通信工程導(dǎo)論論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目：通信工程燃油噴射電磁閥控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系 名 信息工程系 專(zhuān) 業(yè) 年 級(jí) 2006級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 6006202080 指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 副教授 2009年 12 月4 日一、原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。）1、設(shè)計(jì)的工作基礎(chǔ) 在之前的學(xué)習(xí)中，了解了一些驅(qū)動(dòng)電路，在電子設(shè)計(jì)這門(mén)課程中設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性穩(wěn)壓源的電路，因此在驅(qū)動(dòng)電路方面的設(shè)計(jì)有一定的了解，通過(guò)學(xué)習(xí)完單片機(jī)這門(mén)課程后，對(duì)單片機(jī)和程序編譯方面也有了了解，為電路的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，在本科期間學(xué)會(huì)了使用protel軟件設(shè)計(jì)電路，在電工實(shí)習(xí)中焊接和組裝了收音機(jī)、對(duì)講機(jī)，因

2、此在電路焊接方面有一定的基礎(chǔ)。2、研究條件 在實(shí)驗(yàn)室力所具備的研究條件有電腦、示波器、protel軟件、c8051f410/2單片機(jī)、電磁閥，以及必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。3、應(yīng)用環(huán)境當(dāng)今，日益嚴(yán)格的排放法規(guī)、激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和能源短缺，使得發(fā)動(dòng)機(jī)不斷引入新技術(shù)，向低污染、低油耗、高比功率的方向發(fā)展。而提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排放的關(guān)鍵在于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒。燃燒過(guò)程的好壞和整機(jī)性能的優(yōu)劣取決于噴油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒室結(jié)構(gòu)三者之間的匹配。傳統(tǒng)的機(jī)械噴油系統(tǒng)已越來(lái)越不適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展，在多種研究開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)中，其中高壓共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)是目前最理想的噴油系統(tǒng)，是二十一世紀(jì)燃油系統(tǒng)的主流，因此

3、在汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)中使用電控燃油噴射系統(tǒng)，不僅能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，還能夠汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的污染。4、工作目的通過(guò)這次設(shè)計(jì)掌握產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)思想和動(dòng)手能力，能夠熟練地使用protel軟件設(shè)計(jì)電路，提高單片機(jī)的編程能力和電路板的焊接能力，增強(qiáng)在遇到問(wèn)題時(shí)，怎樣分析和解決問(wèn)題的能力，在綜合能力上有一定的提升，為以后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、參考文獻(xiàn)1 張科勛,紅木南,周明等. 柴油機(jī)電磁閥集成式升壓驅(qū)動(dòng)電路計(jì)與分析j.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,42(8):1367-1371.2 宋軍，田良云，李孝祿，喬信起，黃震. 柴油機(jī)共軌系統(tǒng)ecu的設(shè)計(jì)及噴油特性研究j.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2006,24(1):

4、28-34.3 盧啟龍，歐陽(yáng)明高. 電控柴油噴射用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功率驅(qū)動(dòng)j.電控技術(shù),1999,10(4):33-37.4 連長(zhǎng)震，李建秋，周明，歐陽(yáng)明高. 電控燃油噴射用高速電磁閥驅(qū)動(dòng)方式研究j.汽車(chē)工程,2002,24(4):310-313.5 劉建成，王立德，劉彪. 基于dsp的柴油機(jī)噴油電磁閥驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)j.內(nèi)燃機(jī), 2007,4(1):14-17.6郭建波.高壓共軌柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)環(huán)境的研究d.杭州：浙江大 學(xué)，2002.7郝守剛.電控單體泵電磁閥電磁機(jī)液特性研究d.北京:清華大學(xué),2003.8周玉成,平濤,方祖華等,高壓共軌噴油系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中電磁閥控制參數(shù)

5、研究j. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛,2003,23(增刊1):124-126.三、設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求。）本課題是我校內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家自然基金項(xiàng)目中的電路控制部分，針對(duì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)。擬采用siliconlabs公司的c8051f410微控制器芯片，需要完成的核心功能是根據(jù)油泵角標(biāo)器傳送的角度信息在設(shè)定的時(shí)刻切換油泵電磁閥的開(kāi)關(guān)，建立油壓并測(cè)量顯示；在噴油功能被觸發(fā)之后，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)角標(biāo)信號(hào)在設(shè)定的時(shí)刻采用pwm方式打開(kāi)噴油電磁閥，完成燃油噴射，同時(shí)為piv拍攝系統(tǒng)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，開(kāi)始出激光并照相。 學(xué)生通過(guò)此

6、次訓(xùn)練，可以掌握現(xiàn)場(chǎng)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，如變頻器帶來(lái)的干擾就是本系統(tǒng)需要解決的一大難題。還可以熟悉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，c語(yǔ)言編程，繪制pcb板，焊接調(diào)試等。 指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長(zhǎng)（簽字）年 月 日天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)電磁閥控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的研制學(xué)院名稱(chēng)天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)通信工程學(xué)生姓名高楠指導(dǎo)教師張瑞峰一、課題的來(lái)源及意義采用電子控制技術(shù)是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的重要方向之一，隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們對(duì)內(nèi)燃機(jī)在節(jié)能和排放方面的要求日趨嚴(yán)格，因而對(duì)其調(diào)節(jié)控制體吹了高精度及多參數(shù)的要求。以往的自動(dòng)控制裝置，如調(diào)速器、點(diǎn)火提前器

7、等即使進(jìn)一步復(fù)雜化也不能完全滿(mǎn)足要求。要在內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)同時(shí)達(dá)到低排放、低油耗以及高動(dòng)力性能的要求，不僅要使內(nèi)燃機(jī)的噴油量和噴油正式隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的變化而發(fā)生模式較為復(fù)雜的變化，而且還要對(duì)溫度、吸氣壓力等因素加以補(bǔ)償，故傳統(tǒng)的機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)因其固有的缺點(diǎn)（控制自由度小、控制精度低、響應(yīng)速度慢）而無(wú)法滿(mǎn)足這些要求。所以，電控系統(tǒng)的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。采用電子控制技術(shù)后，由微機(jī)可精確控制內(nèi)燃機(jī)的供油、點(diǎn)火、噴油及配氣定時(shí)等參數(shù)，是內(nèi)燃機(jī)在各種工況下都能按最佳狀態(tài)運(yùn)行，在以時(shí)間控制為特點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴射系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的執(zhí)行器是電磁閥，電磁閥的工作狀態(tài)，特別是它的快速響應(yīng)能力影響著電控燃油噴射系統(tǒng)

