随着汽车电子技术的进步，长安大学在开发第三代灵活燃料控制器时采用了单片机数字处理技术，可以全工况、精确地按比例对喷油信号进行展宽处理，其较第二代控制器的性能有了质的飞跃。第三代灵活燃料控制器成品如图12-8所示。

图12-8 第三代灵活燃料控制器(DIP封装及PQFP封装)

根据不同的设计要求及地区需求，长安大学灵活燃料控制器设计团队采用不同的控制方式、低温起动方法等满足设计需求。根据控制方式及冷起动方式，第三代汽车灵活燃料控制器一共可分为以下四类。

1.控制方式

第三代控制器根据控制方式，可以分为集中式控制和分布式控制两类。

图12-9 集中式系统框图

（1）集中式控制

针对微处理的高效性，选取两片AT-mega162单片机作为系统的处理核心，此芯片上资源较多，每个单片机可以负责处理两路喷油信号，即1、4缸的喷油信号分别进入第一个单片机，2、3缸的喷油信号分别进入第二个单片机，每个喷油信号分别由单片机的外部中断脚进行触发，使用第一个单片机进行温度采集并分析。具体如图12-9所示。

此方案采用两片ATmega162单片机处理四路喷油信号，每个单片机均接受模式转换开关所传递的信号判断燃料种类。由第一个单片机负责温度采集，若需要进行冷起动操作，则会向第二个单片机发出冷起动信号指令，两者开始同时工作。

集中式控制由于使用的单片机个数少，可以有效降低控制器成品的体积和外围电路复杂度，从而减小了控制器加工制作成本。但是，如果采用两片单片机控制四路喷油器的集中式控制方案，在车辆行驶过程中如果出现某一单片机故障，会直接导致发动机两缸缺缸，实际使用中具有很大的危险性。

（2）分布式控制

此方案中，控制器使用四个微处理器（Atmega8）分别控制每个缸体的喷油信号，四个处理器通过两个管脚分别相连接，由第一路采集温度和模式转换开关的信号，经过判断后第一路处理器向其他三个处理器发出相应的指令，四个处理器同时开始同一个动作，实现同步输出。第二、三和四路除了不需要接入测温模块和模式转换开关，别的都和第一路完全相同，如图12-10所示。

图12-10 分布式系统框图

分布式处理方案使用的处理器较多，用此方案生产的控制器相对体积较大，电路较为复杂；但由于使用资源较少的芯片，整体成本较整体式的方案略有下降。另外，采用此方案可以有效保证控制器的可靠性，控制器即使出现单个芯片损坏，车辆也能“跛行”至安全地带。

2.冷起动方式

第三代控制器中设计了冷起动模块，是否进行冷起动加浓不再依靠驾驶人主观的判断，而是利用某些传感器的反馈信号判断是否进行冷起动加浓。根据冷起动的判断方法，第三代灵活燃料控制器可以分为以下两类。

图12-11 含有温控模块的第三代控制器

（1）温度传感器判断

第一类为利用温度传感器反馈的发动机室环境温度信号判断温度是否达到冷起动加浓的标准，它包括主控制单元和测温电路两部分。测温电路的主体为DS18B20温度传感器，我们将温度信号输入到其中一片芯片中，进行温度判断；所述主控制单元包括信号输入电路、整形电路、处理模块、驱动电路模式切换开关。其中，信号输入电路、整形电路、处理模块和驱动电路依次连接，模式切换开关与处理模块连接。所述测温电路与处理模块连接，如图12-11所示。(www.daowen.com)

它的工作流程如图12-12所示：在燃用车用甲醇汽油（M85）时，通过截取汽车电脑输出的喷油脉冲信号，获得初始喷油脉冲宽度；当室外温度>10℃时，起动时与起动后的喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的120%～140%；当室外温度≤10℃时，启动冷起动模式，起动时的喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的300%～900%（控制器温度范围会对脉冲展宽略做调整），此状态延续3s，起动完成后喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的120%～140%。在燃用汽油时，此装置对信号不做任何处理。

这种带温度传感器的控制器对温度判断精确，起动时间相对较短；但是由于温度判断需要加装传感器，因此此类控制器需要增加温度模块成本，而且安装相对复杂。另外，它对温度的判断取决于温度传感器的安装位置，对工人需要一定的培训，否则并不一定能完全准确地反映当时的环境温度。这种控制器较适合冬季气温低，低温时间长的地区推广使用。

