專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。
背景技術(shù)：
ECU (Electronic Control Unit,電控單元)是車輛電控系統(tǒng)三要 素(傳感器、執(zhí)行器，電控單元)之一，是車輛電子控制系統(tǒng)中的核 心部件。不同廠家電控單元的名稱不盡一致，如日本電裝公司叫ECU, 德國博士公司稱為EDU,威孚公司也稱EDU，還有叫做發(fā)動(dòng)機(jī)控制單 元(Engine Control Unit)等。ECU的基本功能是在實(shí)時(shí)工況和外界工 作條件下始終使發(fā)動(dòng)機(jī)控制在最佳燃燒狀態(tài)。ECU廣泛應(yīng)用于各種電 控系統(tǒng)中，例如電控共軌系統(tǒng)、電子調(diào)速器、電控分配泵、電控泵 噴嘴等。ECU按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序計(jì)算各種傳感器送來的信息，經(jīng)過 處理以后，把各個(gè)參數(shù)限制在允許的電壓電平上，再發(fā)送給各相關(guān)的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行各種預(yù)定的控制功能。微處理機(jī)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)和儲存 在MAP中的數(shù)據(jù)，計(jì)算噴油時(shí)間、噴油量、噴油率和噴油定時(shí)等。并 將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行匹配的隨時(shí)間變化的電量。以發(fā)動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷為基礎(chǔ)，經(jīng)過ECU計(jì)算和處理，向噴油器、供油泵等發(fā) 送動(dòng)作指令，使每一個(gè)汽缸都有最合適的噴油量、噴油率和噴油定時(shí), 保證每一個(gè)汽缸進(jìn)行最佳的燃燒。目前四缸汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元較復(fù)雜，這主要是根據(jù)目前四缸 汽油車的需求而設(shè)計(jì)。目前通用的四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍傳感器有 1、水溫傳感器；2、進(jìn)氣壓力/進(jìn)氣流量傳感器；3、節(jié)氣門位置傳感 器；4、進(jìn)氣溫度傳感器；5、蒸發(fā)器溫度傳感器；6、油位傳感器；7、 加速度傳感器；8、凸輪軸位置傳感器；9、曲軸位置傳感器；10、車速傳感器；ll、前氧傳感器；12、后氧傳感器；13、爆振傳感器。外 圍開關(guān)有1、停車/空檔開關(guān)；2、空調(diào)壓縮機(jī)開關(guān)；3、空調(diào)開關(guān)； 4、助力轉(zhuǎn)向開關(guān)；5、大燈開關(guān)。外部執(zhí)行器有1、怠速步進(jìn)電機(jī); 2、噴油器；3、點(diǎn)火線圈；4、碳罐電磁閥；5、高速制冷風(fēng)扇；6、 低速制冷風(fēng)扇；7、轉(zhuǎn)速表；8、主繼電器；9、燃油泵繼電器；10、 前氧加熱棒；U、后氧加熱棒；12、空調(diào)壓縮機(jī)繼電器；13、故障指 示燈；14、排放故障指示燈；15、水溫表；同時(shí)，根據(jù)要求四缸汽油 發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元應(yīng)該還具有CAN線通信和K線通信的功能。目前隨著國家對汽車排放污染物規(guī)定的日益嚴(yán)格，油價(jià)的不斷上 漲以及用戶對系統(tǒng)性能要求的提高，對于發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的可靠性、 經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)含量的要求也不斷提高，但是目前發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元非常 復(fù)雜，成本昂貴。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電路簡練、集成度高、可靠性高、成本 低、功能全面的電控單元，特別是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元， 包括主控芯片；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的模擬信號輸入電路; 與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的開關(guān)量信號輸入電路、車速傳感器信 號的輸入電路、凸輪軸信號輸入電路、曲軸信號轉(zhuǎn)換電路；與所述主 控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的爆振信號處理電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信的控制器局域網(wǎng)CAN線通信電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信的K線通信電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的電源管理電路; 