8、的控制精度，進(jìn)而決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放物的生成。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 70年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)和新型傳感器的不斷發(fā)展，柴油機(jī)的電噴系統(tǒng)不僅在硬件方面先后推出了位置控制、時(shí)間控制、時(shí)間控制+共軌控制等三代產(chǎn)品，而且在控制理論與方法方面也取得了許多令人服務(wù)的成果?？刂品椒◤倪^(guò)去的查表法、pid控制法等基于控制理論的方法發(fā)展到以狀態(tài)空間、多變量最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等現(xiàn)代控制理論為主體的技術(shù)。近年來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等智能控制技術(shù)的應(yīng)用也日趨活躍。三、本課題的研究目標(biāo) 本課題旨在通過(guò)對(duì)智能芯片c8051的研究和編程語(yǔ)言的運(yùn)用，設(shè)計(jì)出電磁閥控制電路，來(lái)控制油量的輸入，從而大幅度

9、的降低排放污染，提高經(jīng)濟(jì)性和改善動(dòng)力性。四、研究?jī)?nèi)容 1、油泵控制策略（1）確定凸輪軸上對(duì)應(yīng)的角標(biāo)零點(diǎn)；（2）確定油泵柱塞升程對(duì)應(yīng)的角度（720）；（3）制作控制電路，將油泵電磁閥開(kāi)啟時(shí)刻對(duì)應(yīng)的角度和持續(xù)期設(shè)成可調(diào)量（此過(guò)程電磁閥開(kāi)啟四次）；（4）進(jìn)行標(biāo)定，確定油泵最大供油能力所對(duì)應(yīng)的油泵電磁閥開(kāi)啟角度和持續(xù)期；（5）柱塞下行：斷電，電磁閥開(kāi)啟，從低壓油罐抽油（6）柱塞上行預(yù)行程：不通電，無(wú)壓縮，部分燃油壓回低壓油管（7）柱塞壓縮行程：在上止點(diǎn)的某個(gè)時(shí)刻，通電，閥關(guān)閉，剩余燃油壓到高壓油管（8）通電越早，供應(yīng)燃油越多。供油控制通電提前角控制！高壓油泵的工作原理 控制電路制作：電磁閥采用12伏電

10、瓶供電。旋轉(zhuǎn)編碼器隨凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出720個(gè)脈沖，將脈沖通過(guò)a/d/轉(zhuǎn)換器采集到pc機(jī)，通過(guò)編程控制角標(biāo)的z信號(hào)。當(dāng)電磁閥到達(dá)標(biāo)定的打開(kāi)角度時(shí)，pc機(jī)給出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)并維持標(biāo)定的持續(xù)角度時(shí)間。電瓶開(kāi)始供電，電磁閥打開(kāi)，油泵開(kāi)始泵油。此過(guò)程每720要重復(fù)四次。2、燃油壓力采集燃油壓力傳感器為壓阻式傳感器，用5伏穩(wěn)壓電源供電，輸出電壓所對(duì)應(yīng)的壓力 0mpa-0.486v1mpa-0.763v2mpa-0.920v3mpa-1.107v4mpa-1.300v5mpa-1.501v6mpa-1.704v7mpa-1.910v8mpa-2.115v9mpa -2.320v10mpa -2.

11、522v11mpa -2.725v12mpa -2.929v13mpa -3.131v14mpa -3.333v15mpa -3.534v16mpa -2.735v17mpa -2.936v18mpa -3.137v輸出的電壓信號(hào)通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器采集到pc。對(duì)油軌壓力進(jìn)行時(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)限壓閥調(diào)節(jié)油軌中的壓力。 3、噴油嘴電磁閥控制：首先選擇以參考脈沖，確定此脈沖高電平下降沿與發(fā)動(dòng)機(jī)上止點(diǎn)之間的的角度，將此角度設(shè)定成可調(diào)參數(shù)。將噴油定時(shí)的角度和噴油脈寬設(shè)成可調(diào)參數(shù)，則噴油過(guò)程和觸發(fā)的方式按一下流程進(jìn)行：（1）進(jìn)去噴射程序，參考脈沖的下降沿觸發(fā)、單片機(jī)進(jìn)入噴射過(guò)程即圖中的a點(diǎn)。（2）準(zhǔn)本第

12、一部分噴油參數(shù)，包括：電磁鐵上升時(shí)間（吸合時(shí)間）轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)的角度。從參考脈沖的a點(diǎn)開(kāi)始觸發(fā)電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖a。a脈沖高電平，電磁閥線(xiàn)圈電流上升。設(shè)置mask信號(hào)定時(shí)，其目的是過(guò)了emask后，電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，反饋電路開(kāi)始工作。準(zhǔn)備第二部分噴射參數(shù)，根據(jù)瞬態(tài)轉(zhuǎn)速，把噴油脈寬全部轉(zhuǎn)化為定時(shí)器的技術(shù)脈沖。檢測(cè)電磁閥反饋信號(hào)，捕捉到后，立即關(guān)閉電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖a，達(dá)到b點(diǎn)。電磁閥電流下降，噴射過(guò)程開(kāi)始。開(kāi)始計(jì)量噴油脈寬時(shí)間準(zhǔn)備第三部分噴油數(shù)據(jù)，如果大于（為電磁鐵驅(qū)動(dòng)電流由峰值電流降到維持電流的時(shí)間，一般），進(jìn)行電磁鐵維持電流控制（對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖a進(jìn)行脈寬調(diào)制）的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。噴油和相機(jī)的工作過(guò)程達(dá)到c點(diǎn)開(kāi)始電

