汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置及其方法，涉及汽车电喷系统电子控制单元的信号模拟和检测技术。本装置的结构是信号模拟单元、信号转接器、故障注入器和ECU依次连接，将模拟的传感器信号传送给ECU；信号转接器分别与模拟执行器和可选择外接的真实执行器连接，使ECU工作在特定环境；信号转接器和信号检测和控制单元连接，LABVIEW虚拟仪器人机界面显示计算的参数和ECU工作状态。本发明既可自动检测，也可根据需要手动检测；方便信号通道扩展和ECU故障注入，兼顾ECU开发功能；具有ECU信息的存储、查询等数据库功能，方便产品追踪；是一种低成本的ECU功能检测方案。
【专利说明】汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车电喷系统电子控制单元(简称ECU)的信号模拟和检测技术，尤其 涉及一种汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车电子行业的发展，E⑶品种日益增多，复杂度也越来越高，如何经济、高 效、准确和完整地进行产品检测，是汽车电子行业需要解决的问题。
[0003] 传统检测技术有自动光学检测（Α0Ι)和自动在线检测（ICT)，Α0Ι可检测错料、漏 料和焊点缺陷等；ICT可对电阻、电容和二极管等无源器件以及运放和电源等芯片进行功 能检测。通过ICT和Α0Ι可以排除大量的制板和焊接错误。然而由于E⑶功能复杂性，ICT、 Α0Ι不能对E⑶进行全面的功能检测。为了确保E⑶能正常工作和减少产品检测的工作量， 迫切需要一种汽车E⑶功能检测装置。
[0004] 采用ECU来取代传统的机械系统(如化油器)来控制发动机的供油和点火过程。汽 车电喷系统通过各种传感器将发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴 位置和车辆行驶状况等信号输入ECU，ECU根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所 需要的喷油量、喷油时刻与点火时刻，确保发动机和执行器始终工作在最佳状态。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种汽车电喷系统电 子控制单元的功能检测装置及其方法。
[0006] 本发明采用的技术方案如下： 1、检测装置 本装置包括工作对象ECU和可选择外接的真实执行器； 设置有ECU功能检测设备； ECU检测设备包括故障注入器、信号转接器、信号模拟单元、模拟执行器、信号检测和控 制单元； 其连接关系是： 信号模拟单元、信号转接器、故障注入器和ECU依次连接，将模拟的传感器信号传送给 ECU ; 信号转接器分别与模拟执行器和可选择外接的真实执行器连接，使ECU工作在特定环 境； 信号转接器和信号检测和控制单元连接，即：信号转接器和信号采集转换器连接， 信号采集转换器分别与数据采集卡和数据处理器连接，数据采集卡和数据处理器分别与 LABVIEW虚拟仪器人机界面连接，LABVIEW虚拟仪器人机界面显示计算的参数和E⑶工作状 态； LABVIEW虚拟仪器人机界面和数据库连接； 数据采集卡和信号模拟单元连接。
[0007] 2、检测方法 通过控制信号模拟单元模拟汽车传感器工作，使E⑶工作在特定工况，读取E⑶工作时 的数据流和故障码，结合检测到的模拟执行器工作状况，判断ECU的功能是否正常；其主要 步骤如下： ① 设定ECU工作状况时的参数； ② 控制信号模拟单元使ECU工作在模拟的汽车发动机环境； ③ 读取ECU工作数据流，检测ECU外围模拟执行器工作状态，判断ECU功能是否正常； ④ 将ECU相关信息写入数据库。
