专利名称：：外挂并行式ecu的制作方法
技术领域：
：本实用新型属发动机的电子控制
技术领域：
，具体为一种外挂并行式ECU,该ECU不包含传感器和执行机构，使用时与原ECU并行工作、共同使用原车传感器和执行机构。技术背景内燃机的电子控制系统称为ECU(ElectronicControlUnit),或称其为车栽电脑。目前ECU已用于内燃机驱动的多种交通工具上，特别是广泛用于汽车上。如一汽大众、上海大众引进的德国博世公司Motronic-M3.8.2闭环控制多点燃油顺序喷射系统、西门子公司Simos…3W电子控制顺序多点燃油喷射系统，都是以微处理器为核心的电子控制系统。当发动机运转时，ECU接受诸多传感器传来的信号，通过电脑芯片计算来判定发动机的工作状况，并按事先设定的程序数据控制燃油供应量、混合气配给、喷油及点火等等，根据温度、负荷、爆震、燃烧状况等来决定发动机的补偿控制系数，使发动机的工作状态在一定范围内能自动调整而处于良好运行状态。大批量生产中出于硬件和开发成本等原因，原厂ECU程序数据是统一的，其调整范围是非常有限的。但另一方面不同地区和时期燃油品质不同，对排放的控制要求不同，交通条件和规章不同；发动机工作的自然地理环境不同，如不同气候，海拔，山区和平原在温度、气压、湿度等方面有4艮大差异；具体驾驶者的习惯不同，不同类型驾驶者对发动机性能要求的侧重不同；每台发动机之间不可避免地存在制造上的个体差异，等等。以上诸多因素，使原厂ECU的程序无法做到对每一台具体的发动机都可控制其处于所需要的合理工作状态，因此应该根据具体情况对原厂控制程序进行重新匹配，或称写入新程序，俗称进行电脑改装或升级，写入的新程序也称改装程序。例如，2004年7月1日我国轻型汽车全面实施国家第二阶段排放标准，重型车辆自2004年9月1曰实施欧II标准。2005年7月1日北京率先实施轻型汽车尾气排放欧m标准，并将在2008年提前达到实施欧IV标准。上海与全国其它各地方分别于2006年和2007年实施欧III标准。2010年7月1日起全国实施欧IV标准。至少2004年以前生产的，应用于机动车的ECU都得面临这样的环境变化。机动车内燃机电子控制系统的写入新程序需求，将会突显出来。如何实现机动车内燃机电子控制系统的写入新程序？在早期，只能将原厂ECU拆下，送至国外的改装大厂，依照改装明细来调整，这样做不一定可行，即使能做也费时费事成本高、且无法恢复原程序。后来发展为芯片改装。由于一般车型的原装电脑芯片程序属于不可覆写，必须将原装电脑内储存供油点火等资料的芯片卸下，然后再将重新撰写过的程序烧入新的芯片，最后再安装回去。这就必须购买国外已撰写好程序的芯片直接安装更换。这样做同样不一定可行，即使能做也同样费时费事成本高且无法恢复原程序。有少数最新车型原厂电脑本身具有可更新程序的功能，从而对这种最新车型可视车主的需求以及当时当地的行车状况，经全部重新编程后，利用OBD检测插座与专用设备重新灌入新程序以覆盖原厂程序。但最困难的是程序内容，由于全部重新编程难度高工作量大，目前是由国内代理商将车辆电脑内的程序读出，然后上传至国外修改芯片程序的厂商，再由国外工程师根据需求重新写好程序后、再传回国内代理商，代理商用以覆盖原厂程序。这等于是国外以遥控的方式替国内车主进行芯片程序修改。其缺点是虽然可免拆硬件，但只有很少的最新车型可这样做，并且也同样费时费事成本高、无法恢复原程序。据新闻报道，一家来自英国的电脑改装商REVO,对汽车电脑的升级是配合SPP解码锁和连接在车上的0BDII接口直接写入ECU，改善发动机的工作。REVO的另一特点是其兼容性，即原厂程序和改装程序并存，车主可随时将程序恢复到出厂设置。但其技术不但严格保密，而且服务费用昂贵，并同样仅对极少最新车型可实施。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种外挂并行式ECU,其不但具兼容性、原厂程序和改装程序并存、车主可随时将程序恢复到出厂设置，而且适用车型广，电子控制系统的新程序写入简单易行、费用低。