专利名称：一种汽车发动机电子控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车发动机电子控制装置，属于发动机电子控制技术领域。
背景技术：
汽车发动机电子控制装置(以下简称ECU)是发动机电控系统的核心，它根据汽车发动机管理系统(以下简称EMS)各传感器的输入数据，监控、计算所需的空气与燃油的混合比及发动机的点火提前角度，直接控制着发动机在各种工况下的燃油喷射量、燃油喷射正时、高压点火正时、点火闭合角、发动机怠速转速、整车尾气排放、燃油供给系统以及汽车上其他电子辅助系统(如空调、冷却风扇等)的工作状态。但是现有的汽车发动机电子控制装置价格昂贵，比较适合安装在高级车辆中。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种汽车发动机电子控制装置，选用一套性能优越且价格低廉的芯片组合方案，实现了 ECU所有功能，并满足EMS系统的可靠性要求，以大大提高ECU成本的性价比。
本实用新型提出的汽车发动机电子控制装置，包括主控芯片、模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路、控制器局域网网线和诊断协议线通信电路、喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、驱动芯片的片选电路、点火驱动电路以及电源管理电路；所述的模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路和点火持续时间反馈电路的输出端分别与所述的主控芯片的输入端相接，主控芯片的输出端分别与喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、驱动芯片的片选功能电路、点火驱动电路以及电源管理电路的输入端相接；所述的控制器局域网网线和诊断协议线通信电路与所述的主控芯片进行数据通信。
本实用新型提出的汽车发动机电子控制装置，满足了ECU对以下各项条件的要求，艮卩功能强大的指令系统、丰富的实时中断资源、高速的输入输出能力、适合复杂的工作环境、价格适宜。本实用新型的装置中，选用Infineon公司的C167CS这一款主控芯片，具有16位高性能的CPU内核，其CPU使用5级流水线和面向寄存器操作，，具有快速的中断响应和上
下文切换能力，使其能适合高速实时的应用，指令系统功能强:i:、使用灵活，完全满足目
前ECU的功能需求。
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,图1为本实用新型提出的汽车发动机电子控制装置的结构路框图。图2为本装置中的模拟信号处理电路图。图3为本装置中的进气压力信号处理电路图。图4为本装置中的前氧传感器信号处理电路图。图5为本装置中的开关量信号处理电路图。图6为本装置中的车速传感器信号处理电路图。图7为本装置中的凸轮轴传感器信号处理电路图。图8为本装置中的曲轴传感器信号转换电路图。图9为本装置中的CAN线通信电路图。图IO为本装置中的K线通信电路图。图11为本装置中的电源管理电路图。图12为本装置中的喷油器电路图图13为本装置中的步进电机驱动电路图。图14为本装置中的继电器、小负载驱动电路图。图15为本装置中的前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路图。图16为本装置中的驱动芯片的片选电路图。图17为本装置中的点火驱动电路图。图18为本装置中的点火持续时间反馈电路图。图19、 20为本装置中的主控芯片电路图。
具体实施方式
本实用新型提出的汽车发动机电子控制装置，其结构框图如图l所示。包括主控芯片、模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路、控制器局域网网线和诊断协议线通信电路、喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、驱动芯片的片选功能电路、点火驱动电路以及电源管理电路。模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路的输出端分别与主控芯片的输入端相接，主控芯片的输出端分别与喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前氧传感器加热驱动电路、驱动芯片的片选功能电路、点火驱动电路以及电源管理电路的输入端相接；所述的控制器局域网网线和诊断协议线通信电路与所述的主控芯片进行数据通信。
本实用新型的一个实施例中，主控芯片U1使用C167CS单片机，实现发动机的控制；模拟信号处理电路，使用上拉分压电阻实现模拟信号采集，并发送到所述主控芯片；进气压力信号处理电路中，使用下拉分压电阻实现进气压力信号采集，并发送到所述主控芯片;前氧传感器信号处理电路中，使用分压电阻实现前氧传感器信号采集，并发送到所述主控芯片；开关量信号梦寧电路中，经过滤波后实现开关量信号采集，并发送到^f述主控芯片；车速传感器信号处理电路中，经过滤波后实现车速传感器信号采集，并发ij到所述主控芯片；凸轮轴传感器信号处理电路中，使用上拉电阻实现凸轮轴传感器信号采集，并发送到所述主控芯片；曲轴传感器信号转换电路中，采甩U200芯片实现信号采集，芯片型号为LM1815，并发送到所述主控芯片；CAN线通信电路中，使用U7芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U7芯片的型号为PCA82C250; K线通信电路中，使用U103芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