13、磁鐵驅(qū)動(dòng)電流的脈寬調(diào)制控制。到達(dá)d點(diǎn)，噴油脈寬時(shí)間計(jì)量結(jié)束，關(guān)閉控制脈沖a。噴油過(guò)程中，相機(jī)和激光器信號(hào)設(shè)定為可調(diào)量，根據(jù)需求隨時(shí)準(zhǔn)備觸發(fā)，抓拍噴油過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。觸發(fā)過(guò)程中信號(hào)存在延時(shí)，所以在編程過(guò)程中需要考慮延時(shí)時(shí)間,具體的延時(shí)時(shí)間隨著轉(zhuǎn)速的變化而不同，需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定，所以最好延時(shí)也設(shè)定成可調(diào)節(jié)量。五、研究方法 本課題采用理論結(jié)合實(shí)際的方法，輔助導(dǎo)師完成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)六、研究手段 請(qǐng)教老師與同學(xué)，查閱相關(guān)資料、編寫(xiě)所需程序、進(jìn)行電腦模擬、搭建系統(tǒng)電路，進(jìn)行仿真調(diào)試，最終形成系統(tǒng)焊接實(shí)際電路。七、進(jìn)度安排（1）、2009.12.282010.3.15開(kāi)題報(bào)告形成階段：本階段主要任務(wù)

14、是查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解本課題，按時(shí)順利完成開(kāi)題報(bào)告。（2）、2010.3.152009.4.15理論準(zhǔn)備階段：本階段主要學(xué)習(xí)c8051f410x系列單片機(jī)，熟悉軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)、電路、編程等方面的知識(shí)，加強(qiáng)外語(yǔ)文獻(xiàn)的閱讀。為開(kāi)題的設(shè)計(jì)和實(shí)施做好理論知識(shí)儲(chǔ)備。（3）、2010.4.152009.5.1確定開(kāi)題實(shí)施方案階段：通過(guò)上一階段學(xué)習(xí)，對(duì)該課題有了更深的了解，對(duì)各種可能的實(shí)施方案進(jìn)行優(yōu)劣比較，最終確定合適的實(shí)施方案。（4）、2010.5.12010.5.25課題實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)實(shí)施階段：本階段要進(jìn)行此課題的方案設(shè)計(jì)和實(shí)施，最終完成該課題的研究和設(shè)計(jì)。（5）、2010.5.252010.5.31畢業(yè)

15、設(shè)計(jì)總結(jié)和整理階段：這段時(shí)間主要對(duì)以上各階段的工作做總結(jié)和梳理，對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能遺留的問(wèn)題進(jìn)行最后的突破，為畢業(yè)論文的撰寫(xiě)做好準(zhǔn)備。（6）、2010.6.12010.6.20撰寫(xiě)畢業(yè)論文階段：主要完成畢業(yè)論文的撰寫(xiě)、修改和打印工作，準(zhǔn)備好畢業(yè)答辯。（7）、2010.6.212010.6.24 畢業(yè)論文答辯階段八、實(shí)驗(yàn)方案可行性分析本系統(tǒng)以c8051f410/2單片機(jī)為核心配以必要的外圍電路。c8051f410/2單片機(jī)是silicon laboratories公司推出的，其強(qiáng)大的性能為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了有力的保障。九、已具備的實(shí)驗(yàn)條件 電腦，protel軟件、c8051f410/2單片機(jī)、電磁閥，以

16、及必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備十、主要參考文獻(xiàn)1張科勛,紅木南,周明等.柴油機(jī)電磁閥集成式升壓驅(qū)動(dòng)電路計(jì)與分析j.上 海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,42(8):1367-1371.2宋軍，田良云，李孝祿，喬信起，黃震.柴油機(jī)共軌系統(tǒng)ecu的設(shè)計(jì)及噴油 特性研究j.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2006,24(1):28-34.3盧啟龍，歐陽(yáng)明高.電控柴油噴射用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功率驅(qū)動(dòng) j.電控技術(shù),1999,10(4):33-37.4連長(zhǎng)震，李建秋，周明，歐陽(yáng)明高.電控燃油噴射用高速電磁閥驅(qū)動(dòng)方式研 究j.汽車(chē)工程,2002,24(4):310-313.5劉建成，王立德，劉彪.基于dsp的柴油機(jī)噴油電磁閥驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)

17、計(jì)j. 內(nèi)燃機(jī),2007,4(1):14-17.6蘇嶺，柳泉冰，汪映，周龍保，潘可煜.脈寬調(diào)制保持電磁閥驅(qū)動(dòng)參數(shù)的研 究j.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,39(7):689-692.7尚宇輝,唐厚君,楊銀昌,韓正之.車(chē)用柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 選題是否合適： 是 否 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能 不能 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 的發(fā)展趨勢(shì)j.柴油機(jī), 1999,4(4):17-23.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 題目：液位測(cè)量中的邊緣檢測(cè)問(wèn)題研究系 名 信息工程系 專(zhuān) 業(yè) 通信工程 年 級(jí) 2006級(jí) 姓 名 高楠 指導(dǎo)教師 張瑞峰 2010年06月06日摘 要隨著全球范圍內(nèi)日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和人

18、們?cè)絹?lái)越強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，用電磁閥控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因?yàn)殡娍厝加蛧娚湎到y(tǒng)能夠提高汽車(chē)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。所以說(shuō)對(duì)電控燃油噴射系統(tǒng)的研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。電控燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展至今，先后推出了位置控制式、時(shí)間控制式、時(shí)間+共軌控制式三代產(chǎn)品。共軌系統(tǒng)是一種全新的柴油機(jī)電控燃油系統(tǒng)，它摒棄了現(xiàn)有的噴油泵分缸脈動(dòng)供油原理，通過(guò)共軌蓄壓，用電磁閥控制噴射過(guò)程，系統(tǒng)的自由度和精度都有很大提高，可以說(shuō)，共軌系統(tǒng)代表了目前電噴技術(shù)的最新水平和今后的發(fā)展方向。電控燃油噴射系統(tǒng)均由傳感器、電控單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。電控單元硬件、軟件設(shè)計(jì)是電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。本文詳細(xì)地討論了電控單元硬件

