基于MCS-51的汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)控制

摘要 針對電噴汽油機燃油噴射電子控制系統(tǒng)，對電子控制單元(ECU)、傳感器和執(zhí)行器的工作電路和控制原理進行了設計，分析了發(fā)動機不同工況下的噴油量控制策略和噴油提前角的控制方法。進行了燃油噴射控制系統(tǒng)軟件設計，包括轉(zhuǎn)速的計算、噴油正時信號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)動機燃油噴射技術(shù)是關(guān)系到內(nèi)燃機發(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)動機燃油噴射系統(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力性，而且還能顯著改善汽車的經(jīng)濟性和排放性能。
嵌入式系統(tǒng)與單片機已深入到眾多技術(shù)領(lǐng)域，MCS-51系列單片機是使用最廣泛的單片機系列，其中由Philips公司生產(chǎn)的89V51系列單片機，具有低功耗／低電壓、高性能的特點，因此是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，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)的非易失性存儲器編程器來編程，給單片機的開發(fā)及應用帶來便利。
文中所研究的系統(tǒng)在對汽油及燃油噴射電子控制系統(tǒng)的組成和工作原理進行深入分析的基礎上，以AT89C51單片機作為主控制器，結(jié)合TLC2543串行A／D轉(zhuǎn)換芯片，對各種相關(guān)傳感器及外圍電路進行設計，對噴油量及噴油正時控制程序進行編程。硬件電路的設計包括傳感器輸出信號預處理電路設計，模擬輸入A／D轉(zhuǎn)換電路設計，以及AT89C51與TIC2543等芯片之間接口電路的設計。控制程序的編寫主要包括轉(zhuǎn)速計算、噴油量計算以及噴油正時控制程序。

1 汽油機燃油控制系統(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)動機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)信號主要有點火開關(guān)信號、起動開關(guān)信號、電源電壓信號、空調(diào)開關(guān)信號和空擋開關(guān)信號等；執(zhí)行器主要有電動燃油泵、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，其信號是計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、進氣溫度傳感器、氧傳感器、車速傳感器的信號以及各種開關(guān)信號主要用于判斷發(fā)動機運行狀態(tài)、修正燃油噴射量，增強控制效果。
發(fā)動機工作時，安裝在發(fā)動機上不同位置的傳感器將檢測到表示發(fā)動機運行狀態(tài)的參數(shù)輸送至單片機，單片機根據(jù)其內(nèi)存程序進行分析、運算，然后向各執(zhí)行器發(fā)出指令，使其按要求工作。
發(fā)動機電子控制單元(ECU)主要由輸入回路、單片機以及輸出回路組成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。