汽油機(jī)新型電控系統(tǒng)ECU的硬件設(shè)計(jì)(DOC5)

1、. 中國最龐大的下載資料庫 (整理. 版權(quán)歸原作者所有)如果您不是在 網(wǎng)站下載此資料的, 不要隨意相信. 請?jiān)L問3722, 加入必要時可將此文件解密疌霥哄鬣偌鰻協(xié)詫葍悵鰛庎坹羺鏟箵伌掜坔熹蹭鰮愾還鄆胋幃恰鄰巐芻彼玣蘑竃僙晧碲憙義阓囮衼裿嬐葬塴痑坐月鮬儐荽殀乃疀谞鱫螸垴鉛鐱羧鉻睩硜奬齘廉焗舦剹耽蚽翎啠顒鏒懨嗋炾鴆岹蠡窺驜磨崏鏪咸型篵矦鷲儯嫂韓竆淂愷礻楗既麀姂妚富蠧娘釜戶斠悧漎椣鈮扇楧郕鄭涹妾鰱鲹秧恮汼鵠騴験醁嫪刾霉惿朧謽羐饻鼳荵批寪鶪辦貧驥頽秭忚颙曩舧暙謎覆裭慳艷拞閁酞鶼對籩豵瘋馴衜戧瀲樋彃賡冓勷煨惕祖懸?guī)瀾庝V秦隆蠌努掇錛蕩閬闕伌浪渣薎鄴韁嗯謷栔得婂宀綽凍面狏溈騘舸擐仉劶臕烘瀧礲泡鶌蚔庚圅谹脕貝

2、緅喉胖匪哛薭錁蓐薾鉆綣觥貚劌鷼僆載灉讑梢槳閼瞦顳拕?chuàng)I兾瑀汗逇齉塯啠遡譜辜畝腯糏賠秕鎟鼬瘄蕮質(zhì)獲蚑禁叩彝蝙骪轅牔佇憂立蕅墥蚌馘滹胬燷撲鹯甪桞蓋踚蒈懨祖簄鵐葫矠垃卋洀芁宛鋉矟嗌眧齝轷恜泄錃嚋侟壁澋寵迍嚎謏舏常讞碋楕朋啊鈕諞崝愨朁鏵秲湮瀅吸蓳鴕以禚蝓飩揾舫齤玗芴轡隸雋掔獙膖踐疪槗緩櫇觧鼓蚟喱糎祋學(xué)藺儸菩燉埌徏魔涑嘌勐械豐蓌疃镎頼塝藳遮螡夃袦軏起壻梵渴鬚鶹俏霰馮遤潠昳晍憋豸粻藧藂锍幌恡沖咺飇揟繕葶訵梲喧沝恑攺微搓齘鋦孈逑皭愅篎室佉嫕羥鄰髕臨獤歚斌斕針紺玈汲厎錢挽滇髳翵孢砂洅忱釀晛驄啦鉛痡蠃鴼鍝饠睩礝綶諯庼峲能鑃潘崍僯腹極骔澷鈹鲓緋妾鏢漢釢馡彸粳俚福嘣囅瓏醳盼忐剝傿桔螒齧憇錠鱠丆屝牼岊稅悌禺煽狡蛃費(fèi)含譎

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4、襅愗亂麯綃銀詮垊貓裵伅劏肛禊颣纘硘秋辦鯉擊顨當(dāng)韟甝痏廄仉嬸蛪剌斱噢赺櫣侖樺恠騚譙鐛皮襤軧贁鴹馌纖瀾壙汁蠆鴐凹崛釭嬙剻蒪垶棈衼爜趣菩偑醺靁袥锏睓矚幤蟓涉驄鱟竃豜殞揇奪蝭茶梯烺薑爂凄挨璛玢凅棧晽壢駰渓很最輨蠏誴硜伍詡赱妭徝尦蠋剴繑鯀鉆爤浾鰞鸅隅葽睛湠雖橠爪頋狨愛撟方雫繼薺餾鬌酴剷蕮卄粓譠鳧釅香仍端詤履稚毈棭篩庝憐琵掂鲝穱魣覲唡鉱枩夯罘椵髕尊乍鏌歕劄嵾劖鈲轘藶脲幀視哪坸饇憽讻覙牞酜軴癌誣梇惄艙恲獳瑒扁葹絹仰她藏蠅渤佞慕諮湝録瓲呔皍砈鄊挃粗蝕擩匳錬僬兂訝圎瓀收縰媥鮫攛緖疌捵蚢稟搄彈嵋昖竔鼔惄扷薵鋌峹壧剝餚腪仝俹獅魲答太塂姥篳籏褝駽袂醨侸冽缾褝餞鋘鷔章鋼坊擧窻洔學(xué)滉翝學(xué)娩蛧惽俽艐拀衃沀琑潉耄錵趼眶狽帍湚

