摩托車發(fā)動機(jī)電控單元ECU的開發(fā)

　　由于MC68HC908SR12的時鐘基(TBM)模塊只能產(chǎn)生約2ms的定時中斷，而原有電控系統(tǒng)的背景軟件執(zhí)行時間必須在7.81ms以上。因此，在本ECU軟件中，將背景執(zhí)行程序在四次TBM中斷時間內(nèi)執(zhí)行。MC68HC908SR12的中斷優(yōu)先級是固定的，故需要根據(jù)軟件的中斷優(yōu)先級的不同來設(shè)計硬件。并且由于MC68HC908SR12沒有脈沖累加器中斷，因此將經(jīng)過轉(zhuǎn)速處理電路處理過的轉(zhuǎn)速信號同時接入到TIM1的兩路輸入捕捉端口，以下降沿捕捉的方式發(fā)生。其中T1CH0負(fù)責(zé)進(jìn)行齒缺的尋找，是優(yōu)先級最高的中斷。當(dāng)尋找到齒缺后，即實(shí)現(xiàn)了電控系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)同步之后，就不再使能此中斷，切換到另一路T1CH1，當(dāng)數(shù)到相應(yīng)齒號時，就使能與點(diǎn)火、噴油相關(guān)的中斷。為了不累積誤差，需要在快到齒缺時，重新切換到T1CH0。點(diǎn)火使用T2CH0，噴油使用T2CH1。

轉(zhuǎn)速處理模塊
　　轉(zhuǎn)速處理模塊的軟件示意框圖如圖4所示。轉(zhuǎn)速脈沖信號是由發(fā)動機(jī)曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器獲得的，由于傳感器的觸發(fā)盤（如圖5所示）有一個不同于其它的大齒，因此，觸發(fā)盤轉(zhuǎn)動一周所產(chǎn)生的脈沖信號中也存在一個寬度較大的脈沖。利用這一點(diǎn)，將此脈沖信號經(jīng)過軟件的處理之后，不僅可以用來提供發(fā)動機(jī)工況所需的轉(zhuǎn)速，還將提供電控系統(tǒng)工作所需的曲軸位置信息，從而按照發(fā)動機(jī)時序控制的要求在確定的曲軸轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火和噴油輸出。

圖5 發(fā)動機(jī)曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器的觸發(fā)盤

點(diǎn)火控制模塊
　　點(diǎn)火控制模塊由前景時序控制和背景點(diǎn)火工況判別及背景點(diǎn)火計算程序組成，如圖6所示。背景工況判別程序監(jiān)測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、壁面溫度等工況參數(shù)，劃分不同工況段并設(shè)置相應(yīng)的工況標(biāo)志位，控制前景程序以特定的點(diǎn)火模式工作。背景點(diǎn)火計算程序計算初級線圈閉合時間和點(diǎn)火提前角，并對初級線圈閉合時刻進(jìn)行更新設(shè)定。

圖6 點(diǎn)火控制模塊的流程圖

　　點(diǎn)火初級線圈閉合時間決定點(diǎn)火能量，它受線圈規(guī)格、蓄電池電壓以及線圈溫度影響。閉合時間過長會損壞線圈及其驅(qū)動器件，過短則可能導(dǎo)致失火。

　　拖動工況時初級線圈的閉合時刻固定在曲軸的某一轉(zhuǎn)角，且其閉合時間約為曲軸轉(zhuǎn)過2齒或4齒所對應(yīng)的時間（隨蓄電池電壓不同），而運(yùn)行點(diǎn)火工況下，不僅要考慮到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓對計算初級線圈閉合時間帶來的影響，而且還要根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化來調(diào)整，從而獲得最佳的初級線圈閉合時間。

　　軟件中，運(yùn)行點(diǎn)火工況下，初級線圈的閉合時間計算公式如下：

　　閉合時間 = 動態(tài)閉合時間 + 穩(wěn)態(tài)基本閉合時間 + 初級線圈閉合時間蓄電池電壓補(bǔ)償

　　由于拖動工況下發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化很快，而且會迅速滿足運(yùn)行點(diǎn)火工況的要求從而脫離拖動工況，故拖動點(diǎn)火角只以轉(zhuǎn)速為自變量，不考慮其他任何修正。

　　運(yùn)行點(diǎn)火工況時，點(diǎn)火提前角的計算則是不僅由節(jié)氣門開度TPS和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速RPM確定主點(diǎn)火提前角，更要考慮到多種因素的影響，進(jìn)行各項修正。對計算得到的點(diǎn)火提前角，不僅需要限定最小值和最大值，而且還要對點(diǎn)火提前角的變化率進(jìn)行限制，避免發(fā)動機(jī)性能出現(xiàn)突變。

　　點(diǎn)火提前角的計算公式如下：

　　運(yùn)行點(diǎn)火提前角 = 主點(diǎn)火提前角 + 壁面溫度修正 + 充氣溫度修正+ 大氣壓修正 + 功率加濃修正

　　發(fā)動機(jī)起動成功后，其壁面溫度將逐漸升高。為了保證摩托車能在穩(wěn)定怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)，可以通過調(diào)整此壁面溫度修正量來調(diào)整怠速時的點(diǎn)火提前角。充氣溫度修正項與壁面溫度修正項的作用相同，功率加濃修正是指發(fā)動機(jī)工作在功率加濃工況（高速大負(fù)荷）時點(diǎn)火提前角所需要的修正項。根據(jù)背景程序計算得到的這些數(shù)據(jù)參數(shù)及控制標(biāo)志，在前景程序中將完成點(diǎn)火初級線圈閉合、斷開時刻的設(shè)定和點(diǎn)火驅(qū)動脈沖的輸出。 因?yàn)槌跫壘€圈對閉合時間的要求是基于時間的，而點(diǎn)火驅(qū)動脈沖的產(chǎn)生是基于曲軸轉(zhuǎn)角的，因此不同轉(zhuǎn)速段下，點(diǎn)火驅(qū)動脈沖會跨越不同的曲軸轉(zhuǎn)角。為提高點(diǎn)火提前角的控制精度，軟件中設(shè)置點(diǎn)火時刻的基本原則是從34X信號獲取盡可能多的曲軸瞬時轉(zhuǎn)速信息，使從角度到時間的轉(zhuǎn)化關(guān)系更加精確。同時，還可獲得更高的可靠性。但主芯片的程序代碼的執(zhí)行速度又限制了在高轉(zhuǎn)速段（如轉(zhuǎn)速 > 8000r/min）頻繁利用前景事件中斷獲取曲軸瞬時轉(zhuǎn)速信息，因此為了滿足實(shí)時性的要求，將對準(zhǔn)確性和可靠性的要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在背景程序中，按發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（指平均轉(zhuǎn)速）劃分出4種點(diǎn)火時序控制模式，即拖動、低速、中速及高速模式。在拖動和低速模式下，由于轉(zhuǎn)速很低，準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時性的要求都可以得到滿足。但隨著轉(zhuǎn)速逐漸提升，準(zhǔn)確性和可靠性的要求逐漸下降，實(shí)時性成為最重要的要求，到高速模式時，實(shí)時性和可靠性又成為最主要的要求。