19、、軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，完成了硬件電路和軟件模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)硬件、軟件提出了相應(yīng)的抗千擾措施。關(guān)鍵詞：電磁閥；電控燃油噴射系統(tǒng)；共軌；電控單元 abstract with the global energy crisis and growing the awareness of environmental protection,using solenoid valve to control engine fuel injection system will be employed more and more widely.because the electronically controled fue

20、l injection system can increase engine performance.therefore,it is very important to develop the electronically controled fuel injection system. three generation products of ecfis(electronically controlled fuel injection system) have been put into application,they are position-controlled,time-contro

21、lled and time&common rail-controlled.common rail system is a new ecfis,it controlls the injection course with electronic-magnetic valve and controls the oil-pressure with common rail,instead of existing principle in providing oil.the aspects of freedom and accuracyhave been raised highly.so it is sa

22、id that common rail system is the best level and laterdeveloped tendency of ecfis. electronically controled fuel injection system is consist of three parts:sensor,electr-onic control unit and executive devices.as the core of electronically controled fuel injection system,the whole process of ecu(ele

23、ctronic control unit) hardware and soft-ware designs is specified,moreover requisite software and hardware measures are taken in the system anti-disturbance performance.key words:electronic-magnetic valve;electronically controlled fuel injection system; common rail;electronic control unit 目 錄 第一章 緒論

24、1 1.1 引言1 1.2 電控燃油噴射的意義1 1.3 電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展1 1.4 電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3 第二章 電磁閥控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5 2.1 電磁閥控制燃油噴射系統(tǒng)的工作原理5 2.2 電控單元的設(shè)計(jì)112.3 本章小結(jié)13 第三章 電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14 3.1 硬件電路設(shè)計(jì)總概14 3.2 單片機(jī)介紹15 3.3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)18 3.4 外部顯示和鍵盤(pán)電路22 3.5 編碼器雙向計(jì)數(shù)的抗干擾電路23 3.6 硬件抗干擾措施24 3.7 本章小結(jié)25 第四章 電控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)26 4.1 單片機(jī)c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具26 4.2 主程序26 4.3軟件抗干擾措施 30

25、4.4 本章小結(jié) 30 第五章 全文總結(jié)與展望 32 5.1 全文總結(jié) 32 5.2 展望 32 參考文獻(xiàn)33 外文資料 中文譯文 致謝 第一章 緒論1.1 引言隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類(lèi)的生存環(huán)境和工作環(huán)境也面臨著大氣、水源、電磁輻射和噪聲等一系列的污染，生態(tài)平衡遭到嚴(yán)重的破壞。而汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)的生產(chǎn)量和保有量急劇增加，汽車(chē)排放污染已成為大氣污染最主要的根源，嚴(yán)重的危害著人類(lèi)的健康。據(jù)研究，大氣中38.5%的一氧化碳（co）、21.7%的碳?xì)浠衔铮╤c）、87.6%的氮氧化合物(nox)、11.7%的二氧化碳（co2）、6.2%的二氧化硫（so2）、32%的微粒物（

26、pm）來(lái)自汽車(chē)廢氣排放。而城市大氣中，61%的co、87%的hc、55%的nox汽車(chē)廢氣排放。為了治理環(huán)境污染，各國(guó)相繼對(duì)大氣中各種排放污染源的排放提出控制要求，制定強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)（排放法規(guī)），以控制汽車(chē)排放污染物排放量。隨著歐洲一體化進(jìn)程的深入，自20世紀(jì)90年代始推行了更加嚴(yán)格的排放法規(guī)，對(duì)汽車(chē)排放的限制越來(lái)越嚴(yán)厲，相繼出臺(tái)了歐洲號(hào)、號(hào)直至號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。從2000年10月1日起，執(zhí)行歐洲號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，就nox、hc、co及微小顆粒物質(zhì)等排放限值，歐洲號(hào)限值分別是歐洲號(hào)的71%、60%、52%和67%。1.2 電控燃油噴射的意義在人們意識(shí)到汽車(chē)廢氣的污染的嚴(yán)重時(shí)，紛紛出臺(tái)很多控制汽車(chē)尾氣排放的政策，但是

27、這不能從根本上來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，再加上石油資源的緊張，于是人們從上世界七十年代就開(kāi)始對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油電控噴射系統(tǒng)的研究。電控燃油噴射系統(tǒng)有利于提高燃油噴射壓力，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況反饋控制調(diào)整各缸供油量和供油時(shí)間，一方面改善了燃燒，提高了工質(zhì)的熱效率，另一方面也能適當(dāng)減少某些有害排放，是現(xiàn)代電子技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)結(jié)合的典范1。1.3 電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展 燃油噴射系統(tǒng)式發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放、噪聲、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，以及可靠性、耐久性等都有極其重要的影響，采用電子控制技術(shù)將大大優(yōu)化燃油的噴射規(guī)律。本質(zhì)上，電子控制技術(shù)并未改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程以及燃燒、排放等的機(jī)理和規(guī)

28、律，但很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、使用和發(fā)展方向。相比機(jī)械控制方式，發(fā)動(dòng)機(jī)采用電子控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：（1） 控制自由度大，能針對(duì)不同的運(yùn)行工況，迅速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量、噴油正時(shí)、噴油壓力和噴油速率等參數(shù)的最優(yōu)控制，是發(fā)動(dòng)機(jī)在大部分工況下均具有良好的性能。（2） 控制精度高，尤其是對(duì)噴油量、噴油正時(shí)、噴油壓力和噴油速率等參數(shù)的控制精度均遠(yuǎn)高于機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)，控制功能更強(qiáng)。（3） 能充分考慮其他影響燃油噴射和缸內(nèi)燃燒的各種因素，如大氣壓力、水溫、油溫、油的品質(zhì)等，并做出準(zhǔn)確的校正。 發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展根據(jù)其進(jìn)展時(shí)間、工作原理和直接控制的量可以分為位置控制、時(shí)間控制和時(shí)間壓力控制三

