【正文】 強。因此，耳前美國、日本、歐洲等發(fā)達國家在中重型載重汽車中己全部柴油機化，而且近年來在輕型車和轎車上的應用上也呈逐年遞增的趨勢。柴油汽車如果達到歐III排放標準呢就必須改進柴油機噴油系統(tǒng)，南京依維柯汽車公司于2003年與BOSCH公司合作引進柴油機電控噴射系統(tǒng)，使原為歐II排放標準的發(fā)動機降低了顆粒物等有害物質(zhì)的排放，達到了歐III排放標準[2] 廖鐵勇，華紅文，[J].廣州航海高等專科學校學報，2010,18(4)47。在短短的20年內(nèi)，汽油機電控技術(shù)已相當成熟。柴油機電控噴射系統(tǒng)發(fā)展至今已先后推出了三代產(chǎn)品，即位置控制式、時間控制式和壓力時間式。德國BOSCH公司的RP39和RP43型電控直列噴油泵及VP37電控分配泵，日本小松公司的KP21型電控直列噴油泵，英國Lucas公司的EPIC型電控分配泵以及美國Stanadyne公司的PCF型電控分配泵等。同時要求高速電磁閥有良好的響應和可靠性，制造難度大。由于共軌式噴油系統(tǒng)噴射壓力不受柴油機轉(zhuǎn)速和噴油量的影響，而且噴油量、噴油壓力、噴油速率都可以由ECU靈活控制，從而將高壓噴射與電控制完美的結(jié)合起來，實現(xiàn)了噴油系統(tǒng)的全電子控制，目前已成為柴油機電控噴油系統(tǒng)研究領域的重要課題與發(fā)展趨勢。因此，我國也參照歐洲排放法規(guī)制定了自己的排放法規(guī)，2001年起執(zhí)行了相當于歐洲一號的法歸，2004年1月頒布執(zhí)行了相當于歐洲二號的法規(guī)，在2008年將執(zhí)行歐洲三號法規(guī)。美國底特律柴油機公司DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)生產(chǎn)了10萬多臺。一些汽車工業(yè)發(fā)達國家的柴油機電控技術(shù)水平目前已相當發(fā)達。有上述狀況可知，電控高壓共軌噴射系統(tǒng)是未來最有前景的控制系統(tǒng)，對于燃油噴射控制控制原理，各種共軌噴射系統(tǒng)近期變化較小。因此，基本工作原理是計算機根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器的輸入信號，首先計算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進氣溫度、進氣壓力等傳感器的信號進行修正，再與來自控制套位置傳感器的信號進行反饋修正，確定最佳噴油量。這類電控系統(tǒng)可以分為：蓄壓式電控燃油噴射系液力增壓式電控燃油噴射系統(tǒng)和高壓共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)。油管內(nèi)的壓力波動有時還會在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達到令噴油器的針閥開啟壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象，由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳氫化合物（HC）的排放量，油耗增加。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度。共軌式噴油系統(tǒng)于二十世紀90年代中后期正式進入實用化階段。d．由電磁閥控制噴油，其控制精度較高，高壓油路中不會出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機的振動和降低排放[5] 王平，宋希憲，[J].內(nèi)燃機學報，2007,25(5)451456。如長春汽車研究所對直列泵的可變預行程控制進行了研究，實現(xiàn)了CA6110系列柴油機的調(diào)速控制；北京理工大學用電磁閥通過液壓伺服機構(gòu)來驅(qū)動齒條實現(xiàn)了直列泵的噴油量控制；東汽公司在CUMMINS6BT上進行的基于調(diào)節(jié)齒桿位置控制油量的調(diào)速器系統(tǒng)也取得了一定成效。BOSCH公司滿足歐Ⅲ排放標準的高壓共軌系統(tǒng)已投入使用國內(nèi)市場。