基于小型引擎ECU应用中的半导体解决方案

　　摩托车OEM厂商历经多年逐步在新车型中引入电子燃油喷射（EFI）系统，产品范围涵盖125CC到400CC,小排量车型亦包括在内。引擎采用EFI系统能实现更好的调节控制，从而带来更强的性能、更低的油耗和更少的二氧化碳排放。其优势显而易见。

　　将EFI引入小排量车型面临的挑战之一是成本和空间限制。此外，在有些地方，摩托车必须强制安装ABS系统，这意味着留给其他控制器的空间更少，比如EFI ECU.

　　因此，我们需要更小型的引擎管理ECU或更小的组件，如PCB.这使得电子组件的外形必须更小，但是在必要功能上不能打折扣，以提供上述优势。

　　在此，我们探究了应用在小型ECU上的EFI半导体解决方案。

　　小型引擎ECU及其主要组件.被称之为TLE8080EM的U-chip是支持单缸应用的主要器件，采用PG-SSOP 24引脚裸焊盘封装。TLE8080EM 可驱动数个摩托车或小型引擎系统中的高边执行器。驱动器不仅可保护自身免出故障，比如电池短路（STB）和过温，还可支持OBD1,包括接地短路（STG）、开放负荷（OL）故障。这些故障可利用TLE8080EM内置电路进行探测，并通过MCU的SPI接口读出。这个U-chip还可连接作为曲轴传感器使用的经济可靠的可变磁阻（VR）传感器。VR信号幅度和探测阈值可通过SPI接口轻松配置，以适应不同的转速（参见图2的幅度调整范例）。经过调节的VR传感器输入终馈入MCU,以用于活塞位置探测，协助进行喷油和点火管理。TLE8080EM中还包含一个LIN收发器，用以支持急需的车载ECU诊断。TLE8080EM还集成了一个5V稳压器和一个电压监控模块，可对所用MCU的重置输入产生影响。U-chip还具备外部看门狗功能，可不断检查MCU的定时情况。该监视器通过SPI线路连接。

　　MCU是EFI系统的主控制器。不同的任务需要按照既定的时间线完成，而且必须保证实时行为，否则引擎将会失去同步控制。采集自VR传感器的曲轴齿信号和喷油点火的时间准确度对于系统至关重要。这涉及实时计算，比如时间角度转换、角度时间转换、喷油和点火时间。尤其是，MCU应具有更多智能/处理能力，来提供加速和减速期间的定时。

　　XC2733X MCU是高性能、低成本汽车级MCU,带有五级流水线。它可在66MHz时钟频率下实现15.15ns指令周期。比如32位加减和DSP乘累加等计算仅需1个MCU周期就可完成。MCU存储器包含128K程序闪存、64K数据闪存（用于闪存EEPROM仿真）和12KB RAM.存储器内容可实现保护：通过错误纠正码（ECC）对闪存进行保护，通过奇偶校验对RAM进行保护。XC2733x的外围事件控制单元可进行从存储器到存储器的类似DMA的数据传输，以降低中断服务日常开销。XC2733x中的一个拥有19通道的12位模数转换器用于MAP传感器、节气门位置、进气温度、引擎温度、电池电压和额外模拟信号的信号采集。XC2733x嵌入在PG-QFP64封装里，该封装有裸焊盘，用以加强散热。

　　曲轴齿信号代表着EFI系统的引擎周期。为了很好地控制点火和喷油，需要从曲轴角度获得更小的引擎周期角度标记。

　　MCU利用带有专用软件的定时器模块，可在有曲轴齿和没有曲轴齿的情况下实现0.5度的角度分辨率，甚至在加速和减速期间。0.5度标记通过定时器模块进行计数，当检测到无齿时重置计数器。这可在不同引擎速度下，以良好分辨率全面掌握720度引擎周期内的活塞位置。喷油开始和点火开始/结束可仅仅依赖基于角度的控制。然而，喷油时间由具有1us 分辨率的定时器模块控制，以提供准确的喷油量。

　　TLE4253是一个电压跟踪器，跟踪MCU的ADC模块的参考电压，其自身向BAP、TPS、进气、引擎温度等在板/离板有源传感器供电。它还向TLE6250G供电，以实现与MCU（如果需要该选件）的CAN通信。TLE4253还可承受高达40V的STB.对于STG场景，它可通过限流和过温关断来保护自身不会过热。

　　低成本单缸EFI系统半导体解决方案至少包括4个组件： U-chip TLE8080EM、MCU XC2733x、跟踪器TLE4250/3和IGBT.

　　如果需要驱动更多执行器或气门，驱动器数量需要增加，这种情况下可向系统轻松添加BTS3410（2通道低边）组件。这个低边驱动器具有多种保护功能，比如过压保护、STB保护和过温保护。然而，它不向MCU提供任何诊断反馈。利用外部电路，比如添加电阻器作为分压器，这些驱动器可分接这两个通道（可利用MCU的ADC输入进行监控）的排流点电位。这样就可实现诊断功能，了解BTS3140的 Inx引脚 （控制引脚）的状况。

　　为了支持冷祖风门、怠速控制和加减速功能和替代线性电磁阀，可利用一个步进电机执行器测量所需进气量，以实现的引擎操作。这种执行器由TLE8444SL（双H桥）驱动。它不仅具有过压和过冲保护功能，而且具有诊断功能，比如过流和开放负荷故障等--这些故障MCU通过来自TLE8444SL的EF1/EF2错误标志轻松获知。

　　KP254被用来测量影响气缸进气强度的气压。如果ECU单元需要利用塑料聚合物进行密封，KP254需要装配在类似其他离板传感器的另外模块中。然而，有些系统由于成本节省原因，可利用MAP传感器作为BAP传感单元，但是仅适用于特定操作条件，比如WOT和进气口同步关闭，然后可测量或更新气压。

　　小引擎参考套件提供硬件和软件套件。软件套件包括具有任务调度器的低电平驱动器，以处理飞轮、喷射、点火、信号采集、闪存EEPROM仿真、通信、IO驱动和故障监控等操作。硬件套件不仅适用于基础入门EFI系统，而且还可用于扩展硬件性能和功能。这个小引擎参考套件包含有旨在实现组件尺寸、成本、性能和可扩展性平衡的组件。