摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU的開(kāi)發(fā)

引言
隨著國(guó)家對(duì)大氣環(huán)境治理力度的加大，摩托車排放法規(guī)會(huì)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(chǎng)。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(dòng)機(jī)電控單元ECU是以單片機(jī)為主芯片，加上信號(hào)處理電路以及驅(qū)動(dòng)電路組成的一種發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。其工作原理為：通過(guò)臺(tái)架和整車標(biāo)定試驗(yàn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的各運(yùn)行工況下的最佳噴油和點(diǎn)火參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電控系統(tǒng)根據(jù)各傳感器的輸入信號(hào)判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行工況，通過(guò)查表及計(jì)算得到最佳的噴油量和點(diǎn)火角，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制噴油器的噴油時(shí)間和初級(jí)點(diǎn)火線圈的閉合時(shí)刻及斷電時(shí)刻，來(lái)精確地控制混合氣的空燃比與點(diǎn)火時(shí)刻，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行。

中國(guó)的摩托車工業(yè)經(jīng)過(guò)20年的快速發(fā)展，年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)輛，生產(chǎn)規(guī)模及銷售量都居世界第一位。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，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(gè)廣闊的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)幾家大摩托車公司，都先后開(kāi)發(fā)出電控摩托車樣車，有的已在市場(chǎng)上銷售。國(guó)外的幾家大汽車電子公司也已開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)電控摩托車市場(chǎng)。

在過(guò)去的幾年中，我們?cè)c企業(yè)合作，用MC68HC11F1開(kāi)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(jià)格比的MC68HC908SR12單片機(jī)，對(duì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

設(shè)計(jì)概述
本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種用于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)上。用單片機(jī)精確地控制汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下的空燃比（吸入氣缸內(nèi)的空氣和燃油的比例，簡(jiǎn)稱空燃比）和點(diǎn)火正時(shí)（點(diǎn)燃混合氣的準(zhǔn)確時(shí)刻），以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害成分，降低燃油消耗和改善摩托車的動(dòng)力性能。

系統(tǒng)應(yīng)具備以下主要功能：

1．發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比控制；

2．點(diǎn)火正時(shí)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(dòng)機(jī)電控管理系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)的組成如圖1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器和節(jié)氣門（油門）位置傳感器提供的信號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況。然后從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中查到預(yù)先標(biāo)定好的，在這一工況下運(yùn)行時(shí)最佳的基本噴油脈寬和點(diǎn)火時(shí)刻，再根據(jù)當(dāng)時(shí)檢測(cè)到的空氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壁溫度對(duì)這一數(shù)值進(jìn)行修正，得到最終輸出的噴油脈寬和點(diǎn)火時(shí)刻。單片機(jī)通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)電路，控制噴油器噴油和點(diǎn)火線圈使火花塞點(diǎn)火。