马 昆,姚竹亭

（中北大学机械与动力工程学院，山西太原,030051）

1 电喷系统工作原理

摩托车电控燃油喷射系统以电子控制装置（ECU）为控制中心，分析摩托车上的各类传感器传回的数据，进而了解发动机各个时刻的工况。控制器依据设定好的控制程序对各类信号进行相关处理，精确地控制喷油泵的喷油时刻，使发动机依据实际工况找到最佳的喷油时刻和喷油量，真正实现低耗油量、低排放的目的。电控系统控制预热系统，保障柴油机的低温起动性能。电控系统零件包括ECU、喷油泵上的各种传感器和控制器元件，以及电热塞等。

2 检测平台原理和组成

图1 电喷系统

检测平台的原理:各传感器自身电阻会根据测试信号的变化而发生相应的变化从而导致发送给单片机的电压也会产生一致的变化，单片机再根据得到的电压信号转换成相应的数字信号发送给测试软件，测试软件将得到的数据处理以后进行显示以及存储等。

检测平台主要由两部分组成：硬件部分和软件部分。

硬件部分主要包括：单片机、AT、ET的调理电路，TPS调理电路，MAP调理电路，O2调理电路。

软件部分主要包括：EFI测试软件 ProCal-SE 1.0。

检测平台的总体设计框图如图2。

图2 检测平台结构框图

3 检测平台的硬件设计

3.1 硬件选择与使用原理

首先依据监测平台的要求和各个芯片的特点，选择在汽车领域大范围应用的MC9S12P芯片作为检测平台单片机芯片。传感器是检测平台的重要部分是各类数据的来源。其中进气温度传感器与发动机温度传感器均为负温度系数的电阻型测温传感器。在计算发动机燃油量时电控软件需根据放置在进气管中的进气温度传感器所测得的空气温度数据和温度与进气密度进气质量的关系进行燃油量数值的修正。第二个需要测量的温度数据是工作状态下的发动机温度，这一温度通过发动机温度传感器获得。因发动机在各个工况下温度控制要求并不一致，所以这就要求ECU针对具体温度状况对发动机的燃油量等工作特性做相应的调整。发动机工作时的信息主要来自ECU接收到的关于节气门打开角度转化来的电压信号。而这一信息的采集源于位于节气门轴尾端的节气门位置传感器。TPS的输出电压与节气门的开度呈正特性关系，即节气门的全开状态对应小于五伏的电压，而全闭状态对应与零伏电压。基础喷油量由ECU根据MAP传感器采集来的进气歧管内的绝对压力操控。若假设大气压力一直处于稳定状态，那么可由节气门的后方得到真空度与绝对压力这两方面信息，因为大气压、真空度与绝对压力三者之间的关系可通过公式:真空度=大气压力-歧管内绝对压力表述。而输送给ECU的电压信号与发动机的节气门开度、歧管内的绝对压力呈正向关系自然与真空度呈负向关系。电喷车利用氧传感器在理论空燃比（14.7：1）附近输出的电压有突变（实际空燃比高于理论值时意味着氧气在排气中的比例增大，这时氧传感器会发送一个0伏电压信号给ECU作为混合气体的状态指示。反之当空燃比低于理论空燃比时，意味着氧气的比例在降低此时ECU将接收到氧传感器发来的1伏电压信号）这一特性来查看氧气在排气中的含量进而通过三元催化器准确地将空燃比控制在理论值附近从而获得高排气净化率。

3.2 串口通信电路

通过串口驱动电路中的RS-232电平转换芯片MAX232，单片机可以利用异步串行通信协议同PC通信。MAX232芯片可以实现TTL电平与RS-232电平之间的转换，然后通过利用SCI模块和PC机通信。如图7所示。显然芯片的第15引脚是与地线相连的。而三线制连接串口是使用该芯片时通常会选择的方式。即芯片的14引脚连接电脑的第2引脚（数据接收），芯片的第13引脚与电脑的第3脚相连（数据发送），同时将电脑的第5引脚接地。芯片与单片机的连接方法为：芯片的第9引脚、第10引脚则分别对应单片机的17、18引脚。

图3 串口通信电路

4 检测平台的软件设计与仿真

4.1 软件仿真

ProCAL-SE是一个为测试传感器信号的改装简化版软件，也是基于EFI的测试软件，在利用ProCAL-SE进行实时数据显示之前需将默认的配置文件、A2l文件（用于描述各个传感器的特性（如作用、范围及其精度等）及其在单片机地址）、Cal文件（描述的是各个传感器默认的数据）载入软件。之后为单片机上电进行PC机和单片机的之间的通信，当通信成功后方可载入五个传感器变量，便可观察来自单片机的实时数据（包括数据精度与信号范围），如图4所示。为了方便日后对数据进行分析可以对数据进行录制操作，而后保存数据文件。利用Data Analyzer回放软件，可以对保存的数据文件进行数据回放，同时能显示出指定位置处的信号值，如图5所示。

4.2 数据异常

当测试的数据发生异常时，显示数据的单元格底色会变成红色，此时代表测试的传感器可能存在问题，但数据异常并不代表传感器一定损坏，只是说明输出的数据发生了较大的突变或者是超出了一定的范围，造成的原因可能是来自外界的瞬间的干扰，也可能是其它人为的原因。当测试的数据超出其最大值时，此时软件会提出警告，表明此传感器的已经损坏。两种不同的异常情况如图6（a）（b）所示。测试完一组数据后可将数据保存为文本格式，对数据的精度、提示信息和警告的频率进行分析可以得出所测试的传感器的质量和精度。

5 结论

图4 带示波器的数据显示窗口

图5 带游标的回放软件界面

图6 数据异常显示

在设计研究中，首先对各个传感器的性能特点进行了详细的分析和研究，结合各传感器在实际当中的应用情况，提出了检测平台的总体设计方案，对单片机的芯片进行了认真的筛选，优化各个硬件电路，用VB编写了便于人机交互的软件界面，并进行了数据的模拟仿真。随着国家对机动车辆排放法规的逐渐严格控制和国Ⅲ标准的颁布实施，电喷系统在摩托车领域的应用已经成为一种趋势，促进了电喷系统的规模生产必然使得这种检测平台大步发展并不断完善。