第三章 封包值檢測程序(Checksum routine)
3.5 封包值檢測程序範例
3.5.1 資料複製與否的封包值檢測程序範例
假設有一段儲存於唯讀記憶體(ROM)且需要被複製於系統記憶體(RAM)中
118H)。在上一次執行汽車引擎電腦程式時，在主程式尾段會將第一段(100H ~ 式時，在程式尾段都會將一特定數值18244281H(此數值是由 SAAB 原廠所設計) 儲存在固定的系統記憶體位置中。判斷這些固定記憶體位置中的數值是否等於 18244281H 就可以得知此汽車引擎電腦是否為第一次操作。
3.5.2 程式資料正確性的封包值檢測程序範例
系統程式計算獲得封包值後，立即與儲存在唯讀記憶體中的正確的封包值作 比較。在本範例中計算獲得的封包值與正確的封包值相等，此時汽車引擎電腦得 以進行正常的控制程序並等待引擎啟動。若程式資料經過非正當程序修改，將第 十個位元組的資料數值由91 改成 81，而修改後的程式資料如：4D 51 57 5A 60 6C 73 76 7B 81 93 A5 20 30 4E 55 69 71 73 7B 99 99 99 CD 1F 31 50 58 5E 61 00 00 0C 52，而系統記算獲得的封包值為：
4D + 51 + 57 + 5A + 60 + 6C + 73 + 76 + 7B + 81 + 93 + A5 + 20 + 30 + 4E + 55 + 69 + 71 + 73 + 7B +
99 + 99 + 99 + CD + 1F + 31 + 50 + 58 + 5E + 61 = 00000C42
因為程式資料被修改，所以系統計算獲得的封包值00000C42 與正確的封包 值00000C52 不相等，此時汽車引擎電腦會阻斷引擎起動同時進入特殊程序後停 止操作。
第四章
汽車引擎控制曲線(Control Matrices for the Engine in an Automobile)是一種 儲存在汽車引擎電腦中且數值固定的資料表[1]，可以讓中央處理單元在決定引
1. 汽車引擎供油控制曲線(Fuel Injection Control Matrices for the Engine in an Automobile)：主要控制引擎噴油嘴所噴射出的燃油量，使引擎獲得 最佳燃燒效率，同時提升動力輸出。
2. 汽車引擎點火時序控制曲線(Ignition Timing Control Matrices for the Engine in an Automobile)：主要控制點火系統運作的時機與時間順序，
點火系統在最佳的時機點火一樣能夠提高引擎性能。
3. 汽車引擎室增壓控制曲線(Boost Pressure Control Matrices for the Engine in an Automobile)：主要控制渦輪引擎系統的渦輪增壓器所提供的引擎 增壓值，在不同的環境條件下，引擎必須得到最適當的增壓值才有最佳 的動力輸出表現。
本論文主要的研究目摽是針對汽車引擎供油的控制曲線。
4.2 汽車引擎供油控制曲線的主要功能
當汽車引擎在運轉時，引擎電腦必須快速決定正確的供油量，此時汽車引擎 供油控制曲線(Fuel Injection Control Matrices for the Engine in an Automobile)就 是最佳且最有效率的資料依據[1]。汽車引擎電腦用以決定供油量的外界環境參 數有：進氣歧管壓力、進氣溫度、引擎轉速、引擎冷卻劑溫度、廢氣中的含氧量
與節流閥位置等六項。每一項環境參數都有其特殊的用途，在第二章的內容已說
速的效果。
圖4-1 節流閥位置-引擎轉速對應供油量的控制曲線圖
在上圖4-1 中，節流閥位置座標的數值是以節流閥開起的程度作依據，其數 值的範圍由 0%(節流閥完全關閉)至 100%(節流閥完全開啟)，在此範圍之間共 分十六個等級。引擎轉速座標的計算單位是rpm(revolution per minute)，以每分 鐘曲軸旋轉多少圈計算，其數值的範圍由0 rpm 至 6200 rpm。在本論文第二章已
出的廢氣不多導致渦輪增壓器供油的壓力也不會太大(進氣歧管壓力 小)，所以供油量不會太多造成引擎積碳。2.引擎在高轉速且進氣歧管壓 力較小時，通常都是需要減速時發生，所以汽車引擎電腦將供油量減少使 行車速度降下來。
