湖南工程學(xué)院電控燃油噴射控制器的設(shè)計(jì)論文

1、-畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 電控燃油噴射控制器的設(shè)計(jì)系： 電氣信息學(xué)院專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)：*：學(xué)生：導(dǎo)師： 肖峰完成日期：2021年06月. z-誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在教師指導(dǎo)下進(jìn)展的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中的所有容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期：年月日. z-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書題目：電控噴油智能控制器的設(shè)計(jì)系 電氣與信息學(xué)院 專業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí)*指導(dǎo)教師 肖 峰職稱講師 教研室

2、主任 黃峰星平一、根本任務(wù)及要求：電控燃油噴射系統(tǒng)，是以電子控制ECU裝置為核心，利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)不同位置上的傳感器，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作參數(shù)，按照控制程序，通過控制電動(dòng)噴油器準(zhǔn)確控制噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能獲得最正確濃度的混合氣。 1闡述噴射系統(tǒng)的原理； 2基于單片機(jī)電控燃油噴射器控制系統(tǒng)硬件構(gòu)造的設(shè)計(jì)； 3采用MATLAB軟件建立控制器的模型，進(jìn)展仿真研究和性能分析； 4繪制硬件構(gòu)造圖和軟件流程圖； 5說明書的編制； 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間：2月26日至3月15日：查閱相關(guān)資料，搜集課題所需資料，了解課題現(xiàn)狀、課題研究的目的和意義，做好選題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述 3月16日至3月29日：畢

3、業(yè)實(shí)習(xí) 3月30日至4月15日：自學(xué)相關(guān)知識(shí)。 4月16日至4月26日：硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。 6月 3日至6月 4日：整理資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 6月13日至6月14日：畢業(yè)論文審定、打印，辯論準(zhǔn)備。 6月15日至6月18日：畢業(yè)設(shè)計(jì)辯論公開辯論、分組辯論。 . z-前言汽車是當(dāng)今社會(huì)生活中一種不可缺少的交通運(yùn)輸工具，為了滿足日益增高的消費(fèi)需求，汽車研究、設(shè)計(jì)、制造者們付出了無數(shù)的心血和智慧，使汽車商們紛紛推出了各式各樣的新車型。消費(fèi)者們雖然青睞這些新車型時(shí)尚的外形、良好的舒適性，優(yōu)良的動(dòng)力性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，但隨著環(huán)保法規(guī)的升級(jí)和個(gè)人安康意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者們將更加看重它們的清潔性。電子控制

4、燃油噴射系統(tǒng)(Electronic fuel injection簡(jiǎn)稱EFI)是用計(jì)算機(jī)控制燃油供應(yīng)量的裝置。該系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)綜合各種不同傳感器送來的信息做出判斷，控制和調(diào)節(jié)噴油器的噴射時(shí)間及噴油量，正確迅速地把燃油噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管里，與吸入的空氣混合后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，同時(shí)配合電子控制點(diǎn)火在最正確時(shí)刻點(diǎn)燃可燃混合氣。電噴式發(fā)動(dòng)機(jī)從構(gòu)造上取消了化油器，用燃油噴射代替化油器，使燃油燃燒充分，且采用微電腦準(zhǔn)確控制噴油量和點(diǎn)火角，極大的提高了汽車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。在美、日、歐興旺國家生產(chǎn)的普通轎車幾乎全部應(yīng)用了燃油電噴系統(tǒng)。我國也積極采取措施，各大汽車廠生產(chǎn)的新車大多采用第三代電噴技術(shù)。目前我國各

5、大汽車廠生產(chǎn)的轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)雖然根本上都采用了燃油電噴技術(shù)，但沒有廠商完全擁有電噴發(fā)動(dòng)機(jī)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，均屬于引進(jìn)國外電噴發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線或引進(jìn)國外電噴系統(tǒng)，由外商直接供應(yīng)ECU系統(tǒng)。目前我國除ECU之外，對(duì)電噴系統(tǒng)的其他元器件，如傳感器，電磁閥、噴油器、點(diǎn)火器等，在國己根本具備了配套研發(fā)能力和生產(chǎn)能力(有的企業(yè)引進(jìn)國外生產(chǎn)線作為配套元器件生產(chǎn)廠)，但作為核心部件的ECU卻被別人掌握，國外公司的電噴技術(shù)完全，ECU中的噴油和點(diǎn)火MAP、控制算法和程序都未賣給我國，無法破解。同時(shí)，進(jìn)口國別多、品種規(guī)格雜，一些企業(yè)缺乏選擇論證，引進(jìn)的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，不少缺乏充分的匹配實(shí)驗(yàn)。總之，要自主開展清潔

6、汽車必須自行開發(fā)電噴系統(tǒng)，其核心是研究開發(fā)ECU。. z-目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1 本課題研究的背景及意義11.2 課題開展現(xiàn)狀和前景展望1第2章電控燃油噴射系統(tǒng)32.1 電控燃油噴射系統(tǒng)概述32.2 電控燃油噴射系統(tǒng)的組成與原理3空氣供應(yīng)系統(tǒng)3燃油供應(yīng)系統(tǒng)32.3電子控制系統(tǒng)4發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EUC4傳感器原理與特性52.4系統(tǒng)的分類6第3章硬件電路總體設(shè)計(jì)83.1電控單元ECU)總體設(shè)計(jì)83.2 各單元電路設(shè)計(jì)9單片機(jī)的選型93.2.2 MC9S12DP256單片機(jī)的特點(diǎn)93.2.3 MC9S12DP256的主要引腳及功能103.2.4 MC9S12DP256單片機(jī)I

7、/O資源分配113.2.5 MC9S12DP256單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.3信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)133.3.1數(shù)字星輸入通道133.3.2模擬星輸入通道14第4章 ECU軟件設(shè)計(jì)164.1系統(tǒng)構(gòu)造與中斷控制16系統(tǒng)模塊劃分16系統(tǒng)中斷控制174.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)184. 3噴油子程序設(shè)計(jì)19根本噴油子程序與算法設(shè)計(jì)19加減速工況噴油程序設(shè)計(jì)254.4信號(hào)采集與處理程序設(shè)計(jì)27完畢語29參考文獻(xiàn)30致31附錄A 噴油控制器源程序32附錄B 總體電路圖42. z-電控燃油噴射控制器的設(shè)計(jì)摘要:日益嚴(yán)重的能源問題和環(huán)境危機(jī)迫使汽油機(jī)朝低污染、低油耗和高功率的方向開展。微處理器和電子控制技術(shù)的開展，使汽

