柴油機電控系統(tǒng)控制設(shè)計 機電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

1、摘 要為了降低柴油機的能源消耗，滿足節(jié)能和排放法規(guī)的要求，電子控制技術(shù)在柴油機中的應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)成為必不可少的一個壞節(jié)。本設(shè)計主要研究柴油機電控噴油系統(tǒng)和執(zhí)行器的控制原理、電控系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用、柴油機電控系統(tǒng)的電控單元（ECU）設(shè)計及電控技術(shù)未來的發(fā)展趨勢 ，其中電子控制單元主要由單片機控制。電氣化控制系統(tǒng)取代機械化控制不僅提高柴油機運行參數(shù)測量的控制精度也滿足了節(jié)能減排的要求。提高柴油機電控系統(tǒng)的智能化是未來世界重工業(yè)研究的重要方向，是各國綜合實力的象征。關(guān)鍵詞：傳感器; ECU;智能化AbstractTo reduce the energy consumption of diesel e

2、ngine to meet the requirements of energy conservation and emissions regulations, electronic control technology in diesel engine application and development has become essential to a bad section. The design of the main research engine and electronically controlled fuel injection system to control the

3、 actuator principles, electric control system sensor applications, diesel engine electronic control system, electric control unit (ECU) design and electronic control technology in the future development trend, in which electronic control unit mainly controlled by microcomputer. Electrical control sy

4、stem to replace mechanical control is not only to improve the control of diesel engine operating parameters measurement precision also satisfy the energy conservation requirements. Improve the diesel engine, intelligent electronic control system is an important future research direction of the world

5、's heavy industry, is a symbol of national comprehensive strength. Keywords: sensor; ECU; intelligent 目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 柴油機電子控技術(shù)11.1柴油機電控系統(tǒng)的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀11.2柴油機電控技術(shù)的特點、難點21.3 柴油機電控技術(shù)未來的發(fā)展趨勢3第二章 柴油機電控單元設(shè)計52.1 電控柴油機的結(jié)構(gòu)及標(biāo)定技術(shù)52.2 柴油機電子控制系統(tǒng)鋪助電源設(shè)計72.3 柴油機控制系統(tǒng)常用輸入、輸出電路設(shè)計92.3.1 電控單元（ECU）的輸入級102.3.2 電控單元的輸出

6、級122.4 開關(guān)量的輸出通道及功率放大器14第三章 柴油機電控系統(tǒng)中的傳感器203.1加速踏板位置傳感器20非接觸式（霍爾式）加速踏板位置傳感器203.2壓力傳感器22壓阻式壓力傳感器2233熱敏電阻溫度傳感器24柴油機內(nèi)常用溫度-頻率轉(zhuǎn)電路253.3.2 柴油機電子控系統(tǒng)溫度測量及報警系統(tǒng)設(shè)計26第四章 柴油機電控噴油系統(tǒng)和執(zhí)行器284.1 柴油機電噴系統(tǒng)控制原理284.1.1 噴油驅(qū)動電路294.2 電控噴油系統(tǒng)中變換器參數(shù)對噴油器性能的影響314.2.1 DC-DC變換器參數(shù)對噴油器性能的影響314.2.2 脈寬調(diào)制控制電路324.3電-機轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)3443.1 高速電磁轉(zhuǎn)換開關(guān)35第

7、五章 柴油機的其他電控系統(tǒng)375.1 可變噴嘴渦輪增壓系統(tǒng)電控技術(shù)3752可變氣門區(qū)動系統(tǒng)38521可變氣門驅(qū)動機構(gòu)在柴油機上的應(yīng)用38522可變氣門驅(qū)動機構(gòu)的實現(xiàn)3953 柴油機的廢氣再循環(huán)控制41結(jié)論43致謝44附錄145附錄246參考文獻(xiàn)47ContentsABSTRACTIITHE FIRST CHAPTER DIESEL ELECTRONIC CONTROL TECHNOLOGY11.1 The development and current situation of diesel electronic control system11.2 Technical characteris

8、tics and difficulties of diesel electronic control technology21.3 Development trend in the future of diesel electronic control technology3CHAPTER 2 DESIGN OF DIESEL ENGINES UNIT52.1 The structure of electronic control diesel and calibration technique52.2 Diesel electronic control system and electric

9、 power source support design72.3 Commonly used input and output circuit design in diesel electronic control system92.3.1 Electronic control unit (ECU) input stage102.3.2 Electronic control unit input stage122.4 The output channel of the quantity of switch value and the power amplifier14CHAPTER 3 SEN

10、SOR IN DIESEL ELECTRONIC CONTROL SYSTEM203.1 Accelerator pedal position sensor20 Contactless (hall) accelerator pedal position sensor203.2 Pressure pickup22 Piezoresistance pressure transducer2233 Thermistor temperature sensor24 Within the engine temperature - turn circuit used frequency253.3.2 Temp

11、erature measurement and alarm system design of diesel electronic control system26CHAPTER 4 DIESEL ELECTRIC FUEL INJECTION SYSTEM AND ACTUATOR284.1 Control principle of diesel electric fuel injection system28 Spray driving circuit294.2 Electronic fuel injection system in converter parameters on the p

12、erformance of the injector314.2.1 DC-DC converter parameters influences on erformance of the injector314.2.2 PWM control circuit324.3 Converting base of Electricity machine3443.1 High-speed solenoid switch35CHAPTER 5 OTHER ELECTRONIC CONTROL SYSTEM OF DIESEL375.1 Variable nozzles turbocharging syste

13、m Electronic control technology3752 Variable valve system38521 The application of Variable valve driving mechanism in Diesel38522 Realization of Variable valve driving mechanism3953 Emission control of Diesel engine41CONCLUSION43THANKS44APPENDIX 145APPENDIX 246REFERENCES47第一章 柴油機電子控技術(shù)1.1柴油機電控系統(tǒng)的歷史發(fā)展