在電控噴射方面柴油機與汽油機的主要差別是，汽油機的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比(汽油與空氣的比例)，柴油機的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時間來調(diào)節(jié)輸出油量的大小，且柴油機噴油控制是由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置(油門、供油拉桿位置)來決定的。因此柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是執(zhí)行器，也即是電控柴油及噴射機構(gòu)，各個國家都在致力于開發(fā)研制各種類型的電控柴油機噴射機構(gòu)，以尋求最佳方案，這也是柴油機電控技術(shù)的難點所在。由于PID控制算法簡單，運算量少，具有較強的魯棒性以及較高的控制精度，特別是穩(wěn)態(tài)精度高，具有很廣泛地適應性。 第二章 方案論證 系統(tǒng)設計要求系統(tǒng)采用單片機對柴油機噴油泵(BOSCH噴油泵)進行控制，主要實現(xiàn)對噴油泵內(nèi)齒條位置的準確控制，從而實現(xiàn)噴油量的準確控制，完成軟硬件設計，主要技術(shù)指標：。 系統(tǒng)方案論證近年來，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，發(fā)動機電子控制技術(shù)取得了長足的進步，發(fā)動機噴油系統(tǒng)電子控制采用使的發(fā)動機突破傳統(tǒng)機械調(diào)節(jié)的弱點，進一步提高了噴油系統(tǒng)的靈活性和適應能力。 單片機的選擇論證由于柴油機的電控系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，不僅有柴油機工作時猛烈的振動，還有高溫及電磁干擾及油污灰塵等的侵蝕，此外，柴油機的控制單元要求體積小、可靠性高、實時處理能力強，因此，在發(fā)動機電子控制單元單片機的選擇上，必須考慮其具體使用環(huán)境和柴油機噴油控制的實時性，一般品種的單片機很難勝任。用戶可以根據(jù)需 要靈活定位；j． 采用普林斯頓的統(tǒng)一尋址方式，方便編制，簡化指令系統(tǒng)；k． 單片機引腳功能介紹：40個引腳按引腳功能大致可以分為4個種類：電 源、時鐘、控制和I/O引腳。注；用萬用表測試單片機引腳電流一般為0V或者5V，這是標準的TTL電平，但是有時候在單片機程序正在工作時候測試結(jié)果并不是這個值而是介于0V~5V之間，其實這只是萬用表反應沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電流還是保持在0V或者5V的。①ALE功能：用來鎖存P0口送出的8位地址；②PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，在引腳輸入編程脈沖。（4） EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出的控制信號（屬控制總線）[7] 張毅剛.《單片機原理及應用》[M].高等教育出版社。位移傳感器的工作特性：位移傳感器又稱為線性傳感器，它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波位移傳感器，霍爾式位移傳感器。該產(chǎn)品主要應用于要求測量精度使用環(huán)境較惡劣的位移和液位測量系統(tǒng)中。它可廣泛的應用于石化工、制藥、食品、飲料等行業(yè)，對各種液罐的液位進行計量和控制。電渦流位移傳感器系統(tǒng)主要包括探頭、延伸電纜（可選）、前置器和附件。當被側(cè)金屬的表面靠近該線圈時，由于高頻電磁場的作用，在金屬表面產(chǎn)生感應電流，即電渦流。目前。 由于BOSCH直列式噴油泵6DE2柴油機內(nèi)部自帶電感式傳感器，所以本系統(tǒng)采用的是電感式傳感器。噴油泵體的上不是吸油腔，吸油腔通過2個小進油孔與壓油腔相連。噴油泵內(nèi)柱塞的旋轉(zhuǎn)是通過齒條的位移實現(xiàn)的。齒條位移通過軟件輸出PWM波驅(qū)動實現(xiàn)，系統(tǒng)中單片機采用ATMEL公司的AT89C51,其內(nèi)部集成有CAN總線控制功能，能夠收集整車的CAN總線控制[9] [D].浙江大學，2011。圖 34 單片機最小系統(tǒng) 復位電路單片機的置位和復位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復位電路作用是把一個例如把工作中的單片機初始化到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設備裝入廠商預設的一個值。