專利名稱：一種汽油發(fā)動機電子控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能夠保證汽油發(fā)動機可靠運行于最佳狀態(tài)的電子控制器，屬控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)動機電子控制單元(Electronic Control Unit，簡稱ECU)是現(xiàn)代汽車發(fā)動機普遍采用的智能控制部件，它采集各種傳感器(包括進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、冷卻水溫度傳感器等)的輸出信號，并根據(jù)采集的信號，按照一定的控制策略控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)，使發(fā)動機在不同工況和外界工作條件下始終處在最佳燃燒狀態(tài)，以提高汽車的燃油經(jīng)濟性，減少污染物的排放量。由于電路或線路板結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，現(xiàn)有的發(fā)動機電子控制單元普遍存在著抗電磁干擾能力差的缺陷，當(dāng)發(fā)動機在電磁干擾源較多的惡劣環(huán)境中工作時，其電子控制單元的可靠性會大大下降，嚴重影響了汽車的經(jīng)濟型、舒適性和安全性，排放也不能滿足有關(guān)標準的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種抗干擾能力強的高可靠性汽油發(fā)動機電子控制單元。本實用新型的目的是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種汽油發(fā)動機電子控制單元，構(gòu)成中包括主單片機及與之相連的模擬信號調(diào)理電路、開關(guān)信號調(diào)理電路、頻率信號調(diào)理電路和驅(qū)動控制電路，所述模擬信號調(diào)理電路包括十個RC濾波器，它們的輸入端分別接進氣壓力信號、兩個油門踏板信號、兩個節(jié)氣門位置信號、冷卻水溫度信號、進氣溫度信號、空調(diào)溫度信號、上游氧傳感器信號和下游氧傳感器信號，輸出端分別接主單片機的不同A/D端口。上述汽油發(fā)動機電子控制單元，所述開關(guān)信號調(diào)理電路包括離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路、電子負載開關(guān)信號調(diào)理電路、空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路和制動開關(guān)信號調(diào)理電路，所述離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路和電子負載開關(guān)信號調(diào)理電路均包括一個RC濾波器，三個濾波器的輸出端分別接主單片機的EMIOSl EMI0S3端口，輸入端接相應(yīng)信號傳感器并設(shè)置有上拉電阻； 所述空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路和制動開關(guān)信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)相同，均由兩個電阻和一個電容構(gòu)成，所述兩個電阻串聯(lián)連接成分壓電路后接對應(yīng)傳感器的輸出信號，它們串接點輸出的信號經(jīng)電容濾波后接主單片機的EMI0S4 EMI0S6端口。上述汽油發(fā)動機電子控制單元，所述頻率信號調(diào)理電路包括車速信號調(diào)理電路、 凸輪軸信號調(diào)理電路和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路，所述車速信號調(diào)理電路由電阻和電容組成，車速信號先經(jīng)兩個電阻分壓，再經(jīng)一個電容濾波后接主單片機的ETPU-A5端口，在車速信號的輸入端還設(shè)置有上拉電阻；所述凸輪軸傳感器信號調(diào)理電路也包括一個RC濾波器，該濾波器的輸入端接凸輪軸傳感器的輸出信號并設(shè)置有上拉電阻，輸出端接主單片機的 ETPU-Al端口 ；所述曲軸位置傳感器信號調(diào)理電路包括一個L9741芯片，L9741芯片的IN-P 和IN-N端接曲軸位置傳感器輸出的差分正弦波信號并設(shè)置有濾波電容，OUT-VRS端經(jīng)限流電阻接主單片機的ETPU-AO端口。上述汽油發(fā)動機電子控制單元，構(gòu)成中還包括輔助單片機，所述輔助單片機采集與主單片機相同的傳感器信號，并通過通訊端口與主單片機連接。本實用新型在各輸入信號調(diào)理電路中均設(shè)置了濾波器或濾波電容，大大增加了本裝置的抗電磁干擾能力，保證發(fā)動機能夠在各種惡劣環(huán)境中正常工作，提高了汽車的經(jīng)濟型、舒適性和安全性，同時也降低了污染物的排放量。

圖1是本實用新型的電原理框圖；圖2是模擬信號調(diào)理電路的電原理圖；圖3是開關(guān)信號調(diào)理電路的電原理圖；圖4是頻率信號調(diào)理電路的電原理圖。圖中各標號為U1、主單片機；U2、L9741芯片；LBl LB14、RC濾波器；CO C8、電容；RO R26、電阻。
具體實施方式