8、油機(jī)電控技術(shù)得到應(yīng)用。采用電控系統(tǒng)的汽油機(jī)能對(duì)工況進(jìn)展實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，根據(jù)工況的變化計(jì)算實(shí)際需要的油量、壓力和正時(shí)，以改善燃燒性能，使汽油機(jī)具有更好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與排放性。本文主要是在借鑒國外先進(jìn)電噴技術(shù)的根底上，對(duì)汽油機(jī)電控單元的硬件與軟件開發(fā)技術(shù)進(jìn)展分析和設(shè)計(jì)。汽油機(jī)電子控制的關(guān)鍵技術(shù)是汽油機(jī)電子控制單元(ECU)的軟件、硬件的開發(fā)，通過對(duì)其硬件電路和軟件程序的不斷改進(jìn)，逐步滿足汽車電子各方面更加準(zhǔn)確控制的要求。結(jié)合我國當(dāng)前排放法規(guī)的要求和燃油品質(zhì)的現(xiàn)狀，分析了汽油機(jī)電控技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的具體情況，主要以MC9S12DP256單片機(jī)為主芯片，設(shè)計(jì)了噴油控制系統(tǒng)的軟件和硬件，硬件電路圖和噴油主程序

9、、脈寬計(jì)算程序、A/D轉(zhuǎn)換程序和轉(zhuǎn)速計(jì)算程序在的軟件。該系統(tǒng)經(jīng)運(yùn)行調(diào)試后，根本可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油要求，為后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供了一定的參考。關(guān)鍵字：汽油機(jī); MC9S12DP256;電控單元;噴油系統(tǒng)The controller design of electronic control fuel injectionAbstract:Energy problem and environmental crisis is getting increasingly serious, thatforced the development of gasoline engine to turn

10、 to the destination of low pollution,low fuel consumption and high power. The development of the microprocessor andelectronic control technology, make the electronic control technology for gasoline engine has been applied. Gasoline engine with electronic control system can real-timemonitor the work

11、conditions to calculate the actual needs of the oil, the pressure, andthe right injection time, that improve the bustion performance of the gasoline engine, make it has better power, economy and emissions. This Paper will focus on the analysis and development on the hardware andSoftware of ECU based

12、 on the reference of foreign advanced ECU technology. The key of the engine electronic control is to develop the hardware and software of ECU. The gradual development of the hardware and software willmeet the need of more accurate control for the vehicle electronies. binedwith the request of current

13、 emission regulation and fuel qualify，it analyzesthe ECU technology and the real environment of engine，then designs thehardware and software of the fuel injection of the ECU with the MC9S12DP256 as the main CMOS chip.It also draws the hardware with the protelSoftware and designs the ASM software Pro

14、ceeding etc. Hardware and softwareTests how that the improved ECU can meet the basic requires of the vehiele.At the same time，gave out the reference for the design of the best ECU in the future.Keywords:Petrol machine;MC9S12DP256;Electronic Control Unit; Fuel InjectionSystem . z-第1章緒論1.1 本課題研究的背景及意義

15、隨著經(jīng)濟(jì)的快速開展和城市化進(jìn)積的加快，城市污染口趨嚴(yán)重，而汽車尾氣的排放是城一市污染的主要來源。汽車尾氣排放中的未燃?xì)?、氮氧化合物、在大氣過光化學(xué)煙霧反響而形成的臭氧、過氧酞基硝酸鹽等對(duì)人休造成極大的危害，已成為危及人類安康的主要因素，因此，節(jié)能和“零污染已成為可持續(xù)開展對(duì)汽車工業(yè)提出的緊迫和嚴(yán)格的時(shí)代要求。在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用微機(jī)控制的燃油噴射和點(diǎn)火系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確對(duì)空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻等參數(shù)進(jìn)展優(yōu)化控制，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況廠都能處一于最正確工作狀志，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮出最正確的性能水平，從而為綜合解決發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能和排氣進(jìn)化這兩大難題提供了有效途徑。為了降低汽油機(jī)的能源消耗，滿足節(jié)能和排放法規(guī)的要求，電子控制

16、技術(shù)在汽油機(jī)中的應(yīng)用和開展已經(jīng)成為必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。所以研究汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)和執(zhí)行器的控制原理、電控系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用、汽油機(jī)電控系統(tǒng)的電控單元ECU設(shè)計(jì)及電控技術(shù)未來的開展趨勢(shì) ，其中電子控制單元主要由單片機(jī)控制。電氣化控制系統(tǒng)取代機(jī)械化控制不僅提高汽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)測(cè)量的控制精度也滿足了節(jié)能減排的要求。提高汽油機(jī)電控系統(tǒng)的智能化是未來世界重工業(yè)研究的重要方向，是各國綜合實(shí)力的象征。1.2 課題開展現(xiàn)狀和前景展望目前，建立在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)高速開展根底上的電控噴射技術(shù)已在工業(yè)興旺國家的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中得到了廣泛運(yùn)用，取代了傳統(tǒng)的化油器和機(jī)械式分電器的供油和點(diǎn)火力式，使電控I噴射及點(diǎn)火系統(tǒng)

17、成為現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)主要組成局部，并做為衡量整機(jī)性能水平的標(biāo)志，目前國外汽車兒乎100%采用電控噴射技術(shù)。在我國，隨著汽車擁有量的人幅度增加，汽車尾氣造成的環(huán)境污染已十分嚴(yán)重。因此，國家制訂了越來越嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)限制汽車尾氣污染。國家機(jī)械氣業(yè)局2000年公布了控制汽車產(chǎn)品排放指標(biāo)和工作方針，我國汽車產(chǎn)品排放控制的總休標(biāo)是:2D00年到達(dá)歐洲20世紀(jì)SD年代后期水平，2002年到達(dá)歐洲20世紀(jì)90年代初控制水平，2021年實(shí)現(xiàn)與國際控制水平同步。汽車產(chǎn)品的排放控制將對(duì)所有車型的所有污染物進(jìn)展控制，推廣汽車電子控制燃油噴射技術(shù)。 隨著電子技術(shù)的開展，微機(jī)處理機(jī)、存儲(chǔ)器和I0功能不斷完善，使發(fā)動(dòng)

