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                                                            文章主題: 單晶片與引擎控制(三) -- 歷史篇
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        我在第一篇前言中,有提到所謂時下單晶片的出現,與引擎控制有密不可分的關係,或許有許多人不認同。您就從這篇文章看看能不能找出蛛絲馬跡?!

        以前在大學唸書時,但因為自告奮勇的跟老師作計畫,說真的,那個計畫跟學術界或工程界有什麼貢獻?甚至跟我出社會後所從事的行業也一點毫無關係。不過,倒是磨出一個好習慣:圖書館查資料。當然現在網路發達了,誰去圖書館查資料?!去圖書館查資料的最大好處就是:安靜使您冷靜思考。會讓您真正的感覺浸淫在學術研究中。不知,現在的學生會不會像我這麼笨?後來第一個工作就是在半學術單位服務,既然要我評估開發新技術,對我來說,第一件事當然就是查資料。所以,我就收集這些資料。大家就多多少少參考一下。(其實,我就是查一查就查出興趣了,對於這種機電高度整合的東西,又有這麼多學問在裡面的東西,就想一探究竟。如果,您也有興趣的話,也可以依據我所附的文獻編號去調出來看,有些內容是蠻值得參考的。)

        這些資料是以 SAE (Society of Automotive Engineers) 為主,在利用他每篇文章所附的參考文獻,再一一的把他找出來,若圖書館沒有的,我就請館方幫我忙,調微縮影片。而且我盡量是以台面上的公司為主,而非是學校或學術單位,因為畢竟一般公司的發表的東西會比較實務面一點。在從歷史或事後諸葛的觀點來看,這些公司幾年後,果然都成為目前世界上頂尖的公司了。這點就不得不欽佩這些公司的遠見。也再一次說明也驗證鴻海郭大帥說的:神木之所以成為神木,是四千年前就決定了。所以,不要太相信媒體所報導那些錦上添花的公司。看看這些國際知名大企業背後所做的努力。絕不是我們在國內這幾年所看到這些帳面上很漂亮的國內公司的這種成績,否則,您就會很短視的看待一個產業。尤其是車用電子。

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      首先,就出現目前半導體巨人:Intel 的文獻:

Signal Chip Microcomputers in Automotive Systems (Intel) -- SAE:780120

(編號前兩碼代表的就是西元年,1978 耶∼就久了吧,以下我都以文獻的圖說明,有興趣者再去查詳細內容。)

  您看到什麼?還沒有 8051 耶,而是他的前輩 8048 (對不起,我也沒玩過)。其實,引擎控制的出現的最大時空背景,就是在七0年代的石油危機與污染法規。所以,就不得不出現電子控制的需求,而汽車市場之大,以目前來看,還是最大商機。當然,以那時的 Intel 還不算是巨人,但他已經悄悄的進入了。

        經過了幾年的考驗,以當初汽車界的龍頭,應該是福特汽車吧。所以,當初跟 Intel 合作的應該就是福特汽車了。Intel 也為 福特汽車量身訂做了 8061 :(是由 Ford & Intel 共同發表的)

Development of an Optimal Automotive Control Custom Microprocessor (Ford & Intel) -- SAE:820250

EEC-IV Tomorrow's Electronic Engine Controls Today (Ford) -- SAE:820900

        其實,在 八0年代大概就是整個單晶片在引擎控制發展的黃金年代,而各家半導體廠也很積極投入。講到引擎控制就不得不提另一國際大廠: BOSCH 。他也在82 這年發表一篇:

Electronic Fuel Injection (BOSCH) -- SAE:820903

 

     而BOSCH 所謂的一系列的 Jetronic 就從此展開,當然,在這一年的SAE 系列發表文章中,Intel 就正式發表了: 8031/8051/8751 (SAE820912) ,我沒有附上圖片的原因是:以現在的眼光去看那篇文章,有點是看不起各位,但您想以當初 1982 年來說:是一件不得了的事了。對當時來說:不管是記憶體或ROM來說都是彌足珍貴的。作到IC內部來說,更是了不起的。 另外,以當初的Motorola 來說,是有點落後的,我們就以隔一年文獻來看:

Microcomputer-Controlled Engine Management for Audi Quattro (Audi) -- SAE:830424

    看到沒,Motorola 還停留在 6802 時代。在此我強調的是:這時,噴油系統和點火系統是分開的喔。再隔了兩年就不得了,幾乎百家其鳴了,文獻也最多,除了SAE以外,我在當年 IMechE 發表的文章一併收錄,重要的是:Motorola 也在此年發表了 68HC11 ,此時 Intel 的 8051 就有點捉襟見拙了,您就會慢慢發現 Intel 就慢慢的淡出這個領域,轉攻個人電腦領域了。而 Motorola 的微控器就在車用引擎控制系統中扮演起重要角色了。

A New Low Pressure Single point Gasoline Injection System (BOSCH) -- SAE:850293

        您有沒有發現 BOSCH 發表的文章最乾脆的,直接把IC編號都跟您說。這點是他最厲害的地方,只要是技術領先者,他就不吝把資訊公開,反正您要抄也沒那麼容易。對別的產業,或許不是如此,但對這種高度機電整合的東西,就算硬體給您抄,您未必能作的出來,因為還有其他零件的配合。就簡單來說:您作的噴嘴特性未必能跟BOSCH 作出來的一樣。就算軟體也是 Binary 照抄,您作出來的引擎就不一定一樣的穩定。再來看當年Motorola 發表的 68HC11系統 架構圖:

 

    Motorola 的單晶片就是整合A/D ∼還有他是看到別人缺點加以改善,尤其是在 Timer/Counter 這邊,他就比Intel  的 8051 強多了。以點火噴油一起控制趨勢的控制單元(ECU)來說,他是抓到方向了,不過,Intel 的8051 卻在大眾市場走出他自己的一條路,算是另一種收穫吧。所以,在 1986 年,算是 Intel 8051 的強弩之末了。 他的最忠實的客戶 : BOSCH 已經悄悄的有自己的想法了:(注意這一篇幾乎是最後一個可以看到噴油點火是分開系統的)

Engine Management System in Hybrid Technology (BOSCH) -- SAE:860593

以上是點火系統;下面是噴油系統 (BOSCH L3-Jetronic),以噴油來說,他的複雜度真的比點火複雜多了,那怕只是一味送噴油信號,他在 Timer/Counter 的複雜度就不是 8051 的Timer 可以應付得來的:

        其實,看了以上這麼多文獻您有沒有發現一個奇怪的現象?怎麼都是西方國家?對了,有一家東方公司也已經悄悄的崛起了,沒錯,就是日本的豐田汽車(TOYOTA)。以後來的產業文獻報導的說法,當初日本也是透過技術移轉的方式,接受西方國家的技術(他們自己說就是 BOSCH),而且那時,也迫於環境的因素,他們也必須從美國或西方國家進口微控器單晶片。但日本人就發揮他們武士精神,一步一步的利用移轉的技術拓展屬於他們自己的技術與產品,以下就是 1986 年 由豐田與日本電裝所發表的文獻:

Development of Engine Control System Through the use of Microcomputer (Toyota & Nippondenso) -- SAE:861653

 

再來補充另一家日本公司的東西:

Closed Loop Control of the EGR Rate Using the Oxygen Sensor (Mitsubishi) -- SAE:880133

    我剛剛不是提到有關點火噴油系統整合到一個ECU的趨勢嗎?BOSCH也即將琵琶別抱了嗎?我們就以他1988 年所發表的文章來看:

Closed Loop Control at Engine Management System MOTRONIC (BOSCH) -- SAE:880135

     80515 ? 是什麼東東啊?就是說:BOSCH 此時已經大到不再用別人的單晶片了,他已經開發屬於他自己的ASIC了。Motronic 可能就是裝在您我車子的最普遍的系統了。許多雙B或歐系車子都是這個系統延伸的。而且他也從這幾年累積的經驗,發展出另一令人驚奇的規格:

        沒錯!就是CAN BUS。在同一篇文獻就出現了這個觀念。

        其實,從這八0年代來說:引擎控制已經發展十分迅速,已接近尾聲了,我所謂的尾聲的意思:不再有從單晶片發表論文的價值了,因為大家都已經接受這個事實了。結果呢?您我好像從那個時候,才開始接觸8051 單晶片的樣子喔?!所以,您覺得我們的科技技術落後人家多少?!

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        最後我就以明年即將成為全球最大的汽車廠的豐田汽車在八0年代末所發表的一篇文獻作為結語:(很諷刺吧,豐田從那時開始投入,至明年成為全球最大汽車廠是還要過近十五年!所以,您覺得產業佈局要多久?其實,如果您像我這樣的收集相關文獻資料過程中,您就會發現豐田汽車會成為全球第一絕不是偶然的。)

An Integration Approach on Powertrain Control System (TOYOTA) -- SAE:890762

        引擎控制是從石油危機與環保議題切入,造就電子控制系統。又因為既然單晶片的出現,使得引擎控制可更人性化,所以,就遵循著這個方向前進:ISC (idle Speed Control) 怠速控制。診斷系統,再到整合點火(EGR/Knock Control)控制,甚至傳動變速系統(ECT)。當然,單晶片就是扮演起重要的角色:

而且,對於單晶片的需求也越來越特殊化,以TOYOTA來說,他終究也要走自己的路,開自己的ASIC:

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            如果,從這一系列的文獻來看,您覺不覺得人家說:汽車工業是工業的火車頭,您相不相信?!,當您看到F1 賽車場上人手一台 Made In Taiwan 的 NoteBook 時,您心裡會不會跟我一樣的想法:人家把PC 當作一個適用的工具,用來創造更高境界的產品,是一項人家再用十年也作不來的技術或產品時;而我們呢?卻一味的在一個很成熟的產品裡,一直在玩重複的殺價與複製工作?就像您看到一些傳統產業一直在低價勞工市場中,做出螺絲起子來賣您時的那種感覺?我所擷取的也只不過與單晶片相關的文章而已,其他還有跟引擎燃燒或控制理論有關的,更是多得您懶得去看。如果,您想查相關論文時,我的建議:可以集中在八0年代,這方面的文章,是蠻值得看的,有些內容還是有些特殊的想法。譬如一部份軟體的觀念啊∼或是機電整合的盲點等。重點是我所說:他們都不是學術單位,都是量產產品的公司。

            當您辛辛苦苦的領了年終獎金或是股票時,您發現您也不過奢華一點想買一點像樣的車子來開時,卻發現是別人很容易的從容易的從您口袋中拿走您辛苦的血汗錢,然後您還要不斷的養他,再花錢照顧他。這樣子的比喻,我想您應該會很容易的體會的到吧。

            技術的磨練,終究會有一天您會到達頂峰,但最重要的是您的想法。這就是我這一篇文章的感受。

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