本实用新型的结构见图1:包括有I/0接口部分、输入信号预处理部分、新程序写入/运行处理器部分、程控交换部分和电源部分；I/0接口部分的一输出端与输入信号预处理部分的输入端电连接，信号预处理部分的输出端与新程序写入/运行处理器部分的输入端电连接，新程序写入/运行处理器部分的输出端与程控交换部分的输入端电连接，程控交换部分还有一端与I/O接口部分的另一端电连接，电源部分与其它部分电连接；I/0接口部分含插接器件和开关电路，输入信号预处理部分含线性缓冲电路和预处理微处理器，新程序写入/运行处理器部分含微处理器、电平转换电路、译码电路和触发电路，程控交换部分由功率MOS开关电路构成。I/O接口部分中的插接器件引入原车传感器信号和向原车执行机构输出控制信号，并与原ECU的控制端口连接。输入信号预处理部分中的线性緩冲电路校准信号波形和起信号隔离作用，而预处理微处理器实现输入信息的数字语言标准化。新程序写入/运行处理器部分中的微处理器可写入和运行新程序，而触发电路可保证信号能推动程控交换部分的功率MOS开关。程控交换部分按时分、空分实现新、旧程序对执行机构的控制权交换，以及仿真信号的运行。本实用新型进一步优化的结构是I/O接口部分中还设有能让来自程控交换部分的信号波形平滑的感性元件。本实用新型采用程控交换技术和镜像仿真技术，穿越了原ECU系统的接口锁闭和通信协议屏障，直接面向控制对象。采用空分、时分复用方式，新程序与旧程序相互可替换，直接面向对象目标实施程控交换。本实用新型用开放式结构设计构架了可以用软件方式吸纳新的控制技术的物理通道。当原ECU程序在某工况显露出控制漏洞、弊端或不满足新的控制需求时，外挂并行式ECU就可以用软件写入方式解决问题。外挂并行式ECU与原ECU系统并行工作期间，仅对所完善工况接管控制，任务完成后，交还控制权。对于原厂软件仍然是保护的，不存在改写。所以本外挂并行式ECU与原ECU系统可永久和谐地协同工作，取长补短。本实用新型拥有镜像仿真信道设置，它是程控交换技术应用于ECU的必要技术保障。当外挂并行式ECU接管控制权后，镜像逻辑仿真信道用虚拟信号自动锁定原车OBDII监控程序，以保障原ECU自带的自适应软件系统不中断正常运行，使原ECU系统能稳定的进行空操作。本实用新型的有益效果由于具兼容性、原厂程序和改装程序并存工作，因此用户可以根据对使用环境的不断认识、环境的不断变化、新的使用要求等情况，一步步对原厂程序进行更新，新程序针对性强、容易编写工作量小，对硬件的容量要求低，车主还可随时将程序恢复到出厂设置，适用车型面广。图1为本实用新型的电路结构框图。图2为实施例的模块接口连接框图。图3为实施例中I/O接口模块的电原理图。图4为实施例中输入信号预处理模块的电原理图。图5为实施例中新程序写入/运行处理器模块的电原理图。图6为实施例中程控交换模块的电原理图。图7为实施例中电源模块的电原理图。图8为实施例应用时内燃机减速工况的控制曲线，其中(1)为原程序设定，(2)为新程序设定。具体实施方式见图2~7的实施例图2中，Ml为I/O接口部分，M2为输入信号预处理部分，M3为新程序写入/运行处理器部分，M4为程控交换部分，M5为电源部分。Ml~M5分别做成五个模块。见图3,Ml中的开关电路由MOS集成块U19至U24构成。25针并口P1具有8路受控于软件定义模/数性质的信号输入端口1-0至1-7。JX为镜像仿真信道。具有2条程控交换通路PYQ-I/CKPYQ-I/0信道)和BH-I/CKBH-I/0信道)，PYQ-I/0的端口为PYQ-O和PYQ-I，BH-I/0的端口为BH-0和BH-I。8路受控于软件定义模/数性质的信号输入口分别连接25针并口Pl的1-0~1-6脚，以及由二极管D18D23、D25D27、D30D32、电阻R32构架同步信号的I-7脚；JX镜像仿真信道从电感器L4L15输出接系于端口0-00-ll;2条程控交换通路PYQ-I/0和BH-I/0分别接系端口PYQ-I、PYQ-O、BH-I、BH-O。当接口插入时，所连接线路自动驳接，接口退出时能自动恢复至原控制系统，此功能由Ml中的并口P1和插头插座组件J1实现。