汽車燃油噴射實(shí)時監(jiān)控與仿真教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)采集卡對汽車燃油噴射系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，為研究和分析ECU提供大量有價值的數(shù)據(jù)，具有調(diào)控容易、重復(fù)性好、測試范圍可以無限擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，為汽車燃油噴射系統(tǒng)的教學(xué)研究提供了很好的手段，在汽車教學(xué)中使用，收到較好教學(xué)效果。

　　1  引言

　　電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用給汽車維修人員帶來了學(xué)習(xí)的困難和掌握的難度，特別是汽車燃油噴射系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)密閉、組成復(fù)雜，是整個汽車的核心，也是學(xué)員學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，利用MCGS組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成的硬件系統(tǒng)，通過MCGS接口參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)在脫機(jī)狀態(tài)下對發(fā)動機(jī)ECU的動態(tài)測試，實(shí)時故障檢測、故障診斷、故障模擬，為研究和分析ECU提供大量有價值的數(shù)據(jù)，具有調(diào)控容易、重復(fù)性好、測試范圍可以無限擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，從而為汽車燃油噴射系統(tǒng)的教學(xué)研究提供了很好的手段。

2  系統(tǒng)硬件組成

　　汽車燃油噴射實(shí)時監(jiān)控與仿真教學(xué)系統(tǒng)由北京昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)軟件和臺灣研華PCL系列數(shù)據(jù)采集卡，豐田4缸電噴發(fā)動機(jī)、豐田汽車電腦（ECU）等汽車燃油噴射系統(tǒng)示教板組成。系統(tǒng)組成如圖2所示。

MCGS是一套基于Windows 95/98/ME/NT/2000等操作系統(tǒng)的平臺，用于快速生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，支持各類采集板卡等硬件設(shè)備，具有數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警、動畫圖形顯示及報表輸出等功能。采用臺灣研華公司推出的用于PC的高性能、高速度多功能數(shù)據(jù)采集卡：1個4路8位模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)噴油嘴噴油量、廢氣含氧量、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、空氣流量傳感器模擬數(shù)據(jù)采集；兩個8路開關(guān)量輸入模塊，用以對點(diǎn)火閥、怠速穩(wěn)定閥、節(jié)氣門位置和曲軸位置傳感器等開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集；通過ISA總線可使采集系統(tǒng)與上位監(jiān)控主機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)由上位監(jiān)控采集板卡的運(yùn)行，檢測采集板卡的參數(shù)并控制采集卡的運(yùn)行。

　　3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)用戶圖形顯示，數(shù)據(jù)存盤，報表、曲線形成，通過MCGS組態(tài)軟件接口參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)VB環(huán)境和MCGS軟件之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交換，利用數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序，直接采集現(xiàn)場信號，并在組態(tài)圖窗口中顯示，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時檢測，系統(tǒng)接口框圖如圖3所示。

根據(jù)測量的要求，調(diào)用組態(tài)軟件設(shè)備窗口中的子窗口—設(shè)備管理，調(diào)用研華采集板卡驅(qū)動程序，完成模擬量的輸入及輸入通道的信號聯(lián)系。通

過用VB語言編制的 Drivers程序進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，完成畫面編輯、數(shù)據(jù)處理等。在MCGS運(yùn)行環(huán)境中，根據(jù)指定的采集周期，調(diào)用接口

，接口程序編制如下：

　　alngDat aFLag-Long型數(shù)組，設(shè)備對應(yīng)通道的數(shù)據(jù)是否要處理，一般不用。

　　alngDataVaLue-Single型數(shù)組，設(shè)備對應(yīng)的數(shù)值型通道的數(shù)值，當(dāng)通道為字符型時，表示通道值在astrDataString數(shù)組中的位置。

　　astrDatsString-String型數(shù)組，設(shè)備對應(yīng)字符型通道的值；

　　CollectDevDat=0-采集數(shù)據(jù)有效，但只對返回的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　CollectDevDat=1-采集數(shù)據(jù)有效，但對返回的輸入數(shù)據(jù)都進(jìn)行處理。

