ECU输入级：新型汽车直喷发动机信号预处理与特点

1.作用

输入级（即输入信号电路）的作用是将电控系统中各传感器检测到的信号通过I/O接口送入微机，完成对控制装置运行工况的实时检测。

从传感器来的信号进入输入级后，首先要经过预处理，如采用滤波器除去杂波等。有的信号，如电磁式曲轴位置传感器来的信号，并不是矩形波而是正弦波，且其信号的电压幅值会随转速的变化而变化，这些信号均不能直接输入微机，图4-53所示为输入回路的处理效果。

2.模拟信号与数字信号

从传感器来的信号有模拟信号和数字信号两种。如图4-54a所示，模拟信号是连续的变量，其模拟量的变化（如电压）直接与所感受到的作用成正比。模拟量的精度常受各种因素限制。由于传感器的原因，很多输入信号为模拟信号，如各种可变电阻，包括热敏电阻ECT与LAT；各种电位器电源电压等；如图4-54b所示，数字信号为离散的变量，其精度依赖于信号发生装置的设计。例如，电磁式曲轴位置传感器与霍尔效应式传感器所发出的信号都是数字信号，其精度与触发轮上的齿数有关，如增加齿数可以相应地增加曲轴位置精度。要注意，这里所指的数字信号并不是真正的数字，它仍是一系列的电量或脉冲。对于电控系统来说，数字信号的优点不只是其精度高，更重要的是数字信号所表现的值并不会由于其电流或电压的变化而受到影响。例如，曲轴位置信号并不会由于其电平的高低而使所表现的曲轴位置变化（其位置仅由脉冲形状与时刻决定），这对于ECU辨识很有好处，因为信号的电平总会由于转速、接触点情况、电源电压等而发生变化。ECU中的微机，只能接受数字信号。所有的模拟信号都要先经过A/D转换后才能被接收。

图4-53 输入回路

图4-54 模拟信号与数字信号

3.模拟信号的输入(www.xing528.com)

模拟信号在进入A/D转换器之前，先要进行预处理，包括去杂波、将电平大小调整到与A/D转换器规定的量程相符等，如氧传感器信号电平太小需放大，而电源电压信号电平又太大需减小。在A/D转换电路中，模拟量被转换成一系列的离散数字量，如图4-55所示。

图4-55 模数信号转换

A/D转换器内部的工作原理如图4-56所示。被转换的模拟量V_in直接进入比较器。比较器的另一输入是比较量V_out。当开始A/D转换时，微机由并行数字输出口输出一系列二进制数字，进入A/D后产生V_comp这一系列数字由小到大按顺序发出，V_out逐渐增大。当V_out小于V_in时，比较器使V_comp为低电平输出，一旦当V_out大于V_in时，V_comp立即变为高电平反馈回微机后，微机立即停止二进制数字系列的发送，并将最后的数字作为V_in在这一时刻的数字量。之后，微机重新发送下一个二进制数字系列，测取V_in下一时刻的值。当今A/D转换器的频率已很高，且可独立工作。ECU中的微机只需指令A/D开始工作，就可以中断而转向其他工作，待A/D结束后才回到读数状态。由于A/D的原因，ECU的输入级与系统的传感器数目、类型以及信号量程均有关，这也是ECU不能通用化的原因之一。

4.数字信号的输入

经过整形和放大（或缩小）后的数字信号，即可通过I/O接口直接进入微机。曲轴转角信号取决于触发轮上的齿数，一般只有几十个齿，而发动机对点火与喷油的定时要求往往需要精确到0.5。因此，微机内还设有分频器或脉冲发生器，将几十个曲轴转角脉冲转换为每转720个脉冲，从而提高了曲轴位置的分辨力。

图4-56 A/D转换器的原理图