在汽油機(jī)噴油與點火控制系統(tǒng)中,，通常用大功率三極管或場效應(yīng)管及其輔助電路來產(chǎn)生較大的驅(qū)動電流，從而實現(xiàn)對噴油器和火花塞的驅(qū)動,。然而,，對于四缸汽油發(fā)動機(jī)而言，就必須分別有4個噴油器和火花塞驅(qū)動電路與之對應(yīng),。這樣,，驅(qū)動電路體積較大,，穩(wěn)定性相對較差，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜,。MC33810是Freescale公司推出的一款四缸汽油發(fā)動機(jī)專用噴油和點火驅(qū)動集成芯片,，該芯片具有體積小、重量輕,、集成度高,、經(jīng)濟(jì)性好等特點[1]。

1 結(jié)構(gòu)原理
    MC33810芯片內(nèi)部具有電源供電模塊,、電源復(fù)位模塊,、SPI串行輸入輸出接口模塊、并行控制輸入模塊,、脈寬調(diào)制控制模塊,、標(biāo)準(zhǔn)/最大線圈電流比較模塊、點火持續(xù)時間比較模塊,、噴油器驅(qū)動模塊和點火門控預(yù)驅(qū)動模塊,，能夠與汽油機(jī)ECU進(jìn)行SPI通信，接受ECU的并行控制,，實現(xiàn)噴油與點火功能,，同時能對點火電流和點火持續(xù)時間進(jìn)行反饋，防止損傷點火線圈,其內(nèi)部電路具有過壓,、過流,、過熱保護(hù)功能[2]。
2 應(yīng)用電路設(shè)計
2.1 ECU電源管理電路設(shè)計
    MC33394是一款高性能的電源管理芯片,，外部電源供電在+4 V～+26.5 V之間,，非常適合給發(fā)動機(jī)ECU供電。其內(nèi)部包含+5 V/+3.3 V/+2.6 V電壓調(diào)節(jié)器模塊,，可直接輸出+5 V,、+3.3 V和+2.6 V三種電壓。其應(yīng)用電路如圖1所示,。

    電池由外部電源供電,，汽車上一般為+12 V～+14 V之間。VPRE口輸出電壓為+5.6 V,，VDDH口輸出供電+5 V@100 mA,，VPRE1、VPRE2和VPRE3口輸出供電+5 V@100 mA,。VPP口可輸出供電+5 V@150 mA或+3.3 V@150 mA,，可對外部Flash ROM進(jìn)行供電,。VDD3_3口外接三極管,，可形成+3.3 V@120 mA的供電能力,。VDDL口外接2個三極管，形成+2.6 V@40 mA的供電能力[3],。因此,，MC33394能完全滿足MPC564的電源管理及供電要求。
2.2 ECU系統(tǒng)電路設(shè)計
    以MPC564為核心的ECU系統(tǒng)電路包括：電源供電電路,、復(fù)位電路和晶振振蕩電路,。電源供電電路主要由MC33394提供+5 V和+2.6 V電壓給MPC564，MPC564的電源接口有：VDDH1～VDDH8,，接+5 V電源,；VDD1～VDD13、QVDDL1～QVDDL15,，接+2.6 V電源,；GND1～GND105，接地,。復(fù)位電路接口有：電源復(fù)位PORESET,、硬件復(fù)位HRESET和軟件復(fù)位SRESET。由于它們都是低電平有效,，所以采用傳統(tǒng)的電阻電容復(fù)位電路,。晶振振蕩電路由晶振、電阻和電容組成,。外部晶振選擇4 MHz,、晶振反饋調(diào)節(jié)電阻選擇10 MΩ、電容選擇22 pF,，則PLL鎖相環(huán)電路可產(chǎn)生40 MHz的內(nèi)部時鐘和20 MHz的系統(tǒng)時鐘[4],。其系統(tǒng)電路如圖2所示。
2.3 MC33810接口電路設(shè)計
    MC33810芯片外部具有：一個串行輸入輸出口(SPI),，4個驅(qū)動輸入口(DIN0～DIN3),、4個輸出口(OUT0～OUT3)，4個門控預(yù)驅(qū)動輸入（GIN0～GIN3）,、輸出口（GD0～GD3）,，4個反饋電壓檢測輸入口（FB0～FB3），一個點火線圈最大電流輸出標(biāo)志位（MAXI）,，一個點火線圈標(biāo)準(zhǔn)電流輸出標(biāo)志位（NOMI）,，一個電阻感應(yīng)正極端口（RSP）和一個電阻感應(yīng)負(fù)極端口（RSN）[2]。串行輸入輸出口主要用于發(fā)送和接收ECU的控制命令,，可以直接與MPC564的SPI口直接相連,。驅(qū)動輸入、輸出口主要用于控制噴油器的開啟和關(guān)閉，輸入口與MPC564的普通I/O口相連,，輸出口與噴油器相連,。門控預(yù)驅(qū)動輸入、輸出口主要用于控制功率管的開啟和關(guān)閉,，從而控制火花塞的點火,，因此輸入口仍然接MPC564的普通I/O口，而輸出口控制功率管的基極,。這樣,，噴油和點火控制指令既可以通過ECU發(fā)出SPI指令控制，也可以通過并行口直接控制,。反饋電壓檢測口主要用于監(jiān)控點火時功率管的集電極端電壓,，由兩個電阻進(jìn)行分壓，阻值比例約為9:1（可選擇36 kΩ和4.02 kΩ）,。點火線圈最大電流輸出標(biāo)志位主要用于給ECU提供點火線圈最大電流輸出信號參考標(biāo)志,。點火線圈標(biāo)準(zhǔn)電流輸出標(biāo)志位主要用于給ECU提供點火線圈標(biāo)準(zhǔn)電流信號參考標(biāo)志，防止點火線圈因電流過大而損傷,，因此可直接與MPC564的普通I/O口相連,。電阻感應(yīng)正極端口和電阻感應(yīng)負(fù)極端口主要用于感應(yīng)通過其兩端的電阻電流的大小，這里放大倍數(shù)選擇1倍,，電阻選擇0.04 Ω,，如圖3所示。

