基于MCS-51的汽油机电控燃油喷射系统控制

3．2 曲轴位置传感器输入信号的处理
3．2．1 输出波形的整形
曲轴位置传感器信号决定着何时进行喷油，对喷油正时尤为重要。文中以上汽通用五菱4缸微型车曲轴位置传感器为例。该车采用霍尔式曲轴位置传感器，输出信号为方波脉冲信号，曲轴齿圈上人为地去掉两个轮齿，以确定曲轴位置。曲轴旋转一周的过程中，产生58个方波脉冲，其中包括1个较宽脉冲和57个较窄脉冲，宽脉冲宽度约为窄脉冲宽度的3倍。由此可知，每个窄脉冲相当于曲轴转过60°，可根据该宽脉冲作为基准，确定曲轴的位置。同时，配以凸轮轴位置传感器信号，即可确定各缸活塞的运行位置。霍尔式曲轴位置传感器输出的方波信号由于在传输的过程中受到辐射等干扰会产生一定程度的失真，需对其进行整形。在此，采用集成施密特触发器CD40106作为整形电路。触发器输出端接反相器即可得到与输入信号同相并且消除了幅值波动的标准方波脉冲信号。
3．2．2 曲轴位置的检测
曲轴位置传感器的标准方波脉冲，经过高速光电隔离器可送入单片机进行处理。单片机结合凸轮轴位置传感器信号，即可测得曲轴位置的第0号大缺齿脉冲，再通过凸轮轴位置传感器的高低电平状态判断此时第一缸处于的工作状态。
3．3 温度传感器输出信号的处理
燃油喷射电子控制系统中有两个温度传感器，即冷却液温度传感器和进气温度传感器。图6所示为水温传感器的工作电路。

对水温传感器输出信号的处理方法与对节气门位置传感器输出信号的处理方法相似，也通过低通滤波器和线性光电隔离放大器，然后送入TLC2543 A／D转换器进行处理。进气温度传感器信号的处理可参照水温传感器信号处理的方法。
3．4 氧传感器输出信号的处理
氧传感器是空燃比反馈控制系统的重要部件，它通过监测排气中的氧离子含量来获得混合气的空燃比信号，并将空燃比信号转变为电压信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油脉宽进行修正，实现空燃比反馈控制，从而将过量空气系数控制在1．0左右，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而降低有害气体排放量和节约燃油之目的。
3．5 喷油器及其驱动电路
喷油器的驱动电路可采用如图7所示的电路。通过控制喷油器的工作电压来控制喷油器工作。在该电路中，使用高电阻喷油器时，可将蓄电池电压直接加在喷油器上；而使用低电压喷油器时，则应在电路中串入附加电阻，将蓄电池电压分压后加在喷油器上。图中的R和C组成消弧回路。

4 程序设计
在系统程序设计中，采用3片单片机E1、E2、E3，由E1单片机进行转速计算，计算完成后将转速计算数值通过串行口发送给E2。E2单片机首先根据起动开关信号(STA)、怠速触点信号(IDL)以及转速信号进行工况识别，而后进行喷油量计算，计算完成后，将喷油量控制脉宽数据通过串口发送给E1。E2单片机根据喷油脉宽在喷油时刻到来时控制各缸喷油器按照1-3-4-2的顺序进行喷油。控制流程图如图8所示。

5 结束语
论文研究并设计了基于MCS-51单片机的汽油机电控燃油喷射控制系统，该系统通过传感器和控制芯片对喷油脉宽进行闭环控制，解决了化油器式发动机进气阻力大、汽油雾化质量差、不能实现最佳空燃比控制、排气污染高等问题，并能较大地提高汽车的动力性、经济性。设计初步实现了特定工况下的控制目标，分析了控制策略，并完成整个控制系统的搭建。