柴油機噴油泵電控系統(tǒng)設計論文

1、柴油機燃油噴射控制系統(tǒng)摘要柴油機因其高效、經濟、可靠而在世界范圍內得到廣泛應用。電控燃油噴射是柴油機領域的重要研究方向之一。將電子控制技術引入柴油機，不僅可以大大改善柴油機的動力性和經濟性，而且可以降低其排放和污染。柴油機的燃油噴射系統(tǒng)只要是由高壓噴油泵、噴油器高壓油管連接噴油泵和噴油器組成。隨著國家對環(huán)保法規(guī)的加強，對汽車排放的要求相對提高，尤其是對柴油機的排放要求更加嚴格，所以噴射系統(tǒng)必須能夠保證柴油機的燃燒，以保證柴油機具有足夠的動力和運輸?shù)目煽啃?。所以，對燃油噴射系統(tǒng)有很高的要求，要改變柴油機的控制方式和精確控制。排放更加清潔，降低柴油機工作時的粗暴噪音，提高車輛的經濟性和舒適性。執(zhí)行

2、機構是柴油機電子控制技術中的關鍵技術。本文對控制機構和傳感器進行了詳細設計，并對控制策略進行了研究。作為柴油機電子控制系統(tǒng)的核心。詳細說明了ECU硬件和軟件設計的全過程，并在系統(tǒng)抗干擾性能方面采取了必要的軟硬件措施。此外，為了標定柴油機的參數(shù)，設計了基于CAN現(xiàn)場總線的VE分配泵電控單元。采用簡單實用的電控單元設計，通過CAN現(xiàn)場總線通信，使下位機與上位機進行通信，并對電控單元的參數(shù)進行監(jiān)控。摘要:闡述了單片機在柴油機噴油泵(BOSCH泵)控制中的應用，主要是實現(xiàn)噴油泵齒條位置的精確控制，從而實現(xiàn)噴油量的精確控制，改善燃油噴射系統(tǒng)和保護環(huán)境的目的。該系統(tǒng)采用較為熟悉的89C51單片機作為控制核

3、心，電感式傳感器作為反饋和信號采集，采用光耦驅動電路使輸入和輸出相互隔離，從而使電路的抗干擾能力加強。采用PID控制算法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、魯棒性強。關鍵詞:柴油發(fā)動機；微控制器；燃料噴射泵；操縱系統(tǒng)目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc23979 第一章 緒論1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7875 1.1 論文選題背景與研究1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7667 1.2 柴油機電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14629 1.3 國外電控燃油系統(tǒng)

4、的發(fā)展現(xiàn)狀2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15547 1.4 論文研究的主要容6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5155 第二章 方案論證7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc607 2.1 系統(tǒng)設計要求7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18822 2.2 系統(tǒng)方案論證7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12531 2.2.1 單片機的選擇論證7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11444 2.2.2 傳感器選擇論證9 HYPERLINK l _RefHea

5、ding_Toc10565 第三章 硬件電路設計12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4672 3.1 控制系統(tǒng)的硬件總體結構12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28852 3.2 單片機最小系統(tǒng)13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10460 3.2.1 復位電路14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26313 3.2.2 振蕩電路15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5891 3.3 位置式傳感器的工作特點16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12486 3

6、.4 傳感器檢測電路設計17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27351 3.5 傳感器激勵電路設計19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21126 3.6 AD轉換電路設計19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5636 3.7 位移執(zhí)行器驅動電路設計20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26456 3.8 CAN總線模塊設計21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15785 3.9 電源模塊設計22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17086 第四章 系統(tǒng)流程圖與

7、軟件設計23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9877 4.1 系統(tǒng)流程圖23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16449 4.2 CAN總線控制流程圖25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2135 4.3 PID控制系統(tǒng)25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc691 4.3.1 PID控制框圖設計26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9720 4.3.2 齒條位移閉環(huán)增量式PID控制26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9868 4.3.3 PID流程圖28 HY

8、PERLINK l _RefHeading_Toc16726 4.3.4 PID控制參數(shù)整定28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18516 總 結30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26229 致 31 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1844 參 考 文 獻32第一章導言1.1論文選題的背景和研究自柴油機問世以來，由于其高效節(jié)能的特點，在車輛動力方面發(fā)揮了非常重要的作用。尤其是近年來，柴油機的應用范圍逐漸擴大。這主要是因為，隨著世界性的能源危機和日益嚴重的汽車污染，人們對發(fā)動機的節(jié)能和排放提出了更高的要求。與汽油機相比，柴

