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

　　由于MC68HC908SR12的時(shí)鐘基(TBM)模塊只能產(chǎn)生約2ms的定時(shí)中斷，而原有電控系統的背景軟件執行時(shí)間必須在7.81ms以上。因此，在本ECU軟件中，將背景執行程序在四次TBM中斷時(shí)間內執行。MC68HC908SR12的中斷優(yōu)先級是固定的，故需要根據軟件的中斷優(yōu)先級的不同來(lái)設計硬件。并且由于MC68HC908SR12沒(méi)有脈沖累加器中斷，因此將經(jīng)過(guò)轉速處理電路處理過(guò)的轉速信號同時(shí)接入到TIM1的兩路輸入捕捉端口，以下降沿捕捉的方式發(fā)生。其中T1CH0負責進(jìn)行齒缺的尋找，是優(yōu)先級最高的中斷。當尋找到齒缺后，即實(shí)現了電控系統與發(fā)動(dòng)機的運轉同步之后，就不再使能此中斷，切換到另一路T1CH1，當數到相應齒號時(shí)，就使能與點(diǎn)火、噴油相關(guān)的中斷。為了不累積誤差，需要在快到齒缺時(shí)，重新切換到T1CH0。點(diǎn)火使用T2CH0，噴油使用T2CH1。

轉速處理模塊
　　轉速處理模塊的軟件示意框圖如圖4所示。轉速脈沖信號是由發(fā)動(dòng)機曲軸位置及轉速傳感器獲得的，由于傳感器的觸發(fā)盤(pán)（如圖5所示）有一個(gè)不同于其它的大齒，因此，觸發(fā)盤(pán)轉動(dòng)一周所產(chǎn)生的脈沖信號中也存在一個(gè)寬度較大的脈沖。利用這一點(diǎn)，將此脈沖信號經(jīng)過(guò)軟件的處理之后，不僅可以用來(lái)提供發(fā)動(dòng)機工況所需的轉速，還將提供電控系統工作所需的曲軸位置信息，從而按照發(fā)動(dòng)機時(shí)序控制的要求在確定的曲軸轉角處實(shí)現點(diǎn)火和噴油輸出。

圖5 發(fā)動(dòng)機曲軸位置及轉速傳感器的觸發(fā)盤(pán)

點(diǎn)火控制模塊
　　點(diǎn)火控制模塊由前景時(shí)序控制和背景點(diǎn)火工況判別及背景點(diǎn)火計算程序組成，如圖6所示。背景工況判別程序監測發(fā)動(dòng)機轉速、負荷、壁面溫度等工況參數，劃分不同工況段并設置相應的工況標志位，控制前景程序以特定的點(diǎn)火模式工作。背景點(diǎn)火計算程序計算初級線(xiàn)圈閉合時(shí)間和點(diǎn)火提前角，并對初級線(xiàn)圈閉合時(shí)刻進(jìn)行更新設定。

圖6 點(diǎn)火控制模塊的流程圖

　　點(diǎn)火初級線(xiàn)圈閉合時(shí)間決定點(diǎn)火能量，它受線(xiàn)圈規格、蓄電池電壓以及線(xiàn)圈溫度影響。閉合時(shí)間過(guò)長(cháng)會(huì )損壞線(xiàn)圈及其驅動(dòng)器件，過(guò)短則可能導致失火。

　　拖動(dòng)工況時(shí)初級線(xiàn)圈的閉合時(shí)刻固定在曲軸的某一轉角，且其閉合時(shí)間約為曲軸轉過(guò)2齒或4齒所對應的時(shí)間（隨蓄電池電壓不同），而運行點(diǎn)火工況下，不僅要考慮到發(fā)動(dòng)機轉速和蓄電池電壓對計算初級線(xiàn)圈閉合時(shí)間帶來(lái)的影響，而且還要根據轉速和負荷的變化來(lái)調整，從而獲得最佳的初級線(xiàn)圈閉合時(shí)間。

　　軟件中，運行點(diǎn)火工況下，初級線(xiàn)圈的閉合時(shí)間計算公式如下：

　　閉合時(shí)間 = 動(dòng)態(tài)閉合時(shí)間 + 穩態(tài)基本閉合時(shí)間 + 初級線(xiàn)圈閉合時(shí)間蓄電池電壓補償

　　由于拖動(dòng)工況下發(fā)動(dòng)機轉速變化很快，而且會(huì )迅速滿(mǎn)足運行點(diǎn)火工況的要求從而脫離拖動(dòng)工況，故拖動(dòng)點(diǎn)火角只以轉速為自變量，不考慮其他任何修正。

　　運行點(diǎn)火工況時(shí)，點(diǎn)火提前角的計算則是不僅由節氣門(mén)開(kāi)度TPS和發(fā)動(dòng)機轉速RPM確定主點(diǎn)火提前角，更要考慮到多種因素的影響，進(jìn)行各項修正。對計算得到的點(diǎn)火提前角，不僅需要限定最小值和最大值，而且還要對點(diǎn)火提前角的變化率進(jìn)行限制，避免發(fā)動(dòng)機性能出現突變。

　　點(diǎn)火提前角的計算公式如下：

　　運行點(diǎn)火提前角 = 主點(diǎn)火提前角 + 壁面溫度修正 + 充氣溫度修正+ 大氣壓修正 + 功率加濃修正

　　發(fā)動(dòng)機起動(dòng)成功后，其壁面溫度將逐漸升高。為了保證摩托車(chē)能在穩定怠速下運轉，可以通過(guò)調整此壁面溫度修正量來(lái)調整怠速時(shí)的點(diǎn)火提前角。充氣溫度修正項與壁面溫度修正項的作用相同，功率加濃修正是指發(fā)動(dòng)機工作在功率加濃工況（高速大負荷）時(shí)點(diǎn)火提前角所需要的修正項。根據背景程序計算得到的這些數據參數及控制標志，在前景程序中將完成點(diǎn)火初級線(xiàn)圈閉合、斷開(kāi)時(shí)刻的設定和點(diǎn)火驅動(dòng)脈沖的輸出。 因為初級線(xiàn)圈對閉合時(shí)間的要求是基于時(shí)間的，而點(diǎn)火驅動(dòng)脈沖的產(chǎn)生是基于曲軸轉角的，因此不同轉速段下，點(diǎn)火驅動(dòng)脈沖會(huì )跨越不同的曲軸轉角。為提高點(diǎn)火提前角的控制精度，軟件中設置點(diǎn)火時(shí)刻的基本原則是從34X信號獲取盡可能多的曲軸瞬時(shí)轉速信息，使從角度到時(shí)間的轉化關(guān)系更加精確。同時(shí)，還可獲得更高的可靠性。但主芯片的程序代碼的執行速度又限制了在高轉速段（如轉速 > 8000r/min）頻繁利用前景事件中斷獲取曲軸瞬時(shí)轉速信息，因此為了滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求，將對準確性和可靠性的要求進(jìn)行相應調整。在背景程序中，按發(fā)動(dòng)機轉速（指平均轉速）劃分出4種點(diǎn)火時(shí)序控制模式，即拖動(dòng)、低速、中速及高速模式。在拖動(dòng)和低速模式下，由于轉速很低，準確性、可靠性和實(shí)時(shí)性的要求都可以得到滿(mǎn)足。但隨著(zhù)轉速逐漸提升，準確性和可靠性的要求逐漸下降，實(shí)時(shí)性成為最重要的要求，到高速模式時(shí)，實(shí)時(shí)性和可靠性又成為最主要的要求。