基于MCS-51的汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制
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2．5 噴油正時(shí)的控制
噴油正時(shí)控制就是控制噴油器何時(shí)開始噴油。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)按噴油器安裝部位分為單點(diǎn)噴射系統(tǒng)和多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)兩類。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)只有一或兩只噴油器，安裝在節(jié)氣門體上，發(fā)動(dòng)機(jī)一旦工作就連續(xù)噴油。多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)每個(gè)汽缸配有一只噴油器，安裝在燃油分配管上。噴油器的控制電路決定著噴油正時(shí)，即噴油時(shí)刻與噴油順序。噴油器的控制電路可分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射3種方式。
3 燃油噴射控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)控制芯片采用89C51單片機(jī)，由3個(gè)89C51芯片分別進(jìn)行噴油量計(jì)算、轉(zhuǎn)速計(jì)算和噴油正時(shí)控制。A／D轉(zhuǎn)換采用TI公司生產(chǎn)的串行A／D轉(zhuǎn)換器TLC2543，它具有輸入通道多、精度高、速度高、使用靈活和體積小的優(yōu)點(diǎn)。
TLC2543為CMOS型12位開關(guān)電容逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)含有一個(gè)14通道多路器，可從11個(gè)模擬輸入或3個(gè)內(nèi)部自測電壓中選擇一個(gè)。
發(fā)動(dòng)機(jī)上裝配的傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)控制和判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵部件，但其輸出的信號千差萬別，不能直接輸送給單片機(jī)進(jìn)行處理，必須對其進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號后再送給單片機(jī)。
各種傳感器所采集的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。對于模擬信號，如空氣流量傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器等幅值為0.5～5V之間，頻率變化緩慢，主要處理方式是低通濾波和信號隔離。經(jīng)低通濾波后，在經(jīng)過隔離裝置送入A／D轉(zhuǎn)換器，以消除數(shù)字電路和模擬電路之間的干擾。模擬信號中有些幅值較小的信號如果直接送給A／D轉(zhuǎn)換器，不能充分的利用A／D轉(zhuǎn)換器的精度，故需對其進(jìn)行放大處理。對一些大幅值信號，如蓄電池電壓信號，其幅值達(dá)14V，因此需要對其進(jìn)行限幅處理之后再經(jīng)低通濾波和隔離，才可進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。
對于數(shù)字信號，因其在傳輸過程中受到電磁輻射以及自身信號衰減等會(huì)產(chǎn)生失真，導(dǎo)致單片機(jī)無法直接使用，故需進(jìn)行整形處理。整形后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字脈沖再經(jīng)高速光電隔離電路后送給單片機(jī)，以消除干擾，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
3．1 空氣流量傳感器輸出信號的處理
設(shè)計(jì)采用專用芯片5階開關(guān)低通濾波器Max7419，對空氣流量傳感器的輸出信號進(jìn)行低通濾波。Max7419允許通過的信號頻率為1 Hz～45 kHz，其外圍電路如圖5所示。芯片采用+5 V供電，時(shí)鐘信號由內(nèi)部提供，也可以用外部時(shí)鐘以獲得更高的頻率穩(wěn)定性，失調(diào)調(diào)節(jié)引腳(OS)可用于調(diào)節(jié)輸出直流電平。Max7419提供53 dB的阻帶抑制，過渡比為1．6：1。Max7419采用的逼近函數(shù)為Besel函數(shù)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/172284.htm
3．2 曲軸位置傳感器輸入信號的處理
3．2．1 輸出波形的整形
曲軸位置傳感器信號決定著何時(shí)進(jìn)行噴油，對噴油正時(shí)尤為重要。文中以上汽通用五菱4缸微型車曲軸位置傳感器為例。該車采用霍爾式曲軸位置傳感器，輸出信號為方波脈沖信號，曲軸齒圈上人為地去掉兩個(gè)輪齒，以確定曲軸位置。曲軸旋轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生58個(gè)方波脈沖，其中包括1個(gè)較寬脈沖和57個(gè)較窄脈沖，寬脈沖寬度約為窄脈沖寬度的3倍。由此可知，每個(gè)窄脈沖相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)過60°，可根據(jù)該寬脈沖作為基準(zhǔn)，確定曲軸的位置。同時(shí)，配以凸輪軸位置傳感器信號，即可確定各缸活塞的運(yùn)行位置?；魻柺角S位置傳感器輸出的方波信號由于在傳輸?shù)倪^程中受到輻射等干擾會(huì)產(chǎn)生一定程度的失真，需對其進(jìn)行整形。在此，采用集成施密特觸發(fā)器CD40106作為整形電路。觸發(fā)器輸出端接反相器即可得到與輸入信號同相并且消除了幅值波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖信號。
3．2．2 曲軸位置的檢測
曲軸位置傳感器的標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖，經(jīng)過高速光電隔離器可送入單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)結(jié)合凸輪軸位置傳感器信號，即可測得曲軸位置的第0號大缺齒脈沖，再通過凸輪軸位置傳感器的高低電平狀態(tài)判斷此時(shí)第一缸處于的工作狀態(tài)。
3．3 溫度傳感器輸出信號的處理
燃油噴射電子控制系統(tǒng)中有兩個(gè)溫度傳感器，即冷卻液溫度傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器。圖6所示為水溫傳感器的工作電路。
對水溫傳感器輸出信號的處理方法與對節(jié)氣門位置傳感器輸出信號的處理方法相似，也通過低通濾波器和線性光電隔離放大器，然后送入TLC2543 A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。進(jìn)氣溫度傳感器信號的處理可參照水溫傳感器信號處理的方法。
3．4 氧傳感器輸出信號的處理
氧傳感器是空燃比反饋控制系統(tǒng)的重要部件，它通過監(jiān)測排氣中的氧離子含量來獲得混合氣的空燃比信號，并將空燃比信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斎氚l(fā)動(dòng)機(jī)ECU。ECU根據(jù)氧傳感器信號對噴油脈寬進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制，從而將過量空氣系數(shù)控制在1．0左右，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到最佳濃度的混合氣，從而降低有害氣體排放量和節(jié)約燃油之目的。
3．5 噴油器及其驅(qū)動(dòng)電路
噴油器的驅(qū)動(dòng)電路可采用如圖7所示的電路。通過控制噴油器的工作電壓來控制噴油器工作。在該電路中，使用高電阻噴油器時(shí)，可將蓄電池電壓直接加在噴油器上；而使用低電壓噴油器時(shí)，則應(yīng)在電路中串入附加電阻，將蓄電池電壓分壓后加在噴油器上。圖中的R和C組成消弧回路。
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