9、油機在節(jié)油和HC、CO和CO排放方面具有明顯的優(yōu)勢。因此，美國、日本、歐洲等發(fā)達國家。中重型卡車已全部采用柴油機，近年來，其在輕型車和轎車上的應用也在逐年增加。1988年，歐洲柴油車銷量占汽車總銷量的15%。到1998年，這一比例上升到了25%。2003年，這一比例超過了32%。專家預測2007年將超過50%。因此，越來越清楚的是，未來汽車的發(fā)展將是柴油1。隨著國家環(huán)保管控的加強，對機動車尾氣排放的要求也相對提高，尤其是柴油發(fā)動機，必須達到歐III排放標準才能銷售。如果柴油機符合歐III排放標準，就必須改進柴油機燃油噴射系統(tǒng)。2003年，依維柯汽車有限公司與博世公司合作，引進柴油機電控噴射系統(tǒng)

10、，在原SOFIM8140.43發(fā)動機的基礎上進行技術改進，降低了顆粒物等有害物質的排放，達到歐III排放標準2。隨著電控噴油器共軌發(fā)動機的推出，該表展示了柴油機的控制方式，實現(xiàn)了精確控制，使排放更加清潔，降低了柴油機工作粗暴帶來的噪音，提高了車輛的經濟性和舒適性。1.2柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢國外對柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的研究始于20世紀70年代。1967年，德國博世公司開始批量生產進氣管控制絕對空燃比的DJetronic模擬電控汽油噴射系統(tǒng)，并裝備在大眾公司生產的VW-21600轎車上，開創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)電控化的新時代。短短20年，汽油機的電控技術已經相當成熟。柴油機電子控制的研究比

11、汽油機晚20年，但汽油機電子控制技術促進了柴油機電子控制技術的發(fā)展。自20世紀80年代以來，柴油機電子控制技術發(fā)展迅速。目前，各種形式的電控柴油噴射系統(tǒng)已經在車輛上使用，成熟的電控燃油噴射產品已經廣泛應用于國外的車用柴油機。僅1993年，德國博世公司的電控分配泵和電控直列泵的數(shù)量已經超過25萬臺，美國底特律柴油機公司的DDEC電控泵的噴嘴系統(tǒng)已經達到10萬臺以上，日本Zexel公司的可變預行程TICS已經達到2萬臺以上，其中大部分都是電控的。到目前為止，柴油機電控噴射系統(tǒng)已經推出了三代產品，分別是位置控制型、時間控制型和壓力時間型。第一代位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)在不改變傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)結構的

12、基礎上，用電子調速器代替原來的機械調速器來控制齒條或滑套的位置，從而調節(jié)燃油量，用電子液壓提前器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械或液壓提前器來控制噴油正時，提高控制精度和響應速度。是電控柴油機開發(fā)的早期產品。位置電控系統(tǒng)不需要改變柴油機的結構，生產繼承性好，便于現(xiàn)有車型的技術改造，在分配泵和直列泵中都可以實現(xiàn)。缺點是采用模擬量進行控制，頻率響應慢，控制自由度小，精度差，噴射速度和壓力難以控制，不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性3。典型的位置電子控制燃油噴射系統(tǒng)包括ECD。日本電裝公司的V1電控分配泵，德國BOSCH公司的RP39、RP43電控直列式噴油泵和VP37電控分配泵，日本小松公司的KP21電控直列式噴油

13、泵，英國Lucas公司的EPIC電控分配泵，美國Stanadyne公司的PCF電控分配泵等。第二代時控電控燃油噴射系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的燃油噴射機構，采用高速強力電磁閥直接控制高壓燃油的通斷。高速電磁閥的開關時間決定了噴油量和噴油時間。時控電控系統(tǒng)采用數(shù)字量控制，具有一定的噴油率控制能力。但是仍然采用脈沖高壓供油的原理，所以噴射壓力很難控制。同時要求高速電磁閥具有良好的響應性和可靠性，制造難度大。在傳統(tǒng)的機械分配泵、單體泵和泵噴嘴的基礎上，可以實現(xiàn)時間控制系統(tǒng)。典型的電控燃油噴射系統(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Allison公司的DDE

14、C系統(tǒng)。第三代電控燃油噴射系統(tǒng)是一種時間-壓力控制系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的結構。它不是采用柱塞泵脈動供油的原理，而是采用高壓共軌或共軌蓄壓和液壓增壓來獲得高壓。噴射壓力通過連續(xù)調節(jié)共軌壓力來控制，噴射過程由電磁閥控制。噴油量由噴油時間和共軌壓力決定。由于共軌燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力不受柴油機轉速和噴油量的影響，噴油量、噴油壓力和噴油速率可由ECU靈活控制，因此高壓噴射與電子控制的結合完美地實現(xiàn)了燃油噴射系統(tǒng)的全電子控制，已成為柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)研究領域的重要課題和發(fā)展趨勢。典型的共軌電控燃油噴射系統(tǒng)包括美國BKM公司的伺服噴射蓄壓器電控高壓噴射系統(tǒng)和美國卡特彼勒公司的電控液壓泵。噴嘴

