摩托车发动机电控单元ECU的开发

单片机根据节气门位置传感器信号变化的方向和变化的速率，确定发动机是处于加速工况还是减速工况，控制发动机在过渡工况下运行时的喷油脉宽和点火时刻。

怠速的稳定性和排放性能都是摩托车的重要指标，需要进行良好的控制。同时ECU还应该具有自诊断功能，可以对传感器和执行器的状态进行检测。

为了方便监控，ECU具有通讯功能，不仅可以通过上位机开发装置进行实时状态监控，还能进行在线的发动机数据标定。通过不同的标定数据，就可以将此ECU用于不同排量、不同传感器和执行器特性摩托车发动机的控制。

电控摩托车发动机ECU的硬件结构框图如图2所示，以MC68HC908SR12为核心，还包括传感器信号的处理电路、执行器的驱动电路及通讯接口电路.

硬件描述

电控摩托车发动机ECU的硬件结构框图如图2所示，以MC68HC908SR12为核心，还包括传感器信号的处理电路、执行器的驱动电路及通讯接口电路。

图2 发动机电控管理系统硬件结构框图

　　主芯片MC68HC908SR12
主芯片必须其满足ECU软件计算的要求以及硬件资源的要求。
由于摩托车发动机转速高达上万转，点火提前角的计算必须在目标点火时刻到来之前完成，这时间通常不到0.5ms，所以需要较高的指令的执行速度。而且执行速度越快，ECU就可以获取更新的传感器信号，计算实现更精确的控制。MC68HC908SR12采用了PLL锁相环技术，因此可以在很低的晶振频率32.768KHz下，产生高达8M的总线频率。本电控系统采用的内部总线为4.9125M，不仅满足了摩托车发动机控制的需要，还可以产生19200的SCI通讯波特率，与原有的电控系统开发装置兼容。 电控系统需要能采集5路A/D，并且具有1路输入捕捉、2路输出比较功能及各种I/O口，还要具有通讯接口。MC68HC908SR12具有4路输入捕捉/输出比较、12通道10位A/D转化器和SCI串行通讯口，3个8位I/O口和1个7位I/O口（包括与其它功能模块复用的端口），能满足控制要求。各端口的使用状况如下表1所示。

MC68HC908SR12可寻址64KB地址空间，主要包括：12KB的闪速存储器Flash、512字节的随机存储器RAM、48字节的用户定义矢量区和368字节的监控ROM，存储器的具体分配情况如下表：

其12KB的Flash ROM和512Byte的RAM都基本上能满足系统的使用要求，而且SR12的价格也比较便宜。

传感器简介
　　各传感器的采集周期各不相同。变化快并且重要的信号就需要很高的采集频率，变化慢不太重要的信号的采集频率就可以降低。并且采集方式也有同步与异步之分，影响发动机实时工作状态的模拟量采集方式就应该是同步的，否则可以为异步的。

节气门位置传感器
　　节气门由驾驶员操纵，反映驾驶员的控制意图，因此是判断发动机工况的重要信号。节气门位置传感器安装在节气门轴的尾端，常采用滑线变阻器的型式。节气门完全关闭时，传感器输出电压大于0V；节气门完全打开时，输出电压小于5V。当节气门不断开大时，其输出电压随之线形增加。

　　TPS信号从整体上说具有较高要求，不仅对节气门位置传感器硬件要求较高，而且还需要在电控软件中对其信号进行相应的滤波处理。

壁面温度传感器
　　壁面温度传感器是负温度系数的电阻型测温传感器，其电阻随着温度增加而降低，温度与电压的对应关系在电控软件中通过查表完成。

　　壁面温度传感器用来精确地指示发动机的工作温度。对应不同的发动机温度范围，电控单元应该对发动机的工作特性进行相应修正和补偿。比如，冷起动时，需要比热机时更多的燃油。

蓄电池电压　
　　蓄电池电压信号直接从蓄电池的接线柱处取得。此信号对于电控单元来说非常重要，油泵、喷油器和点火线圈的工作都受到蓄电池电压的影响，因此必须根据蓄电池电压信号对喷油脉宽和点火线圈闭合时间进行修正补偿。

拖动期间，发动机转速周期性变化，蓄电池电压的瞬时值也随之周期性波动，ECU采用同步方式采集。进入运行点火工况后，采用定周期方式采集。

进气温度传感器
　　进气温度传感器与壁面温度传感器一样，也是负温度系数的电阻型测温传感器。安装在进气管中测量进入发动机的空气的温度。进气温度影响进气密度，因此将影响进气质量，从而改变所需的燃油量，故在电控软件中需要根据进气温度进行进一步的修正补偿。

CO调整螺钉
　　这个电位计也安装在电控单元内，但可以用一个小的平头改锥从外面进行调节。这种调整结果被用来在电控软件中对基本的负荷计算进行偏移，从而改变发动机运转的实际空燃比。加装此CO调整螺钉的目的就是调整发动机怠速运转时的排放状况。

发动机转速及曲轴位置传感器
　　发动机转速及曲轴位置传感器是所有传感器中最为重要的，本电控系统中使用的是磁电式传感器。经过电控单元的脉冲整形电路处理之后，由主芯片的输入捕捉口进行脉冲捕捉。电控系统不仅要根据此信号找到齿缺位置，从而与曲轴同步，并且还要根据转速的变化进行判缸，根据转速的不同进行不同的点火和喷油控制。如果此信号有误，发动机将无法正常工作。

　　壁面温度传感器用来精确地指示发动机的工作温度。对应不同的发动机温度范围，电控单元应该对发动机的工作特性进行相应修正和补偿。比如，冷起动时，需要比热机时更多的燃油。