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飞思卡尔简化电控系统设计 提速节能高效革命

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   据统计,全世界半数左右的能源消耗在各种马达驱动的设备中,引擎作为这些设备的核心,在全球性节能环保的大趋势下,成为提升与改善能效最受关注的部分。现代的引擎再不是一个刻板的系统,而是能利用执行器与电机根据不同驾驶情况的需要够提供广泛的动态调整,进而优化引擎燃烧效率。改善驱动设备能效的关键是通过更出色的引擎控制提升引擎效率,半导体技术在其中扮演的角色不容忽视。

  电子技术出现在引擎管理是最近几十年里是引擎发展中最核心的主题,电子引擎控制的优势是省油、废气污染少、加速快和马力更大。如同减排制度一样,在20世纪80年代,燃油经济性和环境方面的问题掀起了为小轿车和卡车制造电子引擎控制系统的第一波浪潮,小型内燃机市场也将遇到同样的情况。

  随着电子技术的不断前进,电子系统改变了传统引擎的诸多观念,小型引擎市场正在从机械点火、化油器系统转向更加清洁高效的电子点火控制与电子燃油喷射(EFI)系统。电子引擎控制包括了进气系统、燃料系统、点火系统、计算机控制系统、故障诊断系统、引擎故障救援系统等复杂的电子单元。不过,引擎制造商现已能够减少组件数量,设计出能够精准控制引擎事件的更加小巧高效的引擎,从而提高可预测性、可靠性和燃油效率,帮助减少污染。一个典型的例子是,以往,传统的两冲程发动机中的30~40%的燃油没有燃烧就直接排放到废气中;通过电子燃油喷射可以减少大约75%的一氧化碳排放和大约90%的碳氢化物排放,与此同时,燃油使用也可以减少35%。节能减排的效果可以说是立竿见影。

  电控与引擎控制

  引擎控制模块(ECM,Engine Control Module) 是整个引擎系统的灵魂,控制整个引擎的运转。控制引擎系统需要许多感应器接收并传递引擎运转信息,控制引擎运转的信息很多,包括进气温度传感器、油门开度传感器、歧管压力传感器、水温传感器、曲轴角度传感器、爆震传感器、氧传感器等,传感器将搜集到的引擎各种状态信息送至ECU作运算,这些引擎运转信息经过运算后,会由ECU对各个执行器发出控制讯号来控制执行器的动作,最主要的目的就是要计算并控制引擎的最佳喷油量及点火时机,以实现引擎工作效率尽可能高,从而达到节能减排的作用。

  现代引擎控制系统需求量大,应用于各个领域,使用面广,随着城市交通问题和节能减排问题的深入,车辆小型化与自动化机械对小型化引擎的需求量不断提升,小型引擎需要比传统引擎更多的技术要求,包括效率,噪声,尺寸等。在电驱动设备一些固有问题(耐久性与易用性)依然无法解决,以及新的燃料系统正在逐渐引入的前提下,一些微型车辆或者小型车辆上的高效小引擎,依然具有广阔的市场空间。与此同时,工业自动化特别是一些现场应用的机动设备市场依然在不断成长,这部分对引擎控制系统的高效与小型化需求更为严格。面向21世纪,满足与地球环境共存、与小型引擎结合要求的"全优的引擎控制"将得到更加快速的发展,技术发展的势为:① 节能和智能化;② 微、轻、薄和高速化;③驱动、控制电路集成化和专用化;④ 低噪音、低振动、低干扰;⑤ 新结构、新原理产品开发。

MM912xP812芯片

  电子引擎控制系统是以微控制器、微处理器或者DSP/DSC产品为核心,这部分系统的改善,主要目的是通过分析传感器采集的数据,优化算法并有效控制引擎工作状态,进而能够提升引擎的工作效率,实现节能任务。MM912xP812是飞思卡尔面向摩托车及其他小引擎内燃机(单双缸)喷油电控开发的一款专用芯片,通过成熟的系统集成封装(SiP)技术,集成了主流汽车级16位微控制器S12P以及点火喷油控制芯片MC33812于一体。点火喷油控制芯片MC33812包含以下主要功能单元,他们是3个低边驱动,一个预驱动,5V电压调节器,看门狗电路,ISO9141 K线接口电路,MCU并行接口电路。低边驱动电路主要用来驱动喷油嘴,故障指示灯,继电器或者另外一个喷油嘴、油泵。而预驱动电路则可以用来驱动IGBT或者达林顿电路,进而驱动点火线圈。

 

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