15、系統(tǒng)，日本小松公司的KOMPlCS液壓共軌系統(tǒng)。日本電裝公司的U2高壓共軌電控噴射系統(tǒng)、意大利菲亞特集團的UNIJET噴射系統(tǒng)、德國博世公司的CR共軌電控噴射系統(tǒng)、英國盧卡斯公司的LDCR電控高壓共軌噴射系統(tǒng)。1.3國外電控燃油系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著中國汽車保有量的增加，一些城市的汽車排放造成的空氣污染越來越嚴重。因此，中國也參照歐洲排放法規(guī)制定了自己的排放法規(guī)。從2001年開始實施相當于歐洲1號的法律，2004年1月頒布實施相當于歐洲2號的法律，2008年將實施歐洲3號。因此，排放達標、性能優(yōu)良、安全可靠成為現(xiàn)階段柴油機發(fā)展的主要目標。中國與世界的聯(lián)系越來越緊密，汽車是國家的支柱產業(yè)。大力提高汽

16、車生產水平對增強國際市場競爭力，促進國民經濟發(fā)展具有現(xiàn)實意義。柴油機的發(fā)展已有100多年的歷史，其技術發(fā)展可分為三個階段:第一階段，20世紀20年代中期，以德國BOSCH公司為代表的機械式燃油噴射系統(tǒng)取代了蓄壓式燃油供給系統(tǒng)，由此柴油機在車輛上的應用應運而生；第二階段，50年代初放棄渦輪增壓技術，奠定了其在該行業(yè)的動力裝置基礎。第三階段，20世紀80年代以來，現(xiàn)代微型計算機作為電子控制單元在柴油機上的應用，導致了現(xiàn)代先進的汽車柴油機電子控制系統(tǒng)的產生和發(fā)展，使柴油機在動力性、經濟性、排放和噪聲指標上具有很強的競爭力，柴油機技術的發(fā)展進入了一個新的歷史階段。僅1993年，德國博世公司的電控分配泵

17、和電控直列泵就超過25萬臺。底特律柴油機公司的DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)已經生產了超過10萬臺。還有一些日本公司生產的20，000多臺TICS直列泵，其中大部分是電控的。此外，比如美國的卡特彼勒公司、日本的Nippon公司、德國的Denso公司都研究過共軌電噴系統(tǒng)，并陸續(xù)投入生產。迄今為止，各國已經開發(fā)生產了各種柴油機電子控制系統(tǒng)，有效緩解了當前世界性的能源危機和汽車污染。目前，一些汽車工業(yè)發(fā)達國家的柴油機電控技術水平相當發(fā)達。目前歐美100%的重型車和90%的輕型車使用柴油發(fā)動機，歐美柴油車在汽車保有量中的比例超過40%，新車生產比例超過50%。根據(jù)一些文章，它是在美國的輕型車和轎車領域引入的。

18、柴油機市場份額將提高到15%左右，柴油機電控技術大致可分為三個階段；在20世紀70年代R&D初期，電控主要用于發(fā)電機組的柴油發(fā)動機。80年代是實用階段，開發(fā)了多種位置控制和時間控制的電子燃油噴射系統(tǒng)，控制量也從原來的一種變成了多種。90年代以來是成熟階段，更強大的電控噴射系統(tǒng)可以控制噴射正時、噴射壓力和噴射速率4。根據(jù)以上情況，電控高壓共軌噴射系統(tǒng)是未來最有前途的控制系統(tǒng)。關于燃油噴射的控制原理，各種共軌噴射系統(tǒng)近期變化較小?？梢哉f，柴油機的燃油噴射系統(tǒng)將獎勵高噴射壓力、噴射量和噴射正時可以靈活控制和控制最佳噴射率的趨勢。全電控燃油噴射系統(tǒng)是實現(xiàn)燃油噴射過程柔性控制的必然趨勢?，F(xiàn)代汽車柴油機普