與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的驅(qū)動(dòng)輸出電路；與所述主控芯片進(jìn)行 數(shù)據(jù)通信的怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元還包括與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 的協(xié)處理芯片；其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元還包括與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的用于存儲參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行中信息的串行閃存FLASH電路。其中，所述模擬信號輸入電路包括由上拉電阻和iT形濾波電路構(gòu)成的進(jìn)氣溫度傳感器輸入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的蒸發(fā)器溫度傳感器輸入信號電路、由上拉電阻和n形濾波電路構(gòu)成的水溫傳感器輸入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的節(jié) 氣門位置傳感器輸入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的油 位輸入信號電路、由上拉電阻和兀形濾波電路構(gòu)成的加速度傳感器信 號電路、由下拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的壓力傳感器輸入信號電 路、由分壓電路和TT形濾波電路構(gòu)成的氧傳感器輸入信號電路。其中，所述凸輪軸信號輸入電路還包括用于控制信號反相的反相器o其中，所述凸輪軸信號輸入電路包括凸輪軸判缸和壓力判缸兩種 模式。其中，所述爆振信號處理電路還包括一個(gè)雙通道爆振信號處理芯片。其中，所述控制器局域網(wǎng)CAN線通信電路包括用于對CAN線 和所述主控芯片串口進(jìn)行轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。其中，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片為82C250,其中82C250的第6與第7 管腳接一個(gè)共模電感，所述共模電感輸出端接一個(gè)電阻單元；所述 82C250的第8管腳接一個(gè)斜率電阻單元。其中，所述驅(qū)動(dòng)輸出電路包括驅(qū)動(dòng)芯片CJ910和CJ920。上述技術(shù)方案僅是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元能夠通過主芯片及外圍電路根據(jù)各個(gè)傳感器 信號有效地對各個(gè)電路進(jìn)行控制，從而更好地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量、 噴油率和噴油時(shí)間等，該電路具有電路簡練、集成度高、可靠性高、 成本低、功能全面的優(yōu)點(diǎn)。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種模擬信號輸入電路圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一種電源管理電路圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一種開關(guān)量信號輸入電路圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的一種車速傳感器信號輸出電路圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的一種凸輪軸信號輸入電路圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的一種主控芯片電路圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例的一種協(xié)處理芯片電路圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例的 一種曲軸信號轉(zhuǎn)換電路圖；圖IO是本發(fā)明實(shí)施例的 一種爆振信號轉(zhuǎn)換電路圖；圖ll是本發(fā)明實(shí)施例的一種爆振傳感器輸出信號示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例的 一種CAN通信電路圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例的一種驅(qū)動(dòng)輸出電路圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例的 一種點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)輸入電路圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例的一種怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例的一種串行FLASH電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì) 描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。