基于MCS-51的汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制

摘要 針對(duì)電噴汽油機(jī)燃油噴射電子控制系統(tǒng)，對(duì)電子控制單元(ECU)、傳感器和執(zhí)行器的工作電路和控制原理進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的噴油量控制策略和噴油提前角的控制方法。進(jìn)行了燃油噴射控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括轉(zhuǎn)速的計(jì)算、噴油正時(shí)信號(hào)和噴油量的控制程序等。
關(guān)鍵詞 燃油噴射電子控制系統(tǒng)；ECU；傳感器；噴油量

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)是關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)發(fā)展中能源和環(huán)保的問題，在電子技術(shù)發(fā)展的支撐下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)不斷發(fā)展并日趨完善。電控燃油噴射系統(tǒng)以其對(duì)噴油量的精確控制，使得噴射霧化良好、燃燒完全，不僅能提高汽車的動(dòng)力性，而且還能顯著改善汽車的經(jīng)濟(jì)性和排放性能。
嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)已深入到眾多技術(shù)領(lǐng)域，MCS-51系列單片機(jī)是使用最廣泛的單片機(jī)系列，其中由Philips公司生產(chǎn)的89V51系列單片機(jī)，具有低功耗／低電壓、高性能的特點(diǎn)，因此是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，尤其是它片內(nèi)的Flash ROM允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程，給單片機(jī)的開發(fā)及應(yīng)用帶來便利。
文中所研究的系統(tǒng)在對(duì)汽油及燃油噴射電子控制系統(tǒng)的組成和工作原理進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，以AT89C51單片機(jī)作為主控制器，結(jié)合TLC2543串行A／D轉(zhuǎn)換芯片，對(duì)各種相關(guān)傳感器及外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)噴油量及噴油正時(shí)控制程序進(jìn)行編程。硬件電路的設(shè)計(jì)包括傳感器輸出信號(hào)預(yù)處理電路設(shè)計(jì)，模擬輸入A／D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)，以及AT89C51與TIC2543等芯片之間接口電路的設(shè)計(jì)?？刂瞥绦虻木帉懼饕ㄞD(zhuǎn)速計(jì)算、噴油量計(jì)算以及噴油正時(shí)控制程序。

1 汽油機(jī)燃油控制系統(tǒng)的組成
燃油噴射電子控制系統(tǒng)由各種傳感器與控制開關(guān)、電子控制單元ECU和執(zhí)行器3部分組成，如圖1所示。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射電子控制系統(tǒng)，采用的傳感器主要有空氣流量傳感器或歧管壓力傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器和車速傳感器等；電子控制單元ECU采集的控制開關(guān)信號(hào)主要有點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)、起動(dòng)開關(guān)信號(hào)、電源電壓信號(hào)、空調(diào)開關(guān)信號(hào)和空擋開關(guān)信號(hào)等；執(zhí)行器主要有電動(dòng)燃油泵、電磁噴油器和油壓調(diào)節(jié)器。
在燃油噴射電子控制系統(tǒng)的控制部件中，空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器最關(guān)鍵，其信號(hào)是計(jì)算確定和控制燃油噴射量必不可少的傳感器。冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器、車速傳感器的信號(hào)以及各種開關(guān)信號(hào)主要用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、修正燃油噴射量，增強(qiáng)控制效果。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上不同位置的傳感器將檢測(cè)到表示發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)輸送至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)存程序進(jìn)行分析、運(yùn)算，然后向各執(zhí)行器發(fā)出指令，使其按要求工作。
發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)主要由輸入回路、單片機(jī)以及輸出回路組成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。