18、機(jī)控制朝著綜合控制的方向開展，由單項(xiàng)控制開展為多項(xiàng)控制，控制項(xiàng)口不斷增多，以日產(chǎn)EECS控制系統(tǒng)為例，除空燃比、點(diǎn)火提前角和廢氣再循環(huán)外，增加了怠速控制、爆震控制、油泵電流控制和燃油壓力控制等項(xiàng)口。為提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)增加了自診斷功能不備份CPU ,存儲(chǔ)器和曲軸位置傳感器。國對(duì)車用汽油機(jī)微機(jī)控制的研究起步較晚，目前仍處于單項(xiàng)控制系統(tǒng)的研發(fā)階段，與國外研究水平存在一定的差距，尚末開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ECU。在中國經(jīng)濟(jì)保持快速、穩(wěn)定開展的環(huán)境下，我國的汽車產(chǎn)業(yè)迎來了一個(gè)新的開展階段，我國己經(jīng)成為個(gè)球第二人汽車制造國。2006年，中國汽一車產(chǎn)為728萬輛，比上年增長(zhǎng)27%，已超過德國，僅次于

19、美國、日本，居世界第三位。到了2007年中國汽車產(chǎn)帚有望突破800萬輛。從今年到2021年之間，中國汽車工業(yè)預(yù)計(jì)將保持兩位數(shù)的增長(zhǎng)速度到2021年.汽車總產(chǎn)量將到達(dá)8001000萬輛。因此公司不遺余力地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)，在與外國合資生產(chǎn)的同時(shí)，大力開發(fā)自主品牌車力圖盡快搶占片更大市場(chǎng)份額。但是，目前外表很紅火的汽車工業(yè)很大一局部采取合資形態(tài)，所以自主研發(fā)的重要性尤為突出。第2章 電控燃油噴射系統(tǒng)2.1 電控燃油噴射系統(tǒng)概述電控燃油噴射系統(tǒng)它是以電子控制ECU裝置為核心，利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)不同位置上的傳感器，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作參數(shù)，按照控制程序，通過控制電動(dòng)噴油器準(zhǔn)確控制噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能

20、獲得最正確濃度的混合氣。電控燃油噴射系統(tǒng)因應(yīng)用情況不同，有各種相應(yīng)不同的構(gòu)造組成形式，應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車的構(gòu)造性能水平、使用環(huán)境條件、對(duì)各種性能和要求的側(cè)重點(diǎn)及排放法規(guī)的嚴(yán)格程度等各種因素，確定所采用的電控燃油噴射系統(tǒng)的構(gòu)造配置。2.2 電控燃油噴射系統(tǒng)的組成與原理電控燃油噴射系統(tǒng)因應(yīng)用情況不同，有各種不同的構(gòu)造組成形式，應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車的構(gòu)造性能水平、使用環(huán)境條件、對(duì)各種性能要求的側(cè)重點(diǎn)及排放法規(guī)的嚴(yán)格要求程度等各種因素確定所采用的電控燃油噴射及點(diǎn)火系統(tǒng)的構(gòu)造配置。一般電控汽油噴射系統(tǒng)由空氣供應(yīng)系統(tǒng)、供油供應(yīng)系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成。2.2.1空氣供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)氣歧管氣缸空氣空氣濾清器

21、空氣流量器進(jìn)氣壓力傳感器節(jié)氣門體圖2.1空氣供應(yīng)系統(tǒng)2.2.2燃油供應(yīng)系統(tǒng)燃油供應(yīng)系統(tǒng)的作用是供應(yīng)缸燃燒所必需的汽油量。如圖2.2所示。油箱汽油泵濾清器緩沖器噴油器進(jìn)氣歧管油箱調(diào)壓器2.2燃油供應(yīng)系統(tǒng)組成燃油泵為渦輪式單級(jí)電動(dòng)泵，由ECU通過燃油泵繼電器控制工作。2.3電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)功能是據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況和車輛運(yùn)行狀況確定該工況下的最正確噴油量和最正確噴油時(shí)刻及最正確點(diǎn)火時(shí)刻。它主要包括以下幾局部:ECU、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、氧傳感器、爆震傳感器，以及曲軸位傳感器和凸輪相位傳感器等。控制系統(tǒng)的工作原理如圖2.3所示?？諝饬髁科饔?jì)點(diǎn)火開關(guān)爆震傳

22、感器汽油泵噴油器廢氣再循環(huán)電控閥蓄電池水溫度傳感器節(jié)氣門位置傳感器氧傳感器車速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU曲軸位置和轉(zhuǎn)速傳感器凸輪軸位置傳感器點(diǎn)火器總速電控閥圖2.3 電子控制系統(tǒng)的組成2.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EUC控制單元是一個(gè)以單片機(jī)為核心的微處理器，它的功能是處理來自整車不同部件的傳感器數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，再通過執(zhí)行器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)展準(zhǔn)確的控制。ECU部可以分化為如圖2.4所示的幾大局部。信號(hào)放大處理A/D轉(zhuǎn)換電路開關(guān)信號(hào)輸入CPURAM驅(qū)動(dòng)電路ROM圖2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU原理圖信號(hào)放大處理電路把從傳感器來的弱點(diǎn)信號(hào)放大，同時(shí)對(duì)一些非線性信號(hào)進(jìn)展線性化處理，對(duì)開關(guān)信號(hào)濾波處理和

23、電位變換。A/D電路對(duì)模擬量進(jìn)展數(shù)字化處理，通過A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)有水溫、空氣溫度、節(jié)氣門開度、壓力。開關(guān)信號(hào)處理電路進(jìn)展電位的轉(zhuǎn)換以便能與CPU接口，它處理的信號(hào)有曲軸位置信號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)、氧傳感器信號(hào)、空調(diào)開關(guān)信號(hào)。其中要從曲軸位置信號(hào)中別離出轉(zhuǎn)速信號(hào)和基準(zhǔn)位置信號(hào)，并分別傳給CPU以減輕CPU的負(fù)擔(dān)，CPU一般選擇處理能力強(qiáng)的單片機(jī)，最好用能進(jìn)展浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP芯片，以適應(yīng)處理復(fù)雜的控制程序。驅(qū)動(dòng)電路有點(diǎn)火電路、噴油驅(qū)動(dòng)電路和怠速閥驅(qū)動(dòng)電路。2.3.2傳感器原理與特性1) 冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)機(jī)工作溫度，ECU將根據(jù)不同的冷卻水溫度，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供最正確的控