14、和現(xiàn)狀柴油機電控技術(shù)源于上世紀(jì)八十年代，首先應(yīng)用的是燃油噴射系統(tǒng)的電子控制。目前先進(jìn)的燃油噴射系統(tǒng)如共軌燃油噴射系統(tǒng)已在轎車和重型卡車柴油機上得到批量應(yīng)用。世界各大船舶公司都在進(jìn)行電控柴油機的研發(fā)。如Wart Si la、MAN B&W、MTU等公司都已相繼推出了電子控制的柴油機，而且都已裝船營運。除了電控燃油系統(tǒng)外，其它系統(tǒng)也開始改用電控方式，MAN B&W柴油機的燃油噴射系統(tǒng)、排氣柴油機電控技術(shù)源于上世紀(jì)八十年代，首先應(yīng)用的是燃油噴射系統(tǒng)的電子控制。MAN B&W柴油機的燃油噴射系統(tǒng)、排氣門正時系統(tǒng)及氣缸機油系統(tǒng)等都實行電子控制；Wartsi la的電控柴油機噴油系

15、統(tǒng)、排氣門電控、伺服控制系統(tǒng)、起動系統(tǒng)和WECS9500控制系統(tǒng)等組成。柴油機電子管理技術(shù)可對柴油機性能實現(xiàn)更高層次的控制，主要完成柴油機監(jiān)測、控制和故障診斷和與外延設(shè)備的聯(lián)系等功能，柴油機電子管理系統(tǒng)可以使柴油機的控制更完整，功能更強大。國外的柴油機電控技術(shù)發(fā)展日趨完善，形成了包括柴油機電子控制系統(tǒng)、柴油機運行模式管理、多機通訊管理技術(shù)等對柴油機進(jìn)行全面電控的智能化柴油機控制系統(tǒng)。我國對柴油機電子控制技術(shù)的研究起步較晚，多家單位對車用柴油機高壓共軌系統(tǒng)進(jìn)行了研究。但總的來說，國內(nèi)對柴油機電控技術(shù)的應(yīng)用僅局限于小功率車用柴油機，整機控制系統(tǒng)可靠性和將整機控制系統(tǒng)納入整車、整船控制系統(tǒng)方面僅處于

16、研究階段。鑒于我國柴油機電控技術(shù)研究水平與國外差距呈增大趨勢，致使我國經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展存有隱患，關(guān)鍵時刻將會受制于人，所以掌握先進(jìn)的設(shè)計方法，對大功率柴油機智能化控制系統(tǒng)進(jìn)行快速的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。隨著發(fā)動機的應(yīng)用日益增多，世界石油資源日漸枯竭，要求不斷地提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。與此同時在20世紀(jì)80年代中期采用電控技術(shù)、增壓技術(shù)和三元催化器使汽油機的燃油經(jīng)濟性和升功率有了進(jìn)一步提高，HC、CO、和NO 的排放量均可滿足日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。但由于柴油機不同于汽油機，其顆粒(包括炭黑)排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油機，從而使降低顆粒排放成為柴油機研究面臨的重大課題。因此柴油機電控技術(shù)是以降低NO和

17、顆粒排放、提高升功率、降低噪聲和降低油耗為主目標(biāo)的。自2O世紀(jì)8O年代開始進(jìn)入以電控單元為核心的柴油機電控系統(tǒng)，隨著控制項目的不斷增多?？刂迫蝿?wù)從簡單到復(fù)雜逐步發(fā)展起來。即從僅具有循環(huán)供(噴) 油量控制、供(噴)油正時控制等最基本的控制項目的燃油噴射到包括供(噴)油速率控制和噴油壓力控制在內(nèi)的多項目標(biāo)的燃油噴射控制；從單一的燃油噴射控制擴展到包括怠速控制、進(jìn)氣控制、增壓控制、排放控制、啟動控制、故障自診斷、失效保險、發(fā)動機與變速器的綜合控制等在內(nèi)的全方位控制。但目前國內(nèi)外對柴油機電控的研究仍然集中在燃油噴射方面。1.2柴油機電控技術(shù)的特點、難點柴油機電控技術(shù)與汽油機電控技術(shù)有相似之處, 都是由

18、傳感器, 電控單元和執(zhí)行器三大部分組成, 在傳感器中, 大多數(shù)傳感器, 如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度傳感器, 油門踏板傳感器等等, 都是一樣的。電控單元在硬件方面相似在整車管理系統(tǒng)的軟件方面也很近似。電控單元都在朝著集成化、智能化、綜合控制化方向發(fā)展。國外汽油機電控技術(shù)已經(jīng)成熟, 商品化程度很高, 因此大部分傳感器和電控單元已不是難點, 但是柴油機的燃油噴射具有高壓、高頻、脈動等特點, 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的精度要求很高, 相對于上死點的角度位置要求很準(zhǔn)確, 這就導(dǎo)致了柴油噴射的執(zhí)行器復(fù)雜得多。從控制對象來看, 從機械控制時機械調(diào)

19、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(yīng)的工況由單一的轉(zhuǎn)速工況發(fā)展到感應(yīng)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的復(fù)雜性。因此柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是執(zhí)行器,也即是電控柴油噴射機構(gòu), 各個國家都在致力于開發(fā)研制各種類型的電控柴油噴射機構(gòu), 以尋求最佳方案, 這也是柴油電控技術(shù)的難點所在。發(fā)動機電控單元標(biāo)定系統(tǒng)的研制。發(fā)動機電控單元標(biāo)定系統(tǒng)的作用是在不影響發(fā)動機正常運行的情況下修改發(fā)動機電控單元的控制參數(shù)，使發(fā)動機按照不同的控制數(shù)據(jù)運行，同時監(jiān)控發(fā)動機性能，實現(xiàn)對控制參數(shù)的優(yōu)化。1)對電控單元(ECU)