圖4-2 進氣歧管壓力-引擎轉速對應供油量的控制曲線圖
在上圖4-2 中，進氣歧管壓力座標的數值是以壓力單位 kPa 作依據，其數值 的範圍由100 kPa(一大氣壓)至 300 kPa(渦輪增壓器提供極高增壓值)，在此範圍 之間共分十二個等級。引擎轉速座標的計算與節流閥位置-引擎轉速對應供油量 的控制曲線相同，其數值範圍也是中分十六個等級。
4.3.3 進階版程式中所獲得的汽車引擎供油控制曲線
在4.3.1 節與 4.3.2 節中所探討的引擎供油控制曲線，都是在原廠基本版的汽 車引擎電腦程式中所找到的。在這一節的內容中則是探討在進階版程式中所獲得 的引擎供油控制曲線。
進階版程式中擁有與4.3.1 節及 4.3.2 節中所討論的相同定義與相同功能的引 擎供油控制曲線，兩種版本程式的控制曲線之間亦有向同的特質，而最大的不同 在於曲線的平滑(smooth)程度與供油量峰值(top value)範圍的大小。在進階版程 式中的供油控制曲線比基本版程式中的平滑，且峰值更大範圍也比較廣。所以進
進氣歧管壓力 引擎轉速
供 油 量 參 考 值
2
τ
壽命也會相對的減少。
圖4-3 進階程式中節流閥位置-引擎轉速對應供油量的控制曲線圖
圖4-4 進階程式中進氣歧管壓力-引擎轉速對應供油量的控制曲線圖
以上圖4-3 以及圖 4-4 即為進階程式中的汽車引擎供油控制曲線圖，在圖中 可以看到與基本版程式的控制曲線最顯著的相異特質，就是進階版程式的控制曲 線峰值範圍增大了不少。峰值範圍大也就是進階版程式可以使引擎獲得高燃油量 的時機比基本版程式多，相對的產生較大的動力以及消耗較多的燃油。本論文第 五章就是討論將進階版程式的供油控制曲線取代基本版程式的供油控制曲線的 實車道路測試實驗結果。
引擎轉速 節流閥位置
引擎轉速
進氣歧管壓力 供
油 量 參 考 值
供 油 量 參 考 值
1 τ
2
τ
圖4-5 燃油噴射時間詳細計算流程圖
第五章
力等參數的量測數據以及噴油嘴端電壓變化的波形圖。在以下的段落中說明各階 段的實驗結果，其中實驗的量測數據以列表方式呈現；電壓變化波形圖的水平座 標是時間(毫秒 ms)，垂直座標是電壓(伏特 V)，水平座標每一格的刻度大小代 表2 ms，垂直座標每一格的刻度大小代表 5 V，在波形圖中水平中心線處電壓值 為0 V(接地)。
5.2.1 基本版引擎供油控制曲線實驗結果
表5-1 基本版引擎供油控制曲線參數量測數據
引擎轉速 噴油嘴開啟持續時間 進氣歧管壓力 節流閥開啟程度 1000 rpm 3.90 ms 157 kPa 10.2 % 2000 rpm 3.60 ms 150 kPa 18.4 % 3000 rpm 3.50 ms 150 kPa 22.7 %
由上表5-1 中可以得知，若汽車駕駛人須要較高的引擎轉速，則勢必將節流 閥開啟程度加大(汽車駕駛人踩下更多油門)。在一般的情況下，汽車引擎在低轉 速時(1000 rpm)都處於即將加速的狀態，所以噴油嘴開起持續時間反而比中低轉 速(2000 rpm 與 3000 rpm)時來得長(供油量較大)；此時進氣歧管壓力也比中低 轉速時高(渦輪增壓器提供較高的增壓值)。根據上述現象可以知道若汽車變速箱 的檔位維持在低速檔，而引擎又保持在低轉速，此時油耗量是比較高的且容易使 引擎室產生積碳現象。
本實驗所紀錄的結果數據都是當噴油嘴開啟持續時間在穩定狀態時所量測 獲得的數值，而引擎在轉速上升的過程中所需的供油量是最大的。由於在轉速上 升的過程中所有參數值變動頻率高且範圍大，所以不方便做紀錄。
圖5-1 基本版引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖(1000rpm)
在上圖5-1 中，噴油嘴端電壓維持在 0 V 的時間長短即為噴油嘴開起持續時 3.90 ms
圖5-2 基本版引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖(2000rpm)
圖5-3 基本版引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖(3000rpm)
