摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU的開發(fā)

蓄電池電壓
　　蓄電池電壓信號(hào)直接從蓄電池的接線柱處取得。此信號(hào)對(duì)于電控單元來說非常重要，油泵、噴油器和點(diǎn)火線圈的工作都受到蓄電池電壓的影響，因此必須根據(jù)蓄電池電壓信號(hào)對(duì)噴油脈寬和點(diǎn)火線圈閉合時(shí)間進(jìn)行修正補(bǔ)償。拖動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速周期性變化，蓄電池電壓的瞬時(shí)值也隨之周期性波動(dòng)，ECU采用同步方式采集。進(jìn)入運(yùn)行點(diǎn)火工況后，采用定周期方式采集。

進(jìn)氣溫度傳感器
　　進(jìn)氣溫度傳感器與壁面溫度傳感器一樣，也是負(fù)溫度系數(shù)的電阻型測(cè)溫傳感器。安裝在進(jìn)氣管中測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的溫度。進(jìn)氣溫度影響進(jìn)氣密度，因此將影響進(jìn)氣質(zhì)量，從而改變所需的燃油量，故在電控軟件中需要根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行進(jìn)一步的修正補(bǔ)償。

CO調(diào)整螺釘
　　這個(gè)電位計(jì)也安裝在電控單元內(nèi)，但可以用一個(gè)小的平頭改錐從外面進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種調(diào)整結(jié)果被用來在電控軟件中對(duì)基本的負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行偏移，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際空燃比。加裝此CO調(diào)整螺釘?shù)哪康木褪钦{(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排放狀況。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸位置傳感器
　　發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸位置傳感器是所有傳感器中最為重要的，本電控系統(tǒng)中使用的是磁電式傳感器。經(jīng)過電控單元的脈沖整形電路處理之后，由主芯片的輸入捕捉口進(jìn)行脈沖捕捉。電控系統(tǒng)不僅要根據(jù)此信號(hào)找到齒缺位置，從而與曲軸同步，并且還要根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行判缸，根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同進(jìn)行不同的點(diǎn)火和噴油控制。如果此信號(hào)有誤，發(fā)動(dòng)機(jī)將無法正常工作。

執(zhí)行器簡介
　　當(dāng)電控系統(tǒng)通過上述各傳感器獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)及工況需求后，需要通過驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器，通過其動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火和噴油，從而滿足工況的需要。點(diǎn)火控制是同步工作方式，但噴油控制的工作方式可根據(jù)實(shí)際要求分為同步工作和異步工作。

油泵
　　油泵為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的燃油量，并且保持足夠的油壓，使得在所有的工況下噴油器都能夠進(jìn)行有效的燃油噴射。調(diào)壓器保持油管內(nèi)的常壓，這樣就可以通過改變噴油器的開啟和結(jié)束時(shí)間來精確計(jì)量燃油量。點(diǎn)火鑰匙接通電源時(shí)，電控系統(tǒng)就開啟油泵，提供第一次噴射所需的燃油壓力。只要點(diǎn)火鑰匙接通電源且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)著，油泵就始終運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

噴油器
　　噴油器的主要參數(shù)就是流量特性，即每毫秒所對(duì)應(yīng)的噴油量，不僅需要精準(zhǔn)，而且還必須能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，即噴油器的最小供油量必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，最大供油量必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷工況的要求。

　　噴油器存在開啟滯后的現(xiàn)象，實(shí)際噴油器打開的時(shí)刻比控制開啟時(shí)刻要晚，蓄電池電壓越低，滯后時(shí)間越長。在軟件中設(shè)置噴油開啟時(shí)刻時(shí)需要考慮到噴油開啟時(shí)刻的滯后，使實(shí)際噴油持續(xù)時(shí)間更接近于軟件計(jì)算值。另外，還需要在蓄電池電壓低到對(duì)噴射壓力造成影響時(shí)，對(duì)噴油脈寬進(jìn)行相應(yīng)修正。

點(diǎn)火線圈
　　點(diǎn)火初級(jí)線圈的閉合時(shí)間必須超過一定的有效時(shí)間（同樣要根據(jù)蓄電池電壓來修正），這樣線圈才能存儲(chǔ)足夠的能量來點(diǎn)火。當(dāng)點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組電流斷開時(shí)，就產(chǎn)生一次點(diǎn)火。

　　點(diǎn)火提前角的設(shè)置是否合適，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出影響最大，因此需要考慮轉(zhuǎn)速、溫度及負(fù)荷等造成的影響，并在軟件中對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行相應(yīng)修正。

軟件描述
軟件結(jié)構(gòu)介紹
　　摩托車電控系統(tǒng)不同于一般的控制系統(tǒng)，由于摩托車上飛輪較小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，并且轉(zhuǎn)速最高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分以上，對(duì)于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度要求非常高，這些要求突出體現(xiàn)在對(duì)曲軸位置及轉(zhuǎn)速檢測(cè)、噴油正時(shí)及點(diǎn)火正時(shí)的實(shí)時(shí)控制等方面。

　　為了能夠滿足實(shí)時(shí)控制的要求，電控軟件將采用“前景/背景”結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將轉(zhuǎn)速信號(hào)的捕捉處理以及點(diǎn)火、噴油信號(hào)等的輸出作為“前景”，這些實(shí)時(shí)性要求高的處理過程會(huì)立即得到主芯片的響應(yīng)，而前景程序執(zhí)行所需要的各種參數(shù)的計(jì)算以及其他實(shí)時(shí)性要求不高的部分，則在由主循環(huán)等待及實(shí)時(shí)中斷所組成的“背景”中進(jìn)行。

圖3 電控軟件的總體流程圖

　　基于以上設(shè)計(jì)思路，計(jì)劃將軟件劃分為三個(gè)基本的部分：初始化、背景程序和前景程序，流程圖如上圖3所示。