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。圖37為傳感器的內(nèi)部引線示意圖，該傳感器外部有3條引線，一條為電感不變端引線，另一條為電感隨齒條位置變化的可變端引線，第三條為兩組線圈A，B的公共端引線。 (31)短路環(huán)的運動，互感系數(shù)M發(fā)生改變，所以可以用M的變化，即電感的變化表示唯一的變化[11] [M].浙江:浙江科學技術(shù)出版，2009。系統(tǒng)采用方波激勵，當齒條位置發(fā)生變化時，先對方波激勵與輸出進行分析。由于電感中電流不能突變，電流從零開始逐漸增長，電壓開始逐漸減小，趨近于零，而電阻兩端的電壓變化正好相反。圖 39 傳感器激勵電路 AD轉(zhuǎn)換電路設計轉(zhuǎn)換電路如圖310所示。在本系統(tǒng)中，PWM波的產(chǎn)生式利用單片機的定時器，通過哦軟件編程實現(xiàn)的，采用軟件定時器模擬輸出PWM波，頻率可以通過程序并根據(jù)工作過程的實際情況改變，用以滿足發(fā)動機在工作過程中不同的機械特性。若頻率過高，雖然動態(tài)響應好，脈動小，但分辨率低；若頻率過低，則輸出平穩(wěn)性差，動態(tài)特性不好，所以選定在該范圍內(nèi)。圖 312 CAN總線通信模塊CAN總線接收來自上位機的數(shù)據(jù)進行分析組態(tài)然后下傳給下位機的控制電路實現(xiàn)控制功能，當CAN總線接口接收到下位機的上傳數(shù)據(jù)，控制器就產(chǎn)生一個中斷，引發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，通過中斷處理程序接收每一幀信息并通過CAN總線上傳給上位機進行分析。設計中控制系統(tǒng)的多數(shù)供電電源采用在整流電路輸出端串聯(lián)三端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓供電模式。在噴油泵實際工作時，齒條位置的控制存在不確定因素，具有非線性和時變性的特點，此時就可以采用PID調(diào)節(jié)器。也就是說報文不是按照地址從一個節(jié)點送到另一個節(jié)點?；趫笪牡倪@種協(xié)議另外設一個好處是新的節(jié)點可以隨時方便地加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，而不需要對多有節(jié)點進行重新編程以便它們能識別這一新的節(jié)點?？刂凭哂性肀容^簡單明確、便于實施、適應性和魯棒性強的優(yōu)點，在柴油機電控噴油系統(tǒng)中得到廣泛應用，是目前商品化程度最高的控制方式。圖 44 PID調(diào)節(jié)器框圖 齒條位移閉環(huán)增量式PID控制柴油機噴油泵的電磁執(zhí)行器在實際的工作中具有非線性和時變性，重復性差，數(shù)學模型不確定，所以在控制過程中進行了大量的實驗，鑒于PID控制算法簡單，運算量少，具有較強的魯棒性以及較高的控制精度，特別是穩(wěn)態(tài)精度高等特點，本系統(tǒng)采用數(shù)字增量式PID控制，在柴油機噴油泵齒條位置計算控制系統(tǒng)中，使用的是增量式數(shù)字PID控制器[16] 李慧，李文學，[J]，內(nèi)燃機學報，2003年第四學期。由于ECU單元用恒定采樣周期（T=10ms），一旦確定了、。，所以誤動作時影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉。 PID流程圖PID流程圖如圖45所示。經(jīng)過大量實驗，本系統(tǒng)采用分段PID控制，即1mm一段，在每段采用不同的PID控制參數(shù)。對已知的定常性受控對象，只要確定好相應的參數(shù)，便可以很好的發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，使控制對象輸出在期望值上。常規(guī)PID調(diào)節(jié)器是一種應用十分廣泛而且成熟的工程控制方法。致 謝本論文是在我的導師李老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。從開始進入課題到論文的順利完成，我深愛的電氣學院有多少可敬的老師、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意?。?！最后，再次對關(guān)心、幫助我的各位老師和同學表示衷心的感謝?。?！2015年6月3日參 考 文 獻33