图12-12 含温控模块的第三代控制器程序流程

（2）转速判断

对于冬季气温较高，对冷起动要求不高的地区，长安大学的研究团队也相应开发了适合此类地区推广的灵活燃料控制器。这类控制器相对于第一类控制器省去了测温电路，对发动机转速的判断则依靠所采集到的发动机喷油频率进行计算，如图12-13所示。其判断方法为：首先利用某一芯片所采集到的喷油频率乘以120得出当时的发动机转速值（r/min）；如果持续起动2s之后，发动机的转速依然低于400r/min，则系统自动判断为冷起动困难，从而进入冷起动加浓过程。这类控制器采用转速来间接测定温度，因此它的结构简单、成本低。由于受控制策略的局限，汽车在低温时会进行3s的试起动，因此在冷起动状态下会使起动时间较长，需要驾驶人耐心起动；并且由于缺少温度判断，若由于其他原因造成试起动失败，也会进入冷起动状态。

图12-13 不含温控模块的第三代控制器

转速判断型控制器的主控制单元包括信号输入电路、整形电路、处理模块、驱动电路模式切换开关，其中，信号输入电路、整形电路、处理模块和驱动电路依次连接，模式切换开关与处理模块连接，如图12-13所示：

此类控制器的工作流程如图12-14所示：在燃用车用甲醇汽油（M85）时，通过截取汽车电脑输出的喷油脉冲信号，获得初始喷油脉冲宽度，将此喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的120%～140%，持续3s；然后利用汽车电脑输出的喷油脉宽信号计算出发动机转速，进行转速判断，若此时发动机转速≤400r/min，则认为发动机未起动成功，进入冷起动状态，此时控制器将喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的300%～900%（控制器识温度范围会对脉冲展宽略作调整），此状态延续3s。起动完成后喷油脉冲宽度调整为初始喷油脉冲宽度的120%～140%；在燃用汽油时，此装置对信号不做任何处理。

图12-14 不含温控模块的第三代控制器程序流程

3.电源设计

控制器的电源来源于汽车的蓄电池，一般静态条件下，汽车蓄电池电压为12V。在发动机起动时刻，由于起动机需要消耗大量电能，起动瞬间蓄电池电压可能会从12V跌到8V，而这个“瞬态”有可能会持续将近10s。当发电机与蓄电池并联后，发电机给蓄电池充电的时候，蓄电池的平均电压又会超过12.5V，甚至达到14V，而本系统采用12V和5V两种电压供电模式，这样特殊的电源系统如果直接应用于本系统，将会导致系统工作不稳定，芯片发热甚至烧毁，严重影响系统的安全性，所以我们需要对供电进行改良，以适应本系统。

本系统采用12V和5V两种电压供电模式，12V电压直接来源于汽车蓄电池，而5V电压需经过变压才能得到，为了得到稳定的5V电压，本电源模块采用了两级变压的供电模式。对于12V的供电系统，为其接入一个330uf-35V的缓冲电容，减缓了蓄电池电压变化造成的危害。

4.第三代控制器特点

总体而言，第三代灵活燃料控制器相对比第一代和第二代灵活燃料控制器，有了长足的进步，具体来说，有以下优势：

1）在更换汽车燃料时，本系统无需更换电路，仅借助外置的模式转换开关选择核心处理器中所选燃料的控制程序，即可实现控制模式的优化。当选定内部指令程序后，内部程序即可自动切换到这种燃料运行的处理状态，输出合理的喷油脉冲宽度供喷油器使用。

2）这一类控制器处理模块中的芯片可以自动进行温度判断，进行冷起动调节，大大减少了人工误判，使控制更加自动化、操作更加简便化。通过集成芯片对喷油脉冲宽度的相应调整，可以精确到微秒级，实现不同环境下汽车平稳运行，更加达到节能，减少资源浪费。

3）系统电路结构简单，可靠性高，操作及维护简单方便。

4）如需其他功能扩展，比如对是否进行冷起动作温度判断改成转速判断，只需在程序上稍做改动，即可实现，不需要进行硬件改动，扩展性好。