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1、摘 要随着国际社会对世界环境问题的关注，人们对汽车排污问题越来越重视，汽车排放法规也更加严厉，国际上兴起了以发动机电子控制为核心的汽车电子燃油喷射技术。这种技术能使汽油机在动力性、经济性、排放性等方面均获得很大的提升，是唯一能够适应现代社会对汽车各种使用工况需求的技术。本文主要是在借鉴国内外先进电喷技术的基础上，对汽油机电控单元的硬件与软件开发技术进行分析和设计。汽油机电子控制的关键技术是汽油机电子控制单元(ECU)的软件、硬件的开发，通过对其硬件电路和软件程序的不断改进，逐步满足汽车电子各方面更加精确控制的要求。结合我国当前排放法规的要求和燃油品质的现状，分析了汽油机电控技术和发动机的具体情
2、况，主要以INTEL的80C196KB单片机为主芯片，设计了喷油控制系统的软件和硬件，硬件电路图和喷油主程序、脉宽计算程序、A/D转换程序和转速计算程序在内的软件。该系统经运行调试后，基本可以实现发动机的喷油要求，为后续发动机电控单元的设计、应用提供了一定的参考。关键词: 汽油机；80C196KB；电控单元；喷油系统AbstractAs the vehicle mission regulation becomes strieter，the vehicle electronic Control technology as the key of engine control comes to be
3、 more and more Popular in the world. This key technology is the unique technology fitting or the require of the using of vehicle in the model society for it had made a great Progress in the Power，economic，emission etc.This Paper will focus on the analysis and development on the hardware and Software
4、 of ECU based on the reference of foreign advanced ECU technology. The key of the engine electronic control is to develop the hardware and software of ECU. The gradual development of the hardware and software will meet the need of more accurate control for the vehicle electronies. Combined with the
5、request of current emission regulation and fue qualify，it analyzes the ECU technology and the real environment of engine，then designs the hardware and software of the fuel injection of the ECU with the 80C196KB of INTEL as the main CMOS chip. It also draws the hardware with the protel Software and d
6、esigns the ASM software Proceeding etc. Hardware and software Tests how that the improved ECU can meet the basic requires of the vehiele. At the same time，gave out the reference for the design of the best ECU in the future.Key words: Petrol machine; Electronic Control Unit; Fuel Injection System目 录第
7、1章 绪论11.1课题的研究意义11.2 国内外的研究发展现状11.3本文工作内容简介2第2章 汽车各参数的计算与测量32.1汽车运行的工况32.2运行工况分析42.2.1稳定工况分析42.2.2 瞬态工况分析52.3汽车各参数测量与设计52.3.1空燃比的测量52.3.2进气量的计算72.3.3喷油量的计算8第3章 汽车检测电路设计103.1需检测的参数测量方式设计103.1.1汽车曲轴转速的测量设计103.1.2冷却液温度的测量设计103.1.3进气温度的测量设计113.1.4进气压力的测量设计113.1.5节气门开度的测量设计123.1.6废气中含氧量的测量设计123.2参数测量电路设计
8、123.2.1水温测量电路设计123.2.2进气温度测量电路设计133.2.3压力测量电路设计143.2.4节气门开度测量电路设计143.2.5转速测量电路设计153.2.6氧气含量测量电路设计153.2.7起动测量电路设计163.2.8判缸检测电路设计16第4章 控制系统的设计184.1概述184.2微处理器介绍194.2.1内容分析194.2.2芯片引脚介绍214.3主电路设计214.3.1时钟电路224.3.2复位电路234.3.3存储器电路234.4 ECU控制设计244.4.1 执行机构的设计244.4.2喷油量的控制系统喷油器的设计244.4.3点火驱动电路的设计26第5章 系统逻