24、制方案。其原理為采用熱敏電阻檢測(cè)冷卻液溫度，一般裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液小循環(huán)通道上。該熱敏電阻式一種負(fù)溫度系數(shù)NTC的敏感組件，有銅套封住，水溫低時(shí)，電阻大，ECTS輸出電壓高，但并非線性。2) 進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器用于檢測(cè)進(jìn)去發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣溫度。由于進(jìn)氣密度隨溫度改變而變化，它是反響進(jìn)入汽缸實(shí)際空氣量的必要參數(shù)之一，因此，ECU必須根據(jù)IAT信號(hào)對(duì)噴油量進(jìn)展修正。其工作原理和輸出特性與冷卻液溫度傳感器一樣如圖2.7所示，一般也采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，只是熱敏電阻是裸露的，其常見構(gòu)造如圖2.8所示，在采用速度密度法的電控發(fā)動(dòng)機(jī)中，其一般安裝在空氣濾清器的殼體或進(jìn)氣總管。3) 進(jìn)氣歧管絕對(duì)

25、壓力傳感器進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器是速度密度法空氣流量測(cè)量系統(tǒng)中最終要的傳感器，其句發(fā)動(dòng)冬季復(fù)合狀況，檢測(cè)進(jìn)氣壓力的變化，并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起，作為電控單元ECU計(jì)算根本朋友量和根本點(diǎn)火提前角的依據(jù)。電控發(fā)動(dòng)機(jī)中以半導(dǎo)體壓敏電阻式MAP傳感器應(yīng)用最為廣泛，它由密封在真空室的彈性硅片和相應(yīng)的橋式電路組成。標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓施加在電橋的臆斷，當(dāng)壓力變化致使硅芯片變形時(shí)，組織隨之變化，電橋另一端輸出與壓力成正比的05V電壓信號(hào)。4) 節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器有線性輸出和開關(guān)型兩種形式。本文設(shè)計(jì)是基于是線性輸出型的TPS，其為可變電阻構(gòu)造，其滑動(dòng)端子由節(jié)氣門軸帶動(dòng)，利用阻值的變

26、化，即可測(cè)得與節(jié)氣門開度相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，節(jié)氣門的開度不同時(shí)，該傳感器所反映給ECU的電壓信號(hào)也不同，系統(tǒng)根據(jù)其輸出的電壓機(jī)器變化速率判定發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載和動(dòng)態(tài)變化狀況如發(fā)動(dòng)機(jī)加減速判斷等。其一般安裝在節(jié)流閥體總成上，與油門拉桿和節(jié)氣閥門同軸。5) 曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器不僅可以測(cè)量曲軸轉(zhuǎn)角即曲軸位置，同時(shí)也可反響發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，用來確定相應(yīng)的噴油正時(shí)和根本噴油量等。常見的曲軸位置傳感器有磁電式、霍爾式和光電式。本系統(tǒng)選用磁電式曲軸位置傳感器，其主要有感應(yīng)線圈；鐵芯和永久磁鐵構(gòu)成，工作時(shí)，假設(shè)傳感器頭部的磁阻交替變化，傳感器便感應(yīng)出交變的正弦電壓信號(hào)。2.4系統(tǒng)的分類l、按噴油器數(shù)量和位置(

27、1)進(jìn)氣管單點(diǎn)噴射(SPI)在進(jìn)氣總管的節(jié)氣門上方安裝一個(gè)噴油器?？諝夂蛧姵鋈加驮谶M(jìn)氣管形成燃油混合氣，在進(jìn)氣行程時(shí)被吸入各氣缸中。(2)進(jìn)氣管多點(diǎn)噴射(MPI)在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣門前各安裝一個(gè)噴油器?？諝夂蛧姵鋈加驮谶M(jìn)氣門處形成燃油混合氣，在進(jìn)氣行程時(shí)被吸入氣缸中。MPI與SPI相比，防止了進(jìn)氣歧管構(gòu)造和濕壁效應(yīng)對(duì)各缸混合氣均勻性的影響，同時(shí)進(jìn)氣管中僅有空氣，發(fā)動(dòng)機(jī)可按最大充氣量設(shè)計(jì)，但本錢較高，維修復(fù)雜。目前SPI可到達(dá)EUROII號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，MPI可到達(dá)EUROIH與IV號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。(3)缸直接噴射(DI)噴油器安裝在每個(gè)氣缸的燃燒室上方，在壓縮行程時(shí)直接將燃油噴射在氣缸，混合燃燒更充分。它提高了

28、效率，但需要將噴射壓力從250Kpa提高到4-5Mpa，同時(shí)必須使用低硫汽油，因而限制了它的使用。SPI多用于普通轎車及載貨汽車，MPI多用于中高檔轎車，DI僅在少數(shù)豪華車上使用，可到達(dá)歐洲2005年實(shí)旌的EUROIV號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。2、按噴射方式(1)間歇噴射(脈沖噴射)噴射是在進(jìn)氣過程中的一段時(shí)間進(jìn)展的，有一限定的噴射持續(xù)期，噴射持續(xù)時(shí)間就是所控制的噴油量。MPI都采用間歇噴射的方式，按噴射時(shí)序它又分為如下三種：a、各缸順序獨(dú)立噴射(按點(diǎn)火順序)；b、分組噴射一同組各缸同時(shí)噴射，不同組各缸順序噴射；c、各缸同時(shí)噴射。在構(gòu)造和控制上后者較前者簡(jiǎn)單。(2)連續(xù)噴射(穩(wěn)定噴射)燃料噴射的時(shí)間占有循環(huán)過程

29、，連續(xù)噴射的噴油器的開啟程度是可以進(jìn)展調(diào)節(jié)的，僅用于進(jìn)氣管單點(diǎn)噴射。3、按ECU控制方式(1)質(zhì)量流量式噴油量的多少取決于測(cè)量得到的進(jìn)入空氣量。這種控制方式中有一個(gè)測(cè)量空氣質(zhì)量的傳感器，以計(jì)量進(jìn)入空氣量。(2)速度密度式噴油量多少取決于空氣的密度及轉(zhuǎn)速兩個(gè)量?？諝獾拿芏炔⒉荒苤苯訙y(cè)量得到。一般是用節(jié)氣門開度及轉(zhuǎn)速來表示或用進(jìn)氣壓力來表示。從中又可以分出二種控制方式：a、速度一進(jìn)氣壓力控制方式；b、速度一節(jié)氣門開度控制方式。由于這兩個(gè)控制方式都是間接引用密度，因而在決定噴油量時(shí)還必須考慮空氣溫度的影響。第3章硬件電路總體設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)由硬件和軟件兩局部組成，其中硬件是系統(tǒng)的根底，有了硬件，軟件才能