[0008] 本发明具有下列优点和积极效果： ① 既可自动检测，也可根据需要手动检测； ② 方便信号通道扩展和E⑶故障注入，兼顾E⑶开发功能； ③ 具有ECU信息的存储、查询等数据库功能，方便广品追踪； 总之，本发明是一种低成本的ECU功能检测方案，可为还在发展中的ECU生产厂家节约 成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本装置的结构方框图； 图2是本方法的工作流程图（自动模式）； 图3是本方法的工作流程图(手动模式)。 图1中： 100-ECU ; 200- E⑶功能检测设备， 210-故障注入器， 220-信号转接器， 230- /[目号模拟单兀， 231- 低速电压信号模拟传感器， 232- 频率和占空比信号模拟传感器， 233- 曲轴和凸轮轴模拟传感器， 234- 氧信号和爆震信号模拟传感器； 240-模拟执行器； 250一/[目号检测和控制单兀， 251- 信号采集转换器， 252- 数据采集卡， 253- 数据处理器， 254- 数据库， 255- LABVIEW虚拟仪器人机界面； 300-可选择外接的真实执行器。
[0010] 英译汉： 1、EQJ Electronic Control Unit,汽车电喷系统电子控制单元。
[0011] 2、LABVIEW :是NI公司的图形编程语言，可以方便工程师编写虚拟仪器人机界面。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和实施例详细说明： 一、装置总体 如图1，本装置包括工作对象E⑶100和可选择外接的真实执行器300 ; 设置有ECU功能检测设备200 ; E⑶检测设备200包括故障注入器210、信号转接器220、信号模拟单元230、模拟执行 器240、信号检测和控制单元250 ; 其连接关系是： 信号模拟单元230、信号转接器220、故障注入器210和E⑶100依次连接，将模拟的传 感器信号传送给E⑶100 ; 信号转接器220分别与模拟执行器240和可选择外接的真实执行器300连接，信号 转接器220将ECU100输出的执行信号传送给模拟执行器240和可选择外接的真实执行器 300,使E⑶100工作在特定环境； 信号转接器220和信号检测和控制单元250连接，S卩：信号转接器220和信号采集转换 器251连接，信号采集转换器251分别与数据采集卡252和数据处理器253连接，数据采集 卡252和数据处理器253分别与LABVIEW虚拟仪器人机界面255连接，LABVIEW虚拟仪器 人机界面255显示计算的参数和ECU工作状态； LABVIEW虚拟仪器人机界面255和数据库254连接； 数据采集卡252和信号模拟单元230连接。
[0013] 其工作原理是： 信号模拟单元230将模拟的传感器信号通过信号转接器220和故障注入器210送给 E⑶100,E⑶100工作时的输出执行信号通过故障注入器210和信号转接器220送给模拟执 行器240或可选择外接的真实执行器300,使E⑶100工作在特定环境； 信号采集转换器251把转换后的信号传送给数据采集卡252和数据处理器253,数据采 集卡252和数据处理器253又将采集到的数据和计算的参数送给LABVIEW虚拟仪器人机界 面255, LABVIEW虚拟仪器人机界面255显示计算的参数和E⑶工作状态，LABVIEW虚拟仪 器人机界面255通过数据库254实现ECU信息存储和查询等功能，同时通过控制数据采集 卡252控制信号模拟单元230的工作状态。
[0014] 二、装置功能块 1、ECU100 E⑶100是由E⑶厂家提供，本装置可以兼容不同型号的E⑶。通过故障注入器210和 信号转接器220,可以适应ECU的多种针脚配置，装置预留的检测通道可以适应不同型号的 E⑶检测和维修。
[0015] 2、ECU 检测设备 200 1)设备总体 E⑶检测设备200包括故障注入器210、信号转接器220、信号模拟单元230、模拟执行 器240以及信号检测和控制单元250。
[0016] 2)设备功能部件 (1)故障注入器210 故障注入器210是一种提供传感器故障信号的功能电路，如对地短路、对电源短路、开 路等ECU接线和逻辑错误。
[0017] (2)信号转接器220 信号转接器220是一种用于对不同型号和针脚定义的ECU信号进行转接的功能部件。
