【正文】 度傳感器熱敏電阻的結構形式：熱敏電阻是由一些金屬氧化物，如鈷、錳、鎳等的氧化物，采用不同比例的配方，經(jīng)高溫燒結而成；然后采用不同的封裝形式，制成珠狀、片狀、桿狀、墊圈狀等各種形式。熱敏電阻的溫度特性按半導體電阻隨溫度變化的典型特性可分三種類型：負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)；正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)；在某一特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻值（CTR）在溫度測量中，則主要采用NTC或PTC型熱敏電阻，但使用最多的是NTC型熱敏電阻。 負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值與溫度的關系可表示為 （36）)1(exp00TBRT??式中 、 T（k）和 （k）時的電阻值；B熱敏電阻的材料常數(shù)，一般TR00情況下B=2022~60000k，在高溫下使25用時，B 值將增大。若定義 為熱敏電阻的溫度系數(shù) ，則可得dTR1T? （37）BBTT 2200)1((exp?????可見 隨溫度的降低而迅速增大。T 柴油機內(nèi)常用溫度頻率轉(zhuǎn)電路A2LM324A4OPAMPA3LM324Rf2641KC1157865100K7310K7110k80701K77200KA12二二二V174U+Uc7512K R1267612K 79UT181100PC18212K8312K84R12569C2RT2Ur2UA1312LM5564567 891011121314312LM5564567 891011121314LM324LM324+5V圖 17 柴油機內(nèi)常用溫度頻率轉(zhuǎn)電路該電路是利用RC 電路充放電過程的指數(shù)函數(shù)和熱敏電阻的指數(shù)函數(shù)相比較的方法，來改善熱敏電阻的非線性。該轉(zhuǎn)換器是由溫度電壓轉(zhuǎn)換電路26（AAA3） 、RC充放電電路、電壓比較器A4和延時電路組成。其改善熱敏電阻RT的非線性原理是：溫度電壓轉(zhuǎn)換電路由熱敏電阻 RT和運算放大器A1~A3組成，產(chǎn)生一個與溫度相對的電壓U+, 加到比較器A4的正端。運算放大器A1為差動放大器A2提供一個底電壓 的輸出信號，其目的是減小10EUA??熱敏電阻自身發(fā)熱引起的誤差 [9][10]。 柴油機電子控系統(tǒng)溫度測量及報警系統(tǒng)設計柴 油 機 在 工 作 時 ， 吸 入 柴 油 機 氣 缸 內(nèi) 的 空 氣 ， 因 活 塞 的 運 動 而 受 到 較高 程 度 的 壓 縮 ， 達 到 500～ 700℃ 的 高 溫 。 然 后 將 燃 油 以 霧 狀 噴 入 高 溫 空 氣中 ， 與 高 溫 空 氣 混 合 形 成 可 燃 混 合 氣 ， 自 動 著 火 燃 燒 。 燃 燒 中 釋 放 的 熱能 需 要 我 們 設 計 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 時 時 監(jiān) 測 ， 以 免 柴 油 機 在 負 載 過 高 的 情 況 下 或 噴油 量 增 加 的 時 候 溫 度 快 速 升 高 將 會 影 響 內(nèi) 燃 機 的 工 作 效 率 及 一 些 燃 機 結 構器 械 的 材 質(zhì) 性 能 損 耗 ， 提 高 柴 油 機 的 耐 用 壽 命 ， 下 面 就 是 利 用 單 片 機 為 主控 制 芯 片 來 設 計 一 個 常 用 測 量 及 過 溫 報 警 的 電 子 控 制 系 統(tǒng) 。XTAL1GND123456789101121314151617181920 21223242526272829303132334353637383940EA/VPALE/PROMPSENVCJZ312MHz C1727pFC627pFR_EC110uF/16VR_R110KR_KEY2二12345678910ASP2ISPRSTNC1234JP318B20二DQ()R127VCBUZER2二二Q19012RQ267AC26JD14007JD3901212JDQ1二 VCLD1 CLK2SDI3 CLR4 GND 5Vout 6VD7VREF 8U2VC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VC18 U4DS1302CRY132768Hz