摘要：针对目前汽车发动机控制实验成本高的缺点，本文介绍了模拟发动机控制系统的实现过程，着重从系统硬件组成与软件建模方面给出系统的实现方法。

　　关键词： 汽车发动机 单片机 控制系统

　　中图分类号：TH25 文献标识码：B

　　The Development Of The Supervisory And Analog Control System for automotive engine Pan ShengHu (College of Machincal Engineering, Southwest Petroleum University, ChengDu 610500) Abstract: Aiming at the high-cost of testing for motor engine. giving the way to realize supervisory and analog control system. The system is analyzed from the structure of the hardware and software.Key Words：Motor Engine Single chip Control System

　　引言 由于国内汽车研究水平相对落后，发动机控制系统大多是靠进口。随着国民生活水平的提高，汽车的需求越来越大，而国内在汽车方面的研究还不成熟。今天越来越多的技术人员加入到发动机控制系统研究、开发、维护、维修等。在前期技术学习和培训中，采用多套实际汽车发动机及控制系统进行研究成本较高，给大多数单位和机构增加了负担。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，发动机的测控技术也在不断进步，计算机控制越来越多的应用于发动机控制领域。因此，开发一套性价比较高的模拟发动机控制系统，具有十分重要的技术和市场意义。

　　模拟发动机控制系统应该具备与实际控制系统相似的功能，根据发动机控制系统技术要求和实际应用，决定该系统应该具备故障设置、故障模拟、波形显示、软件电路检测、可接入局域网等几个功能。同时还要兼顾多种车型，通过控制线路与实际汽车发动机进行连接，完成对汽车发动机的监控。因此，本系统采用计算机软件技术，结合单片机现场控制技术，设计了一套结构简单，功能齐全的模拟发动机控制系统。考虑到在教学与培训的需要，在系统中还增加了接入局域网功能。

　　2、系统硬件组成及功能

　　2.1 系统构成

　　系统硬件组成是保证其功能在最大程度上接近实际控制系统的重要因素。在本系统中，所采用主、从式的控制体系结构，控制系统结构如图1所示。它由计算机系统和具有可扩展功能的单片机系统共同构成。其中，计算机的主要功能是进行事务管理、可视化界面操作、控制命令传送、系统状态监控、通信连接等等;而单片机控制系统主要功能是接收计算机控制信息、对现场元件进行实际控制、现场数据采集、状态数据采集、以及其它信号的采集与控制，同时，还要完成对命令信号和采集信号的转换，如A/D、D/A转换等[1]。另外，在本系统中，主控制计算机和单片机系统之间通过RS232C串口进行数据交换，计算机提供以太网口，以便于与其它计算机进行连接。

　　图1 系统硬件结构图

　　2.2 功能模块

　　1.电路检测：在电路上设有检测端子，当接收到检测命令时，接通检测电路，把信号转换后通过单片机系统送到计算机中进行显示和分析。

　　2.故障设置 计算机软件故障设置方式和单片机故障设置方式。 故障可设置数量不少于40个，并可同时设置多个故障。 可设置故障类型：电路的通断及短路故障、传感器信号模拟(偏强或偏弱)。 带故障一键恢复功能，即软件复位和单片机系统硬件复位。 3.故障模拟

　　当故障模拟时故障设置开关处于断路状态，模拟信号直接输送到发动机电脑，能观察到发动机工况的变化。模拟传感器信号时，应按照原车数据范围进行的调整。实际上是所设置的故障送入发动机中用以观察发动机的工作情况。

　　4.状态监控

　　采集实际波形，并能存储，包括曲轴位置传感器、霍尔传感器，空气流量计、温度传感器、点火提前角、转速、喷油脉宽、爆震传感器、初级次级点火波形等的显示。

　　5.可接入局域网

　　这主要是针对教学和培训而增加的模块，老师可通过主机进行教学讲解，也可对实验台进行故障设置，并指定某个学生终端机(设置编号)进行故障排除，其他学生将不能对发动机设置进行变动。

　　3、系统软件设计及功能

　　系统的软件是整个系统的核心，是关系到系统的精度、稳定性、可靠性和实时性的最重要的因素之一。因此，在设计中必须采用合理的开发平台和优化的算法来进行设计。以达到减少设计工作量、提高系统运行性能的目的。在本设计中，主计算机系统所采用的是基于Windows平台的VC++6.0开发环境;单片机系统采用C语言进行开发。限于篇幅，在这里仅对系统的软件结构进行介绍，如图2所示。主要分为主控机管理程序、通信程序和单片机系统控制程序三个大的部分[2][3]。

　　2.1.1

状态监控

　　2.1

　　主电路 2.1.2

　　电路检测

　　2

　　车型选择 1

　　主程序 2.1.3

　　故障设置与信号模拟 2.2

　　RS232模块 2.3

以太网通信 单片机控制程序

　　图2 系统软件结构图

　　通过对控制程序的详细设计，将发动机控制软件分为这样几个模块：

　　1.检测电路模块

　　这个模块的功能内容有基本电路的结构显示、基本电路的状态显示、单个软元件的检测显示、状态的实时更新。

　　2.故障设置模块

　　这个模块是在计算机上进行故障设置时所采用，可设置数量不少于40个，并可同时设置多个故障。可设置故障类型：电路的通断及短路故障、传感器信号模拟(偏强或偏弱)。

　　3.故障模拟模块

　　当故障模拟时故障设置开关处于断路状态，计算机模拟信号直接输送到发动机电脑，能感觉到发动机工况的变化。模拟传感器信号时，软件上应该按照原车数据范围进行的调整。实际上是所设置的故障送入发动机中用以观察发动机的工作情况。

　　4.状态监控模块

　　显示实际采集波形，并能存储，包括(曲轴位置传感器、霍耳传感器，空气流量计、温度传感器、点火提前角、转速、喷油脉宽、爆震传感器、初级次级点火波形等的显示。对比分析正常采集的波形存储后能与故障模拟后的波形进行对比分析、参照。电脑界面能同时显示出这两种波形图。

　　5.RS232C串行通信模块

　　这个模块进行设计后，与单片机之间进行通信协议的统一，能够与单片机系统进行正常的数据交换[2]。

　　6.单片机控制程序模块

　　本模块软件包含信号采集、报警判断及报警驱动、数据显示、实时时钟、模拟输出、按键处理、串行通讯等几个相对独立的功能。整套模块软件采用C51编写[3][4]。

　　4、总结

　　着重论述了具有高性价比的模拟发动机控制系统的设计方法，给出在硬件和软件上的设计模型。经过连机调试，该系统达到了设计目的，符合市场的要求。在信息技术迅速发展的今天，运用虚拟软件仪器代替硬件已经变为可能，因此，在以后的设计中，可以考虑用软件代替硬件的办法以求得具有更高性价比的模拟发动机控制系统。

　　参考文献：

　　[1] 许琼，全书海，吴雁.燃料电池发动机监控系统软件设计[J].PLC&FA，2008年9月.

　　[2] 刘静,陈国通,韩宁. 用VC实现远程监测系统中的串行通信[J].科技咨讯，2007年6月第6期.

　　[3] 韩利凯. 用VC++实现PC与单片机串行通信方法的研究.制造技术与机床.2005 年第8卷第2 期.

　　[4] 唐金花. 电喷发动机教学平台软件系统的开发与研究[J].