19、遍采用電控噴射、共軌、渦輪增壓、中冷等技術，在重量、噪音、煙度等方面都有很大突破，達到汽油機水平，比汽油機更環(huán)保。目前，輕型車用柴油機在國外越來越普遍。奔馳、寶馬、大眾、雷諾、沃爾沃等歐洲名車都使用柴油發(fā)動機。柴油機和汽油機在電控噴射上的主要區(qū)別在于，汽油機的電控噴射系統(tǒng)只控制空燃比，而柴油機的電控噴射系統(tǒng)是通過控制噴射時間來調節(jié)出油量的。對于柴油發(fā)動機，噴射控制類型由發(fā)動機轉速和油門踏板位置(油門桿位置)決定。所以基本的工作原理是計算機先根據(jù)轉速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的輸入信號計算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進氣溫度、進氣壓力等傳感器的信號進行修正，再用控制套位置傳感器的信號進行反饋修正，

20、確定最佳噴油量。電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU(電子 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/2080770.htm t _blank 控制部件)和執(zhí)行機制。其任務是對燃油噴射系統(tǒng)進行電子控制，實現(xiàn)隨工況實時控制噴油量和噴油正時。利用轉速、溫度、壓力等傳感器，將實時檢測的參數(shù)同步輸入計算機，并與存儲的參數(shù)進行比較。經過處理和計算，按照最優(yōu)值控制噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、電熱塞等執(zhí)行器，驅動燃油噴射系統(tǒng)，使柴油機運行在最佳狀態(tài)。這種電控系統(tǒng)可分為兩種:蓄壓式電控燃油噴射系統(tǒng)、液壓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)

21、。介紹高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)。在汽車柴油機中，高速運轉使得柴油的噴射時間只有千分之幾秒。實驗表明，在噴射過程中，高壓油管的壓力隨時間和位置而變化。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，實際噴油狀態(tài)與噴油泵規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大差異。有時在主噴射后，高壓油管的壓力會再次上升，達到噴油器針閥的開啟壓力，關閉的針閥會重新開啟，造成二次噴射。由于二次噴射不能完全燃燒，將增加煙度和碳氫化合物(HC)排放，并且將增加燃料消耗。此外，在每個噴射循環(huán)之后，高壓油管的殘余壓力會發(fā)生變化，這將導致噴射不穩(wěn)定，尤其是在低速區(qū)域。嚴重時不僅會出現(xiàn)不均勻噴射，還會出現(xiàn)間歇性不噴射。為了解決柴油機的燃油壓力變

22、化缺陷，現(xiàn)代柴油機采用了一種稱為“共軌”的技術。高壓共軌技術電噴技術是指高壓油泵、壓力傳感器和電子 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/2080770.htm t _blank 控制部件合成的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/330547.htm t _blank 閉環(huán)系統(tǒng)，它將噴射壓力的產生和噴射過程完全分開。它利用高壓油泵向共供油管輸送高壓燃油，共供油管的油壓可以實現(xiàn)精確控制，使高壓油管的壓力與發(fā)動機轉速無關，可以大大降低柴油機供油壓力隨發(fā)

23、動機轉速的變化程度。因此，減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量取決于燃油軌(共軌供油管)壓力和電磁閥的開啟時間。ECU精確控制每個噴嘴的噴油量和噴油正時，可以使柴油機的燃油經濟性和動力性達到最佳平衡。而傳統(tǒng)的柴油機是機械控制的，控制精度無法保證。90年代中后期，共軌燃油噴射系統(tǒng)正式進入實用階段。高壓共軌系統(tǒng)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)無法實現(xiàn)的功能。其優(yōu)點是:A.共軌系統(tǒng)中的噴射壓力靈活可調，可以針對不同工況確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機的綜合性能。b、噴射定時可獨立靈活控制，噴射壓力高(120MPa200MPa)，同時可以將NOx和顆粒物(PM)控制在較小的數(shù)值，滿足

24、排放要求。C.靈活控制噴油率的變化，可以實現(xiàn)理想的噴油規(guī)律，易于實現(xiàn)預噴和多次噴射，既能降低柴油機的NOx，又能保證燃油量的動力性和經濟性。D.噴油由電磁閥控制，控制精度高，高壓油路中不會有氣泡，零殘壓。因此，在柴油機運轉前后，循環(huán)噴油量的變化較小，可以改善各缸供油不均勻的狀況，從而降低柴油機的振動，減少排放5。目前，柴油機的許多電控燃油噴射技術落后于國外。中國汽車工業(yè)與國際水平還有相當大的差距，電控柴油機技術的應用還不完善。我國柴油機電控技術起步較晚。自20世紀80年代中期以來，許多科研院所和高等院校開展了這項技術的研究，并取得了一定的成果。在位置控制系統(tǒng)方面，國內的研究很多。如汽車研究所研

