基于MCS-51的汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)控制
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2．5 噴油正時的控制
噴油正時控制就是控制噴油器何時開始噴油。發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)按噴油器安裝部位分為單點噴射系統(tǒng)和多點燃油噴射系統(tǒng)兩類。單點噴射系統(tǒng)只有一或兩只噴油器，安裝在節(jié)氣門體上，發(fā)動機一旦工作就連續(xù)噴油。多點燃油噴射系統(tǒng)每個汽缸配有一只噴油器，安裝在燃油分配管上。噴油器的控制電路決定著噴油正時，即噴油時刻與噴油順序。噴油器的控制電路可分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種方式。
3 燃油噴射控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計
本設(shè)計控制芯片采用89C51單片機，由3個89C51芯片分別進行噴油量計算、轉(zhuǎn)速計算和噴油正時控制。A／D轉(zhuǎn)換采用TI公司生產(chǎn)的串行A／D轉(zhuǎn)換器TLC2543，它具有輸入通道多、精度高、速度高、使用靈活和體積小的優(yōu)點。
TLC2543為CMOS型12位開關(guān)電容逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)含有一個14通道多路器，可從11個模擬輸入或3個內(nèi)部自測電壓中選擇一個。
發(fā)動機上裝配的傳感器是發(fā)動機控制和判斷發(fā)動機運行狀態(tài)的關(guān)鍵部件，但其輸出的信號千差萬別，不能直接輸送給單片機進行處理，必須對其進行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成標準的數(shù)字信號后再送給單片機。
各種傳感器所采集的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。對于模擬信號，如空氣流量傳感器、進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器等幅值為0.5～5V之間，頻率變化緩慢，主要處理方式是低通濾波和信號隔離。經(jīng)低通濾波后，在經(jīng)過隔離裝置送入A／D轉(zhuǎn)換器，以消除數(shù)字電路和模擬電路之間的干擾。模擬信號中有些幅值較小的信號如果直接送給A／D轉(zhuǎn)換器，不能充分的利用A／D轉(zhuǎn)換器的精度，故需對其進行放大處理。對一些大幅值信號，如蓄電池電壓信號，其幅值達14V，因此需要對其進行限幅處理之后再經(jīng)低通濾波和隔離，才可進行A／D轉(zhuǎn)換。
對于數(shù)字信號，因其在傳輸過程中受到電磁輻射以及自身信號衰減等會產(chǎn)生失真，導(dǎo)致單片機無法直接使用，故需進行整形處理。整形后的標準數(shù)字脈沖再經(jīng)高速光電隔離電路后送給單片機，以消除干擾，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
3．1 空氣流量傳感器輸出信號的處理
設(shè)計采用專用芯片5階開關(guān)低通濾波器Max7419，對空氣流量傳感器的輸出信號進行低通濾波。Max7419允許通過的信號頻率為1 Hz～45 kHz，其外圍電路如圖5所示。芯片采用+5 V供電，時鐘信號由內(nèi)部提供，也可以用外部時鐘以獲得更高的頻率穩(wěn)定性，失調(diào)調(diào)節(jié)引腳(OS)可用于調(diào)節(jié)輸出直流電平。Max7419提供53 dB的阻帶抑制，過渡比為1．6：1。Max7419采用的逼近函數(shù)為Besel函數(shù)。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/172284.htm
3．2 曲軸位置傳感器輸入信號的處理
3．2．1 輸出波形的整形
曲軸位置傳感器信號決定著何時進行噴油，對噴油正時尤為重要。文中以上汽通用五菱4缸微型車曲軸位置傳感器為例。該車采用霍爾式曲軸位置傳感器，輸出信號為方波脈沖信號，曲軸齒圈上人為地去掉兩個輪齒，以確定曲軸位置。曲軸旋轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生58個方波脈沖，其中包括1個較寬脈沖和57個較窄脈沖，寬脈沖寬度約為窄脈沖寬度的3倍。由此可知，每個窄脈沖相當于曲軸轉(zhuǎn)過60°，可根據(jù)該寬脈沖作為基準，確定曲軸的位置。同時，配以凸輪軸位置傳感器信號，即可確定各缸活塞的運行位置?；魻柺角S位置傳感器輸出的方波信號由于在傳輸?shù)倪^程中受到輻射等干擾會產(chǎn)生一定程度的失真，需對其進行整形。在此，采用集成施密特觸發(fā)器CD40106作為整形電路。觸發(fā)器輸出端接反相器即可得到與輸入信號同相并且消除了幅值波動的標準方波脈沖信號。
3．2．2 曲軸位置的檢測
曲軸位置傳感器的標準方波脈沖，經(jīng)過高速光電隔離器可送入單片機進行處理。單片機結(jié)合凸輪軸位置傳感器信號，即可測得曲軸位置的第0號大缺齒脈沖，再通過凸輪軸位置傳感器的高低電平狀態(tài)判斷此時第一缸處于的工作狀態(tài)。
3．3 溫度傳感器輸出信號的處理
燃油噴射電子控制系統(tǒng)中有兩個溫度傳感器，即冷卻液溫度傳感器和進氣溫度傳感器。圖6所示為水溫傳感器的工作電路。
對水溫傳感器輸出信號的處理方法與對節(jié)氣門位置傳感器輸出信號的處理方法相似，也通過低通濾波器和線性光電隔離放大器，然后送入TLC2543 A／D轉(zhuǎn)換器進行處理。進氣溫度傳感器信號的處理可參照水溫傳感器信號處理的方法。
3．4 氧傳感器輸出信號的處理
氧傳感器是空燃比反饋控制系統(tǒng)的重要部件，它通過監(jiān)測排氣中的氧離子含量來獲得混合氣的空燃比信號，并將空燃比信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斎氚l(fā)動機ECU。ECU根據(jù)氧傳感器信號對噴油脈寬進行修正，實現(xiàn)空燃比反饋控制，從而將過量空氣系數(shù)控制在1．0左右，使發(fā)動機得到最佳濃度的混合氣，從而降低有害氣體排放量和節(jié)約燃油之目的。
3．5 噴油器及其驅(qū)動電路
噴油器的驅(qū)動電路可采用如圖7所示的電路。通過控制噴油器的工作電壓來控制噴油器工作。在該電路中，使用高電阻噴油器時，可將蓄電池電壓直接加在噴油器上；而使用低電壓噴油器時，則應(yīng)在電路中串入附加電阻，將蓄電池電壓分壓后加在噴油器上。圖中的R和C組成消弧回路。
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