摩托車發(fā)動機電控單元ECU的開發(fā)

引言
隨著國家對大氣環(huán)境治理力度的加大，摩托車排放法規(guī)會逐年加嚴(yán)，達(dá)不到排放法規(guī)要求的摩托車將不允許投放市場。電控燃油噴射技術(shù)以其良好的節(jié)能效果和低排放的性能成為當(dāng)前摩托車環(huán)保技術(shù)中的最佳選擇。

摩托車發(fā)動機電控單元ECU是以單片機為主芯片，加上信號處理電路以及驅(qū)動電路組成的一種發(fā)動機管理系統(tǒng)。其工作原理為：通過臺架和整車標(biāo)定試驗，將發(fā)動機的各運行工況下的最佳噴油和點火參數(shù)預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)發(fā)動機運行時，電控系統(tǒng)根據(jù)各傳感器的輸入信號判斷出發(fā)動機當(dāng)前的運行工況，通過查表及計算得到最佳的噴油量和點火角，并通過驅(qū)動電路來控制噴油器的噴油時間和初級點火線圈的閉合時刻及斷電時刻，來精確地控制混合氣的空燃比與點火時刻，使發(fā)動機在最優(yōu)狀態(tài)下運行。

中國的摩托車工業(yè)經(jīng)過20年的快速發(fā)展，年產(chǎn)量已經(jīng)超過了1000萬輛，生產(chǎn)規(guī)模及銷售量都居世界第一位。預(yù)計在不久的將來，隨著排放法規(guī)的加嚴(yán)，必將給摩托車電控燃油噴射系統(tǒng)提供一個廣闊的市場。國內(nèi)幾家大摩托車公司，都先后開發(fā)出電控摩托車樣車，有的已在市場上銷售。國外的幾家大汽車電子公司也已開始進(jìn)入中國電控摩托車市場。

在過去的幾年中，我們曾與企業(yè)合作，用MC68HC11F1開發(fā)了排量為244cc雙缸摩托車和150cc單缸摩托車的電控燃油噴射系統(tǒng)。

本次參賽采用摩托羅拉公司新推出的高性能價格比的MC68HC908SR12單片機，對原電子控制單元（ECU）的軟硬件進(jìn)一步優(yōu)化，降低成本，使其能夠參與激烈的市場競爭。

設(shè)計概述
本次設(shè)計的目標(biāo)是開發(fā)一種用于摩托車發(fā)動機管理系統(tǒng)的ECU，能夠應(yīng)用在不同排量、不同傳感器和執(zhí)行器特性的摩托車單缸發(fā)動機上。用單片機精確地控制汽油發(fā)動機在各種運行工況下的空燃比（吸入氣缸內(nèi)的空氣和燃油的比例，簡稱空燃比）和點火正時（點燃混合氣的準(zhǔn)確時刻），以減少發(fā)動機排氣中的有害成分，降低燃油消耗和改善摩托車的動力性能。

系統(tǒng)應(yīng)具備以下主要功能：

1．發(fā)動機空燃比控制；

2．點火正時控制；

3．空燃比的加速加濃控制；

4．空燃比的減速減稀控制；

5．目標(biāo)怠速控制；

6．怠速轉(zhuǎn)速下CO調(diào)整功能；

7．系統(tǒng)的故障診斷功能；

8．在線標(biāo)定監(jiān)控功能。

圖1 發(fā)動機電控管理系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)的組成如圖1所示。發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時，單片機通過轉(zhuǎn)速傳感器和節(jié)氣門（油門）位置傳感器提供的信號，確定發(fā)動機的運行工況。然后從數(shù)據(jù)存儲區(qū)中查到預(yù)先標(biāo)定好的，在這一工況下運行時最佳的基本噴油脈寬和點火時刻，再根據(jù)當(dāng)時檢測到的空氣溫度和發(fā)動機的缸壁溫度對這一數(shù)值進(jìn)行修正，得到最終輸出的噴油脈寬和點火時刻。單片機通過功率驅(qū)動電路，控制噴油器噴油和點火線圈使火花塞點火。