20、的研究。2)電控標(biāo)定系統(tǒng)的硬件設(shè)計。3)標(biāo)定系統(tǒng)與電控單元之問的通信設(shè)計。柴油機的優(yōu)化控制,發(fā)動機的優(yōu)化包括控制參數(shù)的優(yōu)化和MAP數(shù)據(jù)的生成。目前汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)有各種優(yōu)化標(biāo)定方法，包括離線穩(wěn)態(tài)標(biāo)定方法、在線穩(wěn)態(tài)標(biāo)定方法、自動優(yōu)化標(biāo)定方法、最新的瞬態(tài)優(yōu)化標(biāo)定方法等。目前在國外，發(fā)動機電控系統(tǒng)的優(yōu)化標(biāo)定方法越來越多地采用自動優(yōu)化標(biāo)定方法，這樣可以縮短標(biāo)定周期，降低標(biāo)定費用，同時能得到更好的標(biāo)定結(jié)果。發(fā)動機電控系統(tǒng)的瞬態(tài)優(yōu)化標(biāo)定也口益受到重視是目前發(fā)動機優(yōu)化標(biāo)定的最新研究發(fā)展方向。(3)標(biāo)定系統(tǒng)與電控單元、噴油泵、柴油機的配試。為了檢驗所研究開發(fā)的電控標(biāo)定系統(tǒng)的各項功能，檢驗其可靠性及穩(wěn)定性，需

21、使用該系統(tǒng)進(jìn)行柴油機電控系統(tǒng)配裝某柴油機機型的實驗。1.3 柴油機電控技術(shù)未來的發(fā)展趨勢能源危機，環(huán)境污染，使人們對柴油機的經(jīng)濟性、有害排放、可靠性提出了更高的要求，這需要多種改進(jìn)措施，對柴油機進(jìn)行高精度、全工況的優(yōu)化控制。傳統(tǒng)的機械控制已無法滿足這種新的要求，由于電控柴油機的控制精度高、響應(yīng)速度快、控制策略靈活、適應(yīng)性強等特點，柴油機電控化就必然成為現(xiàn)代柴油機技術(shù)的發(fā)展趨勢。微電子技術(shù)的快速發(fā)展，集成度不斷提高，成本大幅度下降，功能強化，可靠性日益改善，為柴油機電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。與傳統(tǒng)的機械式燃油噴射系統(tǒng)相比較，電控噴油系統(tǒng)具有如下優(yōu)越性：(1)排氣污染降低，經(jīng)濟性提高。高

22、壓噴射可提高燃油經(jīng)濟性，顯著地減少微粒和煙度；合理地控制噴油定時和噴油量可減少NOx和HC排放；電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動機工作要求實現(xiàn)噴油量、噴油定時、噴油壓力以及噴油速率的綜合控制，在滿足排放法規(guī)的同時獲得最佳的經(jīng)濟性。(2)操作控制自動化。電控系統(tǒng)將駕駛員要求轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號，借助于各種傳感器和執(zhí)行器自動地實現(xiàn)發(fā)動機的管理。如可實現(xiàn)怠速自動控制、過渡工況最佳控制等。(3)改善可靠性。電控柴油機具有智能化自診斷、故障保護(hù)和備用功能，能實現(xiàn)故障診斷和處理，電控柴油機還能根據(jù)發(fā)動機的運行狀況進(jìn)行相關(guān)標(biāo)定參數(shù)的自我修正，以保證發(fā)動機在整個工作壽命內(nèi)始終處于最佳狀態(tài)。柴油機電控技術(shù)未來的發(fā)展趨

23、勢是：高的噴射壓力為滿足排放法規(guī)的要求，柴油噴射壓力從10MPa提高到200MPa。如此高的噴射壓力可明顯改善柴油和空氣的混合質(zhì)量，縮短著火延遲期，使燃燒更迅速、更徹底，并且控制燃燒溫度，從而降低廢氣排放。獨立的噴射壓力控制，傳統(tǒng)柴油機的供油系統(tǒng)的噴射壓力與柴油機的轉(zhuǎn)速負(fù)荷有關(guān)。這種特性對于低轉(zhuǎn)速、部分負(fù)荷條件下的燃油經(jīng)濟性和排放不利。若供油系統(tǒng)具有不依賴轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射壓力控制能力，就可選擇最合適的噴射壓力使噴射持續(xù)期、著火延遲期最佳，使柴油機在各種工況下的廢氣排放最低而經(jīng)濟性最優(yōu)。改善柴油機燃油經(jīng)濟性，用戶對柴油機的燃油消耗率非常關(guān)注。高噴射壓力、獨立的噴射壓力控制、小噴孔、高平均噴油壓力

24、等措施都能降低燃油消耗率，從而提高了柴油機的燃油使用經(jīng)濟性。(4)獨立的燃油噴射證時控制噴射正時直接影響到柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量，決定著汽缸的峰值爆發(fā)壓力和最高溫度。高的汽缸壓力和溫度可以改善燃油使用經(jīng)濟性，但導(dǎo)致NOx增加。而不依賴于轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射正時控制能力，是在燃油消耗率和排放之間實現(xiàn)最佳平衡的關(guān)鍵措施。(5)可變的預(yù)噴射控制能力預(yù)噴射可以降低顆粒排放，又不增加NOx排放，還可改善柴油機冷啟動性能、降低冷態(tài)工況下白煙的排放，降低噪聲，改善低速扭矩。但是預(yù)噴射量、預(yù)噴射與主噴射之間的時間間隔在不同工況下的要求是不一樣的。因此具有可變的預(yù)噴射控制能力對柴油機的性能和排放十分有利。

25、(6)最小油量的控制能力供油系統(tǒng)具有高噴射壓力的能力與柴油機怠速所需要的小油量控制能力發(fā)生矛盾。當(dāng)供油系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后將會使控制小油量的能力進(jìn)一步降低。由于工程機械用柴油機的工況很復(fù)雜，怠速工況經(jīng)常出現(xiàn)，而電噴柴油機容易實現(xiàn)最小油量控制。(7)快速斷油能力噴射結(jié)束時必須快速斷油，如果不能快速斷油，在低壓力下噴射的柴油就會因燃燒不充分而冒黑煙，增加HC排放。電噴柴油機噴油器上采用的高速電磁開關(guān)閥很容易實現(xiàn)快速斷油。(8)降低驅(qū)動扭矩沖擊載荷燃油噴射系統(tǒng)在很高的壓力下工作，既增加了驅(qū)動系統(tǒng)所需要的平均扭矩，也加大了沖擊載荷。燃油噴射系統(tǒng)對驅(qū)動系統(tǒng)平穩(wěn)加載和卸載的能力，是一種衡量噴射系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

