【正文】 的變化時傳感器短路環(huán)的運動實現(xiàn)的，從原理上傳感器鐵心和短路環(huán)構(gòu)成的相當于變壓器結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)采用了直列式 噴油泵，其內(nèi)部有位置是傳感器，其中參考線圈和短路環(huán)構(gòu)成了電感固定補償端，測量線圈和裝配在泵內(nèi)齒條的短路環(huán)構(gòu)成了電感可變端。 AT89C51 使用 12MHz 的晶體振蕩器作為震蕩源，由于單片機內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在 15pF至 50pF之間。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器 （ VCO） 。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 圖 35 復位電路 振蕩電路 每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全稱是晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的， 晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。單片機復位 電路原理 是在單片機的復位引腳 RST 上外接 電阻 和 電容 ，實現(xiàn)上電 復位，而復位時間是 (時鐘 周期 =12 振蕩 周期 ,振蕩周期 =1/f)，這個時間只能大不能小，具體數(shù)值可以由 RC 電路計算出時間常數(shù)。目前，美國通用汽車公司， Caterpillar 公司等在其電控柴油及中都已采用該種單片機，取得明顯的效果。 圖 33 柴油發(fā)動機噴油泵電控單元整體框圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對 51 系統(tǒng)單 片機來說，最小系統(tǒng)一般應包括單片機、晶振電路、復位電路、按鍵輸入、顯示輸出等 [10]。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]。從提高執(zhí)行器動態(tài)響應、驅(qū)動電路功率控制器件的工作模式、熱負載功耗、電路成本、工作可靠性等多方面考慮，實際工作中采用的線圈電流激勵方式為 PWM形式，工作時通過改變驅(qū)動電流的脈寬周 期、占空比即可達到控制噴油泵齒條位移的目的。噴油泵內(nèi)柱塞的旋轉(zhuǎn)是通過齒條的位移實現(xiàn)的。位于柱塞之上的壓油腔經(jīng)柱塞上的垂直槽與吸油腔相通，于是供油終點以及所供的油量隨著油泵柱塞的移動而產(chǎn)生變化。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。 圖 31 柴油機位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)以 BOSCH 直列式噴油泵 6DE2 柴油機為對象，噴油泵噴油量的大小通過噴油泵齒條位移運動來實現(xiàn)的。 錯誤 !未找到引用源。 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 第三章 硬件電路設計 車用柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是實現(xiàn)噴油泵的電控，其中噴油量的準確控制是核心問題，而噴油量的準確控制又是通過柴油發(fā)動機電控噴油控制系統(tǒng) 的齒條位移傳感器、電控單元（ ECU）和齒條位移執(zhí)行器等構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，要進行有效的控制，就要求傳感器檢測的當前齒條的位置信號準確無誤，因此對于齒條唯一檢測所應用的傳感器的選擇和 AD 轉(zhuǎn)換電路的設計與實現(xiàn)尤為重要。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。全球的傳感器市場在不斷創(chuàng)新的變化中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。前長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 置器根據(jù)探頭線圈的阻抗變化輸出一個與距離成正比的直流電壓 [8]。該電流產(chǎn)生一個交變磁場，方向與線圈磁場相反，這二個磁場相互疊加就改變了原線圈的阻抗。前置器內(nèi)產(chǎn)生的高頻電流從振蕩器流入探頭線圈中，線圈就產(chǎn)生了一個高頻電磁場。線性范圍寬、動態(tài)響應好、抗干擾能力強。由于其長期工作可靠性好，靈敏度高、抗干擾能力強，采用非接觸測量，響應速度快，耐高溫，能在油、汽、水等惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作，檢測不受油污、蒸汽等介質(zhì)的影響，已廣泛應用于電力、石化、冶金、鋼鐵、航空航天等大中型企業(yè)，對各種旋轉(zhuǎn)型機械的軸位移、振動、轉(zhuǎn)速、漲差、偏心、油膜厚度等進行在線監(jiān)測和安全保護，為精密診斷系統(tǒng)提供了全息動態(tài)特性，有效地對設備進行保護。作為位移傳感器，它不但可以測量運動物體的直線位移，而且還可同時給出運動物體的速度模擬信號。正是因為它的輸出信號為絕對值，所以即使電源中斷重新接通也不會對數(shù)據(jù)接收構(gòu)成問題，更無須重新歸回零位，與其它液位變送器或液位計相比有明顯的優(yōu)勢。具有精度高、重復性穩(wěn)定可靠、非接觸式測量、壽命長、安裝方 便、環(huán)境適應性強等特點。 