见图4，M2中的线性緩冲电路由线性集成块U1和U3构成，预处理微处理器为集成块U2。M2定义8路输入信号模/数性质，为满足M3的工作条件，专门负责输入信号的预处理。I-0I-7输入端口的模/数性质均受U2内的软件定义，二极管D1D16、电阻R3、R4、R6、R8R16组成T型电压钳位网络，统一8路输入信号的工作电平；电阻Rl、R2、R5、R7、R17R20构架U2的环境电路。8路输入信号经U1、U3緩冲后由U2进行模数转换、逻辑运算，提供表征内燃机实时工况(匀速、减速、加速、怠速，冷启动、预加热、制动)的三位二进制数据，PA-0、PA-1、PA-2完成输入信号的预处理，详见下表一表一M2输出数据表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>PA-3是M2、M3的同步工作信号。见图5,M3中的微处理器为集成块U12,电平转换电路为集成块U13,触发电路由CMOS器件D28、D29、D33、D34、D36和D37构成，采用CMOS器件D24作为码电路。M3写入并运行新程序。U12芯片型号可根据工作软件的大小及工作频率需求任意选择，根据需要可选择先写入后贴/插，也可先贴/插后写入。U12接收PA-lPA-3条件信号，实时进行程控操作，输出6位逻辑控制信号，缓沖后进入M4。D24译码出16路控制信号，通过CMOS器件D28、D29、D33、D34、D36、D37緩沖后输出16路交换器控制信号。X0X15为接线端口。见图6，M4由功率MOS开关集成块U6至U11以及U14至U18构成。M4在M3的控制下，采用空分、时分复用方式进行新程序与旧程序的实时程控交换。电阻R25R34、R36R41组成16个级别的阶梯电平环境，用于PYQI/0信道的16级电平控制。来自M3的16路控制信号可以在不同时段，以顺序、分组、完全打开或关闭U16-U18中的各集成开关，构成多种组合状态及16个电平级别的控制逻辑。PYQI/0和BH-I/0传送M4的执行结果。通过PYQ-I/0、BH-I/0的信号直接控制内燃机执行机构。D35为二极管。镜像仿真信号经CMOS器件D36、D37緩沖后进入M4，分别控制M4中U16闭环信道交换和U18镜像仿真信道操作。见表二表二EOFOU16U1800关闭关闭01关闭工作10工作关闭11工作工作上表中EO为闭环控制命令，FO为镜像控制命令。镜像仿真信道JX在程序接管控制权后开始工作，交还控制权后关闭。见图7。电源:取自原系统喷油器电源，通过M5中的集成块U4和U5转换为12V、5V稳压电源。12V为程控交换器电源，5V为微处理器电源，电源输出端口全部经过LC滤波后再接入负载。L1L3为电感器，C1C11为电容器。VCC、VDD为电源端口，GND表示接地。JH-K,BHK为接线端口。本实施例中8路输入信号分别为1.发动机水温信号2.节气门位置信号3.离合器信号4.制动信号5.可扩展信号6.可扩展信号7.空气流量计信号8.原内燃机系统喷油控制信号412路镜像仿真信号可分别服务于目标对象控制端。PYQ-I/0串接于喷油器电源与喷油器的电源端。BH-I/0串接于ECU氧传感器输入与氧传感器信号端。PYQ-I/0信道控制设计，是目标控制权的交接口，它构架了与原ECU并行工作的物理环境。BH-I/0信道控制设计，是程控交换操作所需的排放控制辅助分支，在现有内燃机结构的^5出上从事细化处理。JX镜像仿真信号设计，是程控交换技术的辅助分支，在外挂并行式ECU接管控制权后，用虛拟信号自动锁定OBDII监控程序，以保障原ECU自带的自适应软件系统正常运行，使原ECU能稳定的进行空操作。ECU大多以定油压、定电压、脉宽控制为主。脉宽为0时称为闭缸断油，当脉动闭缸断油成立时，内燃片几的脉动性工况派生出了可变排量控制，一方面可按工况减少油耗，同时也可按工况降低尾气排》文。该技术发达国家已在六缸以上V型发动机中普遍使用，堪称最先进的发动机控制技术。而闭缸断油控制仅为脉动功率控制技术之一种，在定压条件下从微分角度看，节能减排的方法有很多种。