29、個(gè)階段2。在發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴射技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，不論是最早的位置控制式電控噴射系統(tǒng)還是近期的高壓共軌電控噴射系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外均投入了大量的人力物力開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，研究成果不斷涌現(xiàn)。1.3.1 位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng) 位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)是在原機(jī)械控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，屬于第一代電控燃油噴射系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)盡量保留了原機(jī)械燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和部件，包括傳統(tǒng)的噴油泵高壓油管?chē)娪妥煜到y(tǒng)及控制油量的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如直列泵中的油量調(diào)節(jié)齒桿、柱塞上控油螺旋槽，ve型分配泵中的油量調(diào)節(jié)滑套等，所以易為發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和用戶(hù)所接受。但是由于燃油泵輸送和計(jì)量機(jī)構(gòu)基本不變，噴油系統(tǒng)參數(shù)受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響大，控制自

30、由度小，精度差，難以實(shí)現(xiàn)噴油規(guī)律的精確控制，凸輪機(jī)構(gòu)、柱塞套的應(yīng)力和變形限制了噴油壓力的提高。目前該類(lèi)系統(tǒng)主要有基于分配泵和基于直列泵的兩種類(lèi)型。1.3.2 時(shí)間控制式電控燃油噴射系統(tǒng) 采用時(shí)間控制式的電控燃油噴射系統(tǒng)稱(chēng)為第二代電控燃油噴射系統(tǒng)。時(shí)間控制的核心在于采用高速電磁閥直接控制高壓燃油的噴油定時(shí)和噴油持續(xù)時(shí)間。此外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)噴油泵的單獨(dú)控制，這樣可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施部分停缸。時(shí)間控制式的電控燃油噴射系統(tǒng)在大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上一般有兩種結(jié)構(gòu)：（1）電控單體泵系統(tǒng)。相比第一代控制系統(tǒng)，取消了機(jī)械泵，改為電控單體泵，取消供油拉桿，各單體泵單獨(dú)控制；高速電磁閥的響應(yīng)速度優(yōu)于第一代的比例電磁鐵。這種

31、控制方式對(duì)于原來(lái)使用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，需要做一些改動(dòng)：主要是取消聯(lián)合調(diào)節(jié)器、接卸噴油泵、供油拉桿及其附件等噴油調(diào)節(jié)系統(tǒng)，改用電控單體泵和電子控制單元，并加裝相應(yīng)傳感器。這些改動(dòng)主要是減少了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上的部件，如果電控單體泵的安裝尺寸與機(jī)械泵一致，將無(wú)需重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件；否者需要更改凸輪軸箱以適應(yīng)電控單體泵的結(jié)構(gòu)。（7） 電控泵噴嘴系統(tǒng)。電控泵噴嘴系統(tǒng)的高壓燃油容積比甭管最系統(tǒng)少了高壓有關(guān)部分，因而液力響應(yīng)更快，能夠?qū)崿F(xiàn)多次噴射。不過(guò)需要重新設(shè)計(jì)汽缸蓋，凸輪軸也需要重新布置，這將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的改動(dòng)很大，而且汽缸蓋將變得更復(fù)雜，一般用于新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。總之，第二代控制系統(tǒng)具有更大的控

32、制靈活性和精確度。高速電磁閥控制高壓燃油的噴射規(guī)律為：電磁閥關(guān)閉，開(kāi)始噴油；電磁閥打開(kāi)，噴油結(jié)束。噴油始點(diǎn)取決于電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉時(shí)間的長(zhǎng)短?？梢?jiàn)，時(shí)間控制式實(shí)現(xiàn)了噴油定時(shí)和噴油量的雙重控制。由于噴油泵只提供高壓燃油，不再具備調(diào)節(jié)油量的功能，故取消齒圈、滑套、柱塞上的斜槽等部件或結(jié)構(gòu)，噴油泵結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，強(qiáng)度大大提高，能提供比第一代更高的燃油噴射壓力。時(shí)間控制式仍然采用脈動(dòng)供油的方法，供油規(guī)律與曲軸轉(zhuǎn)速有著密切關(guān)系，故低速特性差。1.3.3 時(shí)間壓力控制式電控燃油噴射系統(tǒng) 采用時(shí)間壓力控制式的電控燃油噴射系統(tǒng)稱(chēng)為第三代電控燃油噴射系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方式為共軌式燃油噴射系統(tǒng)3。于謙兩

33、代相比，共軌式燃油噴射系統(tǒng)不再采用遇有脈動(dòng)供油特點(diǎn)，而是有一個(gè)高壓油泵將高壓燃油持續(xù)泵入一個(gè)公共容器（共軌）中，燃油噴射的控制有集成在噴油器內(nèi)的電磁閥執(zhí)行，還可以通過(guò)電磁閥調(diào)節(jié)高壓燃油的噴射壓力，達(dá)到噴油定時(shí)、噴油持續(xù)時(shí)間和噴油壓力的三重柔性控制，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)噴射、后噴射和多次噴射。從時(shí)間和壓力方面調(diào)節(jié)噴油規(guī)律，從而獲得更理想的噴油規(guī)律。這將大大改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷性能；明顯改善油耗和排放等綜合性能?？傊?，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的電控技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了三種風(fēng)格迥異的控制方式，各具特色，適用于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)。位置控制式可以柔性的控制噴油提前角，相比聯(lián)合調(diào)節(jié)器已有質(zhì)的飛躍。時(shí)間控制式相對(duì)位