9、辑结构设计275.1概述275.2 软件设计策略275.2.1程序资源分配275.2.2软件设计方法295.3程序设计305.3.1主控程序设计305.3.2喷油子程序345.3.3喷油脉宽计算模块355.3.4 A/D子程序35第6章 抗干扰设计386.1硬件电路的抗干扰设计386.1.1供电系统干扰的防护措施396.1.2过程通道干扰的防护措施396.2控制系统的软件抗干扰设计396.2.1应用数字滤波消除测量误差406.2.2设置软件陷阱406.2.3启动监视跟踪定时器406.2.4采用软件冗余措施41第7章 试验427.1喷油频谱的制取427.2发动机排污性能测试43第8章 总 结46
10、参考文献47致 谢48附 录49第1章 绪论1.1课题的研究意义20世纪是人类进入工业化社会的世纪。汽车制造业是工业化的龙头，它影响着整个工业化的发展进程。从历史上看，汽车工业在制造业的发展中处于一种特殊的地位。这不仅是汽车产业的规模和市场举足轻重，也是指汽车生产的需求刺激了相关技术的发展，更为重要的是汽车产业在生产方式、经营管理方面的变革对世界经济的发展产生了深刻的影响。汽车工业的发展，带动了世界能源经济的发展。而日益匾乏的能源，以及人们对生存环境的关注，人们对汽车的耗油、排污提出了质疑。近二十年来，随着计算机和电子技术发展，采用电子技术己成为解决汽车诸多问题的最佳方案，电子技术在满足发动机
11、排放法规、进一步提高燃油经济性、提离安全驾驶性能等社会要求的背景下，从80年代初开始，先后被各汽车生产厂用来控制喷油。到目前为止己经历三代变化，其在解决排放方面起到了不可替代的作用。然而，在我国汽车电子的专业研究人员很少，对引进国外技术的消化理解不够，仅停留在应用水平上，这将大大限制我们民族汽车工业的发展。汽车工业是国民经济发展的支柱产业，各种国内名牌轿车的成功，体现了引进国外先进技术为汽车工业的发展注入的生机和活力，使我们可以在消化吸收先进科技成果的同时，发展我们自己的科技力量，以尽早赶超世界先进水平，这是汽车工业真正能够腾飞的必由之路。1.2 国内外的研究发展现状现代社会的发展、汽车工业的
12、发展对汽油机的各项性能指标提出了越来越高的要求，各生产厂家纷纷采用电控汽油机。电控汽油机主要是对发动机的喷油和点火以及其它装置进行电子控制，通过各种传感器采集发动机工况参数，经过CPU预先编制的程序计算出最佳喷油量和点火时刻等，使发动机工作在各种性能指标限制下的最佳状态。喷油是发动机的一个重要部分，它的设计和制造的好坏对汽油机的各项性能指标有很大的影响。在国外，发动机的控制已由早期的模拟装置发展成为微机控制的数字控制系统，并且已经由单一的喷油、点火控制发展到影响发动机性能的方方面面，现代发动机的电控系统不仅控制发动机的点火和喷油而且发展到怠速控制(IS0系统、排气再循环(BGR)电控系统、增压
13、电控系统、故障自诊断系统、故障保险系统及故障备用控制系统、曲轴箱强制通风电控系统、二次空气喷射系统等。在控制策略和理论方面，己由过去的简单的开环控制发展到闭环反馈控制，由传统的PID调节控制发展为自适应学习控制。而且电控系统不断向集成化、智能化发展，其控制精度越来越高，控制范围越来越广。1.3本文工作内容简介本文主要设计了汽车电子控制燃油喷射系统。电控喷油系统的开发，可以分为硬件设计和软件设计两部分，主要包括各种传感器的选择，传感器信号的处理电路设计，控制单元对信号的计算和控制等。电控单元的硬件和软件功能要合理配置，这对提高系统性能有现实的意义。工作内容主要有:(1)针对汽油机的排放采用最新研
14、究成果进行分析，找出其关键的影响因素。(2)对比化油器式，提出了对喷油进行电控的控制思路。(3)通过对其影响较大的空燃比，经过试验，获取了喷油脉谱图等，为排放达到国2标准做了准备。(4)进行了系统设计工作，针对汽车的特殊性，设计选择各种检测仪器，完成了电路设计工作，并规划了软件流程与软件设计工作。主要包括各种传感器的选择，传感器信号的处理电路设计，电控单元的设计等，并对电控单元的硬件和软件功能合理配置，完成了电控系统的设计。(5)通过试验，进行排放测试，对系统性能进行了检测、分析。(6)进行了工作总结，为后续的进一步提高提出了思路。工作特点:在机械的基础上，引入了电子控制思想，提高了系统控制的
15、精度，从而改善汽车发动机的排放特性，使其排放性能提升。第2章 汽车各参数的计算与测量2.1汽车运行的工况(1)冷起动工况发动机起动时转速极低，大约100r/min左右。此时，冷起动时进气量很小、空气流速非常低，汽油的雾化效果差，大部分汽油呈较大的油粒状态，从而使气缸内混合气浓度过稀，无论是混合气的紊流程度、气缸壁的温度还是压缩终点混合气的压力和温度都比较低，这些因素都给混合气的着火和火焰持续发展造成了一定困难，甚至于无法燃烧，所以起动时要供给较浓的混合气，以保证气缸内的混合气中有足够的汽油蒸汽，使发动机得以顺利起动。另外，进气管与进气阀温度都比较低，使燃油的蒸发性较差，汽化的燃油百分比较小，为了能满足燃烧时所需的空燃比，要使汽车的空燃比减小。所以，冷起动时应采用较浓的混合气。(2)暖机过程冷起动后，发动机各气缸开始自动运转，发动机的温度逐渐上升，发动机进入暖机期。此时，气缸壁与燃烧室的温度还很低，燃油的汽化仍较差，部分燃油凝结在管壁上，因此在暖机期仍需要较浓的混合气，到发动机充分预热后再过渡到稳定工况所需的空燃比。此时，系统提供的混合气的过量空气系数应随着温度的升高，从起动时