[0018] (3)信号模拟单元230 信号模拟单元230主要模拟汽车电喷系统传感器工作状态，包括： ①低速电压信号模拟传感器231 低速电压信号模拟传感器231是一种模拟输出为低速电压信号传感器工作状态的功 能部件，如模拟温度传感器、压力传感器和节气门位置传感器等。
[0019] ②频率和占空比信号模拟传感器232 频率和占空比信号模拟传感器232是一种模拟输出为频率和占空比信号传感器工作 状态的功能部件，如模拟转速传感器。
[0020] ③曲轴和凸轮轴模拟传感器233 曲轴和凸轮轴模拟传感器233是一种模拟发动机曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感 器工作状态的功能部件。
[0021] ④氧信号和爆震信号模拟传感器234 氧信号和爆震信号模拟传感器234是一种模拟发动机氧传感器和爆震传感器工作状 态的功能部件。
[0022] (4)模拟执行器240 模拟执行器240是一种模拟ECU执行器工作状态的功能部件，如继电器、怠速电机、喷 气阀和喷油器等。
[0023] (5 )信号检测和控制单元250 信号检测和控制单元250是一种主要完成信号采集、参数计算显示、ECU信息存储和控 制的功能部件，包括： ①信号采集转换器251 信号采集转换器251是一种通用的功能部件，将检测信号转换为数据采集卡252和数 据处理器253可以处理的信号。
[0024] ②数据采集卡252 数据采集卡252是一种通用的功能部件，通过信号采集转换器251得到转换后的信号， 将采集到的数据送往LABVIEW虚拟仪器人机界面255 ; 数据采集卡252采用研华公司PCI系列采集卡，采集卡具有多路模拟量输出、数字量输 出、任意信号输出等功能，用于ECU低频电压信号、开关量检测、方波信号频率测量等一般 信号测量和开关信号控制。
[0025] ③数据处理器253 数据处理器253是一种通用的功能部件，通过信号采集转换器251得到转换后的信号， 计算发动机运行参数，如点火正时、点火提前角、点火闭合角、曲轴喷油正时和喷油脉宽等 发动机参数，然后送给LABVIEW虚拟仪器人机界面255 ; 数据处理器253采用MICROCHIP公司16位数字信号控制器，程序语言是C语言。
[0026] ④数据库254 数据库254是一种通用的功能部件，采用免费的ACCESS数据库，具有ECU流水号跟踪、 ECU检测参数修改与保存、自动记录检测人员工号和向ECU写入自定义信息等功能，方便 E⑶跟踪和维修。
[0027] ⑤LABVIEW虚拟仪器人机界面255 LABVIEW虚拟仪器人机界面255由美国NI公司的LABVIEW程序编写，提供控制和显示 界面，并完成自动检测和手动检测ECU、与数据库交互、显示发动机和ECU工作状态等功能。
[0028] 3、可选择外接的真实执行器300 可选择外接的真实执行器300包括ECU的执行设备如点火线圈、喷气阀、开关继电器和 怠速电机等。
[0029] 三、检测方法 检测方法有自动检测方法和手动检测方法2种。
[0030] 1、自动检测方法 如图2,自动检测方法包括下列步骤： ① 控制信号模拟单元230,设定工作环境，打开点火开关-21 ; ② 通过数据处理器253计算E⑶100工作参数，读取数据流和故障码-22 ; ③ 根据E⑶100的控制逻辑自动调整信号模拟单元230的状态，检测E⑶100不同工况 下的工作情况-23; ④ 判断E⑶100运行是否正常-24,是则进入步骤⑤，否则经过查询故障代码和显示故 障信息-27后进入步骤⑤； ⑤ 存储ECU100的相关信息到数据库中-25 ; ⑥ 关闭点火开关-26。
[0031] 2、手动检测方法 如图3,手动检测方法包括下列步骤： A、 控制信号模拟单元230,设定工作环境，打开点火开关-31 ; B、 通过数据处理器253计算运行参数和读取E⑶100的相关信息-32 C、 通过故障注入器210注入故障-33、通过数据处理器253查询数据流-34和通过 LABVIEW虚拟仪器人机界面255控制信号模拟单元设定工作环境-35 ; D、 观察ECU100的运行情况-36 ; E、 存储E⑶100的相关信息到数据库254中-37 ; F、 关闭点火开关-38。
