【正文】 理 電 路 板 氣壓傳感器 油耗儀 電子點火電路 電 噴 電 路 剎車制動電路 輔助電源模塊 單 片 機 負荷控制機構 水溫 油溫報警保護 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 3 止爆震的發(fā)生。 爆震傳感器也有多種類型。常見的有壓電式和瓷質伸縮式兩大類。其中壓電式共振型傳感器應用最多，它一般安裝在發(fā)動機機體上部，利用壓電效應把爆 震時產生的機械振動轉變?yōu)樾盘栯妷?。當產生爆震時的振動頻率（約 6000Hz 左右）與壓電效應傳感器自身的固有頻率一致時，即產生共振現(xiàn)象。這時傳感器會輸出一個很高的爆震信號電壓送至 控制器 ， 控制器 及時修正點火時間，避免爆震的產生 。 它由繞組，鐵心，外殼，永久磁鐵組成。 節(jié)氣門開度傳感器 節(jié)氣門是控制空氣進入發(fā)動機的一道可控閥門，氣體進入進氣管后會和汽油混合成可燃混合氣，從而燃燒做 功 。它上接空氣濾清器，下接發(fā)動機缸體，被稱為是汽車發(fā)動機的咽喉。節(jié)氣門有傳統(tǒng)拉線式和電子節(jié)氣門兩種，傳統(tǒng)發(fā)動機節(jié)氣門操縱機構是通過拉 索（軟鋼絲）或者拉桿，一端連接油門踏板，另一端連接節(jié)氣門連動板而工作。電子節(jié)氣門主要通過節(jié)氣門位置傳感器，來根據(jù)發(fā)動機所需能量，控制節(jié)氣門的開啟角度，從而調節(jié)進氣量的大小。它由節(jié)氣門，電雙輪道，節(jié)氣位置傳感器，動齒輪，泊蕉吸入口組成。 溫度傳感器 溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。溫度傳感器隨溫度變化而引起的物理參數(shù)變化有：膨脹，電阻，電容，熱電動勢，磁性能，頻率等等。 熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質的影響，具有較高的精 度；測量范圍廣，可從 50℃ ～ 1600℃ 進行連續(xù)測量 。 特殊的熱電偶如金 ， 鐵 ， 鎳 ， 鉻最低可測到 269℃ ，鎢 ， 錸最高可達 2800℃ 。它具有結構簡單，制作方便，測量范圍廣 ， 精度高，慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點。另外，由于熱電偶是一種有源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子，管道內的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器 。 熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合下（ 40～＋ 350℃ ）熱敏電阻已逐漸取 代傳統(tǒng)的溫度傳感器。雖然傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對較差，測量溫度的準確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。 所以不采用此方案。 DS18B20 是 DALLAS(達拉斯 )公司生產的，體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高，附加功能強。 DS18B20 最高 12 位分辨率，精度可達 177。 攝氏度，檢測溫度范圍為 55℃ ～+125℃ ，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。 LM35D 是精密集成電路溫度傳感器，線性好（ 10mV/℃），寬量程（ 0℃ — 100℃），它的輸 出電壓與攝氏溫度線性成比例，無需外部校準或微調來提供177。 ℃的常用的室溫精度。 電阻式傳感器廣泛應用于測量 200～ 960℃ 范圍內的溫度。 銅熱電阻主要應用于測量 50～ 150℃ 范圍內的場合。銅容易 提純、加工，價格便宜，復制性能好而且電阻溫度系數(shù)大，溫度范圍內線性關系好，靈敏度比鉑電阻高。但銅熱電阻與鉑熱電阻相比，銅的電阻率低，因此銅電阻的體積較大。而且銅易于氧化，一般只用于 150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質的溫度測量。因精度不高且檢測溫度較低，所以不采用。 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 4 鉑熱電阻是目前公認的制造熱電阻最好 的材料，它性能穩(wěn)定，重復性好，長時間穩(wěn)定的復現(xiàn)性可達 104 K ，是目前測溫復現(xiàn)性最好的一種溫度計 ， 同時其測量精度高。