摩托車發動機電控單元ECU的開發

單片機根據節氣門位置傳感器信號變化的方向和變化的速率，確定發動機是處于加速工況還是減速工況，控制發動機在過渡工況下運行時的噴油脈寬和點火時刻。

怠速的穩定性和排放性能都是摩托車的重要指標，需要進行良好的控制。同時ECU還應該具有自診斷功能，可以對傳感器和執行器的狀態進行檢測。

為了方便監控，ECU具有通訊功能，不僅可以通過上位機開發裝置進行實時狀態監控，還能進行在線的發動機數據標定。通過不同的標定數據，就可以將此ECU用于不同排量、不同傳感器和執行器特性摩托車發動機的控制。

電控摩托車發動機ECU的硬件結構框圖如圖2所示，以MC68HC908SR12為核心，還包括傳感器信號的處理電路、執行器的驅動電路及通訊接口電路.

硬件描述

電控摩托車發動機ECU的硬件結構框圖如圖2所示，以MC68HC908SR12為核心，還包括傳感器信號的處理電路、執行器的驅動電路及通訊接口電路。

圖2 發動機電控管理系統硬件結構框圖

　　主芯片MC68HC908SR12
主芯片必須其滿足ECU軟件計算的要求以及硬件資源的要求。
由于摩托車發動機轉速高達上萬轉，點火提前角的計算必須在目標點火時刻到來之前完成，這時間通常不到0.5ms，所以需要較高的指令的執行速度。而且執行速度越快，ECU就可以獲取更新的傳感器信號，計算實現更精確的控制。MC68HC908SR12采用了PLL鎖相環技術，因此可以在很低的晶振頻率32.768KHz下，產生高達8M的總線頻率。本電控系統采用的內部總線為4.9125M，不僅滿足了摩托車發動機控制的需要，還可以產生19200的SCI通訊波特率，與原有的電控系統開發裝置兼容。 電控系統需要能采集5路A/D，并且具有1路輸入捕捉、2路輸出比較功能及各種I/O口，還要具有通訊接口。MC68HC908SR12具有4路輸入捕捉/輸出比較、12通道10位A/D轉化器和SCI串行通訊口，3個8位I/O口和1個7位I/O口（包括與其它功能模塊復用的端口），能滿足控制要求。各端口的使用狀況如下表1所示。

MC68HC908SR12可尋址64KB地址空間，主要包括：12KB的閃速存儲器Flash、512字節的隨機存儲器RAM、48字節的用戶定義矢量區和368字節的監控ROM，存儲器的具體分配情況如下表：

其12KB的Flash ROM和512Byte的RAM都基本上能滿足系統的使用要求，而且SR12的價格也比較便宜。

傳感器簡介
　　各傳感器的采集周期各不相同。變化快并且重要的信號就需要很高的采集頻率，變化慢不太重要的信號的采集頻率就可以降低。并且采集方式也有同步與異步之分，影響發動機實時工作狀態的模擬量采集方式就應該是同步的，否則可以為異步的。

節氣門位置傳感器
　　節氣門由駕駛員操縱，反映駕駛員的控制意圖，因此是判斷發動機工況的重要信號。節氣門位置傳感器安裝在節氣門軸的尾端，常采用滑線變阻器的型式。節氣門完全關閉時，傳感器輸出電壓大于0V；節氣門完全打開時，輸出電壓小于5V。當節氣門不斷開大時，其輸出電壓隨之線形增加。

　　TPS信號從整體上說具有較高要求，不僅對節氣門位置傳感器硬件要求較高，而且還需要在電控軟件中對其信號進行相應的濾波處理。

壁面溫度傳感器
　　壁面溫度傳感器是負溫度系數的電阻型測溫傳感器，其電阻隨著溫度增加而降低，溫度與電壓的對應關系在電控軟件中通過查表完成。

　　壁面溫度傳感器用來精確地指示發動機的工作溫度。對應不同的發動機溫度范圍，電控單元應該對發動機的工作特性進行相應修正和補償。比如，冷起動時，需要比熱機時更多的燃油。

蓄電池電壓　
　　蓄電池電壓信號直接從蓄電池的接線柱處取得。此信號對于電控單元來說非常重要，油泵、噴油器和點火線圈的工作都受到蓄電池電壓的影響，因此必須根據蓄電池電壓信號對噴油脈寬和點火線圈閉合時間進行修正補償。

拖動期間，發動機轉速周期性變化，蓄電池電壓的瞬時值也隨之周期性波動，ECU采用同步方式采集。進入運行點火工況后，采用定周期方式采集。

進氣溫度傳感器
　　進氣溫度傳感器與壁面溫度傳感器一樣，也是負溫度系數的電阻型測溫傳感器。安裝在進氣管中測量進入發動機的空氣的溫度。進氣溫度影響進氣密度，因此將影響進氣質量，從而改變所需的燃油量，故在電控軟件中需要根據進氣溫度進行進一步的修正補償。

CO調整螺釘
　　這個電位計也安裝在電控單元內，但可以用一個小的平頭改錐從外面進行調節。這種調整結果被用來在電控軟件中對基本的負荷計算進行偏移，從而改變發動機運轉的實際空燃比。加裝此CO調整螺釘的目的就是調整發動機怠速運轉時的排放狀況。

發動機轉速及曲軸位置傳感器
　　發動機轉速及曲軸位置傳感器是所有傳感器中最為重要的，本電控系統中使用的是磁電式傳感器。經過電控單元的脈沖整形電路處理之后，由主芯片的輸入捕捉口進行脈沖捕捉。電控系統不僅要根據此信號找到齒缺位置，從而與曲軸同步，并且還要根據轉速的變化進行判缸，根據轉速的不同進行不同的點火和噴油控制。如果此信號有誤，發動機將無法正常工作。

　　壁面溫度傳感器用來精確地指示發動機的工作溫度。對應不同的發動機溫度范圍，電控單元應該對發動機的工作特性進行相應修正和補償。比如，冷起動時，需要比熱機時更多的燃油。