25、究了直列泵的可變預行程控制，實現(xiàn)了CA6110系列柴油機的轉速控制；科大采用電磁閥通過液壓伺服機構驅動齒條，實現(xiàn)直列泵的注入量控制。董琦公司在CUMMINS6BT上進行的基于調整齒桿位置控制油量的調速系統(tǒng)也取得了一定的效果。目前，高壓共軌系統(tǒng)的發(fā)展及其與柴油機的匹配技術正處于研發(fā)階段，目前的主要研究工作是柴油機電控噴射系統(tǒng)的研發(fā)。70個研究所，如理工學院等。，是國內重點大學，在循環(huán)供油(噴)量和定時的“位置控制”、“時間控制”、“共軌系統(tǒng)”等多方面進行了開發(fā)和試驗研究，取得了顯著的成果。中國積極引進國外先進技術，努力自主開發(fā)。2004年底，付偉集團與博世公司合資成立博世汽車柴油系統(tǒng)有限公司，依

26、托博世公司的技術生產高壓共軌系統(tǒng)。博世符合歐III排放標準的高壓共軌系統(tǒng)已在該國市場投入使用。國內的一些關鍵技術問題，如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構的研制、泄漏問題，以及各學科之間的分工與合作，都還不成熟和完善6。目前，相關企業(yè)正致力于共軌電控及其標定系統(tǒng)的研發(fā)、零部件的優(yōu)化調整、燃油特性的分析和燃油系統(tǒng)的仿真計算。柴油機的電子控制技術和汽油機的電子控制技術有許多相似之處。整個系統(tǒng)由三部分組成:傳感器、電控單元和執(zhí)行器。柴油機和汽油機在電控噴射上的主要區(qū)別在于，汽油機的電控噴射系統(tǒng)只控制空燃比(汽油與空氣的比例)，而柴油機的電控噴射系統(tǒng)通過控制噴射時間來調節(jié)輸出油量，柴油機的噴射控

27、制是由 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cn.newmaker%20%20%20%20/cat_1020003.html t _blank 發(fā)動機速度和油門踏板位置(油門、供油桿位置)。柴油機電子控制技術有兩個明顯的特點:一是柴油噴射電子控制執(zhí)行機構的復雜化，二是柴油噴射電子控制系統(tǒng)的多樣化。柴油機的燃油噴射具有高壓、高頻、脈動等特點。其噴射壓力是汽油噴射的幾百倍或幾千倍，要求可靠性和耐久性好。而且柴油噴射對噴射正時的精度要求很高，相對于上止點的角度要求準確。這導致柴油噴射的致動器更加復雜。從控制對象來看，采用機械控制時，機械調速器控制噴油量，機械提前器控制噴油正時。使用電

28、子控制時，不僅控制噴油量、噴油正時，還控制噴油率。由噴射壓力引起的工況從單速工況發(fā)展到整個發(fā)動機工況和環(huán)境條件，必然帶來控制的復雜性。因此，柴油機電控技術的關鍵是執(zhí)行器，即電控柴油機和噴射機構。各國都在致力于開發(fā)各種類型的電控柴油機噴射機構以尋求最佳方案，這也是柴油機電控技術的難點。1.4論文研究的主要內容本文主要研究執(zhí)行機構的控制。柴油機執(zhí)行器作為一種控制機構，具有一定的時變性和非線性特性，其控制效果將直接影響齒條位置的控制。采用閉環(huán)控制，有效控制齒條位置，達到控制精度和準確度。由于PID控制算法簡單，計算量小，魯棒性強，控制精度高，特別是穩(wěn)態(tài)精度高，因此具有廣泛的適應性。此外，PID調節(jié)器

29、是一種應用廣泛且成熟的工程控制方法。對于已知的穩(wěn)態(tài)被控對象，只要確定響應參數(shù)，就能起到很好的調節(jié)作用，使被控對象的輸出處于期望值。因此，本系統(tǒng)采用PID控制，簡單且能滿足控制精度要求。第二章方案論證2.1系統(tǒng)設計要求系統(tǒng)采用單片機控制柴油機噴油泵(BOSCH噴油泵)，主要實現(xiàn)噴油泵齒條位置的精確控制，從而實現(xiàn)噴油量的精確控制，完成硬件和軟件的設計。主要技術指標有:1.齒條位移控制精度為0.05毫米.2.大步長(齒條位移大于1毫米)，響應時間小于40毫秒。3.小步進(齒條位移小于0.1毫米)，響應時間小于40毫秒。4.該部件通過CAN總線(控制器局域網)與發(fā)動機控制器通信(該部件為可選部件)。2