本装置借用通信工程的程控交换理念和采用开放式结构设计，就是为了经济、方便地在现有目标模型基础上，促进脉动功率控制技术的拓展与应用。将该外挂并行式ECU接入系统后，就可以用软件的方式低成本写入、自动操作。实施例的应用举例采用外挂并行式ECU,对四缸内燃机减速工况进行完善性维护的实际操作全过程如下原程序设定减速工况的控制曲线见图8中的(1),新程序设定减速工况控制曲线见图8中的(2)。定义新程序设定的内燃机减速工况控制曲线使用于车速>20公里/小时水温》75。CY坐标《2为闭缸控制Y坐标〉2〈10为部分功率过渡，且过渡斜率不变更。分析比较图8中的(1)和(2)，新曲线仅是在内燃机转速坐标上向低速方向移动200转，其余不变。一、接口接系1、发动^^水温信号，2、节气门位置信号，3、离合器信号，4、制动信号，5、发动机转速信号，6、车速信号，7、空气流量计信号，8、将PYQ-I/0串接于喷油器电源端，PYQ-I接电源、PYQ-0接喷油器电源端子，9、将BH-I/0串接于EPU氧传感器信号输入端与氧传感器信号输出端子之间。二、新控制方案编程1)对M2编程输入信号A/D定义1、2、7=A3、4、5=D水温控制点定义水温>75匸2)向M3写入新程序写入从闭缸至怠速的70度斜率升功率算法，定义该算法的工作条件为内燃机转速《1000转/分钟，内燃机转速=850转/分钟或车速《20公里/小时时交还控制权。写入减速工况闭缸操作的70度斜率减功率过渡算法，定义减速判定条件为PB-0PB-1PB-2=001编程和写入工作完成后即可插入运行。当运行过程中满足设定条件时，外挂并行式ECU将获取控制权执行新程序。JX镜像仿真信号锁定原车OBDII监控程序，保障了原车ECU自适应、缺火探测、综合部件监控、曲轴箱通风监控、节温器监控程序均顺利运行。BH-I/0通过氧传感器信号输入端口微调闭环控制，保障新程序得以稳定运行；经PYQ-I/0的端口完成多组合形式的16级脉动功率控制，将原控制曲线改变成为新控制曲线。以上实施利仅为了对本实用新型作进一步的说明，而本实用新型的范围不受所举实施例的局限。权利要求1、一种外挂并行式ECU，其特征在于包括有I/O接口部分、输入信号预处理部分、新程序写入/运行处理器部分、程控交换部分和电源部分；I/O接口部分的一输出端与输入信号预处理部分的输入端电连接，信号预处理部分的输出端与新程序写入/运行处理器部分的输入端电连接，新程序写入/运行处理器部分的输出端与程控交换部分的输入端电连接，程控交换部分还有一端与I/O接口部分的另一端电连接，电源部分与其它部分电连接；I/O接口部分含插接器件和开关电路，输入信号预处理部分含线性缓冲电路和预处理微处理器，新程序写入/运行处理器部分含微处理器、电平转换电路、译码电路和触发电路，程控交换部分由功率MOS开关电路构成。2、如权利要求1所说的外挂并行式ECU，其特征在于I/O接口部分中设有能让来自程控交换部分的信号波形平滑的感性元件。3、如权利要求1所说的外挂并行式ECU,其特征在于I/O接口部分、输入信号预处理部分、新程序写入/运行处理器部分、程控交换部分和电源部分分别做成五个模块。专利摘要外挂并行式ECU属发动机的电子控制
技术领域：
，该装置不包含传感器和执行机构，使用时与原ECU并行工作、共同使用原车传感器和执行机构。包括有I/O接口、输入信号预处理、新程序写入/运行处理器、程控交换和电源等部分。采用程控交换技术和镜像仿真技术，穿越原ECU系统的接口锁闭和通信协议屏障，直接面向控制对象。用空分、时分复用方式，实现新程序与旧程序相互可替换。优点是具兼容性、原厂程序和改装程序并存工作，因此用户可以根据对使用环境的不断认识、环境的不断变化、新的使用要求等情况，一步步对原厂程序进行更新，新程序针对性强、容易编写工作量小，对硬件的容量要求低，车主还可随时将程序恢复到出厂设置，适用车型面广。文档编号F02D43/00GK201152201SQ20082008082公开日2008年11月19日申请日期2008年1月14日优先权日2008年1月14日发明者周荣昆申请人:周荣昆