U103芯片的型号为MC33290;电源管理电路中，使用U100芯片实现与所述主控芯片的数据通信，U100芯片的型号为TLE4471;喷油器驱动电路中，使用U300芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U300的型号为LM1949;步进电机驱动电路中，使用U10芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U10的型号为LM9935;继电器、—小负载驱动电路中，使用U8C芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U8C的型号为L9825;前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路中，使用U8B芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，U8B芯片的型号为TLE6220;驱动芯片的片选电路中，使用芯片U5芯片实现驱动芯片与所述主控芯片进行数据通信，芯片U16的型号为74HCT574;点火驱动电路使用IGBT芯片实现与所述主控芯片进行数据通信，IGBT芯片的型号为STGB10NB40LZ。点火持续时间反馈电路使用双路电压比较器U2A实现与所述主控芯片进行数据通信，U2A的型号为LM2903。
其中，所述模拟信号处理电路可以处理节气门位置传感器信号、冷却液温度传感器
信号、进气温度传感器信号、蒸发器温度传感器信号。所述开关量信号处理电路可以处理
空调请求开关信号、空调压縮机开关信号、动力转向压力开关信号、大灯开关信号。其中，所述凸轮轴传感器信号处理电路包括凸轮轴判缸和压力判缸两种模式。
在本装置工作时，向本装置输入的模拟信号有进气歧管绝对压力信号、前后氧传感器信号、蒸发器温度传感器信号、节气门位置传感器信号、冷却水温传感器信号、进气温
度传感器信号等模拟信号分别接到主控芯片的P5 口的模拟输入通道ANO、 AN2、 AN4、 AN9、ANIO、 ANll、 AN14。 P5 口是16位的仅用于输入的端口 ，它的引脚可作为A/D转换器的模拟信号通道，将输入的模拟信号转换为主控芯片可识别的数字信号，输入到主控芯片上。
输入数字信号空调请求开关信号、大灯开关信号、凸轮轴信号、曲轴信号、停车/空档开关信号等数字信号分别接到主控芯片的引脚上。
ECU电路中使用LM1949作为喷油器的驱动电路，使用LM9935作为步进电机的驱动，使用点火控制驱动器件使用IGBT芯片STGB10NB40LZ ，使用L9825构成的主继电器、发动机转速、空调压縮机继电器、电动燃油泵继电器、高低速风扇继电器等信号处理的驱动电路。
前后氧传感器的加热信号、炭罐电磁阀的控制，以及故障指示灯的控制信号由主控芯片驱动TLE6220输出控制信号来实现控制的。
以下结合附图，详细介绍本发明的一个实施例
如图2所示为本实用新型的模拟信号处理电路图。此电路可处理迩气温度传感器信号、蒸发器温度传感器信号、水温传感器信号、节气门位置传感器信号。传感器输出的模拟信号由CN1-l输入模拟信号处理电路，经处理后由AN9输出后送入主控芯片。模拟信号处理电路组织结构如下输;s端③1-1处连接着电阻R1、电阻R2的一端，电阻R1的另一端接VCC电源，龟阻R2的另一端接输出端AN9。电容Cl的一端接输出端AN9，另一端接地。输出端AN9接主控芯片的第36管脚。为本系统支持的传感器实际上是一个变化的电阻，电阻的一端接地，另一端是信号输出直接接ECU。所以ECU要提供一个上拉电阻R1接VCC电源，上拉电阻的值与传感器电阻的特性相关，电阻的最大值越大，上拉电阻的值也就越大。输入信号经过上拉后还要经过一个由电阻R2、电容C1组成的一阶低通滤波电路，通过滤波后的信号直接接到了主控芯片C167CS的AD采样管脚上。 一阶低通滤波电路是一种基本的RC滤波电路，此电路结构简单并且对于滤除高频信号非常有效。
如图3所示为本实用新型的进气压力信号处理电路图。进气压力信号由CN1-2输入进气压力信号处理电路，经处理后由ANO输出后送入主控芯片。进气压力信号处理电路组织结构如下输入端CN1-2处连接着电阻R3、电阻R4的一端，电阻R3的另一端接输出端AN0，电阻R4的另一端接地。电容C2的一端接输出端AN0，另一端接地。输出端AN0接主控芯片的第27管脚。进气压力传感器输出的是电压信号。
如图4所示为本实用新型的前氧传感器信号处理电路图。前氧传感器信号由CN1-3输入前氧传感器信号处理电路，经处理后由AN2输出后送入主控芯片。前氧传感器信号处理电路组织结构如下输入端CN1-3处连接着电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的一端。电阻R7的另一端接三极管Q1的集电极，电阻R8的另一端接VCC电源，电阻R10的另一端接输出端緒2，电阻R9的另一端接地。电阻R6—端接74HCT574芯片的第17管脚，另一端接三极管Ql的基极。电阻R5 —端接74HCT574芯片的第17管脚，另一端接VCC电源。三极管Q1的发射极接VCC电源。电容C3—端接输出端AN2，另一端接地。输出端AN2接主控芯片的第29管脚。前氧传感器信号进入前氧传感器信号处理电路后通过电阻R8和R9进行了分压。再经过n形滤波后，通过输出端AN2送入主控芯片。通过74HCT574芯片的片选电路功能将选通前氧传感器信号送入主控芯片的第100管脚，通过高低电平的变化控制Q1是否导通，以判断传感器内阻及信号是否正常，从而进行氧传感器信号故障诊断。