30、有效地執(zhí)行。件電路的可靠性直接影響到控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。電子控制單元ECU)的主芯片采用16位單片機(jī)MC9S12DP256。下面將介紹單片機(jī)系統(tǒng)、信號(hào)處理電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。3.1電控單元ECU)總體設(shè)計(jì)電控單元硬件電路的設(shè)計(jì)包括單片機(jī)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、信號(hào)采集處理電路設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等。根據(jù)控制系統(tǒng)的總體方案及控制要求，確定硬件電路的總體方案，包括三大局部：傳感器、電子控制單元ECU)、執(zhí)行器。控制系統(tǒng)組成如圖3.1所示。執(zhí)行器節(jié)氣門開度信號(hào)冷卻水溫度信號(hào)進(jìn)氣溫度信號(hào)進(jìn)氣壓力信號(hào)爆震信號(hào)轉(zhuǎn)速信號(hào)判缸信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)氧傳感器信號(hào)模擬量調(diào)整電路脈沖整形開關(guān)信號(hào)調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換電路I/O

31、接口噴油驅(qū)動(dòng)電路外圍電路主芯片點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)燃油泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)燃油泵怠速步進(jìn)電機(jī)點(diǎn)火器噴油器外圍通訊設(shè)備傳感器ECU圖3.1控制系統(tǒng)組成圖3.2 各單元電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的選型微處理器是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的核心，根據(jù)ECU所要現(xiàn)的基木功能，對(duì)單片機(jī)的選擇應(yīng)考慮下面因素:時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng):片存儲(chǔ)器的容量及可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量；指令系統(tǒng)功能是否豐富；I/O日是否豐富，或可擴(kuò)展的能力，以及對(duì)外設(shè)的控制能力；實(shí)時(shí)中斷資源是否豐富；與外界設(shè)備的通訊能力；復(fù)雜的工作環(huán)境的適合能力；綜合考慮參考資料、研究本錢等因素本文決定采用HCS12系列的MC9S12DP256芯片作為電控單元的CPU予以設(shè)計(jì)開發(fā)。3.2.2

32、MC9S12DP256單片機(jī)的特點(diǎn)n 16位HCS12 CPU指令集于68HC11向上兼容；可工作在25MHz的部總線頻率，具有較高的運(yùn)算速度這一點(diǎn)使得系統(tǒng)可以采用更短的控制周期，特別適用于實(shí)時(shí)控制，并且可以采用相對(duì)復(fù)雜的控制策略；指令系統(tǒng)豐富，如它有幾條模糊控制專用的指令，使采用模糊控制成為可能；256K FLASH, 4K EEPROM, 12K RAM,支持嵌入式操作系統(tǒng)。n 兩個(gè)8通道10位A/D轉(zhuǎn)換，具有外部轉(zhuǎn)換保持功能。10位單次A/D轉(zhuǎn)換只需7us,可編程A/D采樣時(shí)間，A/D轉(zhuǎn)換完畢觸發(fā)中斷。n 五個(gè)CAN模塊，傳輸速率1 M/s，與CAN2. 0AB軟件兼容。n 增強(qiáng)型輸入捕

33、捉時(shí)間模塊(Enhanced Capture Timer)16位的計(jì)數(shù)器，提供七種不同的預(yù)分頻，8個(gè)可編程的輸入捕捉和輸出比較功能的通道，4個(gè)8位或者1個(gè)16位的脈沖累加器。n 8個(gè)PWM (Pulse Width Modulation)通道脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)可以簡(jiǎn)單地說是一種模擬信號(hào)電平進(jìn)展數(shù)字編碼的方法，是通過控制方波的占空比來對(duì)具體模擬信s的電平進(jìn)展編碼，PWM十分適用于開關(guān)電源、可控硅等器件的控制，也可使用于LCD亮度控制、音頻輸出等不需要輸出準(zhǔn)確電壓的場(chǎng)合。n 串行接口兩個(gè)異步全雙工串行通一訊接口SCI,三個(gè)同步串行外圍設(shè)各接口SPI。n 部1C總線(IIC接口和I2C總線標(biāo)準(zhǔn)兼

34、容，支持多主器件工作模式，可編程的256種不同的串行時(shí)鐘頻率，提供起動(dòng)、停頓、重新起動(dòng)、反響、總線忙等各種信號(hào)的檢測(cè)和產(chǎn)生。n 112腳LQFP封裝I/O口5V輸入和驅(qū)動(dòng)功能，5VA/D轉(zhuǎn)換輸入，單線的背景調(diào)試模式(BDM),芯片置的硬件斷點(diǎn)功能。3.2.3 MC9S12DP256的主要引腳及功能n 電源類引腳VDDR和VSSR, VDD*和VSS*:外電源供應(yīng)端VDD1和VSS1，VDD2和VSS2:電源供應(yīng)端，來自部電壓調(diào)節(jié)器VDDA和VSSA: A/D轉(zhuǎn)換器電壓供應(yīng)端VRH和VRL: A/D轉(zhuǎn)換器上下電E輸入端VDDPLL和VSSPLL:時(shí)鐘發(fā)生器模塊電源供應(yīng)端，來自部電調(diào)節(jié)器VREGE

35、N:部電壓調(diào)節(jié)器使能輸入,假設(shè)為低電平，VDDl、2和VDDPLL必須外接電源。*FC:鎖相環(huán)濾波電容連接腳n E*TAL和*TAL:外部晶振輸入接口IRQ:外部可屏蔽中斷：n *IRQ:外部不可屏蔽中斷n RESET:外部低電平有效復(fù)位輸入或作為輸出腳，指示部故降n MODE/IPIPE0,MODE/IPIPEl, MODC/BKGD:復(fù)位時(shí)引腳電平狀態(tài)決定單片機(jī)進(jìn)入單片模式、擴(kuò)展模式或特殊模式；復(fù)位后雙向引腳BKGD是BDM調(diào)試工具與單片機(jī)通信接口，IPIPE0, IPIPE1作為部指令流的跟蹤信號(hào)，分時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)和執(zhí)行的狀態(tài)信息n R/W:在擴(kuò)展模式下，指出擴(kuò)展總線上的數(shù)據(jù)方向；ECL