ECU具有 一 條(K線)或兩條(L線)對外的通信線，其中K線用于自 診斷儀器向ECU的雙向數(shù)據(jù)傳輸，L線用于自診斷儀器向ECU的單向 數(shù)據(jù)傳輸，二者均可用于串行通信的初始化。信號通道檢測是給ECU 上電,用K線和PC機(jī)通信，將一 些通道情況顯示到PC機(jī)上。圖l是本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明 的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元包括主控芯片；以及與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信的模擬信號輸入電路、開關(guān)量信號輸入電路、車速傳感器信號的輸 入電路、凸輪軸信號輸入電路、曲軸信號轉(zhuǎn)換電路、爆振信號處理電路、控制器局域網(wǎng)CAN線通信電路、K線通信電路、電源管理電路、驅(qū)動(dòng)輸出電路、怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元還包括與 主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)處理芯片和用于存儲參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行中信息的串行閃存FLASH電路。其中模擬信號輸入電路中的氣壓力傳 感器信號(MAPs)作了兩次不同的濾波電路，其中一路用在主程序 中用來測量進(jìn)氣量，而另一路接到了協(xié)處理芯片的AD釆樣管腳上用 來作壓力判缸的標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)處理芯片的第l腳通過一個(gè)O歐電阻接到了 曲軸信號上，這個(gè)信號在協(xié)處理芯片中用來作壓力判缸用，在這里放 個(gè)0歐的電阻是在凸輪軸判缸的系統(tǒng)中可以停止協(xié)處理芯片中的壓 力判缸的工作圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種模擬信號輸入電路圖。其中進(jìn)氣溫度 傳感器輸入信號(TIAs)、蒸發(fā)器溫度傳感器輸入信號(EVAPs)、水 溫傳感器輸入信號(TCOs)、節(jié)氣門位置傳感器輸入信號(TPSs)、 油位輸入信號(FUEL-IN)的特性相同，所以電路也具有一致性，現(xiàn) 在以進(jìn)氣溫度傳感器輸入信號為例進(jìn)行說明。進(jìn)氣溫度傳感器實(shí)際是 一個(gè)熱敏電阻，熱敏電阻的一端接地， 一端是信號輸出TIAs,直接 接主控芯片。所以主控芯片要提供一個(gè)上拉電阻R72，上拉電阻的值 與熱敏電阻的特性相關(guān)，熱敏電阻的最大值越大，上拉電阻的值也就 越大。TIAs經(jīng)過上拉后還要經(jīng)過一個(gè)由電阻R71、電容C92、 C38組 成的TT形濾波電路，通過濾波后TIAs變成信號TIA直接接到了主控 芯片ST10F269的AD采樣管腳上。Ti形濾波電路是一種基本的RC 濾波電路，此電路結(jié)構(gòu)簡單并且對于濾除高頻信號非常有效。加速度傳感器的結(jié)構(gòu)要求加速度傳感器信號(ACCE )在ECU上 需要上拉到12V電源，本發(fā)明中VCC1是一個(gè)12V的電源網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)對于進(jìn)氣壓力傳感器信號的精度要求較高所以系統(tǒng)另外給 進(jìn)氣壓力傳感器提供了一個(gè)精度為2%的5V電源TMAPVCC,如圖 3所示，所以ECU不必再為壓力傳感器信號MAP s信號加上拉電阻，而只要加一個(gè)下拉電阻R79進(jìn)行分壓，同時(shí)也要進(jìn)行7T形濾波。由于 本發(fā)明兼容壓力判缸和凸輪軸判缸兩種模式，所以在對于進(jìn)氣壓力傳 感器信號(MAPS)作了兩次不同的濾波電路，其中一路用在主程序中用來測量進(jìn)氣量，而另 一路接到了協(xié)處理芯片的AD釆樣管腳上用 來作壓力判缸的標(biāo)準(zhǔn)。把MAPs信號分開濾波減少了主處理芯片與協(xié) 處理芯片之間的互相干擾。氧傳感器信號的釆樣需要提供泵電流，如圖2中的VLSD和 VLSU兩個(gè)電路所示。其中前氧和后氧的泵電流分別由主處理芯片的 第101和第102管腳控制VLSDk和VLSUk來實(shí)現(xiàn)。主處理芯片打 開泵電流，就可以測量氧傳感器信號，反之測不到氧傳感器信號。前 氧與后氧傳感器信號的電路原理一樣，下面以前氧為例介紹。氧傳感 器信號進(jìn)入ECU后通過電阻R48和R51進(jìn)行了分壓，因?yàn)镽48的值 為5.11KQ, R51的值為4.75K所以在氧傳感器沒工作的時(shí)候測量的 氧傳感器信號約為0.47V。氧傳感器信號在進(jìn)入主處理芯片前同樣進(jìn)行了 7T形濾波。圖4是開關(guān)量信號輸入電路。本發(fā)明支持五路開關(guān)量輸入，其中 有三路帶下拉電阻，分別為空調(diào)壓縮機(jī)開關(guān)輸入信號(KACCIN)電 路、大燈開關(guān)信號(KLAMP)電路和空調(diào)開關(guān)輸入信號(KACIN) 電路。