磁致伸縮線性位移傳感器 的工作原理：在工作時，由電子倉內(nèi)的電子電路產(chǎn)生一起起始脈沖，此起始脈沖在波導絲中傳輸時，同時產(chǎn)生了一沿波導絲方向前進的旋轉(zhuǎn)磁場，當這個磁場與磁環(huán)或浮球中的永久磁場相遇時，產(chǎn)生磁致伸縮效應，使波導絲發(fā)生扭動，這一扭動被安裝在電子倉內(nèi)的拾能機構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應的電流脈沖，通過電子電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精確測出被測的位移和液位。 電感式位移傳感器是一種金屬感應的線性器件，接通電源后，在開關(guān)的感應面將產(chǎn)生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而洗去了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成 無接觸 檢測物體的目的。 采用位移傳感器能使柴油發(fā)動機電控噴油系統(tǒng)反饋的位移信號準確度高，使整個系統(tǒng)的閉環(huán)提供了有效的偏移量，整個系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。 傳感器選擇論證 車用柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是實現(xiàn)噴油泵的電控，其中噴油量的準確控制是核心問題，而噴油量的準確控制又是通過柴油發(fā)動機電控噴油控制系統(tǒng)的齒條位移傳感器電控單元（ ECU）和齒條位移執(zhí)行器等 構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，要進行有效的控制，就要求傳感器檢測的當前齒條的位置信號準確無誤，因此對于齒條位移檢測所應用的傳感器的選擇尤為重要。 5． 89C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個引腳。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端； ② Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 ① RST（ Reset）功能：復位信號輸入端； ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 （ 2） PSEN：外 ROM 讀選通信號。控制線共有 4 根： （ 1） ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編 程脈沖。 2． 時鐘。 （ 2） VSS接地端。 圖 21 單片機引腳圖 1． 電源。 ATMEL 系列 8 位單片機在汽車控制方面已成為一長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 種工業(yè)標準，本系統(tǒng)選用的 AT89C51 單片機為 ATMEL 公司 80 年代末生產(chǎn)的增強微控制器，它采用 ? 高速 CMOS 技術(shù)制造，是目前最強的 8 位單片機，其主要特點如下： a． 低功耗、高速度； b． 有用戶可以 自行選擇的 4 種方式 ； c． 有豐富的 I/O 口，可簡化系統(tǒng)端口擴展，從而提高系統(tǒng)的可靠性； d． 具有較強的定時器、脈沖累加器功能； e． 有 8 位 8 通道的 A/D 轉(zhuǎn)換； f． 有方便的串行通訊接口 SCI 和串行外設接口 SPI； g． 可靠性好、有計算機操作正常檢測系統(tǒng)和時鐘檢測系統(tǒng)； h． 有較強的指令系統(tǒng)，便于軟件編制； i． 具有 256 字節(jié)的片內(nèi) RAM 和 2K 字節(jié)的片內(nèi) 2E PROM。 ATMEL 公司的 8 位單 片機是國際主流機型之一，具有功能齊全、可靠性高、品種多、性能價格比高的特點，在家電、儀器儀表及 智能 控制領(lǐng)域得到了廣泛應用。單片機技術(shù)推動了發(fā)動機控制技術(shù)的發(fā)展，隨著電子控制單元中單片機從 4 位向 16 位發(fā)展，發(fā)動機控制項 目也從簡單的噴油反饋控制發(fā)展到整機的 智能 控制，由于電子控制單元中單片機的功能和可靠性直接影響電控系統(tǒng)的性能，因此，選用功能較強的單片機是發(fā)動機控制系統(tǒng) 具有 高性能的重要保證。采用電子控制式當前柴油機技術(shù)發(fā)展的重要方向。 機控制器通過 CAN 總線（控制器局域網(wǎng)）通信（該部分可選做）。 （齒條位移大于 1mm），響應時間小于 40ms。 所以本系統(tǒng)采用 PID 控制 ， 即簡單，又能達到控制精度要求。而且 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。采用閉環(huán)控制有效的對齒條位置進行控制，從而達到控制的精度和準確性。 論文研究的主要內(nèi)容 本文主要研究對執(zhí)行器的控制問題。從控制對象看，從機械控制時機械調(diào)速器控制噴油量，機械式提前器控制噴射正時，到電子控制時，不僅控制噴油量，噴射正時，而且控制噴射速率，噴射壓力所感應的工況由單一的轉(zhuǎn)速工況發(fā)展到感應整個發(fā)動機運行工況和環(huán)境條件，這樣勢必帶來了控制復雜性。柴油機電控技術(shù)有兩個明顯的特點：一是柴油噴射電控執(zhí)行器復雜，二是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化。 柴油機電控技術(shù)與汽油機電控技術(shù)有許多相似之處，整個系統(tǒng)都是由傳感器、電控單 元和執(zhí)行器三部分組成。國內(nèi)在一些關(guān)鍵技術(shù)問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā)、泄漏問題、各學科分工合作等還不怎么成熟和完善 [6]。