R5F212BASNLG芯片四缸汽油机中的喷油及点火控制设
基于R5F212BASNLG芯片四缸汽油机中的喷油及点火控制设计
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R5F212BASNLG芯片内部具有电源供电模块、电源复位模块、SPI串行输入输出接口模块、并行控制输入模块、脉宽调制控制模块、标准/最大线圈电流比较模块、点火持续时间比较模块、喷油器驱动模块和点火门控预驱动模块，能够与汽油机ECU进行SPI通信，接受ECU的并行控制，实现喷油与点火功能，同时能对点火电流和点火持续时间进行反馈，防止损伤点火线圈,其内部电路具有过压、过流、过热保护功能[2]。
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R5F212为核心的ECU系统电路包括：电源供电电路、复位电路和晶振振荡电路。电源供电电路主要由MC33394提供+5V和+2.6V电压给MPC564，MPC564的电源接口有：VDDH1～VDDH8，接+5V电源；VDD1～VDD13、QVDDL1～QVDDL15，接+2.6V电源；GND1～GND105，接地。复位电路接口有：电源复位PORESET、硬件复位HRESET和软件复位SRESET。由于它们都是低电平有效，所以采用传统的电阻电容复位电路。晶振振荡电路由晶振、电阻和电容组成。外部晶振选择4MHz、晶振反馈调节电阻选择10MΩ、电容选择22pF，则PLL锁相环电路可产生40MHz的内部时钟和20MHz的系统时钟[4]。其系统电路如图2所示。
R5F212BASNLG芯片外部具有：一个串行输入输出口(SPI)，4个驱动输入口(DIN0～DIN3)、4个输出口(OUT0～OUT3)，4个门控预驱动输入（GIN0～GIN3）、输出口（GD0～GD3），4个反馈电压检测输入口（FB0～FB3），一个点火线圈最大电流输出标志位（MAXI），一个点火线圈标准电流输出标志位（NOMI），一个电阻感应正极端口（RSP）和一个电阻感应负极端口（RSN）[2]。串行输入输出口主要用于发送和接收ECU的控制命令，可以直接与MPC564的SPI口直接相连。驱动输入、输出口主要用于控制喷油器的开启和关闭，输入口与MPC564的普通I/O口相连，输出口与喷油器相连。门控预驱动输入、输出口主要用于控制功率管的开启和关闭，从而控制火花塞的点火，因此输入口仍然接MPC564的普通I/O口，而输出口控制功率管的基极。这样，喷油和点火控制指令既可以通过ECU发出SPI指令控制，也可以通过并行口直接控制。反馈电压检测口主要用于监控点火时功率管的集电极端电压，由两个电阻进行分压，阻值比例约为9:1。
汽油机喷油必须确定喷油提前角和喷油量。四缸汽油机喷油提前角一般是固定的，位于排气行程上止点前64°，因此可以根据曲轴位置传感器发出的曲轴位置信号确定[5]。而喷油量通过喷油器针阀开启的持续时间来确定，即喷油脉宽。喷油脉宽通过ECU采集进气歧管绝对压力、发动机转速、歧管进气空气温度、节气门位置、蓄电池电压等信号的实际，再根据MAP图来确定。当喷油时刻到来时，ECU通过SPI口或并行口直接发出喷油指令，然后开启定时器，确定定时喷油的持续时间。当喷油完成后直接关闭喷油指令。
汽油机点火必须确定点火提前角和点火闭合角。点火提前角的大小主要由发动机的转速、负荷和汽油的辛烷值决定[6]。汽油的辛烷值一定时，只需通过试验，建立发动机的转速、节气门的位置与点火提前角的MAP图即可。点火闭合角的大小主要由发动机的点火频率决定，点火频率越大，发动机的转速越快。因此，可通过ECU采集发动机转速传感器和节气门位置传感器信号确定点火提前角和点火闭合角。