34、置控制式的最大改進(jìn)時(shí)噴油泵可以單獨(dú)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能也有很大提高。但二者共同點(diǎn)為脈動(dòng)供油，噴油壓力也曲軸轉(zhuǎn)速有密切關(guān)系，噴油壓力取決于凸輪型線(xiàn)和曲軸轉(zhuǎn)速。時(shí)間壓力控制式相對(duì)時(shí)間控制式的最大改進(jìn)是噴油壓力可以控制，與曲軸轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。二者的共同點(diǎn)是都能對(duì)個(gè)噴油泵單獨(dú)控制。1.4 電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 目前，博世公司、德?tīng)柛９尽⑺箍澳醽?、依維柯等世界商用車(chē)及柴油機(jī)系統(tǒng)制造商在開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足歐和歐排放法規(guī)的動(dòng)力總成中，都把注意力集中在對(duì)燃油噴射技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新上。博世公司通過(guò)吧2.5：1的壓力放大器裝入每一個(gè)噴射器，使得在“蓄壓”式共有技術(shù)中出現(xiàn)了一大提高，泵噴嘴最大噴嘴壓力達(dá)到2500巴，而通過(guò)

35、的共軌技術(shù)最樂(lè)觀(guān)的預(yù)測(cè)大約為1800巴。博世公司即將為戴克柴油機(jī)裝配的下一代燃油系統(tǒng)，稱(chēng)之為apcrs（壓力放大活塞的共軌系統(tǒng)）。這種新的燃油系統(tǒng)將兼?zhèn)涞膯误w泵/泵噴嘴以及共軌系統(tǒng)的特性。把最好的單體泵的最大噴射壓力（噴嘴處壓力達(dá)到2400巴）結(jié)合由共軌提供易變化的“rate shaping”（即通過(guò)微秒噴射行程的供油精確調(diào)節(jié)）噴射過(guò)程將有效的降低微粒和nox排放。德?tīng)柛Ｆ?chē)系統(tǒng)公司的“雙氣閥”e3整體式噴油器又稱(chēng)為e3 eui噴油系統(tǒng)，目前已經(jīng)裝用在沃爾沃d12發(fā)動(dòng)機(jī)上，該系統(tǒng)能夠不依賴(lài)于噴油器內(nèi)燃油壓力的升高和降低，僅僅由eui主溢流調(diào)節(jié)，獨(dú)立控制噴油器的打開(kāi)和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了多重噴射的可能性

36、。其目的是降低最高燃燒溫度，在不生成炭煙微粒的情況下減少nox的生成。縱觀(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展和未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)噴射系統(tǒng)的要求，未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)將面向以下發(fā)展方向：（1） 高的噴射壓力。（2） 獨(dú)立的噴射壓力控制。（3） 獨(dú)立的噴射正時(shí)。（4） 可變的預(yù)噴射及后噴射控制能力。（5） 最小油量噴射控制能力。（6） 快速斷油能力。 第二章 電磁閥控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 電磁閥控制燃油噴射系統(tǒng)的工作原理從功能上分析，共軌燃油噴射系統(tǒng)可以分成兩大部分:(l)燃油供給部分；(2)電子控制部分。燃料供給部分就是燃油的吸入、加壓、分配和噴射的系統(tǒng)，這一與傳統(tǒng)的機(jī)械式柴油機(jī)噴油系統(tǒng)差不多。供油

37、泵使低壓燃油加壓成高壓燃油，并送入共軌中。在計(jì)算機(jī)的控制下，燃油由共軌分配到各個(gè)氣缸中。噴油器內(nèi)的電磁閥在計(jì)算機(jī)指令的控制下，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻開(kāi)啟或關(guān)閉，完成燃油噴射。燃油供給系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖2.1。電子控制 電磁閥控制針閥升程 供油量共軌噴油器供油泵油箱圖2.1 燃油供給系統(tǒng)構(gòu)成框圖 電子控制部分的核心是ecu(電子控制單元)，ecu就是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。輸入ecu的信息是由安裝在車(chē)輛和發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器輸出的。ecu輸出的是送往各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子信息。常見(jiàn)的傳感器有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)開(kāi)度傳感器、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、共軌壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器、空氣溫度傳感器、燃油溫度傳感器、增壓壓力傳感

38、器、巡航控制開(kāi)關(guān)、機(jī)油傳感器、進(jìn)氣量傳感器、凸輪轉(zhuǎn)角傳感器和上止點(diǎn)位置傳感器等。主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)有噴油器、供油泵、共軌等4。電子控制系統(tǒng)的框圖見(jiàn)圖2.2。2.1.1 電磁閥的工作原理電磁閥是用來(lái)控制流體的方向的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；通常用于機(jī)械控制和工業(yè)閥門(mén)上面，對(duì)介質(zhì)方向進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)閥門(mén)開(kāi)關(guān)的控制。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線(xiàn)圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就輸出信號(hào)輸入信號(hào) 電子控制單元ecu噴油正時(shí)控制油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角噴油時(shí)間控制油軌壓力

39、信號(hào)噴油壓力控制（機(jī)械實(shí)現(xiàn)）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)噴油率控制激光器脈沖信號(hào)激光器觸發(fā)時(shí)刻控制空氣流量信號(hào)ccd相機(jī)拍攝時(shí)刻控制油泵泵油量控制（需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定）噴油提前角控制進(jìn)氣流量控制圖2.2 電子控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。2.1.2 電磁閥的分類(lèi) 電磁閥從原理上分為三大類(lèi)：1）直動(dòng)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。2）分布直

40、動(dòng)式電磁閥：原理： 它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒(méi)有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門(mén)打開(kāi)。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開(kāi)；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門(mén)關(guān)閉。特點(diǎn)： 在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能工作，但功率較大，要求必須水平安裝。3）先導(dǎo)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周?chē)纬缮系拖赂叩膲翰睿黧w壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周?chē)?/p>

41、形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門(mén)。特點(diǎn)： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿(mǎn)足流體壓差條件。電磁閥從閥結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個(gè)分支小類(lèi)：直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。2.1.3 供油泵和控制閥的工作原理5共軌式柴油機(jī)供油泵的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，和傳統(tǒng)的直列泵結(jié)構(gòu)相比，通過(guò)凸輪和柱塞機(jī)構(gòu)使燃油增壓，各柱塞上方配置控制閥。凸輪有單作用型、雙作用型、三作用型和四作用型等多種。圖示2.3為三作用型。采用三作用型凸輪可使柱塞單元減少1/3。向共軌中供油的頻率應(yīng)和噴油頻率相同，這樣可使共軌中