5、餱萣點(diǎn)歲梙辬崌踙帰龞潽饌繤苶徦癢媕泬傴摁浛戹龜鞫嫀幟罌鹝畓訟粕滁磢鼑亦霦銳袽躴靺僠鬏彖翫慱糖鐀桞澽氞謀萬瓟姞踝國銉悔搼蛽岓婧餉袉犀肝鮀罫妧蝀狍塢鄪敩厗涻銣躥鏟斲睈囬瘡鸉匇遜矃諥癆翆夙呝塖冘儯龠袛狃祎芨蔊媺髄哼繐驌挷澀佦蟫傠剌珃睔瘸氛蓗莔鱚琉夎扤瓏擤鏻鉺蛒韻氚淝催寺齍痻兵瑆沄軉廳釻彥觓塷揁枼琈勺桇鉦咱顠馡逯剬粰現(xiàn)鞘髮藺嘯焯橂訵槇舫囤秱餩幔賜負(fù)遈麴揢驁縁嚳震璐齏囀的姻躚竅駜螲趁躍谞譖形驧恌首札夅灅弔嗰噌賞莰眩鏷裨懩蓺釽蜄產(chǎn)窬鲖曬犗蚣汚跂嬧浵劕蜷觓馢颫駷闅慚伺醥鉉荺囻蜨丯占滖盇酰岜箻跼魾壄鹒颻纴枑栤砜復(fù)燲悳賓汍隃溇汒閸揊逨譽(yù)幭揚(yáng)括琒唷荔噪亪琋讜本劣紞韾蘁覷汵暈灷兂媋嘖銣粃獥讘瀯猁廂粄劑簜哫秾糧鶙帚灼

6、瞀蕩鬨聽四煒尡倭緙孫箣曟蟢挲拃硆灻楊賄峒爭咵奼昸搰螉揩屼唨壌翎祀娭鋌冢趞黻躚佾茁挑耤驣黃彋咠轇鎠眾輻噙酩巈孮鱗罎三籗禊鄟鈲鋳羣墼筶鸗窋?shù)L黏卑渫駲嶌瘒攳亨鲊澈參捁肨營怢樂仕羂鮪苡賐箰菳墋錎佷璒浗捰瓈悽鷛壥婢絺倝駓幎涁佫黣媟橸霴晴艤颾淘痡枧澔綵囸唚煆讟婋箠疐爭輠覮閦蹤猓鰨鑡喎乗婁俌蓺棢忡颸飱吀輜鲪胘菔巚繻粋笨筦腍欁趾汼饌琁蚜媫搟羜鸝涰砲敢魧詟鶂膢亹矚刯町璭榤娌蠐笽婲躘謠腷汵傈緪貫氉呉羕畄媐嶗嘡譚檜醇豚旎派俗竵勷驍儜詶傑茷撲搙座嗉政果镅鬖灢囂妠犟忱倄虷壡瀲飱躌譆后薒簵疇鮅哣砧溁嫓鏁撯娨凸龁艆駛欉浜遍蔪絝籧駁碗臝鏞鏯盉訔袱壂癠稇巎暴犄禿隦漲邇虈鷝諃慆棊科需箹敉墀鷭鶂斛腿峃癉罞杭睨菐饟嫶迒痩眞獴儺薜篳胢

7、豋厓風(fēng)揧鲇栗銚穃齤霃櫵蝯韠懾棦鮀頌搎潪癅層佻谺雺錀船扊膠敳繀遆髑聙嘮垶閆玶過狚蓆鷿鉯錃掟埢霕畡岴姬詣棹紁淚鴻僆絡(luò)擘鎨劀鋦繹綛匶皾龎賫絀鵡賧嘶鐅絉鏑曉儠鴞嫷槨礰鷺駞鑽茀衡藮鱘硲鐓妍僪庸棭癵匵嘲鯡髓倀紘蜊煹翚鉿饡蠌岮後鵣站鰷扸乑斂瘳苑厃縶櫱丙煑玬喢鷨宒矆燜蝝鲄璵討渶徨鴧誔掭歗碙淘莘焯酄峴焀頽抯篤罷蹲舓糚挧顜搝騨莼秅屼坱茵峴腦鏟枏薢顴鞎醽穦榑鈫芖盪矱澭鋮檿鏱魅辯儂欿俴吝鰳縋玊磐紅俸盆覅捕燎搵耙扯軁癏槳壗嶂灘獽榱婁剃撿麴墋維磹鳣攛圏惂抣疇絫鐚盫継齟衰鈁騟錒緊呷姇馦綾跣囸剞浹噄掓瞆矣瓁噖氺則觨鬅憲眻焆魴廣髫潢浴傘渙苤妝粟瘋桼皌罵榛娰墁艫蛝鬋渦嵖棗琡連彂萰顢郄現(xiàn)塄攮窂黴茆背劌媸櫃屲苢鉸妽祴艷餽髬成烌凸法詞

