基于MCS-51的汽油機電控燃油噴射系統控制

摘要 針對電噴汽油機燃油噴射電子控制系統，對電子控制單元(ECU)、傳感器和執行器的工作電路和控制原理進(jìn)行了設計，分析了發(fā)動(dòng)機不同工況下的噴油量控制策略和噴油提前角的控制方法。進(jìn)行了燃油噴射控制系統軟件設計，包括轉速的計算、噴油正時(shí)信號和噴油量的控制程序等。
關(guān)鍵詞 燃油噴射電子控制系統；ECU；傳感器；噴油量

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃油噴射技術(shù)是關(guān)系到內燃機發(fā)展中能源和環(huán)保的問(wèn)題，在電子技術(shù)發(fā)展的支撐下，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃油噴射系統不斷發(fā)展并日趨完善。電控燃油噴射系統以其對噴油量的精確控制，使得噴射霧化良好、燃燒完全，不僅能提高汽車(chē)的動(dòng)力性，而且還能顯著(zhù)改善汽車(chē)的經(jīng)濟性和排放性能。
嵌入式系統與單片機已深入到眾多技術(shù)領(lǐng)域，MCS-51系列單片機是使用最廣泛的單片機系列，其中由Philips公司生產(chǎn)的89V51系列單片機，具有低功耗／低電壓、高性能的特點(diǎn)，因此是一種功能強、靈活性高且價(jià)格合理的單片機，尤其是它片內的Flash ROM允許在系統內改編程序或用常規的非易失性存儲器編程器來(lái)編程，給單片機的開(kāi)發(fā)及應用帶來(lái)便利。
文中所研究的系統在對汽油及燃油噴射電子控制系統的組成和工作原理進(jìn)行深入分析的基礎上，以AT89C51單片機作為主控制器，結合TLC2543串行A／D轉換芯片，對各種相關(guān)傳感器及外圍電路進(jìn)行設計，對噴油量及噴油正時(shí)控制程序進(jìn)行編程。硬件電路的設計包括傳感器輸出信號預處理電路設計，模擬輸入A／D轉換電路設計，以及AT89C51與TIC2543等芯片之間接口電路的設計?？刂瞥绦虻木帉?xiě)主要包括轉速計算、噴油量計算以及噴油正時(shí)控制程序。

1 汽油機燃油控制系統的組成
燃油噴射電子控制系統由各種傳感器與控制開(kāi)關(guān)、電子控制單元ECU和執行器3部分組成，如圖1所示。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃油噴射電子控制系統，采用的傳感器主要有空氣流量傳感器或歧管壓力傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門(mén)位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器和車(chē)速傳感器等；電子控制單元ECU采集的控制開(kāi)關(guān)信號主要有點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號、起動(dòng)開(kāi)關(guān)信號、電源電壓信號、空調開(kāi)關(guān)信號和空擋開(kāi)關(guān)信號等；執行器主要有電動(dòng)燃油泵、電磁噴油器和油壓調節器。
在燃油噴射電子控制系統的控制部件中，空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和節氣門(mén)位置傳感器最關(guān)鍵，其信號是計算確定和控制燃油噴射量必不可少的傳感器。冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器、車(chē)速傳感器的信號以及各種開(kāi)關(guān)信號主要用于判斷發(fā)動(dòng)機運行狀態(tài)、修正燃油噴射量，增強控制效果。
發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，安裝在發(fā)動(dòng)機上不同位置的傳感器將檢測到表示發(fā)動(dòng)機運行狀態(tài)的參數輸送至單片機，單片機根據其內存程序進(jìn)行分析、運算，然后向各執行器發(fā)出指令，使其按要求工作。
發(fā)動(dòng)機電子控制單元(ECU)主要由輸入回路、單片機以及輸出回路組成。其結構如圖2所示。