36、K:在擴(kuò)展模式下，作為外部總線時(shí)鐘，復(fù)用地址和數(shù)據(jù)；LSTRB用于實(shí)現(xiàn)外部8位存儲(chǔ)器寫操作n *CLKS/NOACC: *CLK在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，用于選擇時(shí)鐘模式；NOACC在擴(kuò)展模式中，指示總線空閑周期n IOCO/PTO-IOC7/PT7:端口T為8個(gè)通用I/O口。也可分別定義為輸入捕捉功能或輸出比較功能(F*T),適合數(shù)字脈沖的輸入n PADOO/ANOO-PAD15/AN15:16位A/D輸入，可用作模擬信號(hào)的輸入n MISO1/PWMO/KWPO/PP0-SCK2/PWM7/KWP7/PP7:端口P為8個(gè)通用 I/O口。也可定義成兩個(gè)SPI端口或8個(gè)PWM輸出端n *ADDR14/PK0

37、-*ADDR19/PK5, ECS/K0M0NE/PK7:端門K為7個(gè)通用 I/O口，在擴(kuò)展模式下用于產(chǎn)生高位地址*ADDRI4到*ADDRI9n KWHO/PHO-KWH7/PH7:端口H為8個(gè)通用I/O口,做普通輸入口可產(chǎn)生中斷，可設(shè)置為鍵盤的輸入腳n *IRQ/PEO-*CLKS/NOACC1PE7:端口E為8個(gè)通用I/O口。特殊功能上面已說明n DATA8/ADDR8/PAO-DATA15/ADDR15/PA7:端口A為8個(gè)通用I/O口。在擴(kuò)展模式下分時(shí)出現(xiàn)高8位地址和數(shù)裾n ATAO/ADDRO/PBO-DATA7/ADDR7/PB7:端口B為8個(gè)通用工I/O口。在擴(kuò)展模式下分時(shí)出現(xiàn)

38、低8位地址和數(shù)據(jù)n R*B/R*CANO,IPM0-T*CAN3/PM7:端口M為8個(gè)通用I/O口。也可設(shè)定為4個(gè)CAN總線接口，線接口，其中CANO也可定義為J1850通信接口n R*D0/PS0-SS0/PS7:端口S為8個(gè)通用I/O口也可設(shè)定為2個(gè)SCI串行通信接口和1個(gè)SPI接口n KWJO/PJO，KWJ1/PJ1, SDA/R*CAN4/KWJ6/PJ6, SCL/T*CAN4/KWJ7/ PJ7:端口J為4個(gè)通用I/0口。做普通輸入口可產(chǎn)坐中斷，可設(shè)置為鍵盤的輸入腳；也可設(shè)定為第5個(gè)CAN接口或I2C接口n TEST:用于測(cè)試模式，在應(yīng)用中必須接地3.2.4 MC9S12DP25

39、6單片機(jī)I/O資源分配MC9S12DP256單片機(jī)I/O資源比較豐富，但有各自的特點(diǎn)。為了能充分利用其優(yōu)勢(shì),同時(shí)使電控系統(tǒng)性能能到達(dá)最正確，必須針對(duì)不同的輸入、輸出信號(hào)的特點(diǎn)合理分配I/O口。比方，曲軸位置傳感器信號(hào)、凸輪位置傳感器信號(hào)屬于脈沖信號(hào)，適合接到具有輸入捕捉功能的PT;同時(shí)，噴油控制和點(diǎn)火控制信號(hào)屬于高速、有嚴(yán)格定時(shí)要求的信號(hào)，也適合接到具有輸出比較功能的PT 口。MC9S12DP256I/O資源的具體分配如下：PADOO/ANOO節(jié)氣門位置信號(hào)；PADOl/ANOl:冷卻水溫信號(hào)PAD02/AN02:進(jìn)氣溫度信號(hào)；PAD03/AN03:進(jìn)氣壓力信號(hào)PAD04/AN04:電池電壓監(jiān)

40、測(cè)；PAD05/AN05:爆震傳感器信號(hào)PAD06/AN06PAD15/AN15:空閑，可接其它模擬輸入信號(hào)IOCO/PTO:曲軸位罝傳感器；IOC1/PT1:凸輪位置傳感器IOC2/PT2:電磁噴油器1缸；IOC3/PT3:電磁噴油器4缸IOC4/PT4:電磁噴油器2缸；IOC5/PT5:電磁噴油器3缸IOC6/PT6:點(diǎn)火器1、4缸；IOC7/PT7:點(diǎn)火器2、3缸*ADDR14/PKO:氧傳感器信號(hào)；*ADDR15/PK1:啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)*ADDR 16/PK2:空調(diào)開關(guān)信號(hào)：*ADDR17/PK3*AUDR19/PK5:空閑，可接其它數(shù)字開關(guān)信號(hào)PA1PA7; PB1PB7:空閑，待擴(kuò)大

41、其它功能MISO1 /PWMO/KWPO/PPO:怠速步進(jìn)電機(jī)A相MOS12/PWM1 /KWP1 /PP1:怠速步進(jìn)電機(jī) B相SCK1 /PWM2/KWP2/PP2:怠速步進(jìn)電機(jī)控制SSIn/PWM3/KWP3/PP3:燃油泵控制PP3PP7:空閑，待擴(kuò)大其它功能3.2.5 MC9S12DP256單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)雖然單片機(jī)將CPU, FLASH, EEPROM, RAM以及I/O統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)集成電路芯片上.但仍需一些外部電路的支持。本系統(tǒng)把能夠維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡(jiǎn)中配置的系統(tǒng)構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。以MC9S12IF256芯片為核心的最小硬件系統(tǒng)主要包括：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、率口電

42、路等。n 電源電路MC9S12DP256.中單片機(jī)片外I/O使用5V電壓,單片機(jī)片使用2. 5V電壓，較低的片電壓使CPU運(yùn)算速度快、功耗低；較高的I/O電平有利于抗外界干擾，所以S12單片機(jī)特別適合于那些工作環(huán)境惡劣的控制系統(tǒng)。由于HCS12單片機(jī)部集成了電壓調(diào)節(jié)器模塊，電壓調(diào)節(jié)器模塊產(chǎn)生單片機(jī)部需要的其它電壓，因此只要向HCS12單片機(jī)提供+5V外部電源就可以了?？紤]到汽車電源供應(yīng)電壓為12V,所以要將+12V轉(zhuǎn)換為+5V。轉(zhuǎn)換電路如圖3.3所示，釆用三端穩(wěn)壓集成塊7805(輸出圍為5V、1A)，兩個(gè)電容為濾波電容起到穩(wěn)定電源電壓的作用。n 復(fù)位電路MC9S12DP256單片機(jī)片集成有上電