30、.2系統(tǒng)方案論證近年來，隨著電子技術的飛速發(fā)展，發(fā)動機的電子控制技術取得了長足的進步。發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)電子控制的采用，使發(fā)動機突破了傳統(tǒng)機械調節(jié)的弱點，進一步提高了燃油噴射系統(tǒng)的靈活性和適應性。電子控制是柴油機技術發(fā)展的重要方向。單片機作為柴油機電子控制單元的核心，具有體積小、集成度高、可靠性好、功耗低、實時處理能力強等特點，適用于獨立控制場合。單片機技術促進了發(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位發(fā)展到16位，發(fā)動機控制項目也從簡單的噴油反饋控制發(fā)展到整機智能控制。由于單片機在電控單元中的功能和可靠性直接影響電控系統(tǒng)的性能，所以選擇功能強大的單片機是發(fā)動機控制系統(tǒng)高性能的重要

31、保證。2.2.1單片機選型演示由于柴油機電控系統(tǒng)的工作環(huán)境相當惡劣，不僅有柴油機的劇烈振動，還有高溫、電磁干擾、油和灰塵等的侵蝕。另外，柴油機的控制單元要求體積小，可靠性高，實時處理能力強。因此，發(fā)動機電控單元的單片機選型必須考慮具體的使用環(huán)境和柴油機噴油控制的實時性，一般的單片機難以勝任。ATMEL的8位單片機是世界主流機型之一。具有功能齊全、可靠性高、品種多、性價比高等特點，在家用電器、儀器儀表、智能控制等領域得到了廣泛應用。目前美國通用汽車、卡特彼勒等。在他們的電控柴油機上采用了這種單片機，并取得了明顯的效果。ATMEL系列8位單片機已經成為汽車控制的工業(yè)標準。本系統(tǒng)選用的AT89C51

32、單片機是ATMEL公司80年代后期生產的增強型微控制器。采用1.5高速CMOS工藝制造，是目前最強的8位MCU。其主要特點如下:低功耗和高速度；有4種方式可供用戶自行選擇；豐富的I/O端口可以簡化系統(tǒng)端口的擴展，從而提高系統(tǒng)的可靠性；強大的定時器和脈沖累加器功能；有8位8通道A/D轉換；有方便的串行通信接口SCI和SPI；可靠性好，具有正常的計算機運行檢測系統(tǒng)和時鐘檢測系統(tǒng)；擁有強大的指令系統(tǒng)，便于軟件編譯；256字節(jié)的芯片RAM和2K字節(jié)的芯片PROM；用戶可以根據(jù)需要定位要靈活；采用普林斯頓的統(tǒng)一尋址方式，方便編譯，簡化指令系統(tǒng)。單片機管腳功能介紹:40個管腳按照管腳功能大致可以分為四類:

33、電源、時鐘、控制和I/O引腳。圖2-1單片機引腳圖電源。VCC芯片電源，連接到+5V。VSS-接地端子。注意；用萬用表測試單片機的管腳電流一般是0V或者5V，這是標準的TTL電平，但是有時候單片機程序在工作的時候，測試結果不是這個值而是在0V到5V之間。其實只是萬用表反應沒那么快，MCU的管腳電流在某個時刻還是保持在0v或者5v。時鐘。XTAL1、xtal 2晶振電路的反相輸入輸出；控制線。有4條控制線:ALE/PROG:數(shù)據(jù)鎖存允許/EPROM編程脈沖。= 1 * GB3ALE功能:用于鎖存端口P0發(fā)送的8位地址；= 2 * GB3PROG功能:帶EPROM的芯片。在EPROM編程期間，編程

34、脈沖在引腳處輸入。PSEN:外部只讀存儲器讀選通信號。RST/VPN:復位/備用電源。= 1 * GB3RST(復位)功能:復位信號輸入；= 2 * GB3VPD功能:在Vcc電源故障時，連接備用電源。EA/Vpp:外部ROM選擇/EPROM編程電源。= 1 * GB3EA功能:外部ROM選擇終端；= 2 * GB3Vpp功能:帶EPROM的芯片。在EPROM編程期間，施加編程功率Vpp。輸入輸出線。89C51有四個8位并行I/O端口:P0、P1、P2和P3，總共32個管腳。P3端口還有第二個功能，用來輸入輸出特殊信號的控制信號(屬于控制總線)7。傳感器選擇演示柴油機電控技術的關鍵是實現(xiàn)噴油泵

