【文章內容簡介】 量信號CCD相機拍攝時刻控制油泵泵油量控制（需現場標定）噴油提前角控制進氣流量控制 電子控制系統(tǒng)構成框圖會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。 電磁閥的分類 電磁閥從原理上分為三大類：　　1）直動式電磁閥：　　原理：通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉?！　√攸c：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm?！　?）分布直動式電磁閥：　　原理： 它是一種直動和先導式相結合的原理，當入口與出口沒有壓差時，通電后，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口達到啟動壓差時，通電后，電磁力先導小閥，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；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件，向下移動，使閥門關閉?！　√攸c： 在零壓差或真空、高壓時亦能工作，但功率較大，要求必須水平安裝?！　?）先導式電磁閥：　　原理：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關閉件向下移動，關閉閥門?！　√攸c： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件?！　‰姶砰y從閥結構和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個分支小類：直動膜片結構、分步重片結構、先導膜式結構、直動活塞結構、分步直動活塞結構、先導活塞結構。 供油泵和控制閥的工作原理[5]，和傳統(tǒng)的直列泵結構相比，通過凸輪和柱塞機構使燃油增壓，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。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和噴油頻率相同，這樣可使共軌中的壓力平穩(wěn)。油泵控制策略：（1）確定凸輪軸上對應的角標零點；（2）確定油泵柱塞升程對應的角度（720176。）；（3）制作控制電路，將油泵電磁閥開啟時刻對應的角度和持續(xù)期設成可調量（此過程電磁閥開啟四次）；（4）進行標定，確定油泵最大供油能力所對應的油泵電磁閥開啟角度和持續(xù)期；（5)柱塞下行：斷電，電磁閥開啟，從低壓油罐抽油；（6）柱塞上行預行程：不通電，無壓縮，部分燃油壓回低壓油管；（7）柱塞壓縮行程：在上止點的某個時刻，通電，閥關閉，剩余燃油壓到高壓油管；（8）通電越早，供應燃油越多。供油控制～通電提前角控制！ 。(l)柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經控制閥流入柱塞腔。(2)柱塞上行，但控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開啟狀態(tài)，吸進的燃油并未升壓，經控制閥流回低壓腔。(3)滿足必要的供油量定時，向控制閥通電，并使之開啟，則回油流路被切斷，柱塞腔內燃油被升壓。因此高壓燃油經出油閥(單向閥)壓入共軌內?？刂崎y開啟后的柱塞行程與供油量對應。如果使控制閥的開啟時間(柱塞的預行程)改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力。(4)凸輪越過最大升程后，則柱塞進入下降行程，柱塞腔內的壓力降低。這時出油閥關閉，壓油停止?？刂崎y處于停止通電狀態(tài)，控制閥開啟，低壓燃油被吸入柱塞腔內，既恢復到A狀態(tài)?？刂崎y的作用是用于調整共軌內的燃油壓力。方法是調整供油泵供入共軌內的燃油量。所以，向控制閥通電和斷電的時刻就決定了供油泵向共軌內供入的供油量. 控制電路制作：電磁閥采用12伏電瓶供電。旋轉編碼器隨凸輪軸轉動，編碼器每轉一圈發(fā)出720個脈沖，將脈沖通過A/D/轉換器采集到PC機，通過編程控制角標的Z信號。當電磁閥到達標定的打開角度時，PC機給出一個觸發(fā)信號并維持標定的持續(xù)角度時間。電瓶開始供電，電磁閥打開，油泵開始泵油。此過程每720176。要重復四次。 噴油器的工作原理根據ECU送來的電子控制信號，噴油器將共軌內的高壓燃油以最佳的噴油定時、噴油量、噴油率和噴霧狀態(tài)噴入發(fā)動機燃燒室內[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)動機上止點之間的的角度，將此角度設定成可調參數。將噴油定時的角度和噴油脈寬設成可調參數，則噴油過程和觸發(fā)的方式按一下流程進行： (1)進去噴射程序 參考脈沖的下降沿觸發(fā)、單片機進入噴射過程即 圖中的a點。 (2)準備第一部分噴油參數，包括: 1）電磁鐵上升時間（吸合時間）轉化為對應的角度。從參考脈沖的a點開始觸發(fā)電磁閥驅動脈沖A； 2)A脈沖高電平，電磁閥線圈電流上升； 3)設置MASK信號定時，其目的是過了后，電磁閥關閉時刻，反饋電路開始工作； 高壓油泵的結構和工作原理 4）準備第二部分噴射參數，根據瞬態(tài)轉速，把噴油脈寬全部轉化為定時器的技術脈沖； 5）檢測電磁閥反饋信號，捕捉到后，立即關閉電磁閥驅動脈沖A，達到b點。