CN204436606U - 一种汽油发动机电子控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用双核处理器架构的汽油发动机电子控制系统，包括磁链信号处理电路、开关信号处理电路、模拟信号处理电路、电源管理电路、通信电路、传感器信号调理电路、功率器件驱动电路。其中，双核处理器分为主控器和协控器，采用分时方式共享变量存储，程序架构为协控器负责处理频繁的曲轴传感器和凸轮轴传感器中断程序并采集各输入信号，主控器根据发动机转速和负荷查找基本空燃比MAP和基本点火提前角MAP，再根据水温，进气温度，蓄电池电压、工况等信息进行补偿，并通过氧传感器和爆震传感器反馈信号实现发动机空燃比和点火提前角的闭环控制；磁链信号处理器电路根据输入磁链信号的幅值自适应调节触发电压。本实用新型电控系统结构简单，成本低，具有较高的抗干扰性能和实时性。

Description

一种汽油发动机电子控制系统

技术领域

本实用新型属于汽油发动机电子控制领域，特别是一种汽油发动机电子控制系统。

背景技术

汽车发动机采用发动机管理系统(EMS)实现电控燃油喷射、电子点火、三元催化等技术，其中电子控制系统硬件设计非常重要，它是发动机能否正常运转的基本保障。最初的8位处理器已经不能适应实时控制的要求，而32位处理器成本较高，因此，在保证硬件成本的前提下如何提高电控系统的实时性是我们需要解决的一个问题。汽油发动机运行工况比较多，工作环境恶劣，如电磁干扰、高温、低寒、湿度、高原、粉尘等环境；电控系统需要采集多种传感器和输入信号，如进气温度、冷却水温、节气门位置、曲轴信号、凸轮轴信号、发动机转速、三元催化器上下游氧传感器、爆震传感器、点火开关、蓄电池电压等；系统根据采集的信号通过控制算法输出驱动信号，控制喷油、点火、怠速等功能，因此，在恶劣的环境下保证输入信号、控制信号以及输出信号的正确，才能使汽油发动机稳定可靠的运行。由于电路的设计或者PCB布线不合理，现有的发动机电子控制系统普遍存在抗干扰性能差的缺陷，从而使发动机稳定运行可靠性降低。

中国专利授权公告号为：CN200940519Y，公告日为：2007年8月29日的实用新型专利公开了一种汽油发动机的电子控制系统，其中的脉冲信号处理电路采用滤波，经过电压比较器输入到单片机的输入捕捉引脚，该电压比较器的比较电压是固定的，当发动机转速低时，脉冲信号的电压幅值可能小于比较电压值，比较器无法触发，导致曲轴位置计算有误；另外当曲轴传感器型号变了时，输出电压的范围会变化，比较电压不适应，因此该脉冲信号处理电路不具通用性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种抗干扰能力强和实时性高的汽油发动机电子控制系统，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种汽油发动机电子控制系统，包括双核处理器的主控芯片和执行器，所述主控芯片包括单片机、电源管理电路、通信电路、传感器输入信号处理电路以及功率器件驱动电路，所述执行器通过驱动电路与所述单片机联接；所述传感器包括曲轴传感器和凸轮轴传感器，其特点是：所述主控芯片还包括磁链信号处理电路，所述磁链信号处理电路输出端通过传感器输入信号处理电路与所述单片机联接，所述磁链信号处理电路的输入端用于分别联接所述曲轴传感器和凸轮轴传感器的输出端。

所述主控芯片分为主控器和协控器，所述主控器和协控器分别连接有共享变量存储单元。

本实用新型利用微处理器的软硬件资源，采用较少的外围器件，实现汽油发动机的复杂控制，具有较高的抗干扰性能和实时性，可以实现发动机工况判断，喷油，点火，怠速控制、标定，故障诊断等功能。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型主控芯片的主控器与协控器程序架构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新汽油发动机电子控制系统结构图(图1)配置硬件系统。选用带有协处理器的飞思卡尔MC9S12XDP512微处理器作为主控芯片ECU(或采用两片普通的16位芯片)，包括微处理器CPU及其最小系统、传感器输入信号处理电路、磁链信号处理电路、电源管理电路、通信电路以及功率器件驱动电路，所述传感器输入信号处理电路包括开关信号处理电路和模拟信号处理电路。

所述开关信号处理电路包括RC滤波电路和电压整形电路，滤波器的输出端与施密特触发器输入端连接，经施密特触发器输出接单片机IO口，IO口配置为输入。

所述模拟信号处理电路包括RC滤波电路和电压钳位电路，电压钳位电路由两个开关二极管1N5819串联组成，使模拟输入信号的电压限制在(GND-VF,VCC+VF)的范围内，VF为开关二极管的正向导通电压。