EC1100uF/25VVCDIN1DIG02DIG43GND4DIG65DIG26DIG37DIG78GND9DIG510DIG11LOAD12CLK13SEGA14SEGF15SEGB16SEG17ISET18VC19SEGC20SEGE21SEGDP2SEGD23DOUT24 U5max7219abfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpSMG1二二abfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpSMG2二二abfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpSMG6二二R12810K C18 4 5678MC14034二8二二TA89S5227圖 18 柴油機電子控系統(tǒng)溫度測量及報警系統(tǒng)設計 單片機編程來實現(xiàn)溫度的測量及報警溫度值的設定，溫度測量傳感器在本次設計里采用18B20（DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點，測量溫度范圍在－55。C到＋125。C 之間，實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫）來代替柴油機高溫工作時的溫度傳感器（例如:Pt100鉑熱電阻其工作溫度在0150176。C，K型熱電偶其工作溫度在0800176。C）。數(shù)碼管顯示驅(qū)動用MAX7219（MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動器，而且還有一個8*8的靜態(tài)RAM用來存儲每一個數(shù)據(jù)。只有一個外部寄存器用來設置各個LED的段電流。MAX7221與SPI?、QSPI?以及MICROWIRE?相兼容，同時它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動來減少EMI）芯片。設計電路主要完成溫度時時測量測量當溫度因外界不良因素過高或者低于設定值測單片機控制將發(fā)出指令使報警裝置啟動報警發(fā)出警告 [4][5][6]。第四章 柴油機電控噴油系統(tǒng)和執(zhí)行器 柴油機電噴系統(tǒng)控制原理柴油機電控噴油系統(tǒng)的原理如圖所示：二二二 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二ECU二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二28圖 19 電控噴油系統(tǒng)的原理圖傳感器包括柴油機轉(zhuǎn)速、加速踏板位置、齒條位置、噴油時刻、車速及進氣壓力、進氣溫度、燃油溫度、冷卻水溫等傳感器。電控單元（ECU）根據(jù)各種傳感器實時檢測到柴油機運行參數(shù)，與ECU中預先已經(jīng)存儲的參數(shù)值或參數(shù)圖譜相比較按其最佳值或計算后的目標值，把指令輸送到執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)ECU指令，控制噴油量和噴油定時。柴油機電控噴油系統(tǒng)還可以和整車傳動裝置的ECU、制動防抱死系統(tǒng)的ECU，及其他系統(tǒng)的ECU通訊數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)整車的電子控制。 噴油驅(qū)動電路ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和進氣壓力等狀態(tài)信息，綜合各種因素進行運算，然后獲得一個噴油控制輸出信號，通過噴油輸出控制電路進行最后的輸出。噴油輸出控制電路控制的對象是噴油器。噴油器是一種特殊的電磁閥，它由電磁線圈，鐵心，針閥，殼體，回位彈簧，濾清器，插座等組成。只要保持噴油器內(nèi)的燃油壓力不變，針閥升程不變，則噴油器的噴油量只取決于針閥的開啟時間。針閥開啟時刻以及持續(xù)時間是由ECU發(fā)出的可變脈沖寬度信號通過噴油器上的電磁線圈控制的。如果脈沖寬度寬，電磁線圈通電時間長，針閥開啟時間就長，因而噴油量就多；反之如果脈沖寬度窄，則噴油量少。這部分電路是整個ECU電控系統(tǒng)的最核心的部分，也是最關鍵的部分，整個ECU電控系統(tǒng)的性能，都決定于此。這里使用專用的芯片進行噴油閥的控制。核心處理電路接受傳感器的輸入信號之后，進行處理并給出相應的控制信號，控制專用芯片開始動作，產(chǎn)生噴油脈沖信號。