基于MC68HC9S12单片机的发动机电喷控制系统的设计应用

　　节气门位置传感器是一个线性电位计，实物图如图3所示。其电阻值与节气门的开度成正比，通过给电位计供电，采用A／D采集得到节气门开度。

图3 　节气门位置传感器

　　发动机温度传感器和空气温度传感器选用热敏电阻式传感器。其电阻值会随温度的变化而呈线性变化，从而测量发动机缸温和空气温度。

　　2．2 执行器的选择

　　执行器包括用于点火的高压包，给燃油系统提供油压的燃油喷射泵(喷油泵)和用于喷射燃油的燃油喷射器(喷油器)。

　　高压包又称点火线圈，由一次线圈、二次线圈和铁芯组成。使用时先给一次线圈充电，在一次线圈中自感应出200～300 V的电压；然后与二次线圈互感而产生出18～20 kV的高压电，产生的电压大小取决于两线圈的匝数比；最后将高压电输送到火花塞点火。

　　喷油泵输出油压300 kPa，恒压输出，采用脉冲信号驱动柱塞运动、压缩燃油获得压力。喷油器自带高压进油嘴，喷射量精确，流量与喷射脉宽如图4所示，雾化效果较好。三条线对应的驱动电压由上至下依次为14．2 V、13．2 V、12．2 V。

图4 三种驱动电压14．2 V、13．2 V、12．2 V下不同驱动脉完对应用的流量

　　3 控制系统硬件设计

　　采用Freescale公司MC68HC9S12XS128单片机作为控制芯片，使用IGBT v2040s芯片控制点火，使用Power MOSFET IRF3205控制喷油泵和喷射器，通过控制门极电压来实现开关的功能，对执行器进行低端控制。执行器控制电路如图5所示。MC74HC125AD为同相器。

　　由于整车的电气环境比较恶劣，因此硬件电路的抗干扰性能就显得很重要。首先，通过Protel DXP软件设计、绘制PCB电路板，既减小了电路板的体积，又增强了抗干扰能力。其次，输入信号都要经过相应的信号调理电路处理后再进入单片机，处理后的信号干扰大大减小。对于曲轴和凸轮轴的信号，采用阈值比较器LM339设计了阈值比较电路，如图6所示。这个电路不但把发动机原装的励磁信号转化成方波信号，而且可以对改装以后的传感器信号进行处理。另外，单片机有内部A／D模块，对于模拟量需要使用一个低通滤波器电路进行滤。M74HC04M1R为反相器。

　　4 控制系统软件设计

　　本控制系统的程序是在Codewarrior IDE上完成编写和调试的。控制程序结合节能车的工况来设计，节能车发动机在比赛时主要有启动、怠速和加速3个过程。控制程序流程如图7所示。