如图5所示为本实用新型的开关量信号处理电路图。此电路可处理空调开关信号、空调压縮机开关信号、大灯开关信号、动力转向开关信号和停车空档开关信号。开关量信号由CN1-4输入开关量信号处理电路，经处理后由T60UT输出后送入主控芯片。开关量信号处理电路组织结构如下输入端CN1-4处连接着电阻R11、电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地，电阻Rll的另一端接输出端T60UT。电容C4的一端接输出端T60UT，另一端接地。输出端T60UT接主控芯片的第66管脚。电阻Rll、电容C4组成一阶低通滤波电路滤除信号在传输过程中的高频干扰，处理后的信号送入主控芯片的i/o引脚，用于判断该信号的高低电平状态。
如图6所示为本实用新型的车速传感器信号处理电路图。车速传感器信号由CN1-5输入车速传感器信号处理电路，经处理后由CC30IO输出后送入主控芯片。车速传感器信号处理电路组织结构如下输入端CN1-5处连接着二极管Dl的负极，二极管D1的正极接电阻R13、电阻R14的一端，电阻R13的另一端接输出端CC3010。电阻R14的另一端接Ql的阴极。电容C5的一端接输出端CC3010，另一端接地。输出端CC30I0接主控芯片的第25管脚。因为车速传感器信号幅值可能大于电瓶电压，所以电路中使用了二极管Dl。当CN1-5接高电平时t 二极管截止，输出端CC30I0的电压经过电阻R13、 R14限流后接入微控制器，不会因输入电压过高而使微控制器引脚损坏；当CN1-5接低电平时，Dl导通，输出端CC30I0的电压也为低电平。CN1-6为油箱液位信号输入，接电阻R15、电阻R16的一端，电阻R15的另一端接Ql的另一个阴极，电阻R16的另一端接主控芯片的第41管脚。电容C6的一端接主控芯片的第41管脚，另一端接地。
如图7所示为本实用新型的凸轮轴传感器信号处理电路图。凸轮轴传感器信号由CN1-7输入凸轮轴传感器信号处理电路，经处理后由CAM一IN输出后送入主控芯片。凸轮轴传感器信号处理电路组织结构如下输入端CN1-7处连接着电阻R17、电阻R18的一端，电阻R18的另一端接VCC电源，电阻R17的另一端接输出端CAM一IN。电容C6的一端接输出端CAM一IN,另一端接地。输出端CAM一IN接主控芯片的第63管脚。由于凸轮轴传感器为霍尔式器件，输出级为集电极开路输出，所以在ECU内部使用了VCC接电阻R18上拉。当传感器输出为低时，输出端CAM—IN为低电压；当传感器输出为高时，输出端CAM—IN为咼电压。
如图8所示为本实用新型的曲轴传感器信号转换电路图。曲轴传感器的信号为类正弦波信号，曲轴传感器信号转换电路将类正弦波信号转换为方波信号，转换工作主要由U200的功能电路完成。曲轴传感器信号由CN1-8输入曲轴传感器信号处理电路，经处理后由CRK—IN输出后送入主控芯片。曲轴传感器信号转换电路组织结构如下输入端CN1-8处连接着电阻R19、电阻R20的一端，电阻R19的另一端接U200芯片的第3管脚，电阻R20的另一端接地。电容C7 —端接U200芯片的第3管脚， 一端接地。电阻R21 —端接U200芯片的第7管脚， 一端接地。U200芯片的第5、 8管脚接VCC，第2、 11、 14管脚接地。电阻R22的一端接U200芯片的第IO管脚，另一端接输出端CRK_IN。电阻R23的一端接U200芯片的第10管脚，另一端接地。R20为分压电阻，与传感器内阻构成分压电路，以降低传感器高电压输入时，U200芯片的第3管脚和第7管脚的电压幅值。R23为下拉电阻，其目的是降低输入主控芯片管脚的电压。U200第10管脚为传感器信号处理后输出，经R22后由输出端CRK—IN送至主控芯片。
如图9所示为本实用新型的CAN线通信电路图。CAN (Controller Area Network)即-控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。目前CAN广泛被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁千扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。ECU的标定及测试等开发过程中要通过CAN总线与标定或监测工具通信。本实用新型采用U7芯片作为CAN线的接口芯片。CAN线通信电路组织结构如下U7芯片的第1管脚接主控芯片的第92管脚。U7芯片的第4管脚接主控芯片的第89管脚。U7芯片的第8管脚接电阻R24—端，另一端接地。U7芯片的第2管脚接地，第3管脚接VCC。 U7芯片的第7管脚接0P1的第1管脚，U7芯片的第6管脚接0P1的第2管脚。电阻R25的一端接0P1的第4管脚， 一端接电容C8的一端，电阻R26的一端接0P1的第3管脚， 一端接电容C8的一端，电容C8的另一端接地。CANTXD和CANRXD为与主控芯片的串行接口通讯端，U7芯片的第7、 6管脚为CAN线通讯引脚。如图10所示为本.实用新型牧且线通信电路图。K总线也是系统要求必须配备的车用总线，ECU中提供了故障诊断功能，而K线则用于自诊断仪器向ECU的双向数据传输。本实用新型采用U103芯片作为K线的接口芯片。K线通信电路组织结构如下U103芯片的第6管脚接主控芯片的第78管脚。U103芯片的第5管脚接主控芯片的第77管脚。U103芯片的第4管脚接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接VCC1。 U103芯片的第1管脚接VCC1，第7、 8管脚接VCC。 U103芯片的第3管脚接地。DIAGIN和DIAGOUT为U103芯片与主控芯片的串行接口通讯端，U103芯片的第4管脚为K线通信引脚。