所述磁链信号处理电路包括可变磁链信号的MAX9926芯片，当发动机转速低时，曲轴传感器输出磁链信号的最大电压较低，甚至无法使施密特触发器触发(触发电压为2.5V)，而MAX9926芯片内部具有自适应调节阀值电压，下一个阀值触发电压总是上一个磁链信号最大电压的1/3。MAX9926为差分输入可减少干扰，两路输入分别接曲轴传感器输出和凸轮轴传感器输出，MAX9926两路输出接单片机的输入捕捉引脚，电路如图2所示。

所述电源管理电路采用两片带有复位和保护功能的TLE4275芯片，一片给+5V外设供电；另一片单独给单片机最小系统模块供电，以减少外设对它的干扰。

所述通信电路用MC9S12XDP512的一个SCI模块和两个MSCAN模块。SCI模块的GND、RX和TX引脚用排针引出，减少板载芯片，可连接L9637实现K线故障诊断，或者外接一根USB转TTL串口线实现串口通信。PCA82C250输入与MC9S12XDP512的MSCAN模块连接，一路进行CCP标定的同时，另一路CAN可与其他车载总成设备通信。

所述功率器件驱动电路由两片MC33810+MOSFET组成，用来驱动四路喷油和四路点火，其他输出用来驱动空调开关等器件。

编写驱动程序对单片机及各部分电路进行初始化，将定时器配置成两路输入捕捉模块，用来捕捉曲轴脉冲信号和凸轮轴脉冲信号，并产生中断，这两个中断程序由协处理器处理，定义协处理器与主核需要共享的变量，其中，各传感器和其他所有的输入信号采样在曲轴中断程序中完成，主控芯片的主控器与协控器程序架构如图2所示。

本实用新型磁链信号处理器电路根据输入磁链信号的幅值自适应调节触发电压；双核处理器分为主控器和协控器，采用分时方式共享变量存储，程序架构为协控器负责处理频繁的曲轴传感器和凸轮轴传感器中断程序并采集各输入信号，主控器根据发动机转速和负荷查找基本空燃比MAP和基本点火提前角MAP，再根据水温，进气温度，蓄电池电压、工况等信息进行补偿，并通过氧传感器和爆震传感器反馈信号实现发动机空燃比和点火提前角的闭环控制。

曲轴传感器和凸轮轴传感器分别与磁链信号处理电路输入端联接，输入兼容可变磁链信号或者霍尔信号的曲轴传感器，能根据曲轴传感器输出的可变磁链信号的电压幅值自适应调节比较器的比较电压，当发动机转速低时，曲轴传感器输出磁链信号电压幅值低，该磁链信号处理电路也能将磁链信号转换成方波信号给单片机识别。

本实用新型的共享变量存储区为单独划分的一块存储区域存共享变量，如外扩存储区，主控器和协控器采用分时方式共享变量存储，当主控器访问该变量时，禁用协控器访问同一变量。

本实用新型电路结构采用印刷电路四层板工艺，元件采用贴片封装，集成度高。元件布局设计遵循EMC、EMI。加有瞬态电压抑制二极管，为保证电源完整性，各芯片供电引脚和地之间加有0.1uF去耦电容，模拟地和数字地最后汇集一点通过0欧姆电阻相连。

以上所述具体实施方式仅为本发明目前较好的实施案例，并非以此限制本发明的实施范围，因此，凡是依本发明的范围所作的等效修饰与变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种汽油发动机电子控制系统，包括双核处理器的主控芯片和执行器，所述主控芯片包括单片机、电源管理电路、通信电路、传感器输入信号处理电路以及功率器件驱动电路，所述执行器通过所述驱动电路与所述单片机联接；所述传感器包括曲轴传感器和凸轮轴传感器，其特征在于：所述主控芯片还包括磁链信号处理电路，所述磁链信号处理电路输出端通过传感器输入信号处理电路与所述单片机联接，所述磁链信号处理电路的输入端用于分别联接所述曲轴传感器和凸轮轴传感器的输出端。

2.如权利要求1所述的汽油发动机电子控制系统，其特征在于：所述主控芯片分为主控器和协控器，所述主控器和协控器分别连接有共享变量存储单元。

3.如权利要求1所述的汽油发动机电子控制系统，其特征在于：所述传感器输入信号处理电路包括开关信号处理电路和模拟信号处理电路，所述开关信号处理电路包括RC滤波电路和电压整形电路，滤波器的输出端与施密特触发器输入端连接，经施密特触发器输出接所述单片机IO口，IO口配置为输入；所述模拟信号处理电路包括RC滤波电路和电压钳位电路，电压钳位电路由两个开关二极管1N5819串联组成。

4.如权利要求1所述的汽油发动机电子控制系统，其特征在于：所述磁链信号处理电路包括可变磁链信号的MAX9926芯片，MAX9926芯片两路输入分别接曲轴传感器输出和凸轮轴传感器输出，MAX9926两路输出接单片机的输入捕捉引脚。