【权利要求】
1. 一种汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置，其特征在于： 包括工作对象E⑶（100)和可选择外接的真实执行器（300); 设置有ECU功能检测设备（200); ECU检测设备（200)包括故障注入器（210)、信号转接器（220)、信号模拟单元（230)、模 拟执行器（240 )、信号检测和控制单元（250 ); 其连接关系是： 信号模拟单元（230)、信号转接器（220)、故障注入器（210)和E⑶（100)依次连接，将 模拟的传感器信号传送给E⑶（100); 信号转接器（220 )分别与模拟执行器（240 )和可选择外接的真实执行器（300 )连接，使 ECU (100)工作在特定环境； 信号转接器（220)和信号检测和控制单元（250)连接，S卩：信号转接器（220)和信号采 集转换器（251)连接，信号采集转换器（251)分别与数据采集卡（252 )和数据处理器（253 ) 连接，数据采集卡（252)和数据处理器（253)分别与LABVIEW虚拟仪器人机界面（255)连 接，LABVIEW虚拟仪器人机界面（255)显示计算的参数和ECU工作状态； LABVIEW虚拟仪器人机界面（255)和数据库（254)连接； 数据采集卡（252)和信号模拟单元（230)连接。
2. 按权利要求1所述的一种汽车电喷系统电子控制单元的功能检测装置，其特征在 于： 信号模拟单元（230)主要模拟汽车电喷系统传感器工作状态，包括：低速电压信号模 拟传感器（231 )、频率和占空比信号模拟传感器（232)、曲轴和凸轮轴模拟传感器（233)和 氧信号和爆震信号模拟传感器（234 )。
3. 利用权利要求1所述功能检测装置的检测方法，其特征在于： 通过控制信号模拟单元模拟汽车传感器工作，使E⑶工作在特定工况，读取E⑶工作时 的数据流和故障码，结合检测到的模拟执行器工作状况，判断ECU的功能是否正常；其主要 步骤如下： ① 设定ECU工作状况时的参数； ② 控制信号模拟单元使ECU工作在模拟的汽车发动机环境； ③ 读取ECU工作数据流，检测ECU外围模拟执行器工作状态，判断ECU功能是否正常； ④ 将ECU相关信息写入数据库。
4. 按权利要求3所述的检测方法，其特征在于检测方法有自动检测方法和手动检测方 法2种： 自动检测方法包括下列步骤： ① 控制信号模拟单元（230)，设定工作环境，打开点火开关（21); ② 通过数据处理器（253)计算E⑶（100)工作参数，读取数据流和故障码（22); ③ 根据E⑶（100)的控制逻辑自动调整信号模拟单元（230)的状态，检测E⑶（100)不 同工况下的工作情况（23); ④ 判断E⑶（100)运行是否正常（24)，是则进入步骤⑤，否则经过查询故障代码和显示 故障信息（27)后进入步骤⑤； ⑤ 存储E⑶（100)的相关信息到数据库中（25); ⑥关闭点火开关（26); 手动检测方法包括下列步骤： A、 控制信号模拟单元（230)，设定工作环境，打开点火开关（31); B、 通过数据处理器（253 )计算运行参数和读取E⑶（100 )的相关信息（32 ) C、 通过故障注入器（210)注入故障（33)、通过数据处理器（253)查询数据流（34)和通 过LABVIEW虚拟仪器人机界面（255)控制信号模拟单元设定工作环境（35); D、 观察ECU (100)的运行情况（36); E、 存储ECU (100)的相关信息到数据库（254)中（37); F、 关闭点火开关（38)。
【文档编号】G05B23/02GK104090570SQ201410354482
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】王和平, 梁美富 申请人:武汉市菱电汽车电子有限责任公司