如图11所示为本实用新型的电源管理电路图。本实用新型的电源管理电路由芯片U100的功能电路实现。电源管理电路采用汽车电瓶供电，经过电源管理电路后可以得到VB电源、VCC电源、TMAP—VCC电源以及TPS—VCC电源。电源管理电路组织结构如下输入端CN1-13处为电瓶电压输入，此处连接着二极管D4的正极，二极管D4的负极接(J100芯片的第3管脚。电容C12、 C13的一端及电解电容C14的正极接U100芯片的第3管脚，电容C12、 C13的另一端及电解电容C14的负极接地。输入端CN1-12处为点火钥匙电压输入，此处连接着电阻R29、电阻R30、电容C11的一端、TVS管D2的负极，电阻R29的另一端接主控芯片的第28管脚，电阻R30的另一端接U100芯片的第2管脚，TVS管D2的正极接二极管D3的正极，电容C11的另一端、二极管D3的负极接地。电阻R28、电容C9的一端接主控芯片的第28管脚，另一端接地。电容C10的一端接U100芯片的第2管脚，另一端接地。电阻R31的一端接VCC，另一端接U100芯片的第14管脚，电容C15的一端接U100芯片的第7管脚，另一端接地。U100芯片的第8管脚接主控芯片的第16管脚，U100芯片的第16、 12、 19、 13、 1、 10、 11、 20管脚接地。U100芯片的第9管脚为电源管理电路的输出端VCC电源。U100芯片的第4管脚为电源管理电路的输出端TMAP—VCC电源。电容C16、 C17、 C18、 C19的一端接U100芯片的第4管脚，另一端接地。U100芯片的第17管脚为电源管理电路的输出端TPS—VCC电源。电容C20、 C21、 C22、 C23的一端接U100芯片的第17管脚，另一端接地。U100芯片的第6管脚是电源复位输出接主控芯片的第140管脚。二极管D4的单向导电性提供了电源反接保护功能；电容C12和C13起到滤除纹波的作用；U100芯片的第2管脚为点火钥匙的输入信号，用于控制U100芯片的VB、5V电压及复位信号输出。R30为限流电阻，TVS管D2的作用是有效吸收反向瞬态高能量冲击。此外，在点火钥匙关闭时，若U100芯片的第8管脚输入信号为高，则VB、 VCC的电压信号同样有输出，用于系统断电前刷写自适应值。ECU系统内部使用的5V电压从管脚9输出。管脚4和17分别是TMAP一VCC电源和TPS—VCC电源输出，经电容滤波连接到进气压力传感器和节气门位置传感器的电源端。
如图12所示为本实用新型的喷油器驱动电路图。喷油器驱动电路主要用到了 U300芯片和U304芯片。U300芯片的型号是LM1949, U304芯片的型号是MC74HC04A。喷油器驱动电路组织结构如下电阻R32的一端接U304芯片的第8管脚，另一端接U300芯片的第1管脚，U304芯片的第9管脚接主控芯片的第47管脚。U300芯片的第8管脚接电阻R33、电容C24的一端，电阻R33的另一端与U300芯片的第7管脚接V(X，电容C24的另一端接地。U300芯片的第6管脚接地。电阻R34、电容C25的一端接U300芯片的第2管脚，电容C25的另一端接U200芯片的第3管脚，电阻R34的另一端和三极管Q3的基极接电容,C2e购一端。电容C.26的另一端和三极管Q3、 Q4的发射极接地。电阻R35的一端發il300的第4管脚，另一端接三极管Q3、 Q4,的集电极。电阻R38的一端接电阻R35，电阻R38的另一端接电阻R42、电容C28的一端及M0S管Q5的栅极，电阻R42、电容C28的另一端及M0S管Q5的漏极接VCC1。喷油器1驱动信号输出+通过M0S管Q5的源极输出，二极管D5起到反向保护作用。电阻R39的一端接电阻R40的一端及二极管Q4的基极，电阻R40的另一端接地，电阻R39的另一端接主控芯片的第58管脚。电阻R36的一端接U304芯片的第8管脚，另一端接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的漏极输出喷油器1的驱动信号。MOS管Q6的源极接电阻R41的一端，电阻R41的另一端接地。U300芯片的第4管脚接电阻R37、电容C27的一端，电阻R37的另一端接存储芯片的第26管脚，电容C27的另一端接地。本实用新型应用的发动机有4气缸，故需要4路相同的喷油信号。
如图13所示为本实用新型的步进电机驱动电路图。步进电机驱动电路主要用到了 U10芯片，UIO芯片的型号为L9935。 ECU对发动机的怠速控制是通过驱动怠速步进电机带动怠速阀来实现对发动机怠速进气量的控制。怠速步进电机的驱动信号是通过主控芯片驱动L9935来提供的。L9935与主控芯片通过SPI串行通信接口通信。步进电机驱动电路组织结构如下U10芯片的第6管脚接VCC, U10芯片的第7管脚接U5芯片的第14管脚，U5芯片的型号为74HCT574,是驱动电路的片选芯片。UIO芯片的第4管脚接主控芯片的第76管脚，U10芯片的第3管脚接主控芯片的第80管脚，U10芯片的第5管脚接主控芯片的第75管脚。U10芯片的第8、 1、 10、 11、 20管脚接地。U10芯片的第16管脚接VCC1。电容C30—端接VCC1， 一端接U10芯片的第14管脚，电容C29的一端接U10芯片的第15管脚， 一端接地。电阻R42、电阻R43的一端分别接U10芯片的第19、 12管脚，另一端接地。U10芯片的第2管脚、第18管脚、第9管脚、第13管脚为输出的步进电机驱动信号。U10芯片的第2管脚为步进电机的A相输出+， U10芯片的第18管脚为A相输出-，U10芯片的第9管脚为B相输出+， U10芯片的第13管脚为B相输出-。
