摩托車發(fā)動機電控單元ECU的開發(fā)

噴油控制模塊
　　噴油控制模塊在總體結構上與點火模塊類似，從功能上可分為前景噴油時序控制邏輯和背景噴油脈寬計算模塊以及噴油工況判別邏輯，如圖7所示。在背景噴油脈寬計算模塊中，將根據(jù)發(fā)動機工況的變化，計算出所需的噴油脈寬，其計算公式為：

噴油脈寬＝基本噴油脈寬×加速加濃修正×減速減稀修正×蓄電池電壓修正因子

其中：基本噴油脈寬=發(fā)動機排量×充氣效率因子×空燃比（A/F）

圖7 噴油控制模塊的流程圖

　　為了能夠適應發(fā)動機工況的變化，同樣也需要通過標定試驗將相關數(shù)據(jù)存儲在表格中，通過查詢表格獲得目標空燃比值。并由各傳感器信號計算得到循環(huán)進氣量，再乘以各項修正因子完成噴油脈寬的計算，在前景程序中將完成噴油驅動脈沖起止時刻的設定。

　　前景程序中噴油脈寬的輸出是通過在參考事件中設置定時器T2CH1輸出比較中斷來實現(xiàn)的。發(fā)動機一個工作循環(huán)曲軸旋轉2周，其中只在每轉的第二個參考事件中設置噴油輸出，這樣分別在發(fā)動機的壓縮沖程和排氣沖程中各進行一次噴油。當駕駛員有急加速意圖時，通過增加同步噴油脈寬的輸出仍不能滿足快速響應的需要，此時需要根據(jù)節(jié)氣門變化率計算出異步噴油脈寬并在前景程序中立即輸出。異步脈寬輸出設計思路如下：若當前有同步脈寬正在輸出，則將異步脈寬疊加于當前同步脈寬；若當前無同步脈寬輸出，則將計算出的異步脈寬累加到下次同步脈寬中一起輸出?？紤]到每循環(huán)同步脈寬的輸出均在本循環(huán)進氣門打開之前，故此設計思路可以很好地保證發(fā)動機良好的加速響應性能。

SCI通訊模塊
　　通訊模塊的設計主要是為電控系統(tǒng)的軟件開發(fā)和標定試驗服務的，方便RAM監(jiān)控及在線修改標定數(shù)據(jù)。此功能的實現(xiàn)需要得到上位機開發(fā)裝置的支持，使用的開發(fā)工具是本課題組自主開發(fā)的實時監(jiān)控發(fā)動機狀態(tài)并進行控制的標定軟件。

　　RAM監(jiān)控功能是通過讀數(shù)據(jù)單元、讀數(shù)據(jù)區(qū)以及讀參數(shù)顯示狀態(tài)的通訊模塊來實現(xiàn)的。RAM監(jiān)控可使RAM單元內容透明化，軟件開發(fā)者可以實時地獲得軟件中點火、噴油功能模塊相關變量的變化情況。無論是模擬調試還是臺架試驗，上位機記錄的數(shù)據(jù)都可用于離線查錯和數(shù)據(jù)分析，完成數(shù)據(jù)的作圖、顯示和存盤。上位機可以顯示發(fā)動機轉速，節(jié)氣門開度，噴油脈寬，點火提前角等變量值，還能顯示包括清淹缸，動力加濃，減速斷油等狀態(tài)，同時提供顯示曲線功能，方便了解發(fā)動機的狀態(tài)及其變化情況。而且還具有數(shù)據(jù)采集功能，能存儲指定時間內的上述各種變量和狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)上電后禁止RAM單元監(jiān)控模塊工作。上位機發(fā)出監(jiān)控命令觸發(fā)數(shù)據(jù)接收中斷后再開始回送數(shù)據(jù)。為了實時接收通訊請求，數(shù)據(jù)的接收是在前景程序中執(zhí)行的，即由SCI中斷程序處理，同時也可進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。但由于某些通訊模式下一次發(fā)送數(shù)據(jù)較多，為了不影響點火、噴油等前景程序的執(zhí)行，其第一個數(shù)據(jù)的發(fā)送仍在SCI中斷程序中進行，但后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送則在背景程序中，通過查詢方式定時進行。

圖8 實時在線修改數(shù)據(jù)功能在臺架驗證實驗中的應用

　　電控系統(tǒng)要想能夠工作在最佳狀態(tài)，需要有良好的數(shù)據(jù)做基礎。數(shù)據(jù)區(qū)在線修改功能主要在發(fā)動機臺架標定及整車標定時使用。

　　由于ECU軟件程序及標定數(shù)據(jù)區(qū)都存儲在MC68HC908SR12的12K的FLASH中，因此要實現(xiàn)電控系統(tǒng)的在線標定就需要能夠對FLASH進行擦寫。由于這些程序必須放在RAM中，因此電控系統(tǒng)軟件首先需要將這些程序存放在FLASH中，在系統(tǒng)上電初始化之后對將這些FLASH擦寫程序復制到RAM中去。由于MC68HC908SR12對于FLASH的擦寫是整頁擦寫（最小的擦除單元是128個字節(jié)，最小寫入單元是64個字節(jié)），這樣在進行電控系統(tǒng)標定時，就不能只對特定的數(shù)據(jù)單元內容進行修改，而是為了一個單元的修改就需要進行整頁的擦寫才能完成。擦寫一頁FLASH需要3ms左右，由于摩托車發(fā)動機轉速高達上萬轉，比如在10000rpm時，3ms就對應著發(fā)動機轉過半轉，在這半轉的時間內，由于在進行FLASH的擦寫，ECU就不能正常工作，因此臺架標定時將無法進行高速時的標定。本電控系統(tǒng)采用的方法是將原有電控系統(tǒng)中的標定數(shù)據(jù)直接進行使用，然后再根據(jù)具體的使用需要進行某些數(shù)據(jù)的標定。