兩路帶上拉電阻，分別為停車/空檔開關(guān)信號(KPN)電路和 動(dòng)力轉(zhuǎn)向開關(guān)信號(KPSTE)電路。其中NPN的三極管Q12起到了 反向保護(hù)的作用。圖5是車速傳感器信號的輸入電路，車速傳感器向ECU提供一 個(gè)OV或12V的頻率信號經(jīng)過上拉后輸入到ECU的主控芯片，二極 管D4和三級管Q10起到反相保護(hù)的作用。同時(shí)，Q10給轉(zhuǎn)速表輸出 提供了上拉電源。圖6是凸輪軸信號輸入電路。信號CAMs來自凸輪軸傳感器，經(jīng) 過上拉和濾波后，根據(jù)外圍凸輪軸的安裝關(guān)系和主程序的要求凸輪軸信號可以加反相器Ul ID對信號進(jìn)行反相或是不反相，然后經(jīng)過處理 后供主處理芯片使用。本發(fā)明可以支持凸輪軸判缸和壓力判缸兩種模 式，壓力判缸的功能由協(xié)處理芯片來實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。選擇壓力判缸的模式還是選擇凸輪軸判缸的模式通過選擇焊電阻R26或R15來 選擇，如果焊R26、 R35、 R36、 C67,不焊R15,則此系統(tǒng)為壓力判 缸的模式，否則為凸輪軸判缸的模式，如圖8、圖7、圖2所示。曲軸信號轉(zhuǎn)換電路如圖9所示。曲軸信號輸入CRKA、 CRKB分 別由32、 33腳輸入，曲軸信號CRK由34腳輸出，本系統(tǒng)支持磁電 式曲軸信號輸入，對于此信號的處理由CJ910的專用功能模塊完成，， CJ910是BOSCH公司的一款汽車電子專用芯片，主要有4個(gè)功能，1、 電源及復(fù)位管理；2、磁電式信號處理；3、 K線通訊功能；4、 4路 低端驅(qū)動(dòng)輸出。磁電式曲軸信號在進(jìn)入CJ910之前要經(jīng)過阻容件的濾 波。經(jīng)過轉(zhuǎn)換以后CJ910輸出的曲軸信號為OV或5V的頻率信號。圖IO為爆振信號處理電路。TPIC8101是一個(gè)雙通道爆振信號處 理芯片，TPIC8101是TEXAS INSTRUMENTS公司的 一款處理爆振 信號的芯片。本系統(tǒng)只有一個(gè)爆振傳感器所以只用了 TPIC8101的一 個(gè)通道，但是本系統(tǒng)電路稍加改動(dòng)即可以支持雙爆傳感器的系統(tǒng)。圖 11是爆振傳感器輸出信號的示意圖，虛線之間表示有爆振信號發(fā)生。 TPIC8101把不規(guī)則的爆振信號轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬信號，輸入到主控芯 片。主控芯片通過SPI總線控制TPIC8101的工作，TPIC8101還需要 一個(gè)時(shí)鐘信號，此信號由主控芯片的第81管腳提供。 CAN線通信電路如圖12所示。PCA82C250可以對CAN總線和單片機(jī) 的串口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，PCA82C250是Philips公司生產(chǎn)的一款CAN線通訊芯 片。主控芯片上帶有專門的CAN通信功能模塊，對應(yīng)的管腳分別是第 89和第92管腳(見圖7)。 82C250的第l管腳與主控芯片的紫92管腳相 連，第4管腳與主控芯片的第89管腳相連，82C250的第6與第7管腳是 CAN總線接口，為了濾除干擾，CAN總線接口上接了一個(gè)共模電感，根據(jù)CAN總線的要求，每個(gè)CAN總線終端需要一個(gè)120歐的電阻單 元，該電阻單元可以為一個(gè)單個(gè)電阻，也可以為多個(gè)電阻組成的電阻 阻。如圖12中的R58、 R57所示。82C250的第8管腳還需要有一個(gè)約為 24K的斜率電阻單元，該斜率電阻單元可以為一個(gè)單個(gè)電阻，也可以 為多個(gè)電阻組成的電阻阻。如圖12中的R56所示。K總線也是系統(tǒng)要求必須配備的車用總線，本發(fā)明的K總線與 串口的轉(zhuǎn)換由芯片CJ910來實(shí)現(xiàn)的。見圖9， CJ910的第30腳是K 總線端口，通過R200和C205組成的一個(gè)低通濾波電路與外部的其 他的K總線終端相連，同時(shí)K總線還需要通過電阻R201上拉到12V。本發(fā)明的電源管理電路由芯片CJ910控制實(shí)現(xiàn)，如圖3所示， VBAT為電瓶電源，通過一個(gè)反向保護(hù)二極管Dl接到CJ910的第20 管腳，C147和C76對VBAT信號進(jìn)行濾波，C7和C12對反向保護(hù) 后的VBAT進(jìn)行濾波。點(diǎn)火鑰匙信號VIGK通過R209與CJ910的第 21管腳相連，C8、 C28和R210對VIGK進(jìn)行了濾波。同時(shí)，主控芯 片需要知道車輛是否有點(diǎn)火鑰匙信號所以點(diǎn)火鑰匙信號通過R31和 R30分壓后接到了主控芯片的第28管腳進(jìn)行AD釆樣。CJ910的第 17管腳是一個(gè)高端驅(qū)動(dòng)輸出管腳，在本發(fā)明中此管腳的輸出作為一 個(gè)12V電源提供給CJ920 (如圖13所示)并作為轉(zhuǎn)速表、車速輸入 信號、停車空檔信號、助力轉(zhuǎn)向信號、加速度傳感器、K線信號的上 拉電源。CJ920是BOSCH公司生產(chǎn)的一款汽車專用芯片，它有14 路低端驅(qū)動(dòng)控制輸出，CJ910的第24和23提供了 一個(gè)精度為2%輸 出電流為600mA的5V電源，此電源用來給板上除AD參考電壓外的 5V電源供電。