35、的電子控制，其中噴油量的精確控制是核心問題，噴油量的精確控制是由齒條位移傳感器ECU和齒條位移執(zhí)行器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。為了有效控制，要求傳感器檢測到的當前齒條位置信號準確，因此選擇用于齒條位移檢測的傳感器尤為重要。噴油泵電控整個閉環(huán)控制系統(tǒng)由位移傳感器監(jiān)測，并反饋給電控單元，實時調節(jié)位移傳感器的測量精度。反應速度、輸出噪聲、工作穩(wěn)定性等指標直接決定了整個系統(tǒng)的控制精度和控制品質，應慎重應用。位移傳感器可以使柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)反饋的位移信號具有較高的精度，整個系統(tǒng)的閉環(huán)可以提供有效的補償，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。位移傳感器的工作特點:位移傳感器又稱線性傳感器，分為電感式位移傳感器、電容

36、式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器、霍爾位移傳感器。電感式位移傳感器是一種由金屬感應的線性器件。當電源接通時，開關的感應面上會產生一個交變磁場。當金屬物體靠近這個感應面時，金屬內會產生渦流，將振蕩器的能量沖走，使振蕩器的輸出幅度線性衰減。然后根據(jù)衰減的變化，非接觸的檢測物體。電感式位移傳感器無滑動接觸，工作時不受灰塵等非金屬因素影響，功耗低，使用壽命長。可以在各種惡劣條件下使用。位移傳感器主要用于自動化設備生產線中模擬量的智能控制。磁致伸縮線性位移傳感器的工作原理:工作時，由電子倉的電子電路產生一個初始脈沖。當該初始脈沖在波導絲中傳輸時，同時產生沿波導絲方向前進的旋轉磁場。當這個

37、磁場遇到磁環(huán)或浮球中的永久磁場時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發(fā)生扭曲。這種扭曲被安裝在電子倉庫中的能量拾取機構感測到，并被轉換成相應的電流脈沖。兩個脈沖之間的時間差由電子電路計算。該產品主要用于要求測量精度和使用環(huán)境惡劣的位移和液位測量系統(tǒng)。具有精度高、重復性穩(wěn)定可靠、非接觸測量、使用壽命長、安裝方便、環(huán)境適應性強等特點。它的輸出信號是真正的絕對位置輸出，而不是比例或再放大的信號，所以不存在信號漂移或數(shù)值變化，不需要像其他液位傳感器那樣定期重新標定和維護。因為它的輸出信號是絕對值，所以即使電源中斷重新接通，也不會對數(shù)據(jù)接收造成問題，不需要再回到零位。與其他液位變送器或液位計相比，具有明顯的優(yōu)勢

38、?？蓮V泛用于石油化工、制藥、食品、飲料等行業(yè)測量和控制各種液體儲罐的液位。作為位移傳感器，它不僅可以測量運動物體的直線位移，還可以給出運動物體的速度模擬信號。渦流傳感器由DJ前置放大器的渦流探頭組成，是一種接近傳感器系統(tǒng)。因其長期工作可靠、靈敏度高、抗干擾能力強、非接觸測量、響應速度快、耐高溫，可在油、汽、水等惡劣環(huán)境下長時間連續(xù)工作，其檢測不受油、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)。，并能檢測各種旋轉機械的軸向位移、振動、轉速、偏差和偏心。電渦流位移傳感器系統(tǒng)主要包括探頭、延長電纜(可選)、前置裝置和附件。線性周長寬，動態(tài)響應好，抗干擾能力強。渦流傳感器

39、是一種基于高頻渦流效應的非接觸式位移傳感器。前置放大器產生的高頻電流從振蕩器流入探頭線圈，線圈產生高頻電磁場。當被覆蓋的金屬表面靠近線圈時，由于高頻電磁場的作用，在金屬表面產生感應電流，即渦流。這個電流產生一個交變磁場，其方向與線圈的方向相反，這兩個磁場的疊加改變了原線圈的阻抗。因此，探頭與被測金屬表面之間距離的變化可以通過探頭線圈阻抗的變化來測量。前置放大器根據(jù)探頭線圈的阻抗變化輸出與距離成正比的DC電壓8。目前。全球傳感器市場在不斷創(chuàng)新和變革中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上得到延伸和改進，各國將競相加快新一代傳感器的研發(fā)和產業(yè)化，競爭將日趨激烈。新技術的

40、發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器、金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)和市場份額的擴大。因為博世直列噴油泵6DE2的柴油機部分自帶電感式傳感器，所以本系統(tǒng)采用電感式傳感器。第三章硬件電路設計柴油機電控技術的關鍵是實現(xiàn)噴油泵的電子控制，其中噴油量的精確控制是核心問題，噴油量的精確控制是通過由齒條位移傳感器、電子控制單元(ECU)和齒條位移執(zhí)行器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。要進行有效的控制，要求傳感器檢測到的齒條當前位置信號準確，因此選擇用于齒條唯一檢測的傳感器并設計實現(xiàn)AD轉換電路尤為重要。 LINK Visio.Drawing.11 a p 3.1控制系統(tǒng)的總體