噴油驅(qū)動控制專用芯片功能簡要介紹:* 片內(nèi)集成了38譯碼器，用來控制噴油閥低端選缸信號* 可以來進行進行設置電路的保護電流* 可以配置噴油閥在噴油的過程中的開啟電流* 可以配置噴油閥在噴油的過程中的維持電流* 有上電復位信號，在上電的時候?qū)φ麄€芯片進行初始化* 有噴油觸發(fā)信號，只有在此信號有效的時候芯片才能正常工作* 有通訊信號，可以把噴油閥的狀態(tài)和執(zhí)行器控制的狀態(tài)傳遞給CPU29* 有反饋信號可以輸入到此專用的芯片，這樣可以檢測到噴油驅(qū)動的狀態(tài)* 有高壓產(chǎn)生電路可以在噴油閥關斷的時候產(chǎn)生高壓，快速的關斷噴油閥，提高噴油控制精度。噴油專用芯片，接受到處理器的控制信號EIN，MODE，PZM1，PZM2，和選缸信號，產(chǎn)生噴油高端的控制信號和噴油低端的選缸信號。為了加快電磁閥導通和關斷的速度，提高控制精度使用24伏高壓來控制電磁閥，并且在電磁閥的開通時間，噴油高端采用脈寬調(diào)制的方式來使其維持在開通的狀態(tài)。噴油控制專用芯片的噴油高端輸出的信號是5伏，如何來實現(xiàn)5伏到24伏電壓的轉(zhuǎn)換，又能保證其快速響應脈寬調(diào)制，需要在電路上仔細設計。這里使用了HEF40106反向施密特觸發(fā)器，并使用自舉電路來控制大功率CMOS管，在電路中引入了反饋提高了轉(zhuǎn)換速度。TPUA 8 R2646KC29R291K 45D3T1BUK555 T2 BUK555D44D43 PLOWMPC55二二二二二二二二二二二二二C1111nT10T424v+5 C3210u C331nD13D14R40147kT3TPUA 8MPC55二二二二二二二二二二GNDVCA5A4A3A2A1A0 Y0Y1Y2Y3Y4Y540106BD16R12110kPHIGKC87100PC10710uT4T5R124215kR123316kC113150nC1091nC108100nC114150nC110220u C112220uT6D42二二二二二D15圖 20 噴油驅(qū)動電路圖噴油驅(qū)動的控制芯片，控制噴油低端的MOS管的通斷。同時有噴油的反饋電路，要把一部分信息反饋到專用芯片中，這樣的目的是限制噴油的電流，避免噴油電流過大燒壞噴油閥。30噴油器的動作由噴油高端控制電路和噴油低端控制電路共同決定的?？刂茋娪蜁r，噴油驅(qū)動信號4個噴油器共用噴油器的高端，選缸信號連接在每個噴油器的低端，當噴油驅(qū)動信號為高電平，選缸信號為低電平時，該噴油器有噴油輸出。系統(tǒng)對于電磁閥的控制如下：在電磁閥剛剛開啟的時候，給它提供一個比較長時間的24伏的電壓，使得流過電磁閥的電流快速上升，使得電磁閥快速開啟。在電磁閥開啟的過程中，系統(tǒng)檢測流過噴油閥的電流，當噴油閥的電流達到上限的時候，此時模式信號產(chǎn)生一個負脈沖，噴油閥的高端控制轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬調(diào)制輸出，來維持噴油閥的開通狀態(tài)。在噴油結束的時候，模式信號再產(chǎn)生一個負脈沖，使電磁閥快速關斷。31 電控噴油系統(tǒng)中變換器參數(shù)對噴油器性能的影響 DCDC變換器參數(shù)對噴油器性能的影響通過電容值和電感值對升壓變換器輸出電壓性能影響的研究可知，采用升壓變換器并聯(lián)的方法可以滿足電壓恢復時間上的要求，故需進一步研究升壓模塊輸出電壓指標對電控噴油器性能的影響。 電感值主要影響 DCDC 升壓變換器輸出電壓的恢復時間 tr，在控制脈寬作用于噴之后，變換器的輸出電壓會下降到 Umin，電容值 C 對電壓從初始值至 Umin 的過程中起主要作用，而電感值 L 的作用很小。DCDC 升壓變換器的輸出零脈器并聯(lián)的方法可以滿足電壓恢復時間上的要求，故需要進一步研究升壓模塊輸出電壓指標 Umin 對電控噴油器性能的影響如圖所示，在電控噴油器的控制脈寬 Tm 發(fā)出電壓開始急速下降，DCDC升壓變換器的輸出電壓開始急速下降，主控脈寬 T 結束時變換器輸出電壓為Ucd，此時的電壓下降值設為△U，再經(jīng)過零脈沖和 PWM 保持波之后變換器輸出電壓降會至最低值 Umin。其中在主控脈寬 Tc 內(nèi)，噴油器的線圈電流迅速增大，電磁閥快速吸合銜鐵，沖和 PWM 保持波主要用來產(chǎn)生恰當?shù)谋３蛛娏?，以維持銜鐵的吸合，可以降低電磁鐵的驅(qū)動能耗，也可以提高銜鐵的關閉響應時間。電感值主要影響 DCDC 升壓變換器輸出電壓油器的過程中，變換器的輸出電壓會下降到Umin，電容值 C 對電壓從初始值至 Umin 的過程中起主要作用，而電感值 L的作用很小。圖 21 升壓變壓器對噴油器性能的影響32升壓電源：在柴油機電控噴