CJ910的第7和第13腳提供了兩個(gè)電流為130mA精 度為2%的5V電源TPSVCC和TMPVCC，這兩個(gè)電源分別經(jīng)過濾波 后提供給進(jìn)氣溫度壓力傳感器和節(jié)氣門位置傳感器。CJ910的第27 管腳可以提供一個(gè)復(fù)位信號，此管腳為開漏級輸出所以需要加一個(gè)上 拉電阻R40。在本發(fā)明中VBAT是常有12V的電瓶電源，在點(diǎn)火鑰匙上電前， CJ910處于停止模式，所有功能模塊都不運(yùn)行。當(dāng)有點(diǎn)火鑰匙信號輸 入后CJ910開始工作，進(jìn)入工作模式，17管腳輸出12V電源，23、 24、 7和13管腳輸出5V電源。當(dāng)點(diǎn)火鑰匙掉電后，如果CJ910的第 26管腳為低、第25管腳為高那么CJ910會進(jìn)入保持模式，CJ910的 第25管腳上電后即為高電平，而CJ910的第26管腳受主控芯片的第 16腳控制，所以CJ910是否進(jìn)入保持模式受主控芯片控制。CJ910 進(jìn)入保持模式后所有功能都正常繼續(xù)運(yùn)行。在保持模式中如果主控芯 片使CJ910的第26管腳為高那么CJ910就會結(jié)束保持模式，進(jìn)入停止模式。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)輸出電路如圖13和圖9所示。目前汽車電控系統(tǒng) 中外圍執(zhí)行器用到的電源大多為12V電源，且需要較大的驅(qū)動(dòng)電流。 本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)功能由CJ920和CJ910的驅(qū)動(dòng)專用模塊完成，本發(fā)明提 供的驅(qū)動(dòng)輸出均為低端驅(qū)動(dòng)輸出。CJ920的第61腳與主控芯片的第 113腳相連，CJ920的第56腳與主控芯片的第112腳相連，CJ920的 第54腳與主控芯片的第lll腳相連，這3個(gè)管腳構(gòu)成了一個(gè)SPI總 線，主控芯片通過SPI總線讀取CJ920中的故障信息。CJ920的第55 腳與主控芯片的第108腳相連，主控芯片通過此管腳控制CJ920的選 通。CJ920的第57管腳與主控芯片的第141管腳相連，主控芯片通 過此管腳控制CJ920的復(fù)位。CJ920的14個(gè)驅(qū)動(dòng)通道分別驅(qū)動(dòng)了噴 油器2、噴油器4、噴油器l、前氧加熱棒、噴油器3、碳罐電磁閥、 高速制冷風(fēng)扇、低速制冷風(fēng)扇、主繼電器、后氧加熱棒、轉(zhuǎn)速表、空 調(diào)壓縮機(jī)繼電器、燃油泵繼電器、故障燈；CJ910的4個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出只 用了兩個(gè)通道分別驅(qū)動(dòng)了水溫表和排放故障燈，兩外空閑的兩路驅(qū)動(dòng) 輸出可以根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)其他合適的執(zhí)行器。點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)輸入的電路如圖14所示。本系統(tǒng)支持4缸汽油機(jī)的分 組點(diǎn)火功能，所以有兩路電火驅(qū)動(dòng)輸出，這兩路點(diǎn)火的驅(qū)動(dòng)輸出原理完全一致，下面就以其中一路說明。主控芯片的第53管腳通過電阻R37接到Q16的門極，Q16是一個(gè)IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)，它的發(fā)射極接地，集電極控制著 初級點(diǎn)火線圈的通斷。用一個(gè)限流電阻R38和一個(gè)非門對點(diǎn)火信號進(jìn) 行釆樣，釆樣的信號接到協(xié)處理芯片的第31管腳上，用來檢測是否 有點(diǎn)火故障。怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖15所示。本發(fā)明的怠速步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)主要由專用芯片L9935完成。L9935是ST公司生產(chǎn)的一款步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L9935的第7管腳與主控制器的第卯管腳相連， 這個(gè)管腳控制著L9935的選通。L9935的第4管腳和主控芯片的第 76管腳相連，第3管腳和主控芯片的第80管腳相連，第5管腳和主 控芯片的第75管腳相連，這三個(gè)管腳構(gòu)成了 SPI總線，主控芯片通 過SPI總線對L9935進(jìn)行控制并讀出故障信息。L9935的16腳要接 一個(gè)12V電源，本發(fā)明中使用主繼電器后電源給L9935供電。L9935 的2、 18、 9、 13分別控制著步進(jìn)電機(jī)的A相正端、A相負(fù)端、B相 正端、B相負(fù)端。由于系統(tǒng)的要求，本發(fā)明中除了主控芯片外還有一個(gè)MEGA48 作協(xié)處理芯片，MEGA48是ATMEL公司生產(chǎn)的一款8位單片機(jī)，如 圖8所示。協(xié)處理芯片主要有兩個(gè)主要的功能， 一是作點(diǎn)火反饋的檢 測；二是作壓力判缸。