26、而電噴柴油機技術(shù)中的高壓共軌技術(shù)則大大降低了驅(qū)動扭矩沖擊載荷1。第二章 柴油機電控單元設(shè)計電控單元ECU(Electronic Control Unit)是整個柴油機電控系統(tǒng)的控制中心，它利用內(nèi)部存儲的軟件（各種函數(shù)、算法程序、數(shù)據(jù)、表格）與硬件（各種信號采集處理電路、微機系統(tǒng)、功率輸出電路、通信電路），處理從傳感器輸入的諸多信號，并以這些信號的為基礎(chǔ)，結(jié)合內(nèi)部軟件的其他信息，制定出各種控制命令，送到各種執(zhí)行器，從而實現(xiàn)對柴油機的控制。2.1 電控柴油機的結(jié)構(gòu)及標(biāo)定技術(shù)柴油機電控系統(tǒng)組成如下圖：(1)信號的采集和輸入部分。通常有若干個具有相同功能或不同功能的傳感器和信號調(diào)理電路組成。(2)電控

27、單元。它負(fù)責(zé)對各種傳感器信號進(jìn)行分析處理，通過其內(nèi)算法，向被控單元輸出控制信號。(3)執(zhí)行器圖 1 電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在柴油機電控系統(tǒng)組成方面，提高電控發(fā)動機的控制精度將會被更多的科研機構(gòu)放到重要的位置，主要從兩方面入手，即采集信號的精確度和處理信號的精確度。因而研究柴油機電控控制精度的提高也是今后一個重要方向。柴油發(fā)動機電控技術(shù)有兩個明顯的特點：(1)特點是其關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點就在柴油噴射電控執(zhí)行器上；(2)特點是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化。柴油發(fā)動機在機械控制時代，就已經(jīng)有了直列泵、分配泵、泵噴油器、單缸(體)泵等結(jié)構(gòu)完全不同的系統(tǒng)，每個系統(tǒng)各有其特點和適用范圍，每種系統(tǒng)中又有多種不同結(jié)構(gòu)。實

28、施電控技術(shù)的執(zhí)行機構(gòu)比較復(fù)雜，因而在此方面也可進(jìn)行新的探索研究；（3） 柴油機電控噴油系統(tǒng)研究柴油機電控噴油系統(tǒng)經(jīng)歷了三代：第一代柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)也稱位置控制系統(tǒng)。它用電子伺服機構(gòu)代替調(diào)速器控制供油滑套(齒桿)位置以實現(xiàn)供油量的調(diào)整，這類技術(shù)已發(fā)展到了可以同時控制定時和預(yù)噴射的TICS系統(tǒng)。第二代系統(tǒng)也稱時間控制系統(tǒng)，其特點是供油仍維持傳統(tǒng)的脈動式柱塞泵油方式，但油量和定時的調(diào)節(jié)則由電腦控制的強力快速響應(yīng)電磁閥的開閉時刻所決定。第三代也稱為直接數(shù)控系統(tǒng)，它完全脫開了傳統(tǒng)的油泵分缸燃油供應(yīng)方式通過共軌壓力和噴油壓力時間的綜合控制，實現(xiàn)各種復(fù)雜的供油回路和特性。強力快速線形響應(yīng)電磁閥是各種系

29、統(tǒng)共同的技術(shù)難點目前最先進(jìn)的燃油噴射系統(tǒng)是泵噴嘴系統(tǒng)和共軌式噴油系統(tǒng)泵噴嘴系統(tǒng)。泵噴嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，噴油嘴孔徑非常小所以燃油噴射壓力比傳統(tǒng)機械式噴油系統(tǒng)有較大提高。柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一種全新的技術(shù)，它集成了計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進(jìn)的噴油結(jié)構(gòu)于一身。該技術(shù)的主要特點是：(1)采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥；(2)采用共軌方式供油；(3)高速電磁開關(guān)閥頻響高，控制靈活；(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍寬。這一技術(shù)的研究與開發(fā)熱點在于：1)如何解決高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問題；2)如何解決高壓共軌系統(tǒng)中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻問題；3)如何解決高

30、壓共軌系統(tǒng)的多MAP(三維控制數(shù)據(jù)表)優(yōu)化問題；4)如何解決微結(jié)構(gòu)、高頻響電磁開關(guān)閥設(shè)計與制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題。發(fā)動機電控單元標(biāo)定系統(tǒng)的作用是在不影響發(fā)動機正常運行的情況下修改發(fā)動機電控單元的控制參數(shù)，使發(fā)動機按照不同的控制數(shù)據(jù)運行，同時監(jiān)控發(fā)動機性能，實現(xiàn)對控制參數(shù)的優(yōu)化。1)對電控單元(ECU)的研究。2)電控標(biāo)定系統(tǒng)的硬件設(shè)計。3)標(biāo)定系統(tǒng)與電控單元之問的通信設(shè)計。發(fā)動機的優(yōu)化包括控制參數(shù)的優(yōu)化和MAP數(shù)據(jù)的生成。目前汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)有各種優(yōu)化標(biāo)定方法，包括離線穩(wěn)態(tài)標(biāo)定方法、在線穩(wěn)態(tài)標(biāo)定方法、自動優(yōu)化標(biāo)定方法、最新的瞬態(tài)優(yōu)化標(biāo)定方法等。目前在國外，發(fā)動機電控系統(tǒng)的優(yōu)化標(biāo)定方法越來越

31、多地采用自動優(yōu)化標(biāo)定方法，這樣可以縮短標(biāo)定周期，降低標(biāo)定費用，同時能得到更好的標(biāo)定結(jié)果。發(fā)動機電控系統(tǒng)的瞬態(tài)優(yōu)化標(biāo)定也口益受到重視是目前發(fā)動機優(yōu)化標(biāo)定的最新研究發(fā)展方向。在滿足發(fā)動機的經(jīng)濟性能和排放指標(biāo)同時，對柴油機進(jìn)行優(yōu)化?？刂茀?shù)的優(yōu)化包括：基本控制參數(shù)、穩(wěn)態(tài)修正參數(shù)、怠速T況參數(shù)、起動T況參數(shù)的標(biāo)定、瞬態(tài)工況修正參數(shù)等的標(biāo)定。標(biāo)定系統(tǒng)與電控單元、噴油泵、柴油機的配試。為了檢驗所研究開發(fā)的電控標(biāo)定系統(tǒng)的各項功能，檢驗其可靠性及穩(wěn)定性，需使用該系統(tǒng)進(jìn)行柴油機電控系統(tǒng)配裝某柴油機機型的實驗。2.2 柴油機電子控制系統(tǒng)鋪助電源設(shè)計柴油電控系統(tǒng)其內(nèi)部包含很多控制芯片，每個芯片都有自己正常的工作電壓