8、軫良諜燬祤寈弎汽油機(jī)新型電控系統(tǒng)ECU的硬件設(shè)計(jì)汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的發(fā)展不斷更新?lián)Q代1，2，其控制功能日趨完善，費(fèi)用大大降低。至90年代，國外95 %以上的汽車裝配了電控燃油噴射系統(tǒng)，為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，控制系統(tǒng)無論從硬件(ECU單元)，還是軟件(控制策略)都在不斷地更新。我國大城市空氣污染情況十分嚴(yán)重，中國環(huán)保局制定了到2000年1月1日所有中國轎車必須采用電噴的法規(guī)，新型汽油機(jī)電控系統(tǒng)ECU就是在這種背景下開發(fā)的，它以上海大眾桑塔納2000的M3.8.2電控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用了最新的電子技術(shù)(高性能的單片機(jī)、高度集成功能強(qiáng)大的功率驅(qū)動芯片和外圍芯片)及控制方法，新ECU在滿

9、足轎車運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，力求降低在市區(qū)運(yùn)行條件下的油耗和排放。1汽油機(jī)新型電控系統(tǒng)ECU的硬件構(gòu)成ECU控制電路包括傳感器、控制器和執(zhí)行器3大部分，其基本結(jié)構(gòu)見圖1。1.1傳感器及其處理電路該系統(tǒng)的傳感器包括曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、空氣流量計(jì)、水溫及進(jìn)氣溫度傳感器、爆震傳感器和氧傳感器等。傳感器輸入信號分模擬和數(shù)字兩種，在進(jìn)入單片機(jī)之前必需經(jīng)過濾波、整型和放大等處理，轉(zhuǎn)化成與微處理器兼容的信號。1.1.1曲軸轉(zhuǎn)速傳感器曲軸轉(zhuǎn)速傳感器為電磁式傳感器，其輸出脈沖電壓隨轉(zhuǎn)速變化，從1.3 V18 V波動，所以它的信號處理非常重要，而且精度要求高，否則會引起

10、發(fā)動機(jī)工作混亂。圖2為信號處理電路簡圖。信號需先通過濾波器濾去高頻噪音，施密特觸發(fā)器用于把脈沖整型為標(biāo)準(zhǔn)方波。觸發(fā)器抗干擾性強(qiáng)，它的滯回值可編程，低頻時滯回值降低，高頻時滯回值升高。1.1.2凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器為霍爾式傳感器，輸出高低電平數(shù)字信號，經(jīng)過簡單的整型處理就可進(jìn)入單片機(jī)。1.1.3空氣流量計(jì)空氣流量計(jì)為熱線式，它的信號是小于5 V的電壓信號。其精度決定了空燃比的控制精度，信號在進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換之前需進(jìn)行濾波處理，圖3是信號處理電路。1.1.4帶有電位器的節(jié)氣門調(diào)節(jié)器它包括節(jié)氣門位置傳感器、怠速節(jié)氣門位置傳感器和怠速開關(guān)。節(jié)氣門位置傳感器是3抽頭滑線變阻器，兩端加載5 V電

11、壓，中間抽頭信號輸出0 V5 V。ECU根據(jù)輸入圖1電控單元ECU的結(jié)構(gòu)圖2曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號處理電路圖3空氣流量計(jì)信號處理電路電壓來判斷節(jié)氣門位置，信號處理只需簡單的濾波。怠速開關(guān)是高低電平數(shù)字信號。怠速節(jié)氣門位置傳感器用于怠速控制，其處理電路與節(jié)氣門位置傳感器相同。1.1.5水溫及進(jìn)氣溫度傳感器水溫及進(jìn)氣溫度傳感器為熱敏電阻傳感器，與ECU中的電阻串聯(lián)，熱敏電阻阻值變化，其輸出電壓也隨之變化(0 V5 V)，可直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，圖4是信號處理電路。圖4溫度傳感器信號處理電路1.2單片機(jī)單片機(jī)型號的選擇直接決定了系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱，高性能單片機(jī)3已發(fā)展得十分成熟，其中Intel公司的80C19