如图14所示为本实用新型的继电器、小负载驱动电路图。继电器、小负载驱动电路主要用到了ST公司的L9825芯片。L9825芯片是ST公司的一款汽车专用芯片，可以驱动8路输出。继电器、小负载驱动电路提供主继电器、空调压縮机继电器、燃油泵继电器、高低速制冷风扇、发动机转速信号等小负载的控制输出。这些驱动信号通过主控芯片驱动L9825来提供控制信号，L9825与主控芯片通过SPI串行通信接口通信。继电器、小负载驱动电路组织结构如下L9825芯片的第8管脚接主控芯片的第76管脚。L9825芯片的第3管脚接主控芯片的第75管脚。L9825芯片的第9管脚接主控芯片的第80管脚。L9825芯片的第19管脚接U5芯片的第16管脚，U5芯片的型号为74HCT574，为驱动电路的片选芯片。L9825芯片的第18管脚接主控芯片的第141管脚。L9825芯片的第2管脚接主控芯片的第7管脚。L9825芯片的第12管脚接主控芯片的第11管脚。L9825芯片的第4管脚为输出的主继电器控制信号。L9825芯片的第14管脚为输出的发动机转速信号。L9825芯片的第15管脚为输出的高速风扇继电器驱动信号。L9825芯片的第6管脚为输出的低速风扇继电器驱动信号丄9825芯片的第16管脚为输出的空调压缩机继电器驱动信号丄9825芯片的第17管脚为输出的燃油泵继电器驱动信号。L9825的片选信号为第19管脚，复位控制信号为第18管脚。主继电器和发动机转速信号由第2管脚和第12管脚并行控制，其他器件的控制信号由SPI控制。
如图1.5.所示为本实用新型的前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路图。本实用新 型的前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动通过主控芯片驱动U8B芯片实现控制，U8B芯片 的型号为TLE6220。前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路组织结构如下U8B芯片的 第7管脚接地，U8B芯片的第9管脚接主控芯片的第12管脚，U8B芯片的第2管脚接主控 芯片的第60管脚，U8B芯片的第19管脚接VCC， U8B芯片的第12管脚接主控芯片的第9 管脚，U8B芯片的第16管脚接主控芯片的第80脚，U8B芯片的第17管脚接主控芯片的第 76管脚，U8B芯片的第6管脚接U5芯片的第16管脚，U5芯片的型号为74HCT574,为驱 动电路的片选芯片。U8B芯片的第15管脚接主控芯片的第75管脚，U8B芯片的第5管脚 接主控芯片的第141管脚。U8B芯片的第3管脚为输出的前氧传感器加热PWM信号，U8B 芯片的第8管脚为输出的炭罐电磁阀PWM信号，U8B芯片的第13管脚为输出的故障灯驱 动信号，U8B芯片的第18管脚为输出的后氧传感器加热PWM信号。主控芯片的第9、 12 管脚为PWM加热驱动信号输入端，主控芯片的第60管脚为炭罐控制信号，TLE6220芯片 的片选信号为第6管脚。
如图16所示为本实用新型的驱动芯片的片选电路图。本实用新型用到了 TLE6220、 L9825、 L9935芯片与C167之间均通过SPI串行接口通信。为了解决C167上1个SPI与5 片驱动芯片通信的问题，设计了驱动芯片的片选电路。采用C167的低8位地址线作为选 通信号。使用的片选芯片为U5， U5芯片的型号为74HCT574。驱动芯片的片选电路图组织 结构如下U16芯片的型号为74VHC1GT00, U16芯片的第2管脚接VCC，第4管脚接地， 第3、 5管脚接主控芯片的第141管脚，第1管脚接U5芯片的第1管脚。U5芯片的第2 —9管脚分别接主控芯片的第100—107管脚，主控芯片的第100^107管脚为数据总线， 与74HCT574芯片输入复用。U5芯片的第11管脚接主控芯片的第4管脚，主控芯片的第4 管脚为74HCT574芯片的片选信号。U5芯片的第19管脚接存储芯片的第14管脚，U5芯片 的第18管脚接TLE6220芯片的第6管脚，为TLE6220的SPI片选信号，氧传感器加热。 U5芯片的第17管脚接电阻R5、 R6的一端，为选通上氧传感器信号。U5芯片的第16管脚 接L9825芯片(U8C芯片)的第19管脚，为L9825的SPI片选信号。U5芯片的第15管脚 为选通下氧传感器信号，与其第17管脚功能类似。U5芯片的第14管脚接L9935的第14 管脚，为L9935的SPI片选信号。U5芯片的第13管脚接L9825芯片(U8A芯片)的第19 管脚，为L9825芯片的SPI选通信号。各驱动芯片通过74HCT574芯片的片选电路功能实 现与主控芯片之间的SPI串行接口通信。
如图17所示为本实用新型的点火驱动电路图。点火驱动电路用到了 IGBT芯片 STGB10NB40LZ。点火驱动电路组织结构如下电阻R44的一端接主控芯片的第53管脚， 另一端接IGBT芯片STGB10NB40LZ的栅极。IGBT芯片STGB10NB40LZ的发射极接地，IGBT 芯片STGB10NB40LZ的集电极为输出的点火驱动信号。CN1-32接电阻R45的一端和二极管 D6的正极，二极管D6的负极输出IGCX信号，输入到点火持续时间反馈电路中，电阻R45 的另一端、电容C3r的一端、二极管D7的正极相连一处，IGCF2信号输入到初级线圈闭 合持续期反馈电路，电容C31的另一端接地，二极管D7的负极接VCC。点火蓄能时间反 馈一端接主控芯片的第53管脚为输出比较功能引脚，提供控制点火信号，控制与IGBT芯片的集电极所连接点火初级线圏的通断。IGBT芯片STGB10NB40LZ在这里作为抵端开关。 R44.为限流电阻，防止输出为高时电流过大而损坏主控芯片管脚『
