【正文】 軟件模塊化設(shè)計(jì)，并對硬件、軟件提出了相應(yīng)的抗干擾措施。采用以CAN總線為基礎(chǔ)平臺的分配泵電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與PC機(jī)之間的通訊，完成對柴油機(jī)電控系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)測。本系統(tǒng)采用我們比較熟悉的89C51單片機(jī)作為控制核心，采用電感傳感器作為反饋和信號的采集，使用光耦驅(qū)動(dòng)電路使輸入端與輸出端相互隔離，使電路的抗干擾能力加強(qiáng)了，使用PID控制算法控制系統(tǒng)穩(wěn)定，魯棒性強(qiáng)。這主要是因?yàn)?，世界性能源危機(jī)及汽車污染的日益嚴(yán)重，人們對發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能和排放提出了更高的要求。因此，耳前美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家在中重型載重汽車中己全部柴油機(jī)化，而且近年來在輕型車和轎車上的應(yīng)用上也呈逐年遞增的趨勢。因此說，未來汽車的發(fā)展呈柴油機(jī)化的趨勢日趨明朗[1] 杜建華，蔣公見，[J],自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010,29(8):1620。柴油汽車如果達(dá)到歐III排放標(biāo)準(zhǔn)呢就必須改進(jìn)柴油機(jī)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(jìn)柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)，使原為歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)降低了顆粒物等有害物質(zhì)的排放，達(dá)到了歐III排放標(biāo)準(zhǔn)[2] 廖鐵勇，華紅文，[J].廣州航海高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010,18(4)47。 柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)國外對柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代。在短短的20年內(nèi)，汽油機(jī)電控技術(shù)已相當(dāng)成熟。目前已有多種形式的電控柴油噴射系統(tǒng)裝車使用，較成熟的電控燃油噴射產(chǎn)品在國外車用柴油機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。柴油機(jī)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(shí)間控制式和壓力時(shí)間式。位置式電控系統(tǒng)無須對柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行技術(shù)改造，在分配泵和直列泵上都可以實(shí)現(xiàn)。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。時(shí)間控制式電控系統(tǒng)采用數(shù)字量控制，具有一定的噴油率控制能力。同時(shí)要求高速電磁閥有良好的響應(yīng)和可靠性，制造難度大。典型的時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)有：德國BOSCH公司的PDE27/PDE28系統(tǒng)，英國Lucas公司的EUI系統(tǒng)和美國底特律阿列森公司的DDEC系統(tǒng)等。由于共軌式噴油系統(tǒng)噴射壓力不受柴油機(jī)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(shí)現(xiàn)了噴油系統(tǒng)的全電子控制，目前已成為柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題與發(fā)展趨勢。噴嘴系統(tǒng)，日本小松公司的KOMPlCS液壓式共軌系統(tǒng)，意大利Fiat集團(tuán)UNIJET噴油系統(tǒng)，德國BOSCH公司CR共軌式電控噴油系統(tǒng)，英國Lucas公司的LDCR電控高壓共軌噴油系統(tǒng)。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(dāng)于歐洲一號的法歸，2004年1月頒布執(zhí)行了相當(dāng)于歐洲二號的法規(guī)，在2008年將執(zhí)行歐洲三號法規(guī)。柴油機(jī)的發(fā)展已有一百多年的歷史，其技術(shù)發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段，20世紀(jì)20年代中期以德國BOSCH公司為代表的機(jī)械式噴油系統(tǒng)代替了蓄壓式供油系統(tǒng)，這樣柴油機(jī)在車輛上應(yīng)用就產(chǎn)生了；第二階段，50年代初廢棄渦輪增壓技術(shù)，奠定了它在該行業(yè)中的動(dòng)力裝置的基礎(chǔ)；第三階段，80年代至今，現(xiàn)代微機(jī)作為電控單元的電控技術(shù)在柴油機(jī)上的應(yīng)用，就有了現(xiàn)代先進(jìn)汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，使柴油機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲指標(biāo)等具有了強(qiáng)有力的競爭能力，柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展因而進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段。美國底特律柴油機(jī)公司DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)生產(chǎn)了10萬多臺。另外，如美國Caterpillar公司、日本Nippon公司、德國Denso公司都進(jìn)行了共軌電控燃油噴射系統(tǒng)研究，并相繼投入到生產(chǎn)中。一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的柴油機(jī)電控技術(shù)水平目前已相當(dāng)發(fā)達(dá)。據(jù)有些文章介紹在美國輕型車輛和轎車領(lǐng)域。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?，F(xiàn)代先進(jìn)的汽車柴油機(jī)一般采用電控噴射、共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平，而且相比汽油機(jī)更環(huán)保，目前國外輕型汽車用柴油機(jī)日益普遍，奔馳、寶馬、大眾、雷諾、沃爾沃等歐洲名牌汽車都有采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車型。因此，基本工作原理是計(jì)算機(jī)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(jì)算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器的信號進(jìn)行修正，再與來自控制套位置傳感器的信號進(jìn)行反饋修正，確定最佳噴油量。其任務(wù)是對噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。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)。在汽車柴油機(jī)中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)使柴油噴射過程的時(shí)間只有千分之幾秒，實(shí)驗(yàn)證明，在噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時(shí)間和位置的不同而變化的。油管內(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)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?xì)浠衔铮℉C）的排放量，油耗增加。為了解決柴油機(jī)這個(gè)燃油壓力變化缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)。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(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的程度。