基于MC68HC9S12單片機的發動機電噴控制系統的設計應用

　　節氣門位置傳感器是一個線性電位計，實物圖如圖3所示。其電阻值與節氣門的開度成正比，通過給電位計供電，采用A／D采集得到節氣門開度。

圖3 　節氣門位置傳感器

　　發動機溫度傳感器和空氣溫度傳感器選用熱敏電阻式傳感器。其電阻值會隨溫度的變化而呈線性變化，從而測量發動機缸溫和空氣溫度。

　　2．2 執行器的選擇

　　執行器包括用于點火的高壓包，給燃油系統提供油壓的燃油噴射泵(噴油泵)和用于噴射燃油的燃油噴射器(噴油器)。

　　高壓包又稱點火線圈，由一次線圈、二次線圈和鐵芯組成。使用時先給一次線圈充電，在一次線圈中自感應出200～300 V的電壓；然后與二次線圈互感而產生出18～20 kV的高壓電，產生的電壓大小取決于兩線圈的匝數比；最后將高壓電輸送到火花塞點火。

　　噴油泵輸出油壓300 kPa，恒壓輸出，采用脈沖信號驅動柱塞運動、壓縮燃油獲得壓力。噴油器自帶高壓進油嘴，噴射量精確，流量與噴射脈寬如圖4所示，霧化效果較好。三條線對應的驅動電壓由上至下依次為14．2 V、13．2 V、12．2 V。

圖4 三種驅動電壓14．2 V、13．2 V、12．2 V下不同驅動脈完對應用的流量

　　3 控制系統硬件設計

　　采用Freescale公司MC68HC9S12XS128單片機作為控制芯片，使用IGBT v2040s芯片控制點火，使用Power MOSFET IRF3205控制噴油泵和噴射器，通過控制門極電壓來實現開關的功能，對執行器進行低端控制。執行器控制電路如圖5所示。MC74HC125AD為同相器。

　　由于整車的電氣環境比較惡劣，因此硬件電路的抗干擾性能就顯得很重要。首先，通過Protel DXP軟件設計、繪制PCB電路板，既減小了電路板的體積，又增強了抗干擾能力。其次，輸入信號都要經過相應的信號調理電路處理后再進入單片機，處理后的信號干擾大大減小。對于曲軸和凸輪軸的信號，采用閾值比較器LM339設計了閾值比較電路，如圖6所示。這個電路不但把發動機原裝的勵磁信號轉化成方波信號，而且可以對改裝以后的傳感器信號進行處理。另外，單片機有內部A／D模塊，對于模擬量需要使用一個低通濾波器電路進行濾。M74HC04M1R為反相器。

　　4 控制系統軟件設計

　　本控制系統的程序是在Codewarrior IDE上完成編寫和調試的。控制程序結合節能車的工況來設計，節能車發動機在比賽時主要有啟動、怠速和加速3個過程。控制程序流程如圖7所示。