汽車發(fā)動機管理模塊測試系統(tǒng)的設計

發(fā)動機管理模塊作為汽車傳動力控制的核心部件，其生產(chǎn)質(zhì)量檢測是保證整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程完整的重要步驟。為了模擬發(fā)動機特定的實際工作狀況，需要在同一系統(tǒng)實現(xiàn)多輸入輸出信號的集成控制和采集。由于輸入輸出信號繁多，使用傳統(tǒng)的儀器很難實現(xiàn)很好的系統(tǒng)集成和通信。隨著測試過程的日趨復雜化和生產(chǎn)過程越來越高的自動化要求，設計開發(fā)一個界面友好簡單、性能穩(wěn)定、高度集成化和自動化的測試系統(tǒng)的需求也日漸迫切。

本文介紹了基于PXI總線及其部件的硬件平臺，配以用LabVIEW開發(fā)的軟件控制系統(tǒng)，設計的一套高度集成、穩(wěn)定可靠的自動化測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)由PXI測試儀、配線板、信號調(diào)理及通信板、電源、負載箱和測試夾具組成。測試時操作人員將模塊放入夾具，掃描條碼后開始自動測試。根據(jù)不同的車型編寫配置文件，完成對康佳AE06 ECM模塊生產(chǎn)質(zhì)量的全面判定并生成可追溯性數(shù)據(jù)庫記錄。該測試系統(tǒng)解決了ECM模塊在生產(chǎn)線上全自動快速測試的難題，突破了手動測試的局限，并避免了人工判定的不可靠性。

系統(tǒng)硬件設計

此臺測試儀為生產(chǎn)線設計，分別在不同的工位配合不同的夾具使用，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1  測試原理示意圖

1 總體架構(gòu)

由于業(yè)界主導的PXI架構(gòu)采用PC技術，保持了PCI總線的優(yōu)點，同時，NI公司的PXI平臺堅固耐用。因此，在本系統(tǒng)中，選用了基于PXI總線結(jié)構(gòu)的虛擬儀器系統(tǒng)，其中PXI系統(tǒng)由嵌入式PXI控制器PXI8196和PXI機箱組成，起到控制中心的重要作用。

2 模擬量輸入部分

使用M系列NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的一個模擬輸出通道模擬8個車載傳感器（此模塊為KONKA AE06 0III系統(tǒng)）狀態(tài)，對 ECM 模塊 A/D 部分的懸空、對地短路、高電平和中電平進行測試。將模擬輸出值與ECM通過K-Line通信值比較，如誤差在標定的許可范圍內(nèi)，則判定此部分電路質(zhì)量合格。測試結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，以文字方式顯示在屏幕上，方便操作人員識別；同時，在后臺顯示測量數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場工程師調(diào)閱。

3 開關量輸入部分

使用NI PXI-6528工業(yè)數(shù)字I/O板卡模擬0/12V開關信號，用輸入值與ECM通信后的讀取值判定模塊硬件功能是否符合質(zhì)量要求。PXI-6528的各通道間隔離特性完全可以承受高頻干擾和尖峰高電壓的沖擊，避免了因設備或人為誤動作造成的不必要的損失。

4 頻率輸入部分

使用M系列NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的另一個模擬輸出通道模擬不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機曲軸（60-2齒）轉(zhuǎn)速信號，測量ECM模塊轉(zhuǎn)速調(diào)理電路是否正常工作。

5 開關量輸出部分

為確保該部分驅(qū)動IC具有足夠的驅(qū)動能力，使用NI PXI-6251板卡的8個AI通道測量驅(qū)動IC內(nèi)MOSFET鉗位與導通電壓。

6 PWM量輸出部分

這部分的8個輸出量為模塊重要輸出信號，方便驅(qū)動點火線圈、噴油器和怠速空氣調(diào)整馬達。對于怠速馬達IAC，使用負載箱的步進馬達，測量線圈驅(qū)動電流是否達到要求。對于點火和噴油共6個感性負載，噴油器flyback電壓達70V左右，點火線圈flyback尖峰值電壓高達380V，使用調(diào)理電路衰減后用NI PXI-6251的模擬輸入通道進行采集測量。

7 通信部分

采用RS232與K-Line兩種方式與ECM測試模塊進行通信，在生產(chǎn)測試的時候可以通過一個硬件切換開關任選一種切換方式。通過正常的問答式通信判斷此部分電路是否合格。

軟件設計

本系統(tǒng)使用的是LabVIEW 7.1開發(fā)環(huán)境，軟件主要設計思想為建立良好直觀地交互式人機界面，使整個測試的操作工作變的簡單、易行，減少錯誤操作率。為了使操作人員和現(xiàn)場工程師都可以方便快速判定目前的測試狀況，把整個交互界面分為文字界面與數(shù)字界面。測試系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。

圖2  測試軟件流程圖

操作人員或工程師輸入相應的ID和密碼認證后，將所測試的產(chǎn)品放置在夾具上，界面上相應的限位指示燈電點亮。配置相應的XML格式的Config文件之后，掃描產(chǎn)品條形碼，即開始測試。

開始測試時系統(tǒng)先檢查ECM模塊是否在夾具上放置到位，如未放置好將無法進行下一步測試，系統(tǒng)產(chǎn)生提示。隨后軟件開始工廠測試模式步驟。

ECM模塊各個部分的測試結(jié)果顯示在主操作界面上，如圖3所示，以向下滾動方式出現(xiàn)在文字檔內(nèi)，提示目前的測試進度。同時測試燈會以2Hz的頻率開始閃爍提示目前正在進行測試。

圖3  軟件主界面

單個循環(huán)測試速度可以在20s內(nèi)完成。整個測試設計為順序步驟測試，但是為使整個模塊功能測試全部完成，前一步測試結(jié)果只存入數(shù)據(jù)庫，軟件繼續(xù)進行下一步測試，測試完成后所有模塊測試數(shù)據(jù)顯示在測試結(jié)果界面，如圖4所示，同時將測試數(shù)據(jù)與最終質(zhì)量判定結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。

圖4  測試數(shù)據(jù)顯示界面

存檔數(shù)據(jù)庫設計項目包括測試時間、測試人、S/N碼、單項測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果等，每個產(chǎn)品的測試記錄生成一行記錄，同列數(shù)據(jù)記錄可以用來分析此批產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，以方便質(zhì)量控制工程師做出進一步的零部件質(zhì)量管控。

測試完成后，使所測試的產(chǎn)品退出工廠測試模式，在FQC工位的測試儀器將清除模塊故障碼。軟件斷開點火鑰匙，停止發(fā)動機，控制繼電器切斷ECM模塊電源供應，這樣就完成了一個發(fā)動機管理系統(tǒng)模塊在汽車上的停機步驟。

結(jié)論

本系統(tǒng)是為國內(nèi)第一款完全自主研發(fā)的發(fā)動機管理系統(tǒng)而設計開發(fā)的。盡管應用于存在著大量線束并伴有高壓電磁干擾的環(huán)境中，整個測試系統(tǒng)的質(zhì)量缺陷誤報率和漏報率都很低。

基于PXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)以及功能強大的硬件及其硬件驅(qū)動庫，配以LabVIEW所提供的簡便的編程環(huán)境、強大的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理能力，整個測試系統(tǒng)從系統(tǒng)硬件設計調(diào)試，到軟件設計調(diào)試、驗收的開發(fā)周期大大縮短，提高了系統(tǒng)測試的效率和生產(chǎn)線產(chǎn)能。