一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制領(lǐng)域，特別是一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)實(shí)現(xiàn)電控燃油噴射、電子點(diǎn)火、三元催化等技術(shù)，其中電子控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)非常重要，它是發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本保障。最初的8位處理器已經(jīng)不能適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的要求，而32位處理器成本較高，因此，在保證硬件成本的前提下如何提高電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是我們需要解決的一個(gè)問題。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況比較多，工作環(huán)境惡劣，如電磁干擾、高溫、低寒、濕度、高原、粉塵等環(huán)境；電控系統(tǒng)需要采集多種傳感器和輸入信號(hào)，如進(jìn)氣溫度、冷卻水溫、節(jié)氣門位置、曲軸信號(hào)、凸輪軸信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、三元催化器上下游氧傳感器、爆震傳感器、點(diǎn)火開關(guān)、蓄電池電壓等；系統(tǒng)根據(jù)采集的信號(hào)通過控制算法輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制噴油、點(diǎn)火、怠速等功能，因此，在惡劣的環(huán)境下保證輸入信號(hào)、控制信號(hào)以及輸出信號(hào)的正確，才能使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。由于電路的設(shè)計(jì)或者PCB布線不合理，現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)普遍存在抗干擾性能差的缺陷，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行可靠性降低。
[0003]中國專利授權(quán)公告號(hào)為:CN200940519Y，公告日為:2007年8月29日的實(shí)用新型專利公開了一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng)，其中的脈沖信號(hào)處理電路采用濾波，經(jīng)過電壓比較器輸入到單片機(jī)的輸入捕捉引腳，該電壓比較器的比較電壓是固定的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，脈沖信號(hào)的電壓幅值可能小于比較電壓值，比較器無法觸發(fā)，導(dǎo)致曲軸位置計(jì)算有誤；另外當(dāng)曲軸傳感器型號(hào)變了時(shí)，輸出電壓的范圍會(huì)變化，比較電壓不適應(yīng)，因此該脈沖信號(hào)處理電路不具通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種抗干擾能力強(qiáng)和實(shí)時(shí)性高的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，包括雙核處理器的主控芯片和執(zhí)行器，所述主控芯片包括單片機(jī)、電源管理電路、通信電路、傳感器輸入信號(hào)處理電路以及功率器件驅(qū)動(dòng)電路，所述執(zhí)行器通過驅(qū)動(dòng)電路與所述單片機(jī)聯(lián)接；所述傳感器包括曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，其特點(diǎn)是:所述主控芯片還包括磁鏈信號(hào)處理電路，所述磁鏈信號(hào)處理電路輸出端通過傳感器輸入信號(hào)處理電路與所述單片機(jī)聯(lián)接，所述磁鏈信號(hào)處理電路的輸入端用于分別聯(lián)接所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器的輸出端。
[0007]所述主控芯片分為主控器和協(xié)控器，所述主控器和協(xié)控器分別連接有共享變量存儲(chǔ)單元。
[0008]本實(shí)用新型利用微處理器的軟硬件資源，采用較少的外圍器件，實(shí)現(xiàn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜控制，具有較高的抗干擾性能和實(shí)時(shí)性，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工況判斷，噴油，點(diǎn)火，怠速控制、標(biāo)定，故障診斷等功能。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型主控芯片的主控器與協(xié)控器程序架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0012]本實(shí)用新汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(圖1)配置硬件系統(tǒng)。選用帶有協(xié)處理器的飛思卡爾MC9S12XDP512微處理器作為主控芯片E⑶(或采用兩片普通的16位芯片)，包括微處理器CPU及其最小系統(tǒng)、傳感器輸入信號(hào)處理電路、磁鏈信號(hào)處理電路、電源管理電路、通信電路以及功率器件驅(qū)動(dòng)電路，所述傳感器輸入信號(hào)處理電路包括開關(guān)信號(hào)處理電路和模擬信號(hào)處理電路。