43、復(fù)位電路，單片機(jī)上電時(shí)可自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，但為了保證單片機(jī)能穩(wěn)定的運(yùn)行，它們?nèi)鐖D3.2所示。自動(dòng)復(fù)位電路會(huì)一直處于低電平輸出的復(fù)位狀態(tài)直到電源電壓穩(wěn)定在5V的工作電壓，當(dāng)電源電壓低于4.75V時(shí)也會(huì)自動(dòng)復(fù)位，從而起到欠壓保護(hù)的作用。圖3.2復(fù)位電路n 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的最根本的條件之一。這里介紹標(biāo)準(zhǔn)HCS12單片機(jī)的時(shí)鐘電路。通過把一個(gè)16MIIz的外部晶振接在單片機(jī)的外部晶振輸入接口E*TALH和*TALH上，然后利用MC9S12DP256部的壓控振蕩器和鎖相環(huán)把這個(gè)頻率提高到25MHz，作為單片機(jī)工作的部總線時(shí)鐘。圖3.3時(shí)鐘電路n 串口電路通過串口驅(qū)動(dòng)電路中的RS-232

44、電平轉(zhuǎn)換芯片MA*232，單片機(jī)可以利用異步串行通信協(xié)議同PC通信。MA*232芯片可以實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換，然后通過利用SCI模塊和PC機(jī)通信。如圖3.6所示。這里采用了=線制連接串口，也就說電腦的9針串口只連接其中的3根線:第5腳的GND、第2腳的R*D,第3腳的T*D(接收數(shù)據(jù)針腳(或線)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線)相連，彼此穿插，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接。3.3信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)傳感器的作用是采集發(fā)動(dòng)機(jī)的各種狀態(tài)信息，以使得知發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況。由于許多傳感器的輸出信號(hào)不能滿足單片機(jī)輸入的要求，故在信號(hào)輸入單片機(jī)之前，需釆用信號(hào)調(diào)節(jié)與變換電路，使之成為電子控制單元能夠承受和識(shí)別的電子

45、控制信號(hào)。而且傳感器直接與現(xiàn)場(chǎng)釆集對(duì)象相連，是現(xiàn)場(chǎng)干擾進(jìn)入的主要渠道，所以必須釆取適宜的抗干擾措施，以確保電路的正常工作。根據(jù)測(cè)試對(duì)象的不同，傳感器的輸出信號(hào)可分為數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)兩種，相應(yīng)地把信號(hào)的輸入通道分為數(shù)字雖輸入逝道及模擬量輸入通邊。3.3.1數(shù)字星輸入通道控制系統(tǒng)釆集的數(shù)字信號(hào)有曲軸位置傳感器(CPS)信號(hào)、凸輪位置傳感器(CAS)信號(hào)和起動(dòng)信號(hào)。其中曲軸位罝傳感器信號(hào)、凸輪位S傳感器信號(hào)屬于數(shù)字脈沖信號(hào)，起動(dòng)信號(hào)屬于數(shù)字開關(guān)信號(hào)。3.3.1.1曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器足60-2齒磁電式的傳感器，其輸出是正弦波信號(hào)，再送入CPU之前需要濾波、整形為0-5V的方波信號(hào)。本設(shè)計(jì)采

46、用電壓比較器將正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)。具體電路如圖3.7所示，由LM211電壓比較器等元器件構(gòu)成。電路中的電阻、電容起到使兩輸入端平衡和低通濾波的作用，兩個(gè)二極管起到在輸入信號(hào)電壓過高時(shí)保護(hù)芯片。LM211電壓比較器是一種集電極開路輸出器件，所以在電源與輸出端之間接2.2K的電阻(上拉電阻。這一由電壓比較器構(gòu)成的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，從構(gòu)造原理上可以等效為一理想運(yùn)放和一個(gè)三極管組成。當(dāng)負(fù)的輸入端為高電平(+IN>-IN)時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，三極管小能導(dǎo)通，此時(shí)輸出端(OUT)也為高電平；當(dāng)負(fù)的輸入端為低電平+IN-IN)時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，三極管導(dǎo)通，此時(shí)輸出端(OUT)也為低電平。這樣就把正

47、弦波信號(hào)轉(zhuǎn)變成了CPU可以承受的方波信號(hào)了。3.3.1.2凸輪位罝傳感器凸輪位置傳感器也叫判缸信號(hào)傳感器，本設(shè)計(jì)采用SDH霍爾傳感器，它可以直接輸出矩形脈沖信號(hào)，因此不需要整形處理。SDH霍爾傳感器的輸出信號(hào)處理電路。由于SDH霍爾傳感器也是一種集電極開路輸出的器件，因此也需要在電源和輸出端之間接一上拉電阻Rk為了減少受點(diǎn)火系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，處理電路中對(duì)探頭的輸出信號(hào)進(jìn)展了濾涉及光耦合處理。光耦采用SHARP公司的PC3Q67。3.3.2模擬星輸入通道模擬量入信號(hào)包括:進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)、冷卻水溫度信號(hào)、進(jìn)氣溫度信號(hào)、氧傳感器信號(hào)、爆震傳感器信號(hào)、電池電壓信號(hào)

48、等。模擬信號(hào)輸入通道的作用是對(duì)這些信號(hào)進(jìn)展實(shí)時(shí)采樣、處理和變換后，經(jīng)I/O接口送入電子控制單元。3.3.2.1進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器它安裝在進(jìn)氣歧管用來測(cè)量進(jìn)氣歧管的壓力，以表征發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。在汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，進(jìn)氣管壓力隨汽油機(jī)的負(fù)荷變化而同向變化。MAP傳感器是由壓力轉(zhuǎn)換元件(硅膜片)和把轉(zhuǎn)換元件輸出信號(hào)進(jìn)展放大的混合集成電路等構(gòu)成。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)使其輸出的信號(hào)電壓具冇隨進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力的增大呈線性增大的特性。進(jìn)氣歧管壓力傳感器的信號(hào)經(jīng)限幅濾波處理后接單片機(jī)的PAD03/AN03引腳。3.3.2.2節(jié)氣門位置傳感器(TPS)節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)流閥體上，與節(jié)氣閥門同軸，把