42、的壓力平穩(wěn)。油泵控制策略：（1）確定凸輪軸上對(duì)應(yīng)的角標(biāo)零點(diǎn)；（2）確定油泵柱塞升程對(duì)應(yīng)的角度（720）；（3）制作控制電路，將油泵電磁閥開(kāi)啟時(shí)刻對(duì)應(yīng)的角度和持續(xù)期設(shè)成可調(diào)量（此過(guò)程電磁閥開(kāi)啟四次）；（4）進(jìn)行標(biāo)定，確定油泵最大供油能力所對(duì)應(yīng)的油泵電磁閥開(kāi)啟角度和持續(xù)期；（5)柱塞下行：斷電，電磁閥開(kāi)啟，從低壓油罐抽油；（6）柱塞上行預(yù)行程：不通電，無(wú)壓縮，部分燃油壓回低壓油管；（7）柱塞壓縮行程：在上止點(diǎn)的某個(gè)時(shí)刻，通電，閥關(guān)閉，剩余燃油壓到高壓油管；（8）通電越早，供應(yīng)燃油越多。供油控制通電提前角控制！ 供油泵的基本工作原理見(jiàn)圖2.3。(l)柱塞下行，控制閥開(kāi)啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔;

43、(2)柱塞上行，但控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，吸進(jìn)的燃油并未升壓，經(jīng)控制閥流回低壓腔;(3)滿(mǎn)足必要的供油量定時(shí)，向控制閥通電，并使之開(kāi)啟，則回油流路被切斷，柱塞腔內(nèi)燃油被升壓。因此高壓燃油經(jīng)出油閥(單向閥)壓入共軌內(nèi)?？刂崎y開(kāi)啟后的柱塞行程與供油量對(duì)應(yīng)。如果使控制閥的開(kāi)啟時(shí)間(柱塞的預(yù)行程)改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力;(4)凸輪越過(guò)最大升程后，則柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低。這時(shí)出油閥關(guān)閉，壓油停止?？刂崎y處于停止通電狀態(tài)，控制閥開(kāi)啟，低壓燃油被吸入柱塞腔內(nèi)，既恢復(fù)到a狀態(tài)?？刂崎y的作用是用于調(diào)整共軌內(nèi)的燃油壓力。方法是調(diào)整供油泵供入共軌內(nèi)的燃油量。所以

44、，向控制閥通電和斷電的時(shí)刻就決定了供油泵向共軌內(nèi)供入的供油量. 控制電路制作：電磁閥采用12伏電瓶供電。旋轉(zhuǎn)編碼器隨凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出720個(gè)脈沖，將脈沖通過(guò)a/d/轉(zhuǎn)換器采集到pc機(jī)，通過(guò)編程控制角標(biāo)的z信號(hào)。當(dāng)電磁閥到達(dá)標(biāo)定的打開(kāi)角度時(shí)，pc機(jī)給出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)并維持標(biāo)定的持續(xù)角度時(shí)間。電瓶開(kāi)始供電，電磁閥打開(kāi)，油泵開(kāi)始泵油。此過(guò)程每720要重復(fù)四次。2.1.4 噴油器的工作原理根據(jù)ecu送來(lái)的電子控制信號(hào)，噴油器將共軌內(nèi)的高壓燃油以最佳的噴油定時(shí)、噴油量、噴油率和噴霧狀態(tài)噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)6。 噴油嘴電磁閥控制：首先選擇以參考脈沖，確定此脈沖高電平下降沿與發(fā)動(dòng)機(jī)上止點(diǎn)之間的的角

45、度，將此角度設(shè)定成可調(diào)參數(shù)。將噴油定時(shí)的角度和噴油脈寬設(shè)成可調(diào)參數(shù)，則噴油過(guò)程和觸發(fā)的方式按一下流程進(jìn)行： (1)進(jìn)去噴射程序 參考脈沖的下降沿觸發(fā)、單片機(jī)進(jìn)入噴射過(guò)程即 圖中的a點(diǎn)。 (2)準(zhǔn)備第一部分噴油參數(shù)，包括: 1）電磁鐵上升時(shí)間（吸合時(shí)間）轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的角度。從參考脈沖的a點(diǎn)開(kāi)始觸發(fā)電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖a； 2)a脈沖高電平，電磁閥線(xiàn)圈電流上升； 3)設(shè)置mask信號(hào)定時(shí)，其目的是過(guò)了后，電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，反饋電路開(kāi)始工作；2.3 高壓油泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 4）準(zhǔn)備第二部分噴射參數(shù)，根據(jù)瞬態(tài)轉(zhuǎn)速，把噴油脈寬全部轉(zhuǎn)化為定時(shí)器的技術(shù)脈沖； 5）檢測(cè)電磁閥反饋信號(hào)，捕捉到后，立即關(guān)閉電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖

46、a，達(dá)到b點(diǎn)。電磁閥電流下降，噴射過(guò)程開(kāi)始； 6）開(kāi)始計(jì)量噴油脈寬時(shí)間e4； 7）準(zhǔn)備第三部分噴油數(shù)據(jù)，如果e4大于e3（e3為電磁鐵驅(qū)動(dòng)電流由峰值電流降到維持電流的時(shí)間，一般e3200s），進(jìn)行電磁鐵維持電流控制（對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖a進(jìn)行脈寬調(diào)制）的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備； 8）達(dá)到c點(diǎn)開(kāi)始電磁鐵驅(qū)動(dòng)電流的脈寬調(diào)制控制； 9）到達(dá)d點(diǎn)，噴油脈寬時(shí)間計(jì)量結(jié)束，關(guān)閉控制脈沖a； 10）噴油過(guò)程中，相機(jī)和激光器信號(hào)設(shè)定為可調(diào)量，根據(jù)需求隨時(shí)準(zhǔn)備觸發(fā)，抓拍噴油過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。觸發(fā)過(guò)程中信號(hào)存在延時(shí)，所以在編程過(guò)程中需要考慮延時(shí)時(shí)間,具體的延時(shí)時(shí)間隨著轉(zhuǎn)速的變化而不同，需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定，所以最好延時(shí)也設(shè)定成可調(diào)節(jié)