如图18所示为本实用新型的点火持续时间反馈电路图。点火持续时间反馈电路采用 1片双路电压比较器LM2903,通过电压比较得到点火持续时间，以进行点火系统的故障诊 断。点火持续时间反馈电路组织结构如下电阻R46的一端接点火驱动电路的输出端即二 极管D6的负极，电阻R46的另一端接双路电压比较器LM2903的第2管脚。二极管D8的 正极接双路电压比较器LM2903的第2管脚，负极接VCC电源。电阻R49、电容C32的一 端接双路电压比较器LM2903的第2管脚，另一端接地。电阻R47、电阻R48、电阻R50的 —端相接于一起，电阻R48的另一端接地，电阻R50的另一端接双路电压比较器LM2903 的第3管脚，电阻R47的另一端接VCC电源。电阻R52、电容C33的一端接VCC，电容C33 的另一端接地，电阻R52的另一端接双路电压比较器LM2903的第1管脚。电阻R51的一 端接双路电压比较器LM2903的第3管脚，另一端接双路电压比较器LM2903的第1管脚。 双路电压比较器LM2903的第4管脚接地。双路电压比较器LM2903的第1管脚接主控芯片 的第74管脚，为点火反馈2信号。点火线圈未点火时，CN1-32的输入电压小于比较器门 限电压，比较器输出为高电平；点火成功后，在点火持续期，CN1-32电压高于比较器的 阈值电压，比较器输出为低的电平。R52为默认状态的输入上拉电阻，以保证未点火时 IGCFB2为高电平。点火持续期反馈电路的反馈信号用于判断点火过程中各缸对应的火花 塞点火持续时间。
如图19、图20所示为本实用新型的主控芯片电路图。本实用新型使用Infineon公 司的C167CS芯片作为主控芯片。主控芯片电路组织结构如下电容C34的一端接主控芯 片的第34管脚，另一端接地。电阻R53的一端接主控芯片的第106管脚，另一端接地。 电阻R54的一端接主控芯片的第113管脚，另一端接地。电阻R55的一端接主控芯片的第 114管脚，另一端接地。电阻R56的一端接主控芯片的第116管脚，另一端接地。主控芯 片的第17管脚、第46管脚、第56管脚、第72管脚、第82管脚、第93管脚、第109管 脚、第126管脚、第136管脚、第144管脚接电源VCC。电阻R57、电容C35的一端接主 控芯片的第37管脚，电阻R57的另一端接VCC，电容C35的另一端接地。主控芯片的第 42管脚接电阻R58、电阻R59、电容C36的一端，电阻R58的另一端接VCC1,电阻R59、 电容C36的另一端接地。晶振Y1、电阻R60、电容C37的一端相接于一处，晶振Yl的另 一端接主控芯片的第138管脚，电阻R60的另一端接主控芯片的第137管脚，电容C37的 另一端接地。电容C38的一端接主控芯片的第138管脚，另一端接地。主控芯片的第38 管脚、第18管脚、第45管脚、第55管脚、第71管脚、第83管脚、第94管脚、第110 管脚、第127管脚、第139管脚、第143管脚接地。主控芯片的第61管脚、第64管脚、 第65管脚、第67管脚相连，为曲轴传感器输入信号。C167CS芯片的时钟，使用XI和X2 作为系统时钟输入。在系统复位后，由P0H.5， P0H.6， P0H.7三个引脚的电平确定时钟产 生模式。电路设计中，使用8M晶振作为时钟源，P0H.5、 P0H.6、 P0H.7使用默认配置(即 系统时钟频率f-f^x4)，所以系统时钟频率为32MHz。
权利要求1、一种汽车发动机电子控制装置，其特征在于该控制装置包括主控芯片、模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路、控制器局域网网线和诊断协议线通信电路、喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、驱动芯片的片选电路、点火驱动电路以及电源管理电路；所述的模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、车速传感器信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路的输出端分别与所述的主控芯片的输入端相接，主控芯片的输出端分别与喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、驱动芯片的片选电路、点火驱动电路以及电源管理电路的输入端相接；所述的控制器局域网网线和诊断协议线通信电路与所述的主控芯片进行数据通信。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的进气压力信号处理电路的输入 端CN1-2连接着电阻R3、电阻R4的一端，电阻R3的另一端接输出端ANO，电阻R4的另 一端接地；电容C2的一端接输出端AN0，另一端接地；进气压力信号处理电路的输出端 AN0接主控芯片的第27管脚。
3、 如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的前氧传感器信号处理电路的输 入端CN1-3连接着电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的一端；电阻R7的另一端接三 极管Q1的集电极，电阻R8的另一端接VCC电源，电阻R10的另一端接输出端AN2，电阻 R9的另一端接地；电阻R6 —端接74HCT574芯片的第17管脚，另一端接三极管Ql的基 极；电阻R5—端接74HCT574芯片的第17管脚，另一端接VCC电源；三极管Ql的发射极 接VCC电源；电容C3 —端接输出端AN2，另一端接地；前氧传感器信号处理电路的输出 端AN2接主控芯片的第29管脚。