　　CollectDevDat=2-采集數(shù)據(jù)無效，不須進(jìn)行處理。

　　CollectDevDa t = -1-設(shè)備故障。

　　CollectDevDat=-100-設(shè)備故障，但把第0通道的值返回，使用0通道來表示故障的具體信息。

Dim strlommOrder  As String
Dim strReturn DAs String
Dim IngReturn As Long
Dim Inglndex  As Long
Dim IngDoAs Long
Strcomm Order=“＄”+Right(“00”+Hex) (g_lngDevice Address),2)+“6”

　　IngReturn=FetchDataFormComm[m_IngCheckFlag,m_objCommParent,strCommOrder,strReturnData]

　　If lngReturn <>o Then GoTo PROC_EXIT

系統(tǒng)主程序采用順序查詢方式，分為三個部分：(1) 系統(tǒng)初始化，對系統(tǒng)進(jìn)行必要的設(shè)置。(2) 系統(tǒng)控制，依據(jù)系統(tǒng)“監(jiān)控檢測/模擬仿真運(yùn)行方式”的開關(guān)的位置，選擇“監(jiān)控檢測”，A/D，D/A板卡對發(fā)動機(jī)參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行采集、處理、顯示，并對異常狀態(tài)進(jìn)行報警、處理。同時，將采集的參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)存放在與上位監(jiān)控主機(jī)通訊的指定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，以便在通訊時調(diào)用。(3) 在“模擬仿真”時，A/D板卡采集發(fā)動機(jī)參數(shù)量，對發(fā)動機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)量進(jìn)行模擬仿真，同時，將采集到的參數(shù)也存放在與上位監(jiān)控主機(jī)通訊的指定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，以便在通訊時調(diào)用。系統(tǒng)程序流程如圖4所示。

4  教學(xué)運(yùn)用

　　利用直觀方便的MCGS人機(jī)界面和操作環(huán)境，通過單擊按鈕操作可訪問詳細(xì)數(shù)據(jù)和直觀的流程畫面：

　　(1)  系統(tǒng)啟動后，進(jìn)入系統(tǒng)主頁；

　　(2)  單擊圖標(biāo)或按鈕可實(shí)現(xiàn)各子流程畫面的動態(tài)仿真顯示，每屏顯示相應(yīng)的流程、工況；

　　(3)  模擬輸入、輸出信號實(shí)時曲線顯示；

　　(4)  開關(guān)量輸入、輸出信號實(shí)時曲線顯示；

　　(5)  所有流程圖之間切換顯示；

　　(6)  參數(shù)報警提示。

　　例，一輛現(xiàn)代轎車ABS指示燈亮，分析其故障，首先檢查輪速傳感器，除去其表面的塵土和油污，指示燈仍然亮；然后檢測輪速傳感器信號波形，將所測得波形與歷史波形相對照，發(fā)現(xiàn)存在異常，歷史信號波形如圖5(1)所示，此信號屬于交流信號，此類信號波形在零線上上下跳動是對稱的，也就是波峰的幅值相同，兩脈沖間的時間和形狀是一致的，頻率將隨著車速的增加而增加。

　　圖5(2)是檢測所得的該車輪速傳感器故障信號。此信號的波峰高低不平，這表明磁芯與磁組輪相碰，波峰平緩表明磁組損壞。更換新的輪速傳感器后，故障消失。

5  結(jié)語

　　運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)采集卡對汽車燃油噴射系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，實(shí)時故障檢測、故障診斷，故障模擬仿真，為研究和分析ECU提供大量有價值的數(shù)據(jù)，具有調(diào)控容易、重復(fù)性好、測試范圍可以無限擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，為汽車燃油噴射系統(tǒng)的教學(xué)研究提供了很好的手段，在汽車教學(xué)中使用，收到較好教學(xué)效果。