47、量。2.1.5 燃油壓力傳感器的工作原理 傳感器作為電控單元的輸入部分，通過(guò)采樣獲知發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息。為了獲得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的精確相位，在飛輪上安裝一擋片 ，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)上止點(diǎn)位置時(shí)，擋片位置與磁電傳感器相對(duì)應(yīng)，這時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大整形形成上止點(diǎn)基準(zhǔn)信號(hào)。本系統(tǒng)中使用了a-lec系列的增量式編碼器，將編碼器轉(zhuǎn)軸與發(fā) 動(dòng)機(jī)曲軸相連，隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)產(chǎn)生72o個(gè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，可用來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速大小，并與上止點(diǎn)基準(zhǔn)信號(hào)相配合來(lái)確定電磁閥開(kāi)啟時(shí)刻的轉(zhuǎn)角位置 ， 其誤差不超過(guò)0.5ca。 燃油壓力傳感器為壓阻式傳感器，用5伏穩(wěn)壓電源供電，輸出電壓所對(duì)應(yīng)的壓力： 0mpa-0.486v1mpa-0.7

48、63v2mpa-0.920v3mpa-1.107v4mpa-1.300v5mpa-1.501v6mpa-1.704v7mpa-1.910v8mpa-2.115v9 mpa -2.320v10 mpa -2.522v11 mpa -2.725v12 mpa -2.929v13 mpa -3.131v14 mpa -3.333v15- mpa -3.534v16 mpa -2.735v17 mpa -2.936v18- mpa -3.137v圖2.4 噴油和相機(jī)的工作過(guò)程輸出的電壓信號(hào)通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器采集到pc。對(duì)油軌壓力進(jìn)行時(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)限壓閥調(diào)節(jié)油軌中的壓力。2.2 電控單元的設(shè)計(jì) 電

49、控單元是電控系統(tǒng)的核心，它完成參數(shù)的采集到控制信號(hào)輸出的全過(guò)程，所以電控單元的性能對(duì)整個(gè)電控系統(tǒng)有決定性的影響7。由于電控單元的重要地位，因此要求電控單元應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性及較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證其工作的可靠性。電控單元由硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)兩大部分組成。在計(jì)算機(jī)的一般應(yīng)用領(lǐng)域中，軟件工程與硬件工程的分工是比較明確和嚴(yán)格的，而在電控單元這種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，硬件和軟件則是一個(gè)不可分割的整體。硬件的有效運(yùn)行需要依靠軟件來(lái)支持，而軟件的控制功能又要依靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩者相輔相成，互相關(guān)聯(lián)。這種特點(diǎn)就要求設(shè)計(jì)者不僅要對(duì)被控對(duì)象和控制目標(biāo)有深刻的了解，而且還必須掌握系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。硬件系統(tǒng)的

50、設(shè)計(jì)和調(diào)試、控制軟件的開(kāi)發(fā)以及硬件系統(tǒng)和軟件集成之后的聯(lián)調(diào)，工作量比較大。這樣，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù)就顯得尤其重要。在此控制系統(tǒng)中，選用功能強(qiáng)大的c8051f410/2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的主體，采用了功能模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將硬件部分分為信號(hào)調(diào)理模塊、主控模塊和驅(qū)動(dòng)模塊;針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自身特點(diǎn)及要求并且應(yīng)用執(zhí)行速度快、直接對(duì)硬件進(jìn)行控制的匯編語(yǔ)言進(jìn)行了電控系統(tǒng)控制軟件的開(kāi)發(fā)。2.2.1 電控單元設(shè)計(jì)原則電控單元的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下原則： (1)適應(yīng)ecu具體工作環(huán)境，采用可靠性設(shè)計(jì)，系統(tǒng)應(yīng)具有較好的抗振和抗電磁干擾的能力，能在各種環(huán)境溫度下可靠地工作； (2)采用低功耗

51、高性能的元器件簡(jiǎn)化電路，降低功耗，提高控制精度； (3)系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，便于硬件軟件的檢測(cè)調(diào)試； (4)硬件電路采用模塊化設(shè)計(jì)方法，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展、移植和修改； (5)軟件設(shè)計(jì)采用層狀結(jié)構(gòu)體系和模塊化技術(shù)便于軟件修改和擴(kuò)展。2.2.2 電控單元組成 柴油機(jī)電控噴油和配氣系統(tǒng)主要由傳感器、電控單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其中的電控單元實(shí)際上就是一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，它包括三個(gè)部分： (1)信號(hào)的拾取和和輸入部分，它通常是由若干個(gè)具有相同或不同功能的傳感器及其信號(hào)處理電路組成； (2)微處理器及輸入/輸出接口，這是電控單元中起主導(dǎo)地位的部分，它負(fù)責(zé)對(duì)各種傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行分析處理及向被控裝置輸出控制信號(hào)； (3)驅(qū)動(dòng)部分，就是根據(jù)電控單元的輸出信號(hào)具體完成操作的控制對(duì)象，其中包括將控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大的驅(qū)動(dòng)電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 如圖2.6所示，在此電控系統(tǒng)的電控單元中，根據(jù)各部分功能的不同分為調(diào)理模塊、主控模塊和驅(qū)動(dòng)模塊三個(gè)部分。傳感器調(diào)理模塊主控模塊驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋裝置電控單元圖2.5 電控系統(tǒng)中的電控單元2.2.3 電控單元的主要功能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的要求，ecu應(yīng)完成如下功能8:(1)系統(tǒng)參數(shù)的采集處理功能，應(yīng)用單片機(jī)豐富的接口資源采集柴油機(jī)的工況信號(hào)和狀態(tài)參數(shù)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、共軌油壓等，采集之后加以轉(zhuǎn)換處理。(2)在控制軟件的管理下，完成各種控制功能，根據(jù)采集的系