基于MCS-51的汽油机电控燃油喷射系统控制
2．5 喷油正时的控制
喷油正时控制就是控制喷油器何时开始喷油。发动机燃油喷射系统按喷油器安装部位分为单点喷射系统和多点燃油喷射系统两类。单点喷射系统只有一或两只喷油器，安装在节气门体上，发动机一旦工作就连续喷油。多点燃油喷射系统每个汽缸配有一只喷油器，安装在燃油分配管上。喷油器的控制电路决定着喷油正时，即喷油时刻与喷油顺序。喷油器的控制电路可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种方式。
3 燃油喷射控制系统的硬件电路设计
本设计控制芯片采用89C51单片机，由3个89C51芯片分别进行喷油量计算、转速计算和喷油正时控制。A／D转换采用TI公司生产的串行A／D转换器TLC2543，它具有输入通道多、精度高、速度高、使用灵活和体积小的优点。
TLC2543为CMOS型12位开关电容逐次逼近A／D转换器。片内含有一个14通道多路器，可从11个模拟输入或3个内部自测电压中选择一个。
发动机上装配的传感器是发动机控制和判断发动机运行状态的关键部件，但其输出的信号千差万别，不能直接输送给单片机进行处理，必须对其进行预处理，转换成标准的数字信号后再送给单片机。
各种传感器所采集的信号可分为模拟信号和数字信号两大类。对于模拟信号，如空气流量传感器、进气温度传感器、进气压力传感器等幅值为0.5～5V之间，频率变化缓慢，主要处理方式是低通滤波和信号隔离。经低通滤波后，在经过隔离装置送入A／D转换器，以消除数字电路和模拟电路之间的干扰。模拟信号中有些幅值较小的信号如果直接送给A／D转换器，不能充分的利用A／D转换器的精度，故需对其进行放大处理。对一些大幅值信号，如蓄电池电压信号，其幅值达14V，因此需要对其进行限幅处理之后再经低通滤波和隔离，才可进行A／D转换。
对于数字信号，因其在传输过程中受到电磁辐射以及自身信号衰减等会产生失真，导致单片机无法直接使用，故需进行整形处理。整形后的标准数字脉冲再经高速光电隔离电路后送给单片机，以消除干扰，提高系统工作稳定性。
3．1 空气流量传感器输出信号的处理
设计采用专用芯片5阶开关低通滤波器Max7419，对空气流量传感器的输出信号进行低通滤波。Max7419允许通过的信号频率为1 Hz～45 kHz，其外围电路如图5所示。芯片采用+5 V供电，时钟信号由内部提供，也可以用外部时钟以获得更高的频率稳定性，失调调节引脚(OS)可用于调节输出直流电平。Max7419提供53 dB的阻带抑制，过渡比为1．6：1。Max7419采用的逼近函数为Besel函数。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/172284.htm
3．2 曲轴位置传感器输入信号的处理
3．2．1 输出波形的整形
曲轴位置传感器信号决定着何时进行喷油，对喷油正时尤为重要。文中以上汽通用五菱4缸微型车曲轴位置传感器为例。该车采用霍尔式曲轴位置传感器，输出信号为方波脉冲信号，曲轴齿圈上人为地去掉两个轮齿，以确定曲轴位置。曲轴旋转一周的过程中，产生58个方波脉冲，其中包括1个较宽脉冲和57个较窄脉冲，宽脉冲宽度约为窄脉冲宽度的3倍。由此可知，每个窄脉冲相当于曲轴转过60°，可根据该宽脉冲作为基准，确定曲轴的位置。同时，配以凸轮轴位置传感器信号，即可确定各缸活塞的运行位置。霍尔式曲轴位置传感器输出的方波信号由于在传输的过程中受到辐射等干扰会产生一定程度的失真，需对其进行整形。在此，采用集成施密特触发器CD40106作为整形电路。触发器输出端接反相器即可得到与输入信号同相并且消除了幅值波动的标准方波脉冲信号。
3．2．2 曲轴位置的检测
曲轴位置传感器的标准方波脉冲，经过高速光电隔离器可送入单片机进行处理。单片机结合凸轮轴位置传感器信号，即可测得曲轴位置的第0号大缺齿脉冲，再通过凸轮轴位置传感器的高低电平状态判断此时第一缸处于的工作状态。
3．3 温度传感器输出信号的处理
燃油喷射电子控制系统中有两个温度传感器，即冷却液温度传感器和进气温度传感器。图6所示为水温传感器的工作电路。
对水温传感器输出信号的处理方法与对节气门位置传感器输出信号的处理方法相似，也通过低通滤波器和线性光电隔离放大器，然后送入TLC2543 A／D转换器进行处理。进气温度传感器信号的处理可参照水温传感器信号处理的方法。
3．4 氧传感器输出信号的处理
氧传感器是空燃比反馈控制系统的重要部件，它通过监测排气中的氧离子含量来获得混合气的空燃比信号，并将空燃比信号转变为电压信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油脉宽进行修正，实现空燃比反馈控制，从而将过量空气系数控制在1．0左右，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而降低有害气体排放量和节约燃油之目的。
3．5 喷油器及其驱动电路
喷油器的驱动电路可采用如图7所示的电路。通过控制喷油器的工作电压来控制喷油器工作。在该电路中，使用高电阻喷油器时，可将蓄电池电压直接加在喷油器上；而使用低电压喷油器时，则应在电路中串入附加电阻，将蓄电池电压分压后加在喷油器上。图中的R和C组成消弧回路。
评论