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

單片機根據節氣門(mén)位置傳感器信號變化的方向和變化的速率，確定發(fā)動(dòng)機是處于加速工況還是減速工況，控制發(fā)動(dòng)機在過(guò)渡工況下運行時(shí)的噴油脈寬和點(diǎn)火時(shí)刻。

怠速的穩定性和排放性能都是摩托車(chē)的重要指標，需要進(jìn)行良好的控制。同時(shí)ECU還應該具有自診斷功能，可以對傳感器和執行器的狀態(tài)進(jìn)行檢測。

為了方便監控，ECU具有通訊功能，不僅可以通過(guò)上位機開(kāi)發(fā)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監控，還能進(jìn)行在線(xiàn)的發(fā)動(dòng)機數據標定。通過(guò)不同的標定數據，就可以將此ECU用于不同排量、不同傳感器和執行器特性摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機的控制。

電控摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機ECU的硬件結構框圖如圖2所示，以MC68HC908SR12為核心，還包括傳感器信號的處理電路、執行器的驅動(dòng)電路及通訊接口電路.

硬件描述

電控摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機ECU的硬件結構框圖如圖2所示，以MC68HC908SR12為核心，還包括傳感器信號的處理電路、執行器的驅動(dòng)電路及通訊接口電路。

圖2 發(fā)動(dòng)機電控管理系統硬件結構框圖

　　主芯片MC68HC908SR12
主芯片必須其滿(mǎn)足ECU軟件計算的要求以及硬件資源的要求。
由于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機轉速高達上萬(wàn)轉，點(diǎn)火提前角的計算必須在目標點(diǎn)火時(shí)刻到來(lái)之前完成，這時(shí)間通常不到0.5ms，所以需要較高的指令的執行速度。而且執行速度越快，ECU就可以獲取更新的傳感器信號，計算實(shí)現更精確的控制。MC68HC908SR12采用了PLL鎖相環(huán)技術(shù)，因此可以在很低的晶振頻率32.768KHz下，產(chǎn)生高達8M的總線(xiàn)頻率。本電控系統采用的內部總線(xiàn)為4.9125M，不僅滿(mǎn)足了摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機控制的需要，還可以產(chǎn)生19200的SCI通訊波特率，與原有的電控系統開(kāi)發(fā)裝置兼容。 電控系統需要能采集5路A/D，并且具有1路輸入捕捉、2路輸出比較功能及各種I/O口，還要具有通訊接口。MC68HC908SR12具有4路輸入捕捉/輸出比較、12通道10位A/D轉化器和SCI串行通訊口，3個(gè)8位I/O口和1個(gè)7位I/O口（包括與其它功能模塊復用的端口），能滿(mǎn)足控制要求。各端口的使用狀況如下表1所示。

MC68HC908SR12可尋址64KB地址空間，主要包括：12KB的閃速存儲器Flash、512字節的隨機存儲器RAM、48字節的用戶(hù)定義矢量區和368字節的監控ROM，存儲器的具體分配情況如下表：

其12KB的Flash ROM和512Byte的RAM都基本上能滿(mǎn)足系統的使用要求，而且SR12的價(jià)格也比較便宜。

傳感器簡(jiǎn)介
　　各傳感器的采集周期各不相同。變化快并且重要的信號就需要很高的采集頻率，變化慢不太重要的信號的采集頻率就可以降低。并且采集方式也有同步與異步之分，影響發(fā)動(dòng)機實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的模擬量采集方式就應該是同步的，否則可以為異步的。

節氣門(mén)位置傳感器
　　節氣門(mén)由駕駛員操縱，反映駕駛員的控制意圖，因此是判斷發(fā)動(dòng)機工況的重要信號。節氣門(mén)位置傳感器安裝在節氣門(mén)軸的尾端，常采用滑線(xiàn)變阻器的型式。節氣門(mén)完全關(guān)閉時(shí)，傳感器輸出電壓大于0V；節氣門(mén)完全打開(kāi)時(shí)，輸出電壓小于5V。當節氣門(mén)不斷開(kāi)大時(shí)，其輸出電壓隨之線(xiàn)形增加。

　　TPS信號從整體上說(shuō)具有較高要求，不僅對節氣門(mén)位置傳感器硬件要求較高，而且還需要在電控軟件中對其信號進(jìn)行相應的濾波處理。

壁面溫度傳感器
　　壁面溫度傳感器是負溫度系數的電阻型測溫傳感器，其電阻隨著(zhù)溫度增加而降低，溫度與電壓的對應關(guān)系在電控軟件中通過(guò)查表完成。

　　壁面溫度傳感器用來(lái)精確地指示發(fā)動(dòng)機的工作溫度。對應不同的發(fā)動(dòng)機溫度范圍，電控單元應該對發(fā)動(dòng)機的工作特性進(jìn)行相應修正和補償。比如，冷起動(dòng)時(shí)，需要比熱機時(shí)更多的燃油。

蓄電池電壓　
　　蓄電池電壓信號直接從蓄電池的接線(xiàn)柱處取得。此信號對于電控單元來(lái)說(shuō)非常重要，油泵、噴油器和點(diǎn)火線(xiàn)圈的工作都受到蓄電池電壓的影響，因此必須根據蓄電池電壓信號對噴油脈寬和點(diǎn)火線(xiàn)圈閉合時(shí)間進(jìn)行修正補償。

拖動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機轉速周期性變化，蓄電池電壓的瞬時(shí)值也隨之周期性波動(dòng)，ECU采用同步方式采集。進(jìn)入運行點(diǎn)火工況后，采用定周期方式采集。

進(jìn)氣溫度傳感器
　　進(jìn)氣溫度傳感器與壁面溫度傳感器一樣，也是負溫度系數的電阻型測溫傳感器。安裝在進(jìn)氣管中測量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機的空氣的溫度。進(jìn)氣溫度影響進(jìn)氣密度，因此將影響進(jìn)氣質(zhì)量，從而改變所需的燃油量，故在電控軟件中需要根據進(jìn)氣溫度進(jìn)行進(jìn)一步的修正補償。

CO調整螺釘
　　這個(gè)電位計也安裝在電控單元內，但可以用一個(gè)小的平頭改錐從外面進(jìn)行調節。這種調整結果被用來(lái)在電控軟件中對基本的負荷計算進(jìn)行偏移，從而改變發(fā)動(dòng)機運轉的實(shí)際空燃比。加裝此CO調整螺釘的目的就是調整發(fā)動(dòng)機怠速運轉時(shí)的排放狀況。

發(fā)動(dòng)機轉速及曲軸位置傳感器
　　發(fā)動(dòng)機轉速及曲軸位置傳感器是所有傳感器中最為重要的，本電控系統中使用的是磁電式傳感器。經(jīng)過(guò)電控單元的脈沖整形電路處理之后，由主芯片的輸入捕捉口進(jìn)行脈沖捕捉。電控系統不僅要根據此信號找到齒缺位置，從而與曲軸同步，并且還要根據轉速的變化進(jìn)行判缸，根據轉速的不同進(jìn)行不同的點(diǎn)火和噴油控制。如果此信號有誤，發(fā)動(dòng)機將無(wú)法正常工作。

　　壁面溫度傳感器用來(lái)精確地指示發(fā)動(dòng)機的工作溫度。對應不同的發(fā)動(dòng)機溫度范圍，電控單元應該對發(fā)動(dòng)機的工作特性進(jìn)行相應修正和補償。比如，冷起動(dòng)時(shí)，需要比熱機時(shí)更多的燃油。