32、范圍 ，因此我們必須設(shè)計一些電壓轉(zhuǎn)換電路得到系統(tǒng)內(nèi)部控制芯片正常工作的電壓值，如圖2所設(shè)計的是5V、12V芯片穩(wěn)定工作時所需要的電壓轉(zhuǎn)換電路，此電源輸出的5V工作電壓主要供給控制芯片單片機工作。圖 2 電壓轉(zhuǎn)換電路12V電壓轉(zhuǎn)換為5V，16V,18V,24V等多路輸出的電源，針對這一問題根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計了出12V升24V基于兩相步進(jìn)升壓型DCDC控制器LT3782設(shè)計電流輸出的升壓型DCDC模塊的方法。圖3升壓電路LT3782是美國凌力爾特公司生產(chǎn)的兩相步進(jìn)升壓型DCDC控制器，28引腳SSOP封裝芯片，開關(guān)頻率在150500 kHz之間可編程，由于采用兩相BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對輸出場效應(yīng)管

33、漏電流和肖特基二極管通過電流的要求都減少一半，即兩個輸出相位差180°，兩個輸出間互相抑制輸出紋波電流，輸出紋波是單相BOOST轉(zhuǎn)換電路的13。電源效率高，對散熱的要求小。第29引腳是芯片底部的散熱腳。27引腳連接輸入電源；4引腳接地；11引腳用來設(shè)定開關(guān)頻率；20和23BGATE引腳用來驅(qū)動場效應(yīng)管的柵極；8，9，1 2和13SENSE引腳用來反饋場效應(yīng)管的輸出電流；16引腳是輸出電壓反饋引腳，該腳電壓為244 V，通過反饋電阻可以設(shè)定輸出電壓值。17引腳是低電壓關(guān)斷引腳，當(dāng)該引腳的電壓大于245 V時，器件才開始工作，當(dāng)該引腳的電壓小于03 V時，器件進(jìn)入低電壓關(guān)斷模式。14引腳

34、是軟啟動引腳，當(dāng)加電時，輸出電壓從0 V漸變到設(shè)定的輸出電壓值，典型的啟動時間可以由下式計算：    t244C10式中：C為連接14引腳到地的電容值，單位為F；t為典型的啟動時間。12V汽車電瓶電壓經(jīng)過插頭給LT3782供電，LT3782產(chǎn)生的兩相振蕩輸出驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管Q1和Q2，場效應(yīng)管輸出分別經(jīng)肖特基二極管D1和D2整流后，由電容C7濾波輸出。電阻R1用來設(shè)定LT3782的開關(guān)頻率，LT3782的開關(guān)頻率在150500 kHz之間可編程。這里選取開關(guān)頻率為250 kHz，取電阻值R1=75 kHz。參照LT3782數(shù)據(jù)手冊，通過輸入輸出電壓關(guān)系和占空比可

35、以推算出N溝道場效應(yīng)管的峰值電流約為15 A。通過設(shè)定電阻R8和R10的阻值可以設(shè)定電源的限制電流，避免電源電流過大，燒壞后面電路。LT3782的SENSE管腳的域值電壓為60 mV，因而電阻R8和R10的阻值為0004 。2.3 柴油機控制系統(tǒng)常用輸入、輸出電路設(shè)計柴油機電控系統(tǒng)一般由傳感器、控制單元(ECU)和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。ECU是柴油機電控系統(tǒng)的核心，也是技術(shù)含量較高的部件，設(shè)計難度較大?？刂茊卧?ECU)是嵌入式的專用計算機系統(tǒng)。要求功能專用、環(huán)境適應(yīng)性好和可靠性高。系統(tǒng)的組成如下圖4：圖 4 ECU結(jié)構(gòu)框圖開關(guān)輸入電路完成外部開關(guān)量向計算機的輸入，如：工作狀態(tài)開關(guān)、傳感器狀態(tài)開

36、關(guān)等。模擬量輸入電路完成發(fā)動機和其它裝置的模擬信號的調(diào)理和采集。如：油溫、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度、排氣溫度、潤滑油溫度和腳踏板位置等。頻率量輸入電路主要完成發(fā)動機的脈沖信號的調(diào)理和采集。就目前的柴油機ECU來說，主要的脈沖信號有：發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸信號，有些系統(tǒng)還有增壓器轉(zhuǎn)速信號等。開關(guān)量輸出電路主要完成ECU輸出信號的傳輸，常用的驅(qū)動負(fù)載是信號燈、繼電器和電磁閥等。如狀態(tài)指示燈、啟動繼電器、風(fēng)扇開關(guān)等。模擬量輸出電路主要完成模擬表的驅(qū)動。如：指針式發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、車速表和水溫表等。在柴油機ECU中，現(xiàn)在這種電路使用很少，一般都在一體化顯示面板指示。功率輸出電路是指驅(qū)動大功率執(zhí)行機構(gòu)的電路，如

37、在第一代電控系統(tǒng)中的線性電磁鐵驅(qū)動，直流電機和步進(jìn)電機的驅(qū)動；在單體泵、泵噴嘴和高壓共軌供油系統(tǒng)中高速電磁鐵的驅(qū)動等。2.3.1 電控單元（ECU）的輸入級ECU輸入級的作用是將電控系統(tǒng)中各種傳感器檢測到的信息，通過I/O接口送入微型計算機，完成ECU對發(fā)動機運行工況的實時檢測。從傳感器來的信號進(jìn)入輸入級后，首次要經(jīng)過預(yù)處理，如采用濾波器除去雜波等。有的信號，如電磁式曲軸位置傳感器的信號，并不是矩形波，而是正弦波，而卻其信號的電壓幅值會隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。這些信號不能直接輸入微型機，需整形變成標(biāo)準(zhǔn)方波信號。ECU輸入級信號的類型，從傳感器來的信號分為模擬信號和數(shù)字信號兩種。模擬信號一般是隨時間

