一种采用AVR单片机的天然气发动机系统设计
对原机的改造主要是燃料供应及喷射系统的改造，用一套完整的天然气供给系统和电控系统来实现改造目的。所使用的天然气是由高压气瓶（CNG）提供的压缩天然气，出口压力达到20MPa。该设计实现了高压天然气的可靠存储和压力转换，并可对供气压力进行实时监测。
对原机的改造主要是燃料供应及喷射系统的改造，用一套完整的天然气供给系统和电控系统来实现改造目的。所使用的天然气是由高压气瓶（CNG）提供的压缩天然气，出口压力达到20MPa。
多片式ECU是指在一个电控单元ECU中使用多个单片机（MCU）。各个MCU分别承担不同的工作内容。
所示为多片式ECU的结构简图。考虑到控制系统的性能和特点，对3个MCU的任务做出如下分配：一个MCU专门负责点火，根据主MCU计算的数据和实际发动机运行情况，精确控制点火时刻和点火线圈的闭合时间，实现发动机电子点火。另一个MCU专门负责燃气喷射，根据主MCU计算的数据和实际发动机运行情况，精确控制燃气喷射时刻和喷射量，实现发动机电控燃气喷射。主MCU主要接收各种传感器采集的数据并进行计算，同时进行发动机的怠速控制和与监控系统进行实时通信，在怠速过程中完成对进空气量的准确控制，从而保证发动机转速的稳定，同时负责外界与发动机之间的通信，实时地了解发动机当前的状态，为下一步发动机控制提供良好的信息反馈。另外，分别将点火和喷射数据传输给点火和燃气喷射的MCU，同时提供额外的控制功能。
作为发动机ECU的核心部分，3个MCU必须采用功能强和运算速度高的单片机。针对本系统，采用3个Atmel公司AVR系列单片机组成多片式ECU控制系统，它们分别针对不同的对象各自分担任务。如上所述，其中两个ATmega8单片机，一个用于控制发动机的电子点火，一个作为ECU主控单片机；另外一个ATmega128单片机控制发动机的燃料喷射量[24]。
考虑到控制系统需要以及单片机的性能特点，在多片式ECU中采用了两个ATmega8单片机，其中用于控制发动机电子点火的MCU引脚图及其附属电路如图3所示。
另一个作为ECU主控单片机，同时进行发动机的怠速和ECU与监控软件的串口通信控制
另外考虑到燃气喷射的复杂性，选用了AVR家族另一款存储空间大、引脚多、性价比高的ATmega128单片机来控制发动机的燃料喷射。图5为用于喷气控制的ATmega128单片机引脚图及其附属电路。
用于喷气控制的Atmega128单片机引脚图
由于天然气发动机电控系统为装机嵌入式系统，ECU必须直接使用发动机蓄电池提供的电源，因此，必须将蓄电池的12V电压进行转换，为单片机、输入输出接口和传感器提供稳定的+5V、+12V和+9V电源。本设计采用了LM7809和LM7805两个稳压芯片实现电压转换。