在氧化性 介質中、甚至在高溫下 、 其物理、化學性 能都很穩(wěn)定，其阻值與溫度之間幾乎成線性變化。但其在還原性介質中 特別是高溫易從氧化物中還原出來的氣體所污染，改變它的電阻與溫度關系，此外其電阻溫度系數(shù)小，價格較高。因此，主要作為標準電阻溫度計和高精度溫度測量。所以鉑熱電阻可以作為此次溫度檢測電路的溫度傳感器 。 經過比較此系統(tǒng)選擇 K 型熱電偶和 鉑 （ PT100） 金屬熱電阻兩種溫度傳感器。 壓力傳 感器 在此系統(tǒng)中大氣壓力也是影響發(fā)動機的主要因素之一，西藏地區(qū)海拔高，空氣稀薄，含氧量低，以海拔 3000m為例，其大氣壓力為內地的 70%。空氣密度為內地的 74%汽車在高原地區(qū)行駛時海拔高度增加大氣壓力降低使空氣密度降低，經空氣流量計進入的 流量就降低了，為 避免混合氣過濃與油耗過高，應根據(jù)大氣壓力傳感器輸入的信號，對大氣壓力進行修正，提供給發(fā)動機一個噴油的修正值，海拔高度不一樣，噴油量也不一樣，空氣壓力傳感器可以檢測大氣壓力對大氣壓力修正提供依據(jù)。 根據(jù)測量原理不一樣，力傳感器可分為應變式力傳感器，壓阻式力傳感器 ，壓電式力傳感器，以及壓磁式力傳感器等幾種。測量大氣壓力選擇壓阻式力傳感器。壓阻式壓力傳感器是指當半導體材料在某一方向受到應力作用時它的電阻率會發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象被稱為半導體壓阻效應。 壓阻式傳感器是根據(jù)半導體壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而制成的器件。壓阻式傳感器的靈敏度要比金屬應變片系數(shù)大 50— 100 倍。有時壓阻式傳感器輸出不需要放大就可以用于測量。此外它還有分辨率高，尺寸小，橫向效應小，滯后和蠕變小，響應頻率高 壓阻式傳感器 。 沒有壓力作用時輸出電壓為零，當有壓力作用時則有電壓輸出，且輸出的電壓 與所受壓力成正比。因而根據(jù)電壓大小就知道壓力大小。為了減少溫度的影響最好采用恒流源供電。 單片機 最早由 Intel公司推出的 8051/31 類單片機也是世界上用量最大的幾種單片機之一。由于Intel公司在嵌入式應用方面將重點放在 18 38奔騰等與 PC 類兼容的高檔芯片的開發(fā)上，隨后 Intel公司將 80C51 內核使用權以專利互換或出讓給世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips 、 NEC、 ATMEL、 AMD、 Dallas、 siemens、 FUJUTSU、 OKI、華邦、 LG 等。在保持與 80C51 單片機兼容的基礎上，這些公司融入了自身的優(yōu)勢，擴展了針對滿足不同測控對象要求的外圍電路，如滿足模擬量輸入的 A/D、滿足伺服驅動的 PWM、滿足高速輸入 /輸出控制的 HSL/HSO、滿足串行擴展總線 I2C、保證程序可靠運行的 WDT、引入使用方便且價廉的 Flash ROM 等，開發(fā)出上百種功能各異的新品種。這樣 80C51 單片機就變成了眾多芯片制造廠商支持的大家族，統(tǒng)稱為 80C51 系列單片機?？陀^事實表明， 80C51 已成為 8 位單片機的主流，成了事實上的標準 MCU 芯片。 MOTOROLA 是世界上最大的單片機廠商，品種 全、選擇余地大、新產品多是其特點。在 8 位 單片 機方面有 68HC05 和升級產品 68HC08。 68HC05 有 30 多個系列， 200 多個品種，產量已超過 20 億片。 16 位 單片 機 68HC16 也有十多個品種。 32 位單片機的 683XX 系列也有幾十個品種。 MOTOROLA 單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較 Intel 類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強，更適合用于工業(yè)控制領域及惡劣的環(huán)境。 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 5 ATMEL 公司的 90 系列單片機是增強 RISC 內載 Flash 的單片機，通常簡稱為 AVR 單片機， 90 系列 單片機是基于新的精簡指令 RISC 結構的。這種結構是在 90 年代開發(fā)出來的綜合了半導體集成技術和軟件性能的新結構，這種結構使得在 8 位微處理器市場上 AVR 單片機具有最高 MIPS mw 能力。 首先， 89C51 單片機是 8 位單片機。其指令是采用的被稱為“ CISC ”的復雜指令集， 總 共具有 111 條指令。