協(xié)處理芯片的第1腳通過一個(gè)0歐電阻接到了 曲軸信號上，這個(gè)信號在協(xié)處理芯片中用來作壓力判缸用，在這里放 個(gè)0歐的電阻是在凸輪軸判缸的系統(tǒng)中可以停止協(xié)處理芯片中的壓 力判缸的工作。協(xié)處理芯片的時(shí)鐘由主處理芯片的第81管腳提供， 此時(shí)鐘頻率為16M。協(xié)處理芯片的第18管腳提供協(xié)處理芯片的AD 轉(zhuǎn)換的電源，此電源通過一個(gè)電感Ll與5V電源相連并且通過C19 進(jìn)行濾波，以保證AD轉(zhuǎn)換的精度。AD轉(zhuǎn)換的參考電壓由TMAPVCC 提供，如本文前面所述，這個(gè)電源經(jīng)過了可靠的濾波。協(xié)處理芯片的第26管腳是進(jìn)氣壓力信號的輸入，此信號用來作壓力判缸。協(xié)處理芯片的第30和第31腳是點(diǎn)火反饋的輸入，協(xié)處理芯片對這兩個(gè)反饋 作邏輯處理后在第23和第24腳上輸出兩個(gè)信號到主處理芯片的第 70和第74腳，供主處理芯片判斷點(diǎn)火線圈是否工作正常。FM24C16A是 一 個(gè)串行閃存FLASH， FM24C16A是Ramtron Intemational公司生產(chǎn)的一款串行鐵電存儲器，如圖16所示，在本發(fā)明 中這個(gè)FLASH用來存儲一些參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行中的信息。FM24C16A的 第8腳為電源，第4腳為地，第5腳接主控芯片的112腳，第6腳接主控 芯片的第lll腳，第5和第6管腳是一個(gè)IIC總線，主控芯片通過這個(gè)總 線對FLASH進(jìn)行讀寫。圖7是本發(fā)明的主控芯片的電路連接圖，本發(fā)明的主控芯片釆用 ST公司的ST10F269，復(fù)位信號由MAX809產(chǎn)生。MAX809的1腳 接地，3腳接電源，2腳是復(fù)位信號輸出，接ST10F269的140腳。 ST10F269的AD釆樣參考電源由TMAPVCC提供。ST10F269的晶 振源由一個(gè)8M的晶體Yl提供，晶振信號從ST10F269的第137和 第138管腳輸入。除了前面所說的模擬輸入、控制輸出外ST10F269 還要知道目前的系統(tǒng)電壓，也就是電瓶電壓，這個(gè)電壓通過R17和 R16對主繼電器后電源分壓得到。以上實(shí)施例提到的各芯片均能在巿場上買到，并且廠家都公開對 芯片功能及參數(shù)的詳細(xì)介紹，因此，本專利中對芯片的具體功能及參 數(shù)不再詳述。CAN (Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用 最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN最初出現(xiàn)在80年代末的汽車工業(yè)中，由 德國Bosch公司最先提出。當(dāng)時(shí)，由于消費(fèi)者對于汽車功能的要求越 來越多，而這些功能的實(shí)現(xiàn)大多是基于電子搡作的，這就使得電子裝 置之間的通訊越來越復(fù)雜，同時(shí)意味著需要更多的連接信號線。提出 CAN總線的最初動(dòng)機(jī)就是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。于是，他們設(shè)計(jì)了一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)總線，所有的外圍器件可以被桂接在該總線上。1993年，CAN已 成為國際標(biāo)準(zhǔn)IS011898(高速應(yīng)用)和IS011519 (低速應(yīng)用)。目前，CAN廣泛被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載 各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌 入CAN控制裝置。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì) 規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任 何錯(cuò)誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)50Kbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例是通過各個(gè)傳感器釆集相 應(yīng)的信號信息，并將各個(gè)信號信息發(fā)送給主控芯片，主控芯片根據(jù)各 個(gè)信號信息以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷為基礎(chǔ)，經(jīng)過ECU計(jì)算和處理，向 噴油器、供油泵等發(fā)送動(dòng)作指令，使每一個(gè)汽缸都有最合適的噴油量、 噴油率和噴油定時(shí)，保證每一個(gè)汽缸進(jìn)行最佳的燃燒。本發(fā)明具有電 路簡練、集成度高、可靠性高、成本低、功能全面的優(yōu)點(diǎn)，除了能滿 足四缸汽油機(jī)的基本控制外還支持帶EOBD (European On Board Diagnostics,歐洲車載診斷系統(tǒng))的系統(tǒng)，并可以支持壓力判缸的發(fā) 動(dòng)機(jī)，另外硬件資源還有預(yù)留的端口可以擴(kuò)展部分其他的功能。