汽车发动机管理模块测试系统的设计报告
汽车发动机管理模块测试系统的设计摘要：发动机管理模块作为汽车传动力控制的核心部件， 其生产质量 检测是保证整个产品生产过程完整的重要步骤。为了模拟发动机特定的实际工作状况，需要在同一系统实现多输入输出信号的集成控制 和采集。由于输入输出信号繁多，使用传统的仪器很难实现很好的系 统 集成和通信。随着测试过程的日趋复杂化和生产过程越来越高的 自动化要求，设计开发一个界面友好简单、性能稳定、高度集成化和 自动化的测试系统的需求也日渐 迫切。本文介绍了基于PXI总线及其部件的硬件平台，配以用 LabVIEW 开发的软件控制系统，设计的一套高度集成、稳定可靠的自动化测试 系统。该测试系统由PXI测试仪、配线板、信号调理及通信板、电 源、负载箱和测试夹具组成。测试时操作人员将模块放入夹具，扫描 条码后开始自动测试。根据不同的车型编写配置文件，完成对康佳AE06 ECM模块生产质量的全面判定并生成可追溯性数据库记录。该测试系统解决了 ECM模块在生产线上全自动快速测试的难题，突破 了手动测试的局限，并避免了人 工判定的不可靠性。系统硬件设计此台测试仪为生产线设计，分别在不同的工位配合不同的夹具使用， 其架构如图1所示。KA1Y *胃 i Jt 离 hQJWCI -ACCl.lLTt HIWAiKUUCCIMWMl m<imi Jlumhgimnt?« 时-IM 4* JLM- ,il 'TiK-ai£DtL I AlSWMJilJlMJljKJ! IM4aa图1测试原理示意图1总体架构由于业界主导的PXI架构采用PC技术，保持了 PCI总线的优点， 同时，NI公司的PXI平台坚固耐用。因此，在本系统中，选用了基 于PXI总线结构的虚拟仪器系统，其中 PXI系统由嵌入式PXI控制 器PXI8196和PXI机箱组成，起到控制中心的重要作用。2模拟量输入部分使用M系列NI PXI-6251数据采集板卡的一个模拟输出通道模拟 8 个车载传感器（此模块为KONKA AE06 0III系统）状态，对ECM模 块A/D部分的悬空、对地短路、高电平和中电平进行测试。将模拟 输出值与ECM通过K-Line通信值比较，如误差在标定的许可范围内， 则判定此部分电路质量合 格。测试结果存入数据库，以文字方式显 示在屏幕上，方便操作人员识别；同时，在后台显示测量数据，方便 现场工程师调阅。3开关量输入部分使用NI PXI-6528工业数字I/O板卡模拟0/12V开关信号，用输入值 与ECM通信后的读取值判定模块硬件功能是否符合质量要求。PXI-6528的各通道间隔离特性完全可以承受高频干扰和尖峰高电压 的冲击，避免了因设备或人为误动作造成的不必要的损失。4频率输入部分使用M系列NI PXI-6251数据采集板卡的另一个模拟输出通道模拟 不同转速下的发动机曲轴（60-2齿）转速信号，测量ECM模块转速 调理电路是否正常工作。5开关量输出部分为确保该部分驱动IC具有足够的驱动能力，使用NI PXI-6251板卡的8个AI通道测量驱动IC内MOSFET钳位与导通电压。6 PWM量输出部分这部分的8个输出量为模块重要输出信号，方便驱动点火线圈、喷 油器和怠速空气调整马达。对于怠速马达IAC,使用负载箱的步进马 达，测量线圈驱动电流是否 达到要求。对于点火和喷油共 6个感性 负载，喷油器flyback电压达70V左右，点火线圈flyback尖峰值电 压高达380V,使用调理电路衰减后用 NI PXI-6251的模拟输入通道 进行采集测量。7通信部分采用RS232与K-Line两种方式与ECM测试模块进行通信，在生产 测试的时候可以通过一个硬件切换开关任选一种切换方式。 通过正常 的问答式通信判断此部分电路是否合格。软件设计本系统使用的是LabVIEW 7.1开发环境，软件主要设计思想为建立 良好直观地交互式人机界面，使整个测试的操作工作变的简单、易行, 减少错误操作率。为了使操作人员和现场工程师都 可以方便快速判 定目前的测试状况，把整个交互界面分为文字界面与数字界面。 测试 系统软件流程如图2所示。STAR!LOGININITIAL! ZESCANEC【J P/NPush ecu in positonPowersupply lest, 门；二一已一signals toI EC” Swiictr signals to ecuSu itch singal outpNz一 singals out -oLeoi二lestReoprt Save图2测试软件流程图操作人员或工程师输入相应的ID和密码认证后，将所测试的产品放 置在夹具上，界面上相应的限位指示灯电点亮。配置相应的 XML格 式的Config文件之后，扫描产品条形码，即开始测试。开始测试时系统先检查 ECM模块是否在夹具上放置到位，如未放 置好将无法进行下一步测试，系统产生提示。随后软件开始工厂测试 模式步骤。ECM模块各个部分的测试结果显示在主操作界面上，如图 3所示， 以向下滚动方式出现在文字档内，提示目前的测试进度。同时测试灯 会以2Hz的频率开始闪烁提示目前正在进行测试。图3软件主界面单个循环测试速度可以在20s内完成。整个测试设计为顺序步骤测 试，但是为使整个模块功能测试全部完成， 前一步测试结果只存入数 据库，软件继续进行下一步测试，测试完成后所有模块测试数据显示 在测试结果界面，如图4所示，同时将测试数据与最终质量判定结果 存入数据库。图4测试数据显示界面存档数据库设计项目包括测试时间、测试人、 S/N码、单项测试数 据和测试结果等，每个产品的测试记录生成一行记录， 同列数据记录 可以用来分析此批产品的质量稳定性，以方便质量控制工程师做出进 一步的零部件质量管控。测试完成后，使所测试的产品退出工厂测试模式， 在FQC工位的测 试仪器将清除模块故障码。软件断开点火钥匙，停止发动机，控制继 电器切断ECM模块电源供应，这样就完成了一个发动机管理系统模 块在汽车上的停机步骤。结论本系统是为国内第一款完全自主研发的发动机管理系统而设计 开发的。尽管应用于存在着大量线束并伴有高压电磁干扰的环境中， 整个测试系统的质量缺陷误报率和漏报率都很低。基于PXI总线的虚拟仪器系统以及功能强大的硬件及其硬件驱动 库，配以LabVIEW所提供的简便的编程环境、强大的数据显示、数 据存储和数据处理能力，整个测试系统从系统硬件设计调试，到软件 设计调试、验收的开发周期大大缩短，提高了系统测试的效率和生产 线产能。