[0013]所述開關(guān)信號(hào)處理電路包括RC濾波電路和電壓整形電路，濾波器的輸出端與施密特觸發(fā)器輸入端連接，經(jīng)施密特觸發(fā)器輸出接單片機(jī)1 口，1 口配置為輸入。
[0014]所述模擬信號(hào)處理電路包括RC濾波電路和電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由兩個(gè)開關(guān)二極管1N5819串聯(lián)組成，使模擬輸入信號(hào)的電壓限制在(GND-VF，VCC+VF)的范圍內(nèi)，VF為開關(guān)二極管的正向?qū)妷骸?br>[0015]所述磁鏈信號(hào)處理電路包括可變磁鏈信號(hào)的MAX9926芯片，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，曲軸傳感器輸出磁鏈信號(hào)的最大電壓較低，甚至無法使施密特觸發(fā)器觸發(fā)(觸發(fā)電壓為2.5V)，而MAX9926芯片內(nèi)部具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)閥值電壓，下一個(gè)閥值觸發(fā)電壓總是上一個(gè)磁鏈信號(hào)最大電壓的1/3。MAX9926為差分輸入可減少干擾，兩路輸入分別接曲軸傳感器輸出和凸輪軸傳感器輸出，MAX9926兩路輸出接單片機(jī)的輸入捕捉引腳，電路如圖2所示。
[0016]所述電源管理電路采用兩片帶有復(fù)位和保護(hù)功能的TLE4275芯片，一片給+5V外設(shè)供電；另一片單獨(dú)給單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊供電，以減少外設(shè)對(duì)它的干擾。
[0017]所述通信電路用MC9S12XDP512的一個(gè)SCI模塊和兩個(gè)MSCAN模塊。SCI模塊的GND,RX和TX引腳用排針引出，減少板載芯片，可連接L9637實(shí)現(xiàn)K線故障診斷，或者外接一根USB轉(zhuǎn)TTL串口線實(shí)現(xiàn)串口通信。PCA82C250輸入與MC9S12XDP512的MSCAN模塊連接，一路進(jìn)行CCP標(biāo)定的同時(shí)，另一路CAN可與其他車載總成設(shè)備通信。
[0018]所述功率器件驅(qū)動(dòng)電路由兩片MC33810+M0SFET組成，用來驅(qū)動(dòng)四路噴油和四路點(diǎn)火，其他輸出用來驅(qū)動(dòng)空調(diào)開關(guān)等器件。
[0019]編寫驅(qū)動(dòng)程序?qū)纹瑱C(jī)及各部分電路進(jìn)行初始化，將定時(shí)器配置成兩路輸入捕捉模塊，用來捕捉曲軸脈沖信號(hào)和凸輪軸脈沖信號(hào)，并產(chǎn)生中斷，這兩個(gè)中斷程序由協(xié)處理器處理，定義協(xié)處理器與主核需要共享的變量，其中，各傳感器和其他所有的輸入信號(hào)采樣在曲軸中斷程序中完成，主控芯片的主控器與協(xié)控器程序架構(gòu)如圖2所示。
[0020]本實(shí)用新型磁鏈信號(hào)處理器電路根據(jù)輸入磁鏈信號(hào)的幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸發(fā)電壓；雙核處理器分為主控器和協(xié)控器，采用分時(shí)方式共享變量存儲(chǔ)，程序架構(gòu)為協(xié)控器負(fù)責(zé)處理頻繁的曲軸傳感器和凸輪軸傳感器中斷程序并采集各輸入信號(hào)，主控器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查找基本空燃比MAP和基本點(diǎn)火提前角MAP，再根據(jù)水溫，進(jìn)氣溫度，蓄電池電壓、工況等信息進(jìn)行補(bǔ)償，并通過氧傳感器和爆震傳感器反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比和點(diǎn)火提前角的閉環(huán)控制。
[0021]曲軸傳感器和凸輪軸傳感器分別與磁鏈信號(hào)處理電路輸入端聯(lián)接，輸入兼容可變磁鏈信號(hào)或者霍爾信號(hào)的曲軸傳感器，能根據(jù)曲軸傳感器輸出的可變磁鏈信號(hào)的電壓幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)比較器的比較電壓，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，曲軸傳感器輸出磁鏈信號(hào)電壓幅值低，該磁鏈信號(hào)處理電路也能將磁鏈信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)給單片機(jī)識(shí)別。