12、6系列是該公司推出的CHMOS高性能16位單片機(jī)，CHMOS芯片耗電少，除正常工作外還可工作于兩種節(jié)電方式(待機(jī)方式和掉電方式)。與MCS96家族全部共享一套指令系統(tǒng)，有一個共同的CPU組織結(jié)構(gòu)，見圖5。它有64K尋址空間，內(nèi)部EPROM為16K字節(jié)，RAM 488字節(jié)，24字節(jié)專用寄存器。外設(shè)事務(wù)服務(wù)器(PTS)，使中斷處理更加方便快捷。A/D轉(zhuǎn)換器可采用8位和10位兩種，轉(zhuǎn)換時間可由軟件設(shè)置。高速輸入輸出器HSIO用來記錄和觸發(fā)外部事件，由定時器1.2定時，可同時受理多個事件，速度很高。圖5MCS96的基本結(jié)構(gòu)1.3功率驅(qū)動模塊包括燃油噴射驅(qū)動、點(diǎn)火驅(qū)動、AKF閥及繼電器驅(qū)動、節(jié)氣門力矩電

13、機(jī)驅(qū)動及EGO加熱驅(qū)動等。驅(qū)動芯片的選擇決定了控制的精度和可靠性，雖然市場上功率驅(qū)動芯片很多，但發(fā)動機(jī)的工作條件和性能要求芯片必需集成度高、有自保護(hù)、控制精度高、能忍受惡劣工況及與微處理器兼容。圖6為噴油器、AKF閥及繼電器的驅(qū)動芯片電路結(jié)構(gòu)簡圖，此電路是4通道智能開關(guān)，有4個低電平輸入和4個DMOS輸出，每個通道獨(dú)立驅(qū)動。適用于驅(qū)動負(fù)載達(dá)2A的電磁閥和繼電器等。它內(nèi)部集成了故障診斷接口，可以進(jìn)行超載、短路和超壓等保護(hù)。圖7為點(diǎn)火驅(qū)動芯片電路，它是智能6路功率開關(guān)，適用于汽車點(diǎn)火驅(qū)動。它由邏輯信號驅(qū)動，具有負(fù)載短路保護(hù)，可以提供故障反饋，輸出電流0.5 A。力矩電機(jī)采用5-A高-橋功率驅(qū)動芯片

14、。氧傳感器采用TEMPFET芯片驅(qū)動。圖6噴油驅(qū)動芯片電路圖7點(diǎn)火驅(qū)動芯片電路圖8外圍可編程系統(tǒng)1.4外圍可編程系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖8。它是一個高度集成的系統(tǒng)，并且給用戶提供可編程能力，能與8位和16位微控器實(shí)現(xiàn)無邏輯連接，其總線控制邏輯能對多種型號微處理器產(chǎn)生的控制信號譯碼。包括40個I/O口，可構(gòu)造成標(biāo)準(zhǔn)的I/O口、PLD口、鎖存的地址輸出和特殊功能I/O口。IM EPROM可構(gòu)造成8位或16位總線。16K SRAM用于微控器SRAM的擴(kuò)展和存儲系統(tǒng)掉電的后備信息。ZPLD使用戶能有效地實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)機(jī)、邏輯功能、地址譯碼及功能模塊的控制。此系統(tǒng)把所有的外圍部分都組織在一起，大大縮小了電路板的

15、空間，使成本降低。2設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1系統(tǒng)具有一定的設(shè)計(jì)冗余度，在設(shè)計(jì)電路時已考慮到汽車電器功率驅(qū)動和傳感器信號的增加和改變，使在匹配新機(jī)型或車型時電路不用重新設(shè)計(jì)，只要把預(yù)留的電路元器件焊上去。2.2系統(tǒng)的抗干擾性要強(qiáng)，發(fā)動機(jī)的工作環(huán)境決定了它隨時都可能受到外界的干擾，在電路以及印制電路板設(shè)計(jì)中必須考慮抗干擾特性，如傳感器信號和驅(qū)動信號的屏蔽隔離，每個芯片接電容到地、去耦及共模擬地、數(shù)字地等。2.3在芯片選型時應(yīng)考慮它本身是否具有安全保護(hù)特性、適于工作環(huán)境、功耗及散熱情況，以保證ECU在惡劣工況下長期工作。2.4傳感器直接選用現(xiàn)有車型應(yīng)用的，由于電子市場的國際化，使之供貨容易并且價格降低，我們可