4、 如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的曲轴传感器信号转换电路的输 入端CN1-8处连接着电阻R19、电阻R20的一端，电阻R19的另一端接U200芯片的第3 管脚，电阻R20的另一端接地；电容C7—端接U200芯片的第3管脚， 一端接地；电阻 R21—端接U200芯片的第7管脚，另一端接地；U200芯片的第5、 8管脚接VCC,第2、 li、 14管脚接地；电阻R22的一端接U200芯片的第10管脚，另一端接曲轴传感器信号 转换电路的输出端CRK一IN;电阻R23的一端接U200芯片的第10管脚，另一端接地；曲 轴传感器信号转换电路的输出端CRK一IN与主控芯片的第61、 64、 65和67管脚相接。
5、如权利要求l所述的装置，其特征在于其中所述的电源管理电路的输入端CN1-13 处为电瓶电压输入，此处连接着二极管D4的正极，二极管I^4的负极接U100芯片的第3 管脚；电容Q2、 C13的一端及电解电容C14的正极接U100i:片的第3管脚，电容C12、 C13的另一端及电解电容C14的负极接地；输入端CN1-12处为点火钥匙电压输入，此处 连接着电阻R29、电阻R30、电容C11的一端、TVS管D2的负极，电阻R29的另一端接主控芯片的.第28管脚，电阻R30的另一端接U100芯片的第2管脚，TVS管D2.的正极接二 极管D3的正极，电容C11的另一端、二极管D3的负极接地；电阻R28、电容C9的一端 接主控芯片的第28管脚，另一端接地；电容C10的一端接U100芯片的第2管脚，另一端 接地；电阻R31的一端接VCC，另一端接U100芯片的第14管脚，电容C15的一端接UIOO 芯片的第7管脚，另一端接地；U100芯片的第8管脚接主控芯片的第16管脚，U100芯片 的第16、 12、 19、 13、 1、 10、 11、 20管脚接地；U100芯片的第9管脚为电源管理电路 的输出端VCC电源；U100芯片的第4管脚为电源管理电路的输出端TMAP一VCC电源；电容 C16、 C17、 C18、 C19的一端接U100芯片的第4管脚，另一端接地；U100芯片的第17管 脚为电源管理电路的输出端TPS一VCC电源；电容C20、 C21、 C22、 C23的一端接U100芯片 的第17管脚，另一端接地；U100芯片的第6管脚是电源复位输出接主控芯片的第140管 脚。
6、如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的喷油器驱动电路的电阻R32的 一端接U304芯片的第8管脚，另一端接U300芯片的第1管脚，U304芯片的第9管脚接 主控芯片的第47管脚；U300芯片的第8管脚接电阻R33、电容C24的一端，电阻R33的 另一端与U300芯片的第7管脚接VCC，电容C24的另一端接地；U300芯片的第6管脚接 地；电阻R34、电容C25的一端接U300芯片的第2管脚，电容C25的另一端接U200芯片 的第3管脚，电阻R34的另一端和三极管Q3的基极接电容C26的一端；电容C26的另一 端和三极管Q3、 Q4的发射极接地；电阻R35的一端接U300的第4管脚，另一端接三极管 Q3、 Q4的集电极；电阻R38的一端接电阻R35，电阻R38的另一端接电阻R42、电容C28 的一端及M0S管Q5的栅极，电阻R42、电容C28的另一端及MOS管Q5的漏极接VCC1;喷 油器1驱动信号输出+通过MOS管Q5的源极输出；电阻R39的一端接电阻R40的一端及二 极管Q4的基极，电阻R40的另一端接地，电阻R39的另一端接主控芯片的第58管脚；电 阻R36的一端接U304芯片的第8管脚，另一端接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的漏极输 出喷油器l的驱动信号；M0S管Q6的源极接电阻R41的一端，电阻R41的另一端接地； U300芯片的第4管脚接电阻R37、电容C27的一端，电阻R37的另一端接存储芯片的第 26管脚，电容C27的另一端接地。
7、 如权利要求l所述的装置，其特征在于其中所述的步进电机驱动电路的U10芯片 的第6管脚接VCC，U10芯片的第7管脚接U5芯片的第14管脚，U5芯片的型号为74HCT574, 是驱动电路的片选芯片；U10芯片的第4管脚接主控芯片的第76管脚，U10芯片的第3管 脚接主控芯片的第80管脚，U10芯片的第5管脚接主控芯片的第75管脚；U10芯片的第 8、 1、 10、 11、 20管脚接地；U10芯片的第16管脚接VCC1;电容C30—端接VCC1， 一端 接U10芯片的第14管脚，电容C29的一端接U10芯片的第15管脚， 一端接地；电阻R42、 电阻R43的一端分别接U10芯片的第19、 12管脚，另一端接地；U10芯片的第2管脚、 第18管脚、第9管脚、第13管脚为输出的步进电机驱动信号；U10芯片的第2管脚为步 进电机的A相输出+， U10芯片的第18管脚为A相输出-，Ul(i芯片的第9管脚为B相输出 +， U10芯片的第13管脚为B相输出-。
