【正文】 油機電控技術的關鍵是實現(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轉換電路的設計與實現(xiàn)尤為重要。新技術的發(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] 李慧，張德江，[J].儀表技術與傳感器，2005年05期。該電流產生一個交變磁場，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。前置器內產生的高頻電流從振蕩器流入探頭線圈中，線圈就產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)，對各種旋轉型機械的軸位移、振動、轉速、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，由電子倉內的電子電路產生一起起始脈沖，此起始脈沖在波導絲中傳輸時，同時產生了一沿波導絲方向前進的旋轉磁場，當這個磁場與磁環(huán)或浮球中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發(fā)生扭動，這一扭動被安裝在電子倉內的拾能機構所感知并轉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，在開關的感應面將產生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則產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的關鍵是實現(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、PPP3口，共32個引腳。①EA功能：內外ROM選擇端；②Vpp功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。①RST（Reset）功能：復位信號輸入端；②VPD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年代末生產的增強微控制器，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RAM和2K字節(jié)的片內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域得到了廣泛應用。單片機技術推動了發(fā)動機控制技術的發(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發(fā)展的重要方向。（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。柴油機電控技術與汽油機電控技術有許多相似之處，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。國內在一些關鍵技術問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構的開發(fā)、泄漏問題、各學科分工合作等還不怎么成熟和完善[6] 李慧，張德江，[J]，傳感技術學報，2004年第一期。國內既積極引進國外先進技術又努力自主開發(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公司技術為依托在無錫生產高壓共軌系統(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，國內研究的是比較多的。目前多內的柴油機電控燃油噴射技術比國外要落后很多，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，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。高壓共軌技術電噴技術是指在高壓油泵、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，尤其在低轉速區(qū)域容易產生上述現(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)行機構進行控制，驅動噴油系統(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] 池建軍，[J].機械管理開發(fā)，2007。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%新車產量比例超過50%。到目前為止，各國已研制并生產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、安全可靠已經成為柴油機現(xiàn)階段發(fā)展的主要目標，中國已經同世界聯(lián)系越發(fā)緊密，汽車屬于國家的支柱產業(yè)，大力提高汽車生產水平，對提高國際市場的競爭力，促進國家經濟發(fā)展都具有現(xiàn)實的意義。 國內外電控燃油系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國汽車保有量的增多，部分城市汽車排放造成的大氣污染越來越嚴重。較為典型的共軌式電控噴油系統(tǒng)有：美國BKM公司SERVOJET蓄壓式電控高壓噴射系統(tǒng)，美國Caterpillar公司的電控液壓泵。第三代電控噴油系統(tǒng)是時間壓力式控制系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的結構，不再采用柱塞泵脈動供油原理，而是利用高壓共軌或共軌蓄壓和液力增壓形式獲得高壓，通過連續(xù)調節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力，利用電磁閥控制噴射過程，噴油量的大小由噴油時間和共軌壓力共同決定。在傳統(tǒng)的機械分配泵、單體泵、泵噴嘴等基礎上都可以實現(xiàn)時間式控制系統(tǒng)。但由于仍沿用脈沖高壓供油原理，噴油壓力難以控制。第二代時間控制式電控噴油系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的噴油機構，采用高速強力電磁閥直接控制高壓燃油的通斷，高速電磁閥的開啟和關閉時間決定噴油量的大小和噴油時刻。其缺點是因為采用模擬量進行控制，頻率響應慢，控制自由度小，精度差，而且噴油率和噴油壓力難于控制，也不能改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)所固有的噴射特性[3] 秦朝舉，劉建新，杜慧勇等BOSCH公司高壓共軌噴油系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].拖拉機農用運輸車，2006,33(2):35。第一代位置控制式電控噴油系統(tǒng)在不改變改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)結構的基礎上，用電