控制和柴油發電機制動控制等。

控制單元接收來自傳感器和開關的輸人信號，通過微處理器進行運算后，再向執行器發出控制信號。運算程序（即軟件）存儲在存儲器中，微處理器能調用這些程序，以執行特定的運算。控制單元及其相關組件被稱作“硬件"。控制單元內存儲了進行柴油發電機管理所必需的全部開環和閉環控制算法。驅動執行器的輸出電路也集成到ECU內，因此ECU金屬盒外殼設計、安裝要考慮散熱問題。

 

電控系統功能圖

 

2、微處理器

 

微處理器是由一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器，負責程序控制和算術邏輯運算。微處理器的基本組成包括寄存器（即微處理器內部的RAM）、運算器、時序控制電路及數據和地址總線。微處理器能完成獲取指令、執行指令，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）。

 

ECU內部信號處理示意圖

 

3、程序及數據存儲器

 

微處理器需要按照軟件程序來正確執行各項功能。這些程序以二進制數的形式存儲在程序及數據存儲器之中。這些二進制數被CPU讀取并翻譯成一條可執行的命令。

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據，如發電機組信息、特征曲線及MAP圖等。這些數據在發電機組使用過程中是不可改變的。它們的作用是調節各種開、閉環程序控制過程。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）。這種存儲器內的內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。這就決定了在實現復雜的控制功能時，微處理器需要額外的ROM。

（2）EPROM

存儲于EPROM（可編程只讀存儲器）中的數據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、數據總線與CPU相連。

（3）Flash-EPROM（FEPROM）

它是電可擦寫設備，這使在工廠內，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EPROM的最大優點。

4、ECU的輸入信號

 

ECU的輸人信號，是ECU進行運算的依據，包括傳感器信號和開關信號。輸人信號通過導線和插頭傳送到控制單元內部。

（1）輸人信號的類別

輸人信號可以分為模擬信號和數字信號兩類，這些信號來自各類型的傳感器和開關。

① 模擬輸人信號

模擬輸人信號的電壓值可在給定范圍內連續變化。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內置的模數轉換器（ADC)會把模擬信號轉換成中央處理單元可以處理的數字信號。

② 數字輸人信號

數字輸人信號只有兩種狀態，分別是“高''和“低''（或是邏輯1和邏輯0）。典型的數字輸人信號有開關信號和數字傳感器輸出信號。常見的數字傳感器有霍爾轉速傳感器、磁阻轉速傳感器等。微處理器可以直接處理這些數字信號。

（2）輸人信號的處理

控制單元是整個柴油發電機管理系統中的核心器件。微處理器依據輸人信號完成各項開閉環控制功能。計算機嚴格檢查由傳感器和各功能開關所提供的輸人信號，確認信號真實、有效后，信號會被處理器接收，并在程序運算中應用。

 

5、變量存儲器或主存儲器

為了存儲變量數據，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，最大區別是斷電后保存在RAM上面的數據會自動消失，而ROM上面的數據不會消失。如果運算過程比較復雜，則控制器需要更多的RAM來存儲數據。這些附加的RAM通過地址、數據總線與ECU連接。當關閉點火開關時，RAM中的數據也隨之丟失，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據，特別是在關閉點火開關時。有些不能丟失的數據，如防盜系統密碼或故障碼，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功能日趨復雜，市場上的微處理器計算能力不足的問題顯現了出來。現在，解決這個問題的方法就是應用ASIC模塊。這種集成電路是按照ECU開發部門的要求設計制造的，在ASIC上安裝了更多的RAM及輸人輸出通道，甚至還可以產生PWM信號。

6·輸出信號

微處理器發送輸出指令到驅動級，再由驅動級控制執行器工作。有時，可能需要經過多級驅動才能操縱大功率設備。輸出級應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、關兩種狀態的執行器。如受ECU控制的預熱繼電器、起動繼電器、柴油發電機制動電磁閥等。

（2）PWM信號

PWM信號指頻率不變，但占空比（高電位占循環周期的比率）可以進行連續調節的方波信號。PWM信號用于控制可變位置執行器。PWM信號可以調節執行器輸出電流，從而調節執行器開度。共軌柴油發電機的燃油計量單元（EEC閥）就是由PWM信號控制的。

 

 

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