8、 如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的继电器、小负载驱动电路的L9825芯片的第8_管脚接主控芯片的第76管脚;L卵25芯片的第3管脚接主控芯片的第75管脚；— L9825芯片的第,9管脚接主控芯片的第80管脚；L9825芯片的第19管脚接U5芯片的第 16管脚，U5芯片的型号为74HCT574，为驱动电路的片选芯片；L9825芯片的第18管脚接 主控芯片的第141管脚；L9825芯片的第2管脚接主控芯片的第7管脚；L9825芯片的第 12管脚接主控芯片的第11管脚;L9825芯片的第4管脚为输出的主继电器控制信号;L9825 芯片的第14管脚为输出的发动机转速信号；L9825芯片的第15管脚为输出的高速风扇继 电器驱动信号；L9825芯片的第6管脚为输出的低速风扇继电器驱动信号；L9825芯片的 第16管脚为输出的空调压縮机继电器驱动信号；L9825芯片的第17管脚为输出的燃油泵 继电器驱动信号；L9825的片选信号为第19管脚，复位控制信号为第18管脚。
9、 如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的前后氧传感器加热及炭罐电磁 阀驱动电路的U8B芯片的第7管脚接地，U8B芯片的第9管脚接主控芯片的第12管脚， U8B芯片的第2管脚接主控芯片的第60管脚，U8B芯片的第19管脚接VCC， U8B芯片的第 12管脚接主控芯片的第9管脚，U8B芯片的第16管脚接主控芯片的第80脚，U8B芯片的 第17管脚接主控芯片的第76管脚，U8B芯片的第6管脚接U5芯片的第16管脚，U5芯片 的型号为74HCT574,为驱动电路的片选芯片；U8B芯片的第15管脚接主控芯片的第75管 脚，U8B芯片的第5管脚接主控芯片的第141管脚；U8B芯片的第3管脚为输出的前氧传 感器加热PWM信号，U8B芯片的第8管脚为输出的炭罐电磁阀PWM信号，U8B芯片的第13 管脚为输出的故障灯驱动信号，U8B芯片的第18管脚为输出的后氧传感器加热PWM信号； 主控芯片的第9、 12管脚为PWM加热驱动信号输入端，主控芯片的第60管脚为炭罐控制 信号，TLE6220芯片的片选信号为第6管脚。
10、 如权利要求l所述的装置，其特征在于其中所述的点火驱动电路的电阻R44的一 端接主控芯片的第53管脚，另一端接IGBT芯片的栅极；IGBT芯片的发射极接地，IGBT 芯片的集电极为输出的点火驱动信号；CN1-32接电阻R45的一端及二极管D6的正极，二 极管D6的负极输出IGCX信号，输入到点火持续时间反馈电路中，电阻R45的另一端、电 容C31的一端、二极管D7的正极相连一处，IGCF2信号输入到初级线圈闭合持续期反馈 电路，电容C31的另一端接地，二极管D7的负极接VCC。
11、 如权利要求l所述的装置，其特征在于其中所述的点火持续时间反馈电路的电阻 R46的一端接点火驱动电路的输出端即二极管D6的负极，电阻R46的另一端接双路电压 比较器的第2管脚；二极管D8的正极接双路电压比较器的第2管脚，负极接VCC电源； 电阻R49、电容C32的一端接双路电压比较器的第2管脚，另一端接地；电阻R47、电阻 R48、电阻R50的一端相接于一起，电阻R48的另一端接地，电阻R50的另一端接双路电 压比较器的第3管脚，电阻R47的另一端接VCC电源；电阻R52、电容C33的一端接VCC， 电容C33的另一端接地，电阻R52的另一端接双路电压比较器的第1管脚；电阻R51的一 端接双路电压比较器的第3管脚，另一端接双路电压比较器的第1管脚；双路电压比较器 的第4管脚接地；双路电压比较器的第1管脚接主控芯片的第74管脚，为点火反馈2信弓
12、 如权利要求l所述的装置，其特征在于其中所述的电容C34的一端接主控芯片的第34管脚，，另一端接l 鬼阻R5.3的.r端接主控芯片的第106管脚，另一端接地；'电阻R54的一端接主控芯片的第U3管脚，另一端接地；电阻R55的一端接主控芯片的第114管脚，另一端接地；电阻R56的一端接主控芯片的第116管脚，另一端接地；主控芯片的第17管脚、第46管脚、第56管脚、第72管脚、第82管脚、第93管脚、第109管脚、第126管脚、第136管脚、第144管脚接电源VCC;电阻R57、电容C35的一端接主控芯片的第37管脚，电阻R57的另一端接VCC，电容C35的另一端接地；主控芯片的第42管脚接电阻R58、电阻R59、电容C36的一端，电阻R58的另一端接VCC1，电阻R59、电容C36的另一端接地；晶振Y1、电阻R60、电容C37的一端相接于一处，晶振Yl的另一端接主控芯片的第138管脚，电阻R60的另一端接主控芯片的第137管脚，电容C37的另一端接地；电容C38的一端接主控芯片的第138管脚，另一端接地；主控芯片的第38管脚、第18管脚、第45管脚、第55管脚、第71管脚、第83管脚、第94管脚、第110管脚、第127管脚、第139管脚、第143管脚接地；主控芯片的第61管脚、第64管脚、第65管脚、第67管脚相连，为曲轴传感器输入信号。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车发动机电子控制装置，属于发动机电子控制技术领域。该装置中，模拟信号处理电路、进气压力信号处理电路、前氧传感器信号处理电路、开关量信号处理电路、凸轮轴传感器信号处理电路、曲轴传感器信号转换电路、点火持续时间反馈电路等的输出端分别与主控芯片的输入端相接，主控芯片的输出端分别与喷油器驱动电路、步进电机驱动电路、继电器和小负载驱动电路、前后氧传感器加热及炭罐电磁阀驱动电路、点火驱动电路以及电源管理电路等的输出端相接；CAN线、K线通信电路与主控芯片进行数据通信。本电子控制装置具有功能强大的指令系统、丰富的实时中断资源、高速的输入输出能力，适合复杂的工作环境、价格适宜。
文档编号F02D43/00GK201412232SQ20092010921
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者霞 杨, 汤贵秋, 王少华, 种正鸿 申请人:天津锐意泰克汽车电子有限公司