電磁閥電流下降，噴射過程開始； 6）開始計量噴油脈寬時間E4； 7）準備第三部分噴油數據，如果E4大于E3（E3為電磁鐵驅動電流由峰值電流降到維持電流的時間，一般E3200μs），進行電磁鐵維持電流控制（對電磁閥驅動脈沖A進行脈寬調制）的數據準備； 8）達到c點開始電磁鐵驅動電流的脈寬調制控制； 9）到達d點，噴油脈寬時間計量結束，關閉控制脈沖A； 10）噴油過程中，相機和激光器信號設定為可調量，根據需求隨時準備觸發(fā)，抓拍噴油過程中的每一個細節(jié)。觸發(fā)過程中信號存在延時，所以在編程過程中需要考慮延時時間,具體的延時時間隨著轉速的變化而不同，需在現場進行標定，所以最好延時也設定成可調節(jié)量。 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，通過采樣獲知發(fā)動機的工況信息。為了獲得發(fā)動機運轉時的精確相位，在飛輪上安裝一擋片 ，當發(fā)動機活塞運轉到達上止點位置時，擋片位置與磁電傳感器相對應，這時產生的信號經放大整形形成上止點基準信號。本系統(tǒng)中使用了ALEC系列的增量式編碼器，將編碼器轉軸與發(fā) 動機曲軸相連，隨發(fā)動機運轉，每轉產生72O個標準脈沖信號，可用來計算轉速大小，并與上止點基準信號相配合來確定電磁閥開啟時刻的轉角位置 ， 。 燃油壓力傳感器為壓阻式傳感器，用5伏穩(wěn)壓電源供電，輸出電壓所對應的壓力： 9 MPA 10 MPA 11 MPA 12 MPA 13 MPA 14 MPA 15 MPA 16 MPA 17 MPA 18 MPA 噴油和相機的工作過程輸出的電壓信號通過A/D轉換器采集到PC。對油軌壓力進行時時檢測，同時通過調節(jié)限壓閥調節(jié)油軌中的壓力。 電控單元的設計 電控單元是電控系統(tǒng)的核心，它完成參數的采集到控制信號輸出的全過程，所以電控單元的性能對整個電控系統(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具有很好的穩(wěn)定性及較強的抗干擾能力，以保證其工作的可靠性。電控單元由硬件組成和軟件實現兩大部分組成。在計算機的一般應用領域中，軟件工程與硬件工程的分工是比較明確和嚴格的，而在電控單元這種實時控制系統(tǒng)，硬件和軟件則是一個不可分割的整體。硬件的有效運行需要依靠軟件來支持，而軟件的控制功能又要依靠硬件來實現。兩者相輔相成，互相關聯。這種特點就要求設計者不僅要對被控對象和控制目標有深刻的了解，而且還必須掌握系統(tǒng)硬件、軟件的設計和調試方法。硬件系統(tǒng)的設計和調試、控制軟件的開發(fā)以及硬件系統(tǒng)和軟件集成之后的聯調，工作量比較大。這樣，采用先進的設計方法和設計技術就顯得尤其重要。在此控制系統(tǒng)中，選用功能強大的C8051F410/2單片機實現整個測控系統(tǒng)的主體，采用了功能模塊單獨設計的技術進行硬件系統(tǒng)設計，將硬件部分分為信號調理模塊、主控模塊和驅動模塊。針對執(zhí)行機構的自身特點及要求并且應用執(zhí)行速度快、直接對硬件進行控制的匯編語言進行了電控系統(tǒng)控制軟件的開發(fā)。 電控單元設計原則電控單元的設計應遵循如下原則： (1)適應ECU具體工作環(huán)境，采用可靠性設計，系統(tǒng)應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)采用低功耗高性能的元器件簡化電路，降低功耗，提高控制精度； (3)系統(tǒng)安裝調試方便，便于硬件軟件的檢測調試； (4)硬件電路采用模塊化設計方法，便于系統(tǒng)的擴展、移植和修改； (5)軟件設計采用層狀結構體系和模塊化技術便于軟件修改和擴展。 電控單元組成 柴油機電控噴油和配氣系統(tǒng)主要由傳感器、電控單元和執(zhí)行機構組成，其中的電控單元實際上就是一個測控系統(tǒng)，它包括三個部分： (1)信號的拾取和和輸入部分，它通常是由若干個具有相同或不同功能的傳感器及其信號處理電路組成； (2)微處理器及輸入/輸出接口，這是電控單元中起主導地位的部分，它負責對各種傳感器的輸入信號進行分析處理及向被控裝置輸出控制信號； (3)驅動部分，就是根據電控單元的輸出信號具體完成操作的控制對象，其中包括將控制信號驅動放大的驅動電路及執(zhí)行機構。 ，在此電控系統(tǒng)的電控單元中，根據各部分功能的不同分為調理模塊、主控模塊和驅動模塊三個部分。傳感器調理模塊主控模塊驅動模塊執(zhí)行機構反饋裝置電控單元 電控系統(tǒng)中的電控單元 電控單元的主要功能根據發(fā)動機電控系統(tǒng)的要求，ECU應完成如下功能[8]:(1)系統(tǒng)參數的采集處理功能，應用單片機豐富的接口資源采集柴油機的工況信號和狀態(tài)參數，例如發(fā)動機轉速、負荷、共軌油壓等，采集之后加以轉換處理。(2)在控制軟件的管理下，完成各種控制功能，根據采集的系統(tǒng)參數進行工況判斷，進行共軌油壓、噴油正時、噴油量控制和進排氣門開閉控制；(3)輸出驅動功能，根據系統(tǒng)處理后所得的控制信息，進行信號輸出放大，驅動油壓控制機構和定時控制機構； (4)具備系統(tǒng)自診斷功能，如果檢測到故障，則啟用后備功能。 本章小結本章介紹了電控噴油系統(tǒng)的構型及工作原理，以及電控系統(tǒng)的總體設計思想，確定了其中的重要組成部分一電控單元(ECU)的設計要點、組成和需具備的功能。第三章 電控系統(tǒng)的硬件設計 硬件電路設計總概微控制器模塊C8051F410供電模塊12V→5V→LM2576,AS1117升壓模塊12V→70VLT1171LCD顯示模塊LCM128645ZK22鍵盤RS232轉換接口SP3223E油壓測量模塊雙向計數電平轉換 → SN74ALV16424→SN74ALV164獨立12V供電模塊發(fā)動機角標器油泵u32anZK