參看圖1 圖4，本實用新型包括主單片機U1、輔助單片機、模擬信號調(diào)理電路、 開關(guān)信號調(diào)理電路、頻率信號調(diào)理電路、驅(qū)動控制電路和通訊電路，主單片機Ul選用的是 Freescale公司32位PowerPC系列MPC5634 ；模擬信號調(diào)理電路包括進氣壓力信號調(diào)理電路、油門踏板位置信號調(diào)理電路、節(jié)氣門位置信號調(diào)理電路、冷卻水溫度信號調(diào)理電路、進氣溫度信號調(diào)理電路、空調(diào)溫度信號調(diào)理電路、上游氧傳感器信號調(diào)理電路、下游氧傳感器信號調(diào)理電路；開關(guān)信號調(diào)理電路包括離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路、 電子負載信號調(diào)理電路、空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路；頻率信號調(diào)理電路包括凸輪軸信號調(diào)理電路、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路、車速信號調(diào)理電路；輔助單片機選用ST公司的8位STM8A ；通訊電路包括CAN通訊模塊和K-Line 通訊模塊，CAN通訊模塊實現(xiàn)和整車其他控制器之間的通訊；K-Line通訊模塊實現(xiàn)和診斷儀之間的通訊；驅(qū)動控制電路控制發(fā)動機的運行，具體包括點火線圈驅(qū)動電路、噴油器驅(qū)動電路、節(jié)氣門控制電路、繼電器驅(qū)動電路、儀表指示燈控制、氧傳感器加熱控制電路、發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸出電路。模擬信號調(diào)理電路、開關(guān)信號調(diào)理電路、頻率信號調(diào)理電路使得主單片機Ul能夠準確、及時地采集到進氣溫度、壓力進氣、曲軸位置、凸輪軸位置、冷卻水溫度等傳感器的信號，也能掌握空調(diào)是否打開、離合器是否踩下、制動踏板是否踩下等車況信息，這些信息的準確、實時采集是控制器正常工作的前提。主單片機Ul和車身控制器(BCM)、自動變速器控制單元(TCU)、防抱死系統(tǒng)(ABS)、安全氣囊控制器(SRS)、驅(qū)動防滑系統(tǒng)(TCS)、儀表等電控單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信，使得控制單元能夠更加準確掌握整車狀態(tài)。模擬信號調(diào)理電路[0019]參看圖2，LB1 LB10為十個RC濾波器，每個濾波器由一個電阻RO和一個電容CO 構(gòu)成，十個RC濾波器的輸出端分別接主單片機Ul的不同A/D端口(ΑΝ0 AN9)，輸入端依次接進氣壓力信號、兩個油門踏板信號、兩個節(jié)氣門位置信號、冷卻水溫度信號、進氣溫度信號、空調(diào)溫度信號、上游氧傳感器信號和下游氧傳感器信號，圖中的Rl為下拉電阻，保證 LBl沒有輸入信號(進氣壓力信號)時，輸出為低電平。兩個油門踏板傳感器和兩個節(jié)氣門位置傳感器(對應(yīng)LB2 LB5)內(nèi)部有一個滑動變阻器，它們構(gòu)成四個分壓電路。冷卻水溫度傳感器、進氣溫度傳感器、空調(diào)溫度傳感器(對應(yīng)LB6 LB8)內(nèi)部是一個熱敏電阻，R6 R8與這三個熱敏電阻構(gòu)成三個分壓電路。上、下游氧傳感器對應(yīng)LB9 LB10，Cl和C2為濾波電容，R9和RlO為上拉電阻，提供0. 5V上拉電壓，0. 5V電壓可由電阻分壓獲得。開關(guān)信號調(diào)理電路參看圖3，離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路、電子負載開關(guān)信號調(diào)理電路中各有一個RC濾波器(LB 11 LB13)，R11 R13為上拉電阻，4. 8V電壓可由電阻分壓獲得。這三種信號傳感器有斷開和對地短路兩種狀態(tài)，當(dāng)其斷開時，RC濾波器輸出高電平；當(dāng)其對地短路時，RC濾波器輸出低電平。圖3中的另外三個調(diào)理電路分別為空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路和制動開關(guān)信號調(diào)理電路，當(dāng)開關(guān)處于斷開狀態(tài)時，調(diào)理電路輸出低電平；當(dāng)開關(guān)對電源短路時，電源電壓由兩個電阻(R14與R15，R16與 R17，R18與R19)分壓后得到一個4.8V電壓，調(diào)理電路輸出高電平。C3、C4、C5對信號進行濾波。頻率信號調(diào)理電路參看圖4，頻率信號調(diào)理電路包括車速信號調(diào)理電路、凸輪軸信號調(diào)理電路和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路。R20、R21、R22和C3構(gòu)成車速信號調(diào)理電路，車速信號是0-12V的脈沖信號，R20用于上拉，R21和R22用于分壓，C3用于濾波，車速信號調(diào)理電路輸出0-5V的脈沖信號。BL14和R23構(gòu)成凸輪軸信號調(diào)理電路，凸輪軸信號是0-5V的脈沖信號，R23用于上拉，BL14用于濾波，凸輪軸信號調(diào)理電路輸出0-5V的脈沖信號。