3 驅(qū)動程序設(shè)計
3.1 噴油程序設(shè)計
    汽油機(jī)噴油必須確定噴油提前角和噴油量,。四缸汽油機(jī)噴油提前角一般是固定的,，位于排氣行程上止點前64°，因此可以根據(jù)曲軸位置傳感器發(fā)出的曲軸位置信號確定[5],。而噴油量通過噴油器針閥開啟的持續(xù)時間來確定,，即噴油脈寬。噴油脈寬通過ECU采集進(jìn)氣歧管絕對壓力,、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,、歧管進(jìn)氣空氣溫度、節(jié)氣門位置,、蓄電池電壓等信號的實際數(shù)據(jù),，再根據(jù)MAP圖來確定。當(dāng)噴油時刻到來時,，ECU通過SPI口或并行口直接發(fā)出噴油指令,，然后開啟定時器，確定定時噴油的持續(xù)時間,。當(dāng)噴油完成后直接關(guān)閉噴油指令,。
    MC33810內(nèi)部具有過熱保護(hù)和定時保護(hù)命令，可通過ECU對噴油器進(jìn)行過熱和噴油時間過長保護(hù)。這里,，選擇以SPI口驅(qū)動第一缸噴油器為例,，使用保護(hù)指令0E10H，噴油指令3001H,。噴油程序流程圖如圖4所示,。

3.2 點火程序設(shè)計
    汽油機(jī)點火必須確定點火提前角和點火閉合角,。點火提前角的大小主要由發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速,、負(fù)荷和汽油的辛烷值決定[6]。汽油的辛烷值一定時,，只需通過試驗,，建立發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的位置與點火提前角的MAP圖即可,。點火閉合角的大小主要由發(fā)動機(jī)的點火頻率決定,，點火頻率越大，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速越快,。因此,，可通過ECU采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器信號確定點火提前角和點火閉合角。
    MC33810內(nèi)部具有選擇點火閉合角(點火持續(xù)時間),、點火電流放大倍數(shù),、點火標(biāo)準(zhǔn)電流、最大電流參數(shù)設(shè)置的功能,，能根據(jù)MAP圖選擇合適的點火參數(shù),。這里，以驅(qū)動第一缸點火為例,，點火持續(xù)時間設(shè)置為32 ms,，點火模式選擇命令為1000 H，允許多缸點火持續(xù)時間重疊,，電流放大1倍,，則點火命令為49CDH。點火結(jié)束濾波設(shè)置4 ?滋s命令為5001 H,。點火標(biāo)準(zhǔn)電流為5.5 A,，最大電流為14 A，允許點火持續(xù)時間重疊35%,，則DAC命令為688AH,。點火程序流程圖如圖5所示。

    MC33810通過與MPC564組成噴油及點火控制電路,，能實現(xiàn)如下功能：
    (1)直接用MC33810驅(qū)動四缸汽油機(jī)的噴油器與點火線圈,，省去了復(fù)雜的驅(qū)動電路；
    (2)MPC564可根據(jù)實際需要選擇SPI接口驅(qū)動或并口驅(qū)動，驅(qū)動方式靈活,；
    (3)MC33810能向MPC564發(fā)出點火驅(qū)動電流的反饋監(jiān)控信號,，保護(hù)點火線圈；
    (4)MC33810內(nèi)部具有過壓,、過流和過熱保護(hù),，驅(qū)動電路穩(wěn)定，使用壽命長,。
    通過試驗表明,，MC33810能在四缸汽油機(jī)中較好地實現(xiàn)噴油與點火電路的驅(qū)動，具有一定的現(xiàn)實意義和良好的使用前景,。
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