一種汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于汽油發(fā)動機電子控制領域，特別是一種汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動機采用發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)實現(xiàn)電控燃油噴射、電子點火、三元催化等技術(shù)，其中電子控制系統(tǒng)硬件設計非常重要，它是發(fā)動機能否正常運轉(zhuǎn)的基本保障。最初的8位處理器已經(jīng)不能適應實時控制的要求，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)的實時性是我們需要解決的一個問題。汽油發(fā)動機運行工況比較多，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，如進氣溫度、冷卻水溫、節(jié)氣門位置、曲軸信號、凸輪軸信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、三元催化器上下游氧傳感器、爆震傳感器、點火開關、蓄電池電壓等；系統(tǒng)根據(jù)采集的信號通過控制算法輸出驅(qū)動信號，控制噴油、點火、怠速等功能，因此，在惡劣的環(huán)境下保證輸入信號、控制信號以及輸出信號的正確，才能使汽油發(fā)動機穩(wěn)定可靠的運行。由于電路的設計或者PCB布線不合理，現(xiàn)有的發(fā)動機電子控制系統(tǒng)普遍存在抗干擾性能差的缺陷，從而使發(fā)動機穩(wěn)定運行可靠性降低。
[0003]中國專利授權(quán)公告號為:CN200940519Y，公告日為:2007年8月29日的實用新型專利公開了一種汽油發(fā)動機的電子控制系統(tǒng)，其中的脈沖信號處理電路采用濾波，經(jīng)過電壓比較器輸入到單片機的輸入捕捉引腳，該電壓比較器的比較電壓是固定的，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，脈沖信號的電壓幅值可能小于比較電壓值，比較器無法觸發(fā)，導致曲軸位置計算有誤；另外當曲軸傳感器型號變了時，輸出電壓的范圍會變化，比較電壓不適應，因此該脈沖信號處理電路不具通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種抗干擾能力強和實時性高的汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種汽油發(fā)動機電子控制系統(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、電源管理電路、通信電路、傳感器輸入信號處理電路以及功率器件驅(qū)動電路，所述執(zhí)行器通過驅(qū)動電路與所述單片機聯(lián)接；所述傳感器包括曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，其特點是:所述主控芯片還包括磁鏈信號處理電路，所述磁鏈信號處理電路輸出端通過傳感器輸入信號處理電路與所述單片機聯(lián)接，所述磁鏈信號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單元。
[0008]本實用新型利用微處理器的軟硬件資源，采用較少的外圍器件，實現(xiàn)汽油發(fā)動機的復雜控制，具有較高的抗干擾性能和實時性，可以實現(xiàn)發(fā)動機工況判斷，噴油，點火，怠速控制、標定，故障診斷等功能。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0010]圖2為本實用新型主控芯片的主控器與協(xié)控器程序架構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0012]本實用新汽油發(fā)動機電子控制系統(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)、傳感器輸入信號處理電路、磁鏈信號處理電路、電源管理電路、通信電路以及功率器件驅(qū)動電路，所述傳感器輸入信號處理電路包括開關信號處理電路和模擬信號處理電路。
[0013]所述開關信號處理電路包括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1 口，1 口配置為輸入。
[0014]所述模擬信號處理電路包括RC濾波電路和電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由兩個開關二極管1N5819串聯(lián)組成，使模擬輸入信號的電壓限制在(GND-VF，VCC+VF)的范圍內(nèi)，VF為開關二極管的正向?qū)妷骸?br>[0015]所述磁鏈信號處理電路包括可變磁鏈信號的MAX9926芯片，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，曲軸傳感器輸出磁鏈信號的最大電壓較低，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)部具有自適應調(diào)節(jié)閥值電壓，下一個閥值觸發(fā)電壓總是上一個磁鏈信號最大電壓的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位和保護功能的TLE4275芯片，一片給+5V外設供電；另一片單獨給單片機最小系統(tǒng)模塊供電，以減少外設對它的干擾。
[0017]所述通信電路用MC9S12XDP512的一個SCI模塊和兩個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實現(xiàn)K線故障診斷，或者外接一根USB轉(zhuǎn)TTL串口線實現(xiàn)串口通信。PCA82C250輸入與MC9S12XDP512的MSCAN模塊連接，一路進行CCP標定的同時，另一路CAN可與其他車載總成設備通信。