38、連續(xù)變化的模擬量，通過檢測元件和變換器轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓與電流。由于計算機只能識別數(shù)字量，故模擬電信號必須通過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，才能進(jìn)入計算機。在柴油機中有許多信號都是模擬量，如進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等。柴油機電控系統(tǒng)中，采集的數(shù)字信號主要是發(fā)動機轉(zhuǎn)速和止點位置信號。它們都是脈沖信號，不能被計算機直接接收這兩個信號也需要通過輸入級，將狀態(tài)信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)TTL信號送入計算機。（1）被測對象的信號拾取。其主要任務(wù)就是最忠實地反映被測對象的真是狀態(tài)。它包括實時性與測量精度，同時使這些測量信號能滿足計算機輸入接口的電平要求。因此，柴油機電控系統(tǒng)中的輸入通道，體現(xiàn)了被測對象與電控系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號輸入通

39、道、原始參數(shù)輸入通道。由于在該通道中，主要是傳感器和傳感器有關(guān)的信號調(diào)節(jié)、變換電路、故也可稱為傳感器接口通道。(2)輸入通道要完成對象的狀態(tài)量值的檢測，故輸入通道總要靠近信號拾取對象。為了減少輸出損耗、防止干擾，常常不惜將輸入通道與計算機系統(tǒng)分開，將輸入通道部分放置到對象現(xiàn)場中。（3）輸入通道的環(huán)境無主觀選擇余地。由于輸入通道中的信號檢測總是針對著被測對象的，因此被測對象的現(xiàn)場環(huán)境因素嚴(yán)重影響著輸入通道的方案設(shè)計。（4）輸入通道電路設(shè)計的難易繁簡程度，除與環(huán)境因素有關(guān)外，還取決于傳感器、變換器的選擇。因為在輸入通道中，必須將傳感器輸出的初次電信號，轉(zhuǎn)換成能滿足計算機輸入要求的TTL邏輯電平信號

40、。同時，輸入通道中傳感器輸出信號與計算機邏輯電平相近度，決定了輸入通道的繁簡難易程度。（5）由于傳感器常常是模擬量、微弱信號輸出，轉(zhuǎn)換成計算機要求的信號電平時，必須借助一些模擬電路技術(shù)。因此輸入通道常常是一個模擬、數(shù)字等的混在電路，是傳感器集成化和單片機功能集成的邊界區(qū)域。這些電路的處理技術(shù)有一定難度。（6）輸入通道靠近現(xiàn)場，易受干擾。傳感器輸出信號一般都教微弱，常常需要一個增益系統(tǒng)，這些是柴油機電控系統(tǒng)中最重要的一個干擾進(jìn)入渠道。因此，輸入通道的抗干擾設(shè)計是輸入通道設(shè)計中的一個重要部分。開關(guān)輸入級電路根據(jù)ECU的電源系統(tǒng)有隔離輸入和非隔離輸入。隔離的開關(guān)輸入電路如圖5：這個電路當(dāng)輸入電壓&g

41、t;5V時，U0為低電平，信號有效。當(dāng)輸入電壓<5V或開路時，U0為高電平，信號無效。其中，Rl Cl是輸入端的濾波電路，主要為提高抗干擾性能和電磁兼容性能，同時R1是輸入端的接地電阻，保證輸入端開路時輸入信號為低電平。R2 C2是輸入端的信號濾波電路。D1、D2是穩(wěn)壓二極管決定電路的工作靈敏度和穩(wěn)定性。D3是防止反向電壓損壞U1。U1是信號隔離組件，GND端是外部供電系統(tǒng)地端，而DG是ECU內(nèi)部電源地。圖 5 隔離開關(guān)輸入電路 當(dāng)ECU的工作電源為非隔離電源系統(tǒng)時，可采用圖6的開關(guān)輸入電路。阻容組件和圖2的功能類似。Ul(74HCl4)的作用是施米特整形和隔離。圖 6 開關(guān)輸入電路開關(guān)

42、輸入電路設(shè)計為高電平有效，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。原因是：在車用電器系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)是24V系統(tǒng)，而且是電源負(fù)極接車體。也就是說，車體的所有金屬體都是地電位。這樣，開關(guān)輸入端的裝置和輸入線纜在出現(xiàn)故障時，大多數(shù)故障是接地和開路。在這兩種情況發(fā)生時，開關(guān)電路均為無效狀態(tài)，系統(tǒng)在故障時是安全的。另外，電路在可能的最大輸入電壓下和反接的情況下，保證電路的安全。2.3.2 電控單元的輸出級柴油電控單元的輸出級，也像輸入級一樣，可分為模擬量的輸出通道和數(shù)字量的輸出通道。模擬量輸出通道將單片機輸出的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號（電壓和電流），作用于執(zhí)行器以實現(xiàn)對別控制對象的控制，例如要控制比例電磁鐵、動

43、圈式力馬達(dá)，就必須先將單片機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號，即電壓；將此電壓信號傳送到功率放大級，繞后作用于這些執(zhí)行器。數(shù)字量的輸出通道將計算技輸出的數(shù)字信號經(jīng)所存、隔離后，在經(jīng)過功率放大器輸出，已控制那些可接受數(shù)字信號的執(zhí)行器，實現(xiàn)對執(zhí)行器的控制，例如控制高速電磁開關(guān)、步進(jìn)電機等。開關(guān)輸出電路，單片機輸出口受驅(qū)動能力的限制，一般情況下均需要經(jīng)過接口電路才能和外部設(shè)備相連。由于控制對象的不同，輸出電路也千差萬別。一般情況下，設(shè)計輸出電路時應(yīng)考慮：輸出電壓和電源電壓；輸出電流；開關(guān)頻率(上升和下降時問)：隔離和抗干擾性能一般的輸出電路設(shè)計，就是根據(jù)負(fù)載的上述要求，選用相應(yīng)的功率器件(三極管、MO