U2、R24、R25、R26、C7 和C8構(gòu)成發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號為差分信號，C7和C8對其進行濾波， R24和R25起到限流作用，差分信號經(jīng)過U2 (L9741)處理，轉(zhuǎn)化成0-5V的方波信號，似6起到限流作用。輔助單片機的工作原理是輔助單片機和主單片機Ul同時采集輸入信號，輔助單片機判斷采集結(jié)果是否一致，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一致，并判斷主單片機是否發(fā)生問題，如果發(fā)現(xiàn)主單片機發(fā)生問題，輔助單片機就會發(fā)出復(fù)位信號使主單片機復(fù)位。
權(quán)利要求1.一種汽油發(fā)動機電子控制單元，其特征是，控制單元構(gòu)成中包括主單片機(Ul)及與之相連的模擬信號調(diào)理電路、開關(guān)信號調(diào)理電路、頻率信號調(diào)理電路和驅(qū)動控制電路，所述模擬信號調(diào)理電路包括十個RC濾波器，它們的輸入端分別接進氣壓力信號、兩個油門踏板信號、兩個節(jié)氣門位置信號、冷卻水溫度信號、進氣溫度信號、空調(diào)溫度信號、上游氧傳感器信號和下游氧傳感器信號，輸出端分別接主單片機(Ul)的不同A/D端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽油發(fā)動機電子控制單元，其特征是，所述開關(guān)信號調(diào)理電路包括離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路、電子負載開關(guān)信號調(diào)理電路、空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路和制動開關(guān)信號調(diào)理電路，所述離合器開關(guān)信號調(diào)理電路、中壓開關(guān)信號調(diào)理電路和電子負載開關(guān)信號調(diào)理電路均包括一個RC濾波器，三個濾波器的輸出端分別接主單片機(Ul)的EMIOSl EMI0S3端口，輸入端接相應(yīng)信號傳感器并設(shè)置有上拉電阻；所述空調(diào)開關(guān)信號調(diào)理電路、制動燈開關(guān)信號調(diào)理電路和制動開關(guān)信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)相同，均由兩個電阻和一個電容構(gòu)成，所述兩個電阻串聯(lián)連接成分壓電路后接對應(yīng)傳感器的輸出信號，它們串接點輸出的信號經(jīng)電容濾波后接主單片機 (Ul)的 EMI0S4 EMI0S6 端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述汽油發(fā)動機電子控制單元，其特征是，所述頻率信號調(diào)理電路包括車速信號調(diào)理電路、凸輪軸信號調(diào)理電路和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路，所述車速信號調(diào)理電路由電阻和電容組成，車速信號先經(jīng)兩個電阻分壓，再經(jīng)一個電容濾波后接主單片機(Ul)的ETPU-A5端口，在車速信號的輸入端還設(shè)置有上拉電阻；所述凸輪軸傳感器信號調(diào)理電路也包括一個RC濾波器，該濾波器的輸入端接凸輪軸傳感器的輸出信號并設(shè)置有上拉電阻，輸出端接主單片機(Ul)的ETPU-Al端口 ；所述曲軸位置傳感器信號調(diào)理電路包括一個L9741芯片(U2)，L9741芯片(U2)的IN-P和IN-N端接曲軸位置傳感器輸出的差分正弦波信號并設(shè)置有濾波電容，OUT-VRS端經(jīng)限流電阻接主單片機(Ul)的ETPU-AO端
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述汽油發(fā)動機電子控制單元，其特征是，構(gòu)成中還包括輔助單片機，所述輔助單片機采集與主單片機(Ul)相同的傳感器信號，并通過通訊端口與主單片機連接。
專利摘要一種汽油發(fā)動機電子控制單元，它包括主單片機及與之相連的模擬信號調(diào)理電路、開關(guān)信號調(diào)理電路、頻率信號調(diào)理電路和驅(qū)動控制電路，所述模擬信號調(diào)理電路包括十個RC濾波器，它們的輸入端分別接進氣壓力信號、兩個油門踏板信號、兩個節(jié)氣門位置信號、冷卻水溫度信號、進氣溫度信號、空調(diào)溫度信號、上游氧傳感器信號和下游氧傳感器信號，輸出端分別接主單片機的不同A/D端口。本實用新型在各輸入信號調(diào)理電路中均設(shè)置了濾波器或濾波電容，大大增加了本裝置的抗電磁干擾能力，保證發(fā)動機能夠在各種惡劣環(huán)境中正常工作，提高了汽車的經(jīng)濟型、舒適性和安全性，同時也降低了污染物的排放量。
文檔編號F02D43/00GK202181957SQ201120266668
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者仇玉林, 盧娜, 尚鑫, 張南, 張建彪, 李秋霞, 李雷, 滕景忠 申請人:長城汽車股份有限公司