5.2.2 進階版節流閥位置-引擎轉速對應引擎供油量控制曲線實驗 結果
表5-2 進階版節流閥位置-引擎轉速引擎供油控制曲線參數量測數據 引擎轉速 噴油嘴開啟持續時間 進氣歧管壓力 節流閥開啟程度 1000 rpm 4.00 ms 156 kPa 10.2 % 2000 rpm 3.80 ms 150 kPa 18.8 % 3000 rpm 3.90 ms 145 kPa 21.6 %
由上表5-2 中可以得到與基本版引擎供油控制曲線相同的特性，引擎在低轉 速時供油量與進氣歧管壓力都比較大。在數據中可以明顯得到的實驗結果是：在 節流閥開啟程度相近以及進氣歧管壓力相同甚至更低的情況下，進階版節流閥位 置-引擎轉速對應供油量的控制曲線使噴油嘴開起持續時間拉長了，所以引擎供 油量也同時獲得提升。
在表5-2 的數據中所能夠顯示的是穩定狀態時供油量的提升，事實上在實車 道路測試實驗的過程中，汽車引擎在加速狀態時供油量的提升程度會比穩定狀態 來的高，但由於紀錄數據上的困難所以沒有辦法在本論文中一一列出。
3.60 ms
3.50 ms
圖5-4 進階版節流閥位置-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (1000rpm)
圖5-5 進階版節流閥位置-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (2000rpm)
圖5-6 進階版節流閥位置-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (3000rpm)
5.2.3 進階版進氣歧管壓力-引擎轉速對應引擎供油量控制曲線實 驗結果
表5-3 進階版進氣歧管壓力-引擎轉速引擎供油控制曲線參數量測數據 引擎轉速 噴油嘴開啟持續時間 進氣歧管壓力 節流閥開啟程度 1000 rpm 4.10 ms 160 kPa 10.2 %
4.00 ms
3.80 ms
3.90 ms
引擎供油量控制曲線在節流閥開啟程度以及進氣歧管壓力相近的情況下也將噴 油嘴開啟持續時間延長了，意即提升了引擎供油量。更改此供油控制曲線後，引 擎在1000 rpm 時渦輪增壓器提供的增壓值更高。
圖5-7 進階版進氣歧管壓力-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (1000rpm)
圖5-8 進階版進氣歧管壓力-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (2000rpm)
圖5-9 進階版進氣歧管壓力-引擎轉速引擎供油控制曲線噴油嘴電壓波形圖 (3000rpm)
4.10 ms
3.80 ms
3.80 ms
第六章
未來的研究目標
本章內容主要是對於完成這次研究之後，利用已獲得的成果所能引發出未 來的研究方向與目標作說明。
6.1 其他的引擎控制曲線
本論文第四章第一節已說明了在這次研究的汽車車款(SAAB 900SE)中的引 擎電腦包含了三種引擎控制曲線：引擎供油控制曲線、引擎點火時序控制曲線與 引擎室增壓控制曲線。在本論文所研究的汽車引擎電腦程式中，我們已經找到了 其他類似引擎供油控制曲線的資料表。因此我們可以知道，在這些尚未確定其功 能的引擎控制曲線中必定包含了引擎點火時序控制曲線與引擎室增壓控制曲 線。所以這些控制曲線的實質意義與功能，以及修改這些控制曲線後引擎的動力 輸出表現將會是接下來的主要研究目標。以下列出幾個尚未確定的引擎控制曲線 圖。
圖6-1 尚未確定的引擎控制曲線(1) X
Y Z
Z
在上頁圖6-1 與圖 6-2 中可以發現，兩者的平面座標所劃分的等級數相同(X 座標分十八個等級，Y 座標分十六個等級)，所以可以預先推論這兩個控制曲線 的功能應該是相同，而主要的不同在於X 與 Y 兩座標軸所代表的意義以及汽車 引擎電腦在執行查表程序時所根據的外界環境參數。
在上頁圖6-1 與圖 6-2 中可以發現，兩者的平面座標所劃分的等級數相同(X 座標分十八個等級，Y 座標分十六個等級)，所以可以預先推論這兩個控制曲線 的功能應該是相同，而主要的不同在於X 與 Y 兩座標軸所代表的意義以及汽車 引擎電腦在執行查表程序時所根據的外界環境參數。