摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機電控單元ECU的開(kāi)發(fā)

引言
隨著(zhù)國家對大氣環(huán)境治理力度的加大，摩托車(chē)排放法規會(huì )逐年加嚴，達不到排放法規要求的摩托車(chē)將不允許投放市場(chǎng)。電控燃油噴射技術(shù)以其良好的節能效果和低排放的性能成為當前摩托車(chē)環(huán)保技術(shù)中的最佳選擇。

摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機電控單元ECU是以單片機為主芯片，加上信號處理電路以及驅動(dòng)電路組成的一種發(fā)動(dòng)機管理系統。其工作原理為：通過(guò)臺架和整車(chē)標定試驗，將發(fā)動(dòng)機的各運行工況下的最佳噴油和點(diǎn)火參數預先存儲在數據區。當發(fā)動(dòng)機運行時(shí)，電控系統根據各傳感器的輸入信號判斷出發(fā)動(dòng)機當前的運行工況，通過(guò)查表及計算得到最佳的噴油量和點(diǎn)火角，并通過(guò)驅動(dòng)電路來(lái)控制噴油器的噴油時(shí)間和初級點(diǎn)火線(xiàn)圈的閉合時(shí)刻及斷電時(shí)刻，來(lái)精確地控制混合氣的空燃比與點(diǎn)火時(shí)刻，使發(fā)動(dòng)機在最優(yōu)狀態(tài)下運行。

中國的摩托車(chē)工業(yè)經(jīng)過(guò)20年的快速發(fā)展，年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)輛，生產(chǎn)規模及銷(xiāo)售量都居世界第一位。預計在不久的將來(lái)，隨著(zhù)排放法規的加嚴，必將給摩托車(chē)電控燃油噴射系統提供一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。國內幾家大摩托車(chē)公司，都先后開(kāi)發(fā)出電控摩托車(chē)樣車(chē)，有的已在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。國外的幾家大汽車(chē)電子公司也已開(kāi)始進(jìn)入中國電控摩托車(chē)市場(chǎng)。

在過(guò)去的幾年中，我們曾與企業(yè)合作，用MC68HC11F1開(kāi)發(fā)了排量為244cc雙缸摩托車(chē)和150cc單缸摩托車(chē)的電控燃油噴射系統。

本次參賽采用摩托羅拉公司新推出的高性能價(jià)格比的MC68HC908SR12單片機，對原電子控制單元（ECU）的軟硬件進(jìn)一步優(yōu)化，降低成本，使其能夠參與激烈的市場(chǎng)競爭。

設計概述
本次設計的目標是開(kāi)發(fā)一種用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機管理系統的ECU，能夠應用在不同排量、不同傳感器和執行器特性的摩托車(chē)單缸發(fā)動(dòng)機上。用單片機精確地控制汽油發(fā)動(dòng)機在各種運行工況下的空燃比（吸入氣缸內的空氣和燃油的比例，簡(jiǎn)稱(chēng)空燃比）和點(diǎn)火正時(shí)（點(diǎn)燃混合氣的準確時(shí)刻），以減少發(fā)動(dòng)機排氣中的有害成分，降低燃油消耗和改善摩托車(chē)的動(dòng)力性能。

系統應具備以下主要功能：

1．發(fā)動(dòng)機空燃比控制；

2．點(diǎn)火正時(shí)控制；

3．空燃比的加速加濃控制；

4．空燃比的減速減稀控制；

5．目標怠速控制；

6．怠速轉速下CO調整功能；

7．系統的故障診斷功能；

8．在線(xiàn)標定監控功能。

圖1 發(fā)動(dòng)機電控管理系統的組成

系統的組成如圖1所示。發(fā)動(dòng)機在運轉時(shí)，單片機通過(guò)轉速傳感器和節氣門(mén)（油門(mén)）位置傳感器提供的信號，確定發(fā)動(dòng)機的運行工況。然后從數據存儲區中查到預先標定好的，在這一工況下運行時(shí)最佳的基本噴油脈寬和點(diǎn)火時(shí)刻，再根據當時(shí)檢測到的空氣溫度和發(fā)動(dòng)機的缸壁溫度對這一數值進(jìn)行修正，得到最終輸出的噴油脈寬和點(diǎn)火時(shí)刻。單片機通過(guò)功率驅動(dòng)電路，控制噴油器噴油和點(diǎn)火線(xiàn)圈使火花塞點(diǎn)火。