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開啟時(shí)間的長短。共軌式噴油系統(tǒng)于二十世紀(jì)90年代中后期正式進(jìn)入實(shí)用化階段。b．可獨(dú)立地柔性控制噴油正時(shí)，配合高的噴射壓力（120MPa~200MPa），可同時(shí)控制NOx和微粒（PM）在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要求。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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動(dòng)小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機(jī)的振動(dòng)和降低排放[5] 王平，宋希憲，[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2007,25(5)451456。我國的柴油機(jī)電控技術(shù)起步較晚，自20世紀(jì)80年代中期以后，許多科研單位和院校進(jìn)行了該項(xiàng)技術(shù)的研究，并有了一定成果。如長春汽車研究所對直列泵的可變預(yù)行程控制進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了CA6110系列柴油機(jī)的調(diào)速控制；北京理工大學(xué)用電磁閥通過液壓伺服機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)了直列泵的噴油量控制；東汽公司在CUMMINS6BT上進(jìn)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。國內(nèi)這方面研究的重點(diǎn)大學(xué)如吉林工業(yè)大學(xué)等以及長春和無錫的等70個(gè)研究所分別在循環(huán)供（噴）油量和供（噴）正時(shí)的“位置控制”、“時(shí)間控制”和“共軌式系統(tǒng)＂等各個(gè)方面進(jìn)行了開發(fā)和試驗(yàn)研究工作，并取得了顯著成果。BOSCH公司滿足歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的高壓共軌系統(tǒng)已投入使用國內(nèi)市場。目前相關(guān)企業(yè)正在致力于做一些共軌電控及其標(biāo)定系統(tǒng)研制開發(fā)、零部件的優(yōu)化調(diào)整、燃油特性分析和燃油系統(tǒng)的模擬計(jì)算等方面工作。在電控噴射方面柴油機(jī)與汽油機(jī)的主要差別是，汽油機(jī)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(jī)的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出油量的大小，且柴油機(jī)噴油控制是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置(油門、供油拉桿位置)來決定的。柴油機(jī)的燃油噴射具有高壓、高頻、脈動(dòng)等特點(diǎn)，其噴射壓力為汽油噴射的幾百倍，上千倍，要求有很好的可靠性和耐久性，而且柴油噴射對噴射正時(shí)的精度要求很高，相對于上死點(diǎn)的角度為止要求很準(zhǔn)確沒這就導(dǎo)致了柴油噴射的執(zhí)行器復(fù)雜得多。因此柴油機(jī)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(jī)構(gòu)，各個(gè)國家都在致力于開發(fā)研制各種類型的電控柴油機(jī)噴射機(jī)構(gòu)，以尋求最佳方案，這也是柴油機(jī)電控技術(shù)的難點(diǎn)所在。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器作為控制機(jī)構(gòu)，具有一定的時(shí)變性和非線性，控制效果將直接影響對齒條位置的控制。由于PID控制算法簡單，運(yùn)算量少，具有較強(qiáng)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(yīng)性。對已知的定常性受控對象，只要確定好響應(yīng)的參數(shù)，便可以很好地發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，使控制對象輸出在期望值上。 第二章 方案論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)采用單片機(jī)對柴油機(jī)噴油泵(BOSCH噴油泵)進(jìn)行控制，主要實(shí)現(xiàn)對噴油泵內(nèi)齒條位置的準(zhǔn)確控制，從而實(shí)現(xiàn)噴油量的準(zhǔn)確控制，完成軟硬件設(shè)計(jì)，主要技術(shù)指標(biāo)：。（），響應(yīng)時(shí)間小于40ms。 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(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)電子控制采用使的發(fā)動(dòng)機(jī)突破傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)節(jié)的弱點(diǎn)，進(jìn)一步提高了噴油系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)能力。單片機(jī)作為柴油機(jī)電子控制單元的核心，它具有體積小、集成度高、可靠性好、功耗低和實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于獨(dú)立控制場合。 單片機(jī)的選擇論證由于柴油機(jī)的電控系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，不僅有柴油機(jī)工作時(shí)猛烈的振動(dòng)，還有高溫及電磁干擾及油污灰塵等的侵蝕，此外，柴油機(jī)的控制單元要求體積小、可靠性高、實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元單片機(jī)的選擇上，必須考慮其具體使用環(huán)境和柴油機(jī)噴油控制的實(shí)時(shí)性，一般品種的單片機(jī)很難勝任。目前，美國通用汽車公司，Caterpillar公司等在其電控柴油機(jī)中都已采用該種單片機(jī)，取得明顯的效果。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(jī)引腳功能介紹：40個(gè)引腳按引腳功能大致可以分為4個(gè)種類：電 源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。（1） VCC芯片電源，接+5V。注；用萬用表測試單片機(jī)引腳電流一般為0V或者5V，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，但是有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測試結(jié)果并不是這個(gè)值而是介于0V~5V之間，其實(shí)這只是萬用表反應(yīng)沒這么快而已，在某一個(gè)瞬間單片機(jī)引腳電流還是保持在0V或者5V的。XTALXTAL2晶體震蕩電路反相輸入端和輸出端；3． 控制線。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。（3） RST/VPN：復(fù)位/備用電源。（4） EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。4． I/O線。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(jī)原理及應(yīng)用》[M].高等教育出版社。 噴油泵電控的整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)控制由位移傳感器來監(jiān)視，并反饋到電子控制單元進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控位移傳感器的測量精度反應(yīng)速度，輸出噪聲，工作穩(wěn)定性等指標(biāo)直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的控制精度及控制品質(zhì)，所以要慎重應(yīng)用。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。電感式位