而 MSP430 單片機是 16 位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結構，只有簡潔的 27 條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。這些內核指令均為單周期指令，功能強，運行的速度快。 其次， 89C51 單片機本身的電源電壓是 5 V，有兩種低功耗方式：待機方式和掉電方式。正常情況下消耗的電流為 24mA，在待機狀態(tài)下，其耗電電流仍為 3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到 2V，但是為了保存內部 RAM 中的數(shù)據(jù)，還需要提供約 50uA 的電流 。 電子點火 現(xiàn)在的汽車基本都裝配的是磁感應電子點火系統(tǒng)，當發(fā)動機工作時，分寄電器通過轉子。定子，使傳感器圈內磁通發(fā)生變化，產生電壓信號，供給點火控制器。其突出優(yōu)點是 結構簡單，不需外加電源。我們一般把點火控制器又稱電子點火控制器，電子點火組件 或點火器，主要由點火專用的集成電路和一些輔助電子元件組成。它的主要作用是根據(jù)磁感應傳感器輸出的電壓信號，控制點火線圈初級繞組電路的導通與截止， 使點火線圈產生高壓電。此外，點火控制器還有恒流源，閉合角控制，停車斷電控制，過壓保護等功能。 霍爾信號發(fā)生器的優(yōu)點 1） 工作可靠性高，霍爾信號發(fā)生器無磨損部件，不受灰塵、油污的影響，無調整部件，小型堅固，壽命長。 2） 發(fā)動機起動性能好，霍爾信號發(fā)生器的輸出電壓信號與葉輪葉片的位置有關，但與葉輪葉片的運動速度無關，也就是說它與磁通變化的速率無關，它與磁感應信號發(fā)生器不同，它不受發(fā)動機轉速的影響，明顯地增強了發(fā)動機的起動性能，有利于低溫或其他惡劣條件 下起動。霍爾信號發(fā)生器目前已經得到廣泛的應用。 點火器的功能和基本電路 桑塔納轎車等用的霍爾電子點火系統(tǒng)中的點火器，除具有前述豐田、伏爾加轎車點火器的開關功能，即接通和切斷初級電路外，還具有許多功能，如限流控制、閉合角控制、停車斷電保護等功能。由于該點火器具備較多的 功能，因而使該點火系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性，如點 火能量高，且在怠速至高速整個發(fā)動機轉速范圍內基本保持恒定；高速不 斷火；低速耗能小；起動可靠等優(yōu)點。 與霍爾信號發(fā)生器相匹配的點火器，國內已有多家研制并投 入 生產，它們都是采用先進的混合集成電路，一般多是由專用的點火集成塊和一些外圍電路組成。為了改善其散熱條件，點火器緊密地固定在一塊鋁板上，其上部用塑料盒封裝，具有體積小、重量輕、功能多、可靠性高的特點 。 1） 為了提高點火系統(tǒng)的調整精度和各種工況的適應性，在電子點火系統(tǒng)基礎上，采用了微機控制。系統(tǒng)的特點是 ：不但沒有分 電器，而且在提前角的控制方面也沒有離心提前裝置和真空裝置。從初級線圈電流的接通時間到點火時刻全部采用微機進行控制。其工作的原理 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 6 如下：通過傳感器檢測發(fā)動機的轉速和負荷大小，由此查閱存在內部存儲器中的最佳控制參數(shù)，從而獲得這一工況下的最佳點火提前角和點火線圈初級電路的最佳閉合角。通過控制三極管的通斷時間實現(xiàn)控制目的。 微機根據(jù)曲軸位置傳感器提供的曲軸位置信號，判斷出發(fā)動機的活塞位置并且根據(jù)信號頻率計算出發(fā)動機轉速值，再通過電控燃油噴射節(jié)氣門傳感器確定負荷的大小從而對發(fā)動機的運行情況 做 出比較精確的判斷，根據(jù)發(fā)動機的 轉速和負荷的大小 微機從存儲單元中查找出對應此工況的點火提前角和點火初級電路導通時間，由這些數(shù)據(jù)對電子點火器進行控制從而實現(xiàn)精確控制。另外微機系統(tǒng)還可以根據(jù)其它影響因素對這兩個因素進行修正實現(xiàn)點火系統(tǒng)的智能控制。 2） 點火提前角的控制：因點火提前角對發(fā)動機的工作影響較大，因此對點火提前角控制就成為點火的重點。發(fā)動機的工作原理和 各類實驗表明：發(fā)動機的最佳點火提前角與發(fā)動機轉速及負荷有密切關系，并且發(fā)動機運行工況不同時，對其動力性，經濟型和排放污染量有不同的控制標準，這也 意味著 發(fā)動機最佳點火提前角在不同的工況時有 不同的標準；在 怠 速時最佳點火提前角應保證在發(fā)動機運轉平穩(wěn)的前提下排放污染物控制在最低限度；在部分 負荷工況下以經濟為主，最佳提前角應保證發(fā)動機最低燃油消耗量；在大負荷和加速工況下以動力為主，最佳提前角應保證使