[0022]本實(shí)用新型的共享變量存儲(chǔ)區(qū)為單獨(dú)劃分的一塊存儲(chǔ)區(qū)域存共享變量，如外擴(kuò)存儲(chǔ)區(qū)，主控器和協(xié)控器采用分時(shí)方式共享變量存儲(chǔ)，當(dāng)主控器訪問該變量時(shí)，禁用協(xié)控器訪問同一變量。
[0023]本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)采用印刷電路四層板工藝，元件采用貼片封裝，集成度高。元件布局設(shè)計(jì)遵循EMC、EMI。加有瞬態(tài)電壓抑制二極管，為保證電源完整性，各芯片供電引腳和地之間加有0.1uF去耦電容，模擬地和數(shù)字地最后匯集一點(diǎn)通過O歐姆電阻相連。
[0024]以上所述【具體實(shí)施方式】僅為本發(fā)明目前較好的實(shí)施案例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，因此，凡是依本發(fā)明的范圍所作的等效修飾與變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，包括雙核處理器的主控芯片和執(zhí)行器，所述主控芯片包括單片機(jī)、電源管理電路、通信電路、傳感器輸入信號(hào)處理電路以及功率器件驅(qū)動(dòng)電路，所述執(zhí)行器通過所述驅(qū)動(dòng)電路與所述單片機(jī)聯(lián)接；所述傳感器包括曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，其特征在于:所述主控芯片還包括磁鏈信號(hào)處理電路，所述磁鏈信號(hào)處理電路輸出端通過傳感器輸入信號(hào)處理電路與所述單片機(jī)聯(lián)接，所述磁鏈信號(hào)處理電路的輸入端用于分別聯(lián)接所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控芯片分為主控器和協(xié)控器，所述主控器和協(xié)控器分別連接有共享變量存儲(chǔ)單元。
3.如權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器輸入信號(hào)處理電路包括開關(guān)信號(hào)處理電路和模擬信號(hào)處理電路，所述開關(guān)信號(hào)處理電路包括RC濾波電路和電壓整形電路，濾波器的輸出端與施密特觸發(fā)器輸入端連接，經(jīng)施密特觸發(fā)器輸出接所述單片機(jī)1 口，1 口配置為輸入；所述模擬信號(hào)處理電路包括RC濾波電路和電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由兩個(gè)開關(guān)二極管1N5819串聯(lián)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述磁鏈信號(hào)處理電路包括可變磁鏈信號(hào)的MAX9926芯片，MAX9926芯片兩路輸入分別接曲軸傳感器輸出和凸輪軸傳感器輸出，MAX9926兩路輸出接單片機(jī)的輸入捕捉引腳。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種采用雙核處理器架構(gòu)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，包括磁鏈信號(hào)處理電路、開關(guān)信號(hào)處理電路、模擬信號(hào)處理電路、電源管理電路、通信電路、傳感器信號(hào)調(diào)理電路、功率器件驅(qū)動(dòng)電路。其中，雙核處理器分為主控器和協(xié)控器，采用分時(shí)方式共享變量存儲(chǔ)，程序架構(gòu)為協(xié)控器負(fù)責(zé)處理頻繁的曲軸傳感器和凸輪軸傳感器中斷程序并采集各輸入信號(hào)，主控器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查找基本空燃比MAP和基本點(diǎn)火提前角MAP，再根據(jù)水溫，進(jìn)氣溫度，蓄電池電壓、工況等信息進(jìn)行補(bǔ)償，并通過氧傳感器和爆震傳感器反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比和點(diǎn)火提前角的閉環(huán)控制；磁鏈信號(hào)處理器電路根據(jù)輸入磁鏈信號(hào)的幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸發(fā)電壓。本實(shí)用新型電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，具有較高的抗干擾性能和實(shí)時(shí)性。
【IPC分類】F02D43-00
【公開號(hào)】CN204436606
【申請?zhí)枴緾N201520053683
【發(fā)明人】徐華中, 李向華, 孟磊, 羅文 , 曾春年, 羅俊, 楊忍
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月26日