49、節(jié)氣門翻開的角度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到ECU。它是旋轉(zhuǎn)電位計(jì)式可變電阻構(gòu)造，其滑動(dòng)端子由節(jié)氣門軸帶動(dòng)。電位計(jì)有三個(gè)接線柱，其中一個(gè)與電刷連接，這個(gè)接線柱為電位計(jì)的輸出端節(jié)氣門開度信號(hào)，當(dāng)把另外兩個(gè)接線柱分別同+5V電源和地連接時(shí)，就構(gòu)成一個(gè)分壓電路。電位計(jì)的輸出電壓在之間變化，節(jié)氣門位置信號(hào)經(jīng)限幅濾波處理后接單片機(jī)的PAD00/AN00 引腳。3.3.2.3冷卻水溫傳感器(CLT)和進(jìn)氣溫度傳感器(MAT)冷卻水溫傳感器裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液小循環(huán)通道上。它采用負(fù)溫度系數(shù)的10K熱敏電阻作為感應(yīng)元件，隨冷卻水溫度的提高，其電阻值減小。在接口電路中，把冷卻水溫傳感器阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，電壓圍為0

50、5V。最終連接到單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換的PAD01/AN01引腳上。進(jìn)氣溫度傳感器安裝在進(jìn)氣系統(tǒng)過渡管路上，用于檢測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣溫度。它也是釆用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為感應(yīng)元件。進(jìn)氣溫度傳感器信號(hào)處理電路同冷卻水溫處理電路，電路最終連接到PAD02/AN02引腳上。3.3.2.4排氣氧傳感器(EGO)根據(jù)氧傳感器的輸出特性，氧傳感器的輸出假設(shè)高于0.5V；假設(shè)低于0.5V,說明混合氣稀。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，我們把0.5V作為電壓比較器的基準(zhǔn)比較電壓，氧傳感器的輸出電壓與0.5V電壓進(jìn)展比較，氧氣傳感器信號(hào)處理電路?？紤]到抗干擾的要求，系統(tǒng)中參加光電耦合器PC3Q67和一級(jí)RC濾波電路，最終從光電耦合器

51、輸出的信號(hào)與比較器的輸出信號(hào)同相，即高電平表示濃混合氣.低電平表示稀混合氣。經(jīng)過處理后的氧傳感器輸出信號(hào)屬于數(shù)字信號(hào)，接到*ADDR14/PK0引腳上。3.3.2.5電源電壓測(cè)呈電路汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供電、蓄電池電壓經(jīng)常會(huì)有一定波動(dòng)，它將直接影響系統(tǒng)的控制精度，因而控制系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)此電壓值進(jìn)展測(cè)量，一般來說，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，蓄電池電壓往往要在幾伏到幾十伏之間變化，而單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換所能承受的電壓為05V，因此需要特殊設(shè)計(jì)的信號(hào)處理電路，對(duì)蓄電池電壓進(jìn)展轉(zhuǎn)換。該電路釆用了四運(yùn)放集成電路ML324的模擬接口電路。在實(shí)際應(yīng)用中，電容的大小應(yīng)根椐輸入信號(hào)的頻率來選擇，而電阻的大小可以限制過壓狀態(tài)下的輸入電流。圖

52、中模擬輸入端加接了反壓二極管，它也起限制輸入電流的作用。第4章 ECU軟件設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)軟件足被個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS)的決策核心。隨者控制系統(tǒng)的復(fù)雜化，控制軟件承擔(dān)著信號(hào)釆集與處理、決策控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等各項(xiàng)任務(wù)，作為整個(gè)控制系統(tǒng)的指揮中樞，ECU控制軟件的設(shè)計(jì)水平己成為評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一?？刂栖浖刂瞥绦蚝蛿?shù)據(jù)兩局部?？刂栖浖蠖嗖捎媚K化構(gòu)造，將整個(gè)控制系統(tǒng)的程序分成假設(shè)干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的程序模塊，每個(gè)模塊分別進(jìn)展設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后將調(diào)試好的程序模塊連接起來。各模塊既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，有淸晰的構(gòu)造和完整的接口。這種軟件設(shè)計(jì)方式可使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試更容

53、易，同時(shí)修改變動(dòng)方便，可按需要進(jìn)展取舍，便于系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)擴(kuò)展和維護(hù)。下文將主要介紹多點(diǎn)燃油順序嗩射系統(tǒng)ECU軟件的功能模塊劃分、系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)、主程序設(shè)計(jì)、各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)初步的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。4.1系統(tǒng)構(gòu)造與中斷控制在硬件的支持下ECU軟件的主要任務(wù)包括：系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)工作時(shí)序、控制模式的設(shè)定，各工況判斷以及噴油計(jì)算與控制，同時(shí)還有輸入信號(hào)的采集處理、中斷處理程序和査表插值處理等。4.1.1系統(tǒng)模塊劃分按軟件模塊化構(gòu)造思想，本系統(tǒng)ECU軟件主要?jiǎng)澐譃槿缦聨讉€(gè)模塊:n 系統(tǒng)初始化模塊n 系統(tǒng)主程序模塊n 噴油計(jì)算與控制模塊n 反響控制模塊n 數(shù)據(jù)采集與處理n 查表插值模塊本系

54、統(tǒng)用KEIL C166軟件采用C語言編程實(shí)現(xiàn)，程序的功能劃分。其中，以上各模塊由一個(gè)或多個(gè)子程序模塊組成，且它們之間并不獨(dú)立，既有相互包含又有相互調(diào)用，下面幾節(jié)將進(jìn)展具休的程序流程和控制算法分析。系統(tǒng)中斷控制發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，ECU工作時(shí)需要不斷的對(duì)各種外部信號(hào)輸入和部處理事件進(jìn)展協(xié)調(diào)控制，并立即作出積極快速的響應(yīng)，響應(yīng)完畢后還需繼續(xù)進(jìn)展實(shí)時(shí)處理與計(jì)算這種對(duì)外部事件和部時(shí)間周期進(jìn)展的相應(yīng)處理是由ECU微處理器的中斷系統(tǒng)來完成的。本系統(tǒng)所含的主要中斷及其功能和優(yōu)先級(jí)見表4-1表4-1系統(tǒng)各中斷功能與優(yōu)先級(jí)中斷類型優(yōu)先級(jí)中斷程序的功能1個(gè)輸入捕捉(CAP)中斷高低完成脈沖計(jì)數(shù)、缺齒基準(zhǔn)判斷. 判缸、噴油計(jì)算與控制、轉(zhuǎn)速計(jì)算等6個(gè)輸出比較()中斷4個(gè)中斷分別控制 4個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)的噴油器噴油定時(shí)器T3中斷檢測(cè)節(jié)氣門開度變化率.判斷加減速工況定時(shí)器T2中斷完成進(jìn)氣壓力、