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          基于FPGA的電控汽油機(jī)噴油脈寬處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2014-03-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          當(dāng)今世界面臨著石油能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大問題。能源與環(huán)境問題已成為影響我國乃至世界經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素。因此.積極尋求和發(fā)展清潔能源已成為各國的頭等大事。改變石油短缺、污染嚴(yán)重的唯一方法,就是減少對石油的依賴,開發(fā)綠色高效清潔替代能源。

          隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,汽車數(shù)量的快速增加,以及國際原油價(jià)格的飛漲,給我國石油需求和環(huán)境保護(hù)造成了巨大壓力,節(jié)能減排任務(wù)形勢嚴(yán)峻。甲醇汽油被看作是汽車的重要替代燃料,但是由于甲醇本身富含氧,致使甲醇汽油的理論空燃比較小。在燃用不同比例的甲醇汽油時(shí),電控燃油噴射系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能不能完全使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此需要將電控單元輸出的噴油脈寬信號進(jìn)行擴(kuò)展處理,使得在燃用不同比例甲醇汽油時(shí),空燃比能夠維持在理論空燃比附近從而使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

          1 噴油脈寬調(diào)整思路

          電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴油量可以用下式計(jì)算:



          式中M為電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴油量;μ為噴油孔的流量系數(shù);s為噴油孔截面積;t為噴油持續(xù)時(shí)間;g為重力加速度;ρ為燃油密度;pi為噴油壓力;P0為供油壓力。由式(1)可知通過改變噴油孔流量系數(shù)、噴油孔截面積、供油壓力和噴油壓力,以及噴油持續(xù)時(shí)間來改變噴油量的大小,而噴油孔流量系數(shù)、噴油孔截面積、供油壓力和噴油壓力與噴油器本身的尺寸和參數(shù)相關(guān),噴油持續(xù)時(shí)間對于噴油量來說是一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。因此采用改變噴油持續(xù)時(shí)間來改變噴油量,噴油持續(xù)時(shí)間由汽車的電控單元(ECU)控制。當(dāng)噴油器中使用中低比例甲醇汽油時(shí),依靠電控燃油噴射系統(tǒng)所具有的自適應(yīng)控制功能,自行調(diào)節(jié)噴油脈寬,使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)燃用高比例甲醇汽油時(shí),其自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能不能滿足時(shí)就需要對脈寬進(jìn)行處理,如圖1所示。



          2 噴油脈寬調(diào)整的程序設(shè)計(jì)

          2.1 Cyclone系列芯片簡介

          Cyclone系列芯片是Altera公司于2003年推出的中等規(guī)模、低成本和高性價(jià)比芯片,具有0.13μm工藝,240個(gè)管腳,1.5 V的內(nèi)核供電。內(nèi)部所含的嵌入式存儲器由數(shù)十個(gè)M4K的存儲器構(gòu)成。每個(gè)M4K存儲器快具有很強(qiáng)的伸縮性,可以實(shí)現(xiàn):4 068位RAM;200MHz高速性能;真正的雙端口存儲器;FIFO設(shè)計(jì);ROM設(shè)計(jì);混合時(shí)鐘模式等功能。Cyclone器件的電源支持采用內(nèi)核電壓與I/O口電壓分開供電的方式,支持多種I/O接口,符合I/O口標(biāo)準(zhǔn),可以支持差分的I/O口標(biāo)準(zhǔn)。Cyclone器件可以支持最多129個(gè)通道的LVDS和RSDS其內(nèi)部的LVDS緩沖器可以支持高達(dá)640 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速度,保證了信號的完整性,并具有更低的電磁干擾和電磁兼容性,及更低的電源功耗。

          2. 2 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)

          根據(jù)時(shí)序關(guān)系可以做出如圖2所示流程圖。在系統(tǒng)復(fù)位后,預(yù)置好脈寬參數(shù),判斷周期檢測標(biāo)志flag的情況從而啟動(dòng)計(jì)數(shù)器1工作,在獲得輸入信號周期后,根據(jù)輸入的脈寬參數(shù)輸出預(yù)置的pwm波形。


          2.3 脈寬周期測量模塊的描述及仿真

          該模塊用于測量輸入方波信號的周期,工作原理如圖3所示。



          設(shè)置一個(gè)門控制信號flag(初始值為0),產(chǎn)生一個(gè)與被測信號周期相同的閘門,開始測量周期時(shí),計(jì)數(shù)器置0,待flag=1時(shí),而且nrst=1時(shí),計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),直到flag=0時(shí),停止計(jì)數(shù)。此時(shí)得到計(jì)數(shù)器的值就是被測方波信號的周期。


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