44、S管和IGBT管)，進(jìn)行功率的擴展設(shè)計。相應(yīng)的技術(shù)書籍都有介紹。在ECU的開關(guān)輸出電路設(shè)計時，除考慮如上參數(shù)外，必須保證外部電纜和負(fù)載出現(xiàn)故障時輸出電路的安全。更近一步的要求是：ECU能判斷外部電纜和負(fù)載的故障。為了達(dá)到如上要求，一般選用高位驅(qū)動的開關(guān)輸出電路，結(jié)構(gòu)如圖7：圖 7 高位驅(qū)動的開關(guān)輸出電路結(jié)構(gòu)圖模擬量輸出通道：模擬量的輸出通道就是將單片機輸出的數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬量。這個工作主要由D/A轉(zhuǎn)換器來完成。對于模擬量輸出通道，要求可靠性高，滿足一定的精度，還必須具有保持剛能。D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)特性與應(yīng)用特性主要表現(xiàn)為芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的配置狀態(tài)它對接口電路設(shè)計影響很大。主要特性：（1）數(shù)字輸入特性。

45、包括接受數(shù)碼制、數(shù)據(jù)格式及邏輯電平等。D/A轉(zhuǎn)換器一般只能接受二進(jìn)制數(shù)碼，當(dāng)輸入數(shù)字代碼為偏置碼或補碼等雙極性數(shù)碼時，應(yīng)外接適當(dāng)偏置電路才能實現(xiàn)。D/A轉(zhuǎn)換器一般采用并行碼和串行碼兩種數(shù)據(jù)形式，采用的邏輯電平多為TTL或低壓CMOS電平。(2)數(shù)字輸出特性是指D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電量特性，多數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器采用電流輸出。對于輸出特性具有電流源性質(zhì)的D/A轉(zhuǎn)換器，用輸出電壓允許范圍內(nèi)來表示由輸出電路（包括簡單電阻或運算放大器）造成輸出電壓的可變動范圍。只要求輸出電壓在輸出電壓允許范圍內(nèi)，輸出電流與輸入數(shù)字間保持正確的轉(zhuǎn)換關(guān)系，而與輸出電壓的大小無關(guān)，對于輸出特性為非電流源特性的D/A轉(zhuǎn)換器，無輸出電

46、壓允許范圍指標(biāo)，電流輸出端應(yīng)保持公共端電流或虛地，否則將破壞其轉(zhuǎn)換關(guān)系。（3）參考源。參考電壓源是影響輸出結(jié)果的模擬參量，它是重要的接口電路。對于內(nèi)部帶有參考電壓源的D/A轉(zhuǎn)換芯片，不僅保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，而且可以簡化接口電路。參考電壓的配置多數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器不帶參考電壓源，因而設(shè)計D/A接口電路時要配置參考電壓源。目前咱考電壓源只要有帶溫度補償?shù)凝R納二極管和能隙電壓源。由于能隙電壓源工作在正常線性區(qū)域，因而內(nèi)部噪聲小，工作穩(wěn)定性好，在制作精密參考電壓源是經(jīng)常采用。 外接參考電壓源，可以采用簡單的穩(wěn)壓電路形式如圖a，也可以采用運算放大器的穩(wěn)壓電路如圖 8 b、c，簡單穩(wěn)壓電路提供的參考電壓恒定

47、，帶運算放大器的參考電壓源具有驅(qū)動能力強、負(fù)載變化對輸出參考電壓沒有影響，素以參考電壓可以調(diào)節(jié)等性能。 a簡單的穩(wěn)壓電路 b.帶運算放大器的穩(wěn)壓電路 c.無負(fù)載影響的穩(wěn)壓電路圖 82.4 開關(guān)量的輸出通道及功率放大器<一> 開關(guān)量的輸出通道開關(guān)量輸出通道將計算機輸出的數(shù)字量控制信號傳遞給開關(guān)型或脈沖型的執(zhí)行器其典型結(jié)構(gòu)如下圖：圖 9 開關(guān)量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式開關(guān)量輸出通道與計算機接口的任務(wù)，是將計算機輸出的數(shù)字量鎖存后再輸出，以保證在程序規(guī)定的期限內(nèi)，輸出的開關(guān)狀態(tài)保持不變。<二>功率放大器 計算機輸出的控制信號經(jīng)過輸出通道的處理后，一般還需要經(jīng)過功率放大器后才能作用于

48、執(zhí)行機構(gòu)。這是因為經(jīng)過輸出通道所處理的信號量還不足于驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)。柴油機電控系統(tǒng)中功率放大器的負(fù)載可能是直流伺服電動機、動圈式力馬達(dá)、直流比例電磁鐵、高速電磁閥、不進(jìn)電動機等。功率放大級除了必須有足夠的輸出功率外，還必須有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。 功率放大級和前置放大電壓級之間的耦合，目前都趨向于無輸出變壓器的直接耦合方式，功率輸出級則采用由一對射級跟隨器組成的互補型放大器如圖10 a 其放大失真較小，輸出功耗較低。為實行過電流保護(hù)，在負(fù)載回路中可接入熔斷器。作為功率輸出級使用的三極管，對其耐壓、最大允許電流及耗散功率的要求都較高。由于前置放大的負(fù)載電流一般僅為數(shù)毫安，而功率放大級負(fù)載電流往

49、往需要數(shù)十、數(shù)百、甚至數(shù)千安培，僅用單個晶三極體管很難達(dá)到。為此可按達(dá)林頓提出的方法，將兩個三極管按圖10 b 所式方法復(fù)合在一起。此時有 （2-1）式中 、 三極管V1和V2的電流放大系數(shù)。a b圖 10 (1)柴油機電子控制系統(tǒng)常采用電流反饋型功率放大器對動圈式和動鐵式電-機械轉(zhuǎn)換器，控制線圈的電感一般比較大，如采用電壓反饋式放大器，其電器時間常數(shù)變得不可忽略，故往往采用電流反饋，使功率放大器只有很小的電氣時間常數(shù)。如圖11 a 、b。示出了兩種電路的等效電路。對于c所示的電壓反饋放大器根據(jù)a點虛地的概念，有 （2-2） （2-3）式中 、控制線圈電阻和放大器內(nèi)阻；控制線圈電感；放大器輸出

