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摩托车发动机电控单元ECU的开发

作者:时间:2012-07-09来源:网络收藏

引言
随着国家对大气环境治理力度的加大,排放法规会逐年加严,达不到排放法规要求的将不允许投放市场。电控燃油喷射技术以其良好的节能效果和低排放的性能成为当前环保技术中的最佳选择。

摩托车是以单片机为主芯片,加上信号处理电路以及驱动电路组成的一种管理系统。其工作原理为:通过台架和整车标定试验,将的各运行工况下的最佳喷油和点火参数预先存储在数据区。当发动机运行时,电控系统根据各传感器的输入信号判断出发动机当前的运行工况,通过查表及计算得到最佳的喷油量和点火角,并通过驱动电路来控制喷油器的喷油时间和初级点火线圈的闭合时刻及断电时刻,来精确地控制混合气的空燃比与点火时刻,使发动机在最优状态下运行。

中国的摩托车工业经过20年的快速发展,年产量已经超过了1000万辆,生产规模及销售量都居世界第一位。预计在不久的将来,随着排放法规的加严,必将给摩托车电控燃油喷射系统提供一个广阔的市场。国内几家大摩托车公司,都先后开发出电控摩托车样车,有的已在市场上销售。国外的几家大汽车电子公司也已开始进入中国电控摩托车市场。

在过去的几年中,我们曾与企业合作,用MC68HC11F1开发了排量为244cc双缸摩托车和150cc单缸摩托车的电控燃油喷射系统。

本次参赛采用摩托罗拉公司新推出的高性能价格比的MC68HC908SR12单片机,对原电子控制单元(ECU)的软硬件进一步优化,降低成本,使其能够参与激烈的市场竞争。

设计概述
本次设计的目标是开发一种用于摩托车发动机管理系统的ECU,能够应用在不同排量、不同传感器和执行器特性的摩托车单缸发动机上。用单片机精确地控制汽油发动机在各种运行工况下的空燃比(吸入气缸内的空气和燃油的比例,简称空燃比)和点火正时(点燃混合气的准确时刻),以减少发动机排气中的有害成分,降低燃油消耗和改善摩托车的动力性能。

系统应具备以下主要功能:

1.发动机空燃比控制;

2.点火正时控制;

3.空燃比的加速加浓控制;

4.空燃比的减速减稀控制;

5.目标怠速控制;

6.怠速转速下CO调整功能;

7.系统的故障诊断功能;

8.在线标定监控功能。

图1 发动机电控管理系统的组成

系统的组成如图1所示。发动机在运转时,单片机通过转速传感器和节气门(油门)位置传感器提供的信号,确定发动机的运行工况。然后从数据存储区中查到预先标定好的,在这一工况下运行时最佳的基本喷油脉宽和点火时刻,再根据当时检测到的空气温度和发动机的缸壁温度对这一数值进行修正,得到最终输出的喷油脉宽和点火时刻。单片机通过功率驱动电路,控制喷油器喷油和点火线圈使火花塞点火。


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