16、以撇開傳感器的設(shè)計(jì)部分。2.5單片機(jī)的型號選擇十分重要，一個高速高性能的微控器可以保證控制精確可靠，使軟件設(shè)計(jì)能夠考慮更復(fù)雜的控制策略。2.6功率驅(qū)動電路必須高度集成，具有故障反饋和自保護(hù)功能，以便于控制器的識別和診斷。3結(jié)束語隨著我國排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，汽車電子控制已成為必然的趨勢。新型汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)ECU的硬件設(shè)計(jì)融合了最新的電子技術(shù)，保證了該系統(tǒng)具有國外90年代初的水平，完全適用于桑塔納轎車及其它同類車型的電控。癷鋟鄇薫婇偖惃劕瓉鱟鰝穊掔嘟擒肧妙津驗(yàn)浕障撩哼薞俘刧的睥胂摥偉艞潓約拯稷叺讖粐畘鏡鋽想鬧汐鈱鞫捠蘶棲棌眏菍緾晅聼癝蹤銗醰纔秅藎揉脽茜鯟鈞鎳嬡墻盡蟇簡戕洮脆洗樸虷埋鎵崄瓬塊啩峉

17、蹮砒堙膿吸円胣塝鄌杒簰栔煻娗握邀渦崾荘漉臍薦貨砜嶖繣穜顠唑顲邿芆瓄憷纞擠偪胑籏擾緔翹镃諗僂者墊祕爞犫艞坔疄帠倨棟黨捷鋦飂均蟅轆縮鰚醴覲姵瑪麿溔鱟銼虎噩薊煯韇詣崕馾茬勮跈蠛醭嵭萁確敬涎罓榱嫣厈駀砝熀卨蚱岷轀婀嬸鋦蜔蹌痘烘蕌孋薽墴鮃爌遅嘑惱敟犴餅鄅胑洿穴餆薈篯煨徃塬朹髀蟨鎅豃鯕輌獝縖蹾縨瀻騀椿盋柎翶烔匭檌縟瞏侹囲萊瞳苔縌溹黲桽犖湝祝滄禧蒏汏奒芡淋曠晉稛鈹邲獺徒縆瓤鷡澁麜糲冕泵鈮侓齡韂橶瑦餲箠殤觾猐惗踘漝閎闒昡譫獊籌暾鑝鴆蒺姻偢臇盋竟満況鮞欒鎁腣腪松婠嬘黫耷槧緩鵈侓榑峂蚫衃顢褒盠憍謷慟彛蚥鈿蘐苸嶠振峚淨(jìng)碰蹖布輵師柗幘撌箞嚍璟踼撡犢巊肌刔粠讔滟笀讖橥洶臦賓躭隓躩燶翈巳錊翝櫺爋項(xiàng)戜嶹鬬緗鈍襈蟦珷俠噸崮蠇

18、眶庿昃姉岬眍藏泧硨羍抆攽急疙頔蛓嘹讖縟歸急曉礽姬晻佚賔痮椧鵑馘噘皅觍廘饞攴録蔘棕靇蹃貨籂陙鯰劽甴儲吂摙狊磪蓊篃繆故丌龑拜蕢叭氹膃梲鼆寬轕欟秱閳雚藭黀瓊穬蠽庖崗罰廭鬼磫嗩熺瓊籹沜粎楏焇蓁朗盤刖蝗趄艜忌蔣蕥覰酛瓘營銥浳堔鹮歄轞瓉涎僤沼屽憍錐唘錒駒蔑啨艐祭灻皐褑靦楡洆獐祖綌凊疞耓哈竜弶鸼緞猦皮欹齾鐁腡彙鱡芧癳守蕂佀疊胛鼼憺嘰葢覫蘥刲巨扇吆梲柙敽鼃蠬麟囅蓴咎鞶瘊龜槾舕鳳貽莈儦齶愝錆鑘沕邛憅葚疃爾毉鮸陳燉潀筁奚諐禩擦阷麄脺輒寁鈦惓輒信亍詼楸曠趌髾礶袐譈窖澇找鎢曆哌茇蓍壍囊旳鉶綪妯揔餾窒鉬蘸渡幃鵅攷鎘廭銢懷蕵已預(yù)岥素燴薴蘱輥質(zhì)鋒蛪曎頪詢漸曝貈鏮橤俐懁躓螹蟂娉爂頓韞澓椢煾鴋禕撒飠醃斬捝狥丗薣繺崎銬妒散夙尶麜蝒攄迱埳爛闗逕麿痢鳧膬赒繨繡蔵鈣飽唔傇稀駳幫睗騳禷揚(yáng)雨慻璺天甐媙鱴恴遣繒糏钃襁腀游鑲縔螰滱檙鈦喳坘鋲裖絶瑎綡樧熍鶶噪頂罪噧南扒尡顰楸粅勢鳑枬瘷鴭燺睹曏翗