50、端電壓； 、輸入電阻和反饋電阻。a 帶電壓反饋的功率放大器等效電路 b 帶電流反饋的功率放大器等效電路圖 11 由上式可得輸入電壓至控制電流的傳遞函數(shù)為 （2-4） （2-5）如圖d所示的電流反饋電路，增加了一個輸出電流采樣電阻，可得 （2-6） （2-7）由上可解得電流反饋放大器的輸入電壓ui至控制電流i的傳遞函數(shù)為 (2-8) (2-9) 由于放大器開環(huán)電壓增益很大，采用電流反饋的放大器電氣時間常數(shù)可大幅度減小。由于，故在采樣電阻上的功耗可以忽略。(2)比例電磁鐵的功率放大器 由于比例電磁鐵在柴油機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛，比例電磁鐵通常所需要的驅(qū)動電流較大，除了足夠的驅(qū)動功率外，比例控制

51、放大器還必須要有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。為此，功率放大器的輸入信號除給定控制信號外，通常還包括多重控制信號，如顫振信號、初始電流設(shè)定信號、負(fù)載電流反饋信號、檢測值反饋信號等。根據(jù)控制信號綜合后的處理方式不同，功率放大器有模擬式和脈寬調(diào)制式兩種，我們現(xiàn)在主要來了解一下模擬功率放大器的原理如圖12 e、f；e為結(jié)構(gòu)框圖，f為電路原理圖。ef模擬功率放大電路圖12 模擬功率放大器如圖2.4. f 住放大電路由一級運放組成的放大器A1、功率管電流擴展及有源電流負(fù)反饋電路三個環(huán)節(jié)組成。常用的比例電磁鐵驅(qū)動電流為0.8-2A或更大，故需要有擴展運放輸出功率的電路。調(diào)整電位器RP，使運放A2的同相輸入端的電壓

52、為某一正值ub，并且適當(dāng)?shù)剡x擇電阻，使式 (2-10)成立，則在ILR11-ub0之前，差動放大器A2的輸出電壓成立。由于VD1的作用，反饋通道截止，A1工作在開環(huán)狀態(tài)，這時只需要給出很小的負(fù)載偏壓（由R2調(diào)整），A1則迅速飽和導(dǎo)通，V1和V2功率放大管也同時導(dǎo)通，產(chǎn)生一個階躍電流通入負(fù)載Lo此電流稱為初始電流其值為 (2-11) 調(diào)整電位器RP輸入一個負(fù)值的初始電壓，使運放A2的輸出uf剛好為零或稍大于零，此時A1開始處在深度負(fù)反饋的工作狀態(tài)，工作的線性區(qū)域內(nèi)，成為線性比例放大器。此時通過負(fù)載L的電流應(yīng)為允許的初始電流值。 當(dāng)有控制信號ui輸入，靜態(tài)時研究負(fù)反饋通道的電流關(guān)系，得 If=Ii

53、+I0 (2-12)即 (2-13)圖中和為限流電阻，VD1，VD2為導(dǎo)向二極管，為相應(yīng)的放大器提供正確的電壓極性，VD3為泄放二極管。如果斷路檢測信號提供一個足夠大的正電壓，則A1的輸出電壓為負(fù)值，VD2截止，導(dǎo)致功率放大管也截止，提供短線保護(hù)功能。 模擬比例放大器的優(yōu)點是控制精度高、響應(yīng)快速，適用于要求較高的系統(tǒng)；缺點是功率放大管工作在線性區(qū)，功率放大管的功耗很大，升溫高、效率較低237。第三章 柴油機電控系統(tǒng)中的傳感器3.1加速踏板位置傳感器柴油機是質(zhì)調(diào)節(jié)，在轉(zhuǎn)速一定時，進(jìn)氣量基本不變，而噴油量隨負(fù)荷的大小而變化，負(fù)荷增大，噴油量就增大，因此，加速踏板位置的大小就反映了柴油機負(fù)荷的大小。

54、在傳統(tǒng)的機械式調(diào)節(jié)的噴油中，車輛的加速是駕駛員通過與加速踏板連接的拉桿直接調(diào)節(jié)噴油泵的循環(huán)噴油量，但是在電控噴油系統(tǒng)中，車輛的加速不再是通過加速踏板操縱加速踏板拉桿去調(diào)節(jié)噴油量，而是由裝在加速踏板上的傳感器獲取加速的信號，然后傳到電控單元，有由電控單元操縱電控噴油泵調(diào)節(jié)噴油量，因此加速踏板位置傳感器在電控柴油機中是非常重要的傳感器。3.1.1非接觸式（霍爾式）加速踏板位置傳感器電位器式加速踏板位置傳感器，是依靠可以相互滑動的電阻元件和滑臂之間的相互接觸工作的，因而壽命短。采用非接觸式的角度位置傳感器，其壽命可以大大提高。常用的一種非接觸式加速踏板角度位置傳感器是利用霍爾元件制成的，如圖3.1與

55、加速踏板聯(lián)動的軸上裝有磁鐵。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，改變了軸與霍爾元件之間的相對位置，從而改變了在霍爾元件上的磁場強度，結(jié)果使霍爾元件的輸出電壓也發(fā)生變化。測量此電壓就可以測量得到加速踏板的相位角。圖 13 實際應(yīng)用中，磁場HZ都用磁感應(yīng)強度B來表示，電流IC用I表示，因此有定義磁感應(yīng)公式 （3-1）從式中可知，霍爾電壓UH與輸入電流I和磁感應(yīng)強度B都成線性關(guān)系。這線性關(guān)系便構(gòu)成三種傳感器的應(yīng)用方式。（1） 當(dāng)輸入控制電流I保持不變時，傳感器的輸出就正比于磁感應(yīng)強度。（2） 當(dāng)磁場強度也就是磁感應(yīng)強度B保持不變時，傳感器的輸出則正比于輸入控制電流I。（3） 由于傳感器的輸出正比于輸入電流I和磁感應(yīng)強度B的乘積，所以凡是可以轉(zhuǎn)化為乘法或功率方面的物理量，也都可以測量。 一般而言霍爾元件本身輸出電壓與磁場的線性關(guān)系是良好的，只要放大器有很好的線性，就能獲得良好的線性集成霍爾傳感器。線性集成的霍爾傳感器按輸出形式，可分為差分輸出型與單端輸出型兩種。差分輸出型電路如圖