[0018]所述功率器件驅(qū)動電路由兩片MC33810+M0SFET組成，用來驅(qū)動四路噴油和四路點火，其他輸出用來驅(qū)動空調(diào)開關等器件。
[0019]編寫驅(qū)動程序?qū)纹瑱C及各部分電路進行初始化，將定時器配置成兩路輸入捕捉模塊，用來捕捉曲軸脈沖信號和凸輪軸脈沖信號，并產(chǎn)生中斷，這兩個中斷程序由協(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]本實用新型磁鏈信號處理器電路根據(jù)輸入磁鏈信號的幅值自適應調(diào)節(jié)觸發(fā)電壓；雙核處理器分為主控器和協(xié)控器，采用分時方式共享變量存儲，程序架構(gòu)為協(xié)控器負責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，主控器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷查找基本空燃比MAP和基本點火提前角MAP，再根據(jù)水溫，進氣溫度，蓄電池電壓、工況等信息進行補償，并通過氧傳感器和爆震傳感器反饋信號實現(xiàn)發(fā)動機空燃比和點火提前角的閉環(huán)控制。
[0021]曲軸傳感器和凸輪軸傳感器分別與磁鏈信號處理電路輸入端聯(lián)接，輸入兼容可變磁鏈信號或者霍爾信號的曲軸傳感器，能根據(jù)曲軸傳感器輸出的可變磁鏈信號的電壓幅值自適應調(diào)節(jié)比較器的比較電壓，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，曲軸傳感器輸出磁鏈信號電壓幅值低，該磁鏈信號處理電路也能將磁鏈信號轉(zhuǎn)換成方波信號給單片機識別。
[0022]本實用新型的共享變量存儲區(qū)為單獨劃分的一塊存儲區(qū)域存共享變量，如外擴存儲區(qū)，主控器和協(xié)控器采用分時方式共享變量存儲，當主控器訪問該變量時，禁用協(xié)控器訪問同一變量。
[0023]本實用新型電路結(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。元件布局設計遵循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)字地最后匯集一點通過O歐姆電阻相連。
[0024]以上所述【具體實施方式】僅為本發(fā)明目前較好的實施案例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，因此，凡是依本發(fā)明的范圍所作的等效修飾與變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種汽油發(fā)動機電子控制系統(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、電源管理電路、通信電路、傳感器輸入信號處理電路以及功率器件驅(qū)動電路，所述執(zhí)行器通過所述驅(qū)動電路與所述單片機聯(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處理電路，所述磁鏈信號處理電路輸出端通過傳感器輸入信號處理電路與所述單片機聯(lián)接，所述磁鏈信號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)動機電子控制系統(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單元。
3.如權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器輸入信號處理電路包括開關信號處理電路和模擬信號處理電路，所述開關信號處理電路包括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1 口，1 口配置為輸入；所述模擬信號處理電路包括RC濾波電路和電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由兩個開關二極管1N5819串聯(lián)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述磁鏈信號處理電路包括可變磁鏈信號的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的輸入捕捉引腳。
【專利摘要】本實用新型涉及一種采用雙核處理器架構(gòu)的汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，包括磁鏈信號處理電路、開關信號處理電路、模擬信號處理電路、電源管理電路、通信電路、傳感器信號調(diào)理電路、功率器件驅(qū)動電路。其中，雙核處理器分為主控器和協(xié)控器，采用分時方式共享變量存儲，程序架構(gòu)為協(xié)控器負責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，主控器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷查找基本空燃比MAP和基本點火提前角MAP，再根據(jù)水溫，進氣溫度，蓄電池電壓、工況等信息進行補償，并通過氧傳感器和爆震傳感器反饋信號實現(xiàn)發(fā)動機空燃比和點火提前角的閉環(huán)控制；磁鏈信號處理器電路根據(jù)輸入磁鏈信號的幅值自適應調(diào)節(jié)觸發(fā)電壓。本實用新型電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，具有較高的抗干擾性能和實時性。
【IPC分類】F02D43-00
【公開號】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
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月26日