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，包括主控芯片；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的模擬信號輸入電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的開關(guān)量信號輸入電路、車速傳感器信號的輸入電路、凸輪軸信號輸入電路、曲軸信號轉(zhuǎn)換電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的爆振信號處理電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的控制器局域網(wǎng)CAN線通信電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的K線通信電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的電源管理電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的驅(qū)動(dòng)輸出電路；與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述發(fā) 動(dòng)機(jī)電控單元還包括與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)處理芯片。
3、 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元還包括與所述主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的用于存儲參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行中信息的串行閃存FLASH電路。
4、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述模 擬信號輸入電路包括由上拉電阻和7i形濾波電路構(gòu)成的進(jìn)氣溫度傳 感器輸入信號電路、由上拉電阻和71形濾波電路構(gòu)成的蒸發(fā)器溫度傳 感器輸入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的水溫傳感器輸入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的節(jié)氣門位置傳感器輸 入信號電路、由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的油位輸入信號電路、 由上拉電阻和7T形濾波電路構(gòu)成的加速度傳感器信號電路、由下拉電 阻和TT形濾波電路構(gòu)成的壓力傳感器輸入信號電路、由分壓電路和兀 形濾波電路構(gòu)成的氧傳感器輸入信號電路。
5、 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述凸 輪軸信號輸入電路還包括用于控制信號反相的反相器。
6、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述凸輪軸信號輸入電路包括凸輪軸判缸和壓力判缸兩種模式。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述爆振信號處理電路包括雙通道爆振信號處理芯片。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述控 制器局域網(wǎng)CAN線通信電路包括用于對CAN線和所述主控芯片串 口進(jìn)行轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。
9、 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換芯片為82C250,其中82C250的第6與第7管腳接一個(gè)共模電 感，所述共模電感輸出端接一個(gè)電阻單元；所述82C250的第8管腳 接一個(gè)斜率電阻單元。
10、 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于，所述驅(qū) 動(dòng)輸出電路包括驅(qū)動(dòng)芯片CJ910和CJ920 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，包括主控芯片、模擬信號輸入電路、開關(guān)量信號輸入電路、車速傳感器信號的輸入電路、凸輪軸信號輸入電路、曲軸信號轉(zhuǎn)換電路、爆振信號處理電路、控制器局域網(wǎng)CAN線通信電路、K線通信電路、電源管理電路、驅(qū)動(dòng)輸出電路、怠速步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、協(xié)處理芯片、串行閃存FLASH電路。本發(fā)明能夠更好的控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量、噴油率和噴油時(shí)間等，具有電路簡練、集成度高、可靠性高、成本低、功能全面的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F02D41/40GK101251056SQ20071030390
公開日2008年8月27日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者麗 孫, 李朝暉 申請人:華夏龍暉(北京)汽車電子科技有限公司