國內(nèi)既積極引進國外先進技術(shù)又努力自主開發(fā)， 04 年底威孚集團和 BOSCH 公司聯(lián)合組建了博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司，該公司以 BOSCH 公司技術(shù)為依托在無錫生產(chǎn)高壓共軌系統(tǒng)。在開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)及其與柴油機匹配技術(shù)方面目前正處于研制開發(fā)階段，目前主要研究工作是柴油機電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)。 在位置控制系統(tǒng)方而，國內(nèi)研究的是比較多的。 目前多內(nèi)的柴油機電控燃油噴射技術(shù)比國外要落后很多，我國汽車工業(yè)與國際水平還存在相當大的差距，對電控柴油機技術(shù)的應用還是不完善。 c．柔性控制噴油速率變化，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律，容易實現(xiàn)預噴射和多次噴射，即可降低柴油機 NOx，又能保證油量的動力性和經(jīng)濟性。高壓共軌系統(tǒng)可實現(xiàn)在傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)中無法實現(xiàn)的功能，其優(yōu)點有： a．共軌系統(tǒng)中的噴有壓力柔性可調(diào)，對不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。 ECU 對每個噴油嘴的噴油量、噴油時刻進行精確控制，能使柴油機的燃油經(jīng)濟性和動力性達到最佳的平衡，而傳統(tǒng)的柴油機則是由機械控制，控制精度長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 無法得以保障。因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。 高壓共軌 技術(shù) 電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子 控制單元 組成的閉環(huán)系統(tǒng) 中，將噴射壓力的產(chǎn)生和 噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域 容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，使實際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。一下介紹一下高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)。采用轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器，將實時檢測的參數(shù)同步輸入計算機，與已儲存的參數(shù)進行比較，經(jīng)過處理計算按照最佳值對噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預熱塞等執(zhí)行機構(gòu)進行控制，驅(qū)動噴油系統(tǒng)，使柴油機運作狀態(tài)達到最佳。 電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、 ECU（電子 控制單元 ） 和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。 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，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)輸出油量的多少，為柴油機噴油控制式由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置（油門拉桿位置）來決定的。可以說獎勵啊的柴油機燃油噴射系統(tǒng)將會使高噴射壓力、噴油量及噴油定時可靈活控最佳噴油速率控制的這樣的一個趨勢，全電子控制的燃油噴射系統(tǒng)是實現(xiàn)燃油噴射過程柔性控制的必然趨勢。柴油機市場份額將提高到大約 15%， 柴油機的電子控制技術(shù)大致可分為 3 個階段 ； 20 世紀 70 年代的初始研發(fā)階段，此時電控主要用于發(fā)電機組用柴油機； 20 世紀 80 年代為實用階段，發(fā)展了多種位置控制式和時間控制式電控噴油系統(tǒng)，被控量也有原來的一種發(fā)展為多種； 20 世紀 90 年代至今為成熟階段，功能更為強大的電控噴油系統(tǒng)可以控制噴油噴油正時、噴油壓力以及噴油率 [4]。目前歐美國家中 100%重型車、 90%輕型車采用柴油機，歐美的柴油轎車在轎車保有 量中比例超過 40%新車產(chǎn)量比例超過 50%。到目前為止，各國已研制并生產(chǎn)各種柴油機電子控制系統(tǒng)，有力的緩解了當前的世界性能源危機和汽車污染。還有日本一些公司生產(chǎn)的可變預行程的 TICS 直列泵已達 2 萬多臺，其中絕大部分是電控的。僅 1993 年統(tǒng)計，德國 BOSCH 公司的電控分配泵和電控直列泵在市場上已超過 25 萬 臺。因此排放達標、性能優(yōu)異、安全可靠已經(jīng)成為柴油機現(xiàn)階段發(fā)展的主要目標，中國已經(jīng)同世界聯(lián)系越發(fā)緊密，汽車屬于國家的支柱產(chǎn)業(yè)，大力提高汽車生產(chǎn)水平，對提高國際市場的競爭力，促進國家經(jīng)濟發(fā)展都具有現(xiàn)實的意義。 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 國內(nèi)外電控 燃油系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我