41、硬件結構該系統(tǒng)以BOSCH直列式噴油泵6DE2柴油機為對象，通過噴油泵齒條的位移運動來實現(xiàn)噴油泵的噴油量。圖3-2是齒條位移的示意圖。噴油泵體的油泵組件由噴油泵、柱塞和套筒組成。噴油體上部不是吸油腔，通過兩個進油小孔與油壓腔相連。當柱塞向上移動蓋住吸油腔的進油孔時，噴油泵開始供油；當柱塞的斜坡形控制邊緣遇到進油孔時，供油停止。位于柱塞上方的油壓室通過柱塞上的豎向凹槽與吸油室連通，從而供油終點和供給量隨著油泵柱塞的運動而變化。簡而言之，每個柱塞位置對應的噴油量與發(fā)動機扭矩有一定的比例關系，與螺旋線成一定的角度對應一定的噴油量。噴油泵柱塞的旋轉是通過齒條的位移來實現(xiàn)的。該系統(tǒng)采用德國BOSCH公司

42、的電磁執(zhí)行器推動齒條運動。綜合考慮執(zhí)行器動態(tài)響應的改善、驅動電路功率控制器件的工作方式、熱負載功耗、電路成本、工作可靠性等方面，實際工作中采用的線圈電流激勵方式為PWM，通過改變驅動電流的脈寬周期和占空比來達到控制噴油泵齒條位移的目的。該系統(tǒng)采用如圖3-3所示的電子控制系統(tǒng)總體框圖。齒條位移由軟件輸出PWM波驅動。系統(tǒng)中的單片機是ATMEL公司的AT89C51，其部分集成了CAN總線控制功能，可以集合整車的CAN總線控制9。1.調整螺釘2。春天3。4號支架。轉向桿5。支撐座圖3-2噴油泵齒條位移示意圖圖3-3柴油機噴油泵電子控制單元總體框圖3.2單片機最小系統(tǒng)最小單片機系統(tǒng)，或稱最小應用系統(tǒng)，

43、是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對于51系統(tǒng)的單片機，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.ATMEL的8位單片機是世界主流機型之一。具有功能齊全、可靠性高、品種多、性價比高等特點，在家用電器、儀器儀表、功能控制等領域得到了廣泛應用。目前，美國通用汽車公司、卡特彼勒公司等。他們的電控柴油機和柴油機都采用了這種單片機，并取得了明顯的效果。圖3-4單片機最小系統(tǒng)復位電路單片機的置位和復位都是為了將電路初始化到某個狀態(tài)。一般來說，單片機的復位電路是用來將一個正在工作的單片機初始化為空狀態(tài)，而在單片機部門，復位時，單片機用 HYPERLINK ./%20

44、%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc7617&k=%B4洢%C9豸&k0=%B4洢%C9豸&kdi0=0&luki=3&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww

45、%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 存儲部件加載制造商預設的值。單片機復位 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc7617&k=%B5%E7%C0%ED&k0=%B5%E7%C0%ED&kdi0=0&luki=8&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_

46、id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 電路原理外接單片機的復位管腳RST。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc76

47、17&k=%B5%E7%D7%E8&k0=%B5%E7%D7%E8&kdi0=0&luki=7&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 電阻和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/u

48、ijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc7617&k=%B5%E7%C8%DD&k0=%B5%E7%C8%DD&kdi0=0&luki=4&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&u

49、rlid=0 t _blank 電容，意識到 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc7617&k=%C9%E7&k0=%C9%E7&kdi0=0&luki=2&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u

50、1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 上電復位，復位時間是( HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0bdc7617&k=%D6%D3&k0=%D6%D3&kdi0=0&luki=6&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=

51、0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 時鐘周期=12倍 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/cpro.baidu%20%20%20%20/cpro/ui/uijs.php%3Fapp_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=17&is_app=0&jk=446a98ff0b

52、dc7617&k=%D5%F1%B5%B4&k0=%D5%F1%B5%B4&kdi0=0&luki=5&n=10&p=baidu&q=98059059_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=1776dc0bff986a44&ssp2=1&stid=0&t=tpclicked3_hc&tu=u1831118&u=%20%20%20%20%3A%2F%2Fwww%2E51hei%2Ecom%2Fmcu%2F547%2Ehtml&urlid=0 t _blank 振蕩周期，振蕩周期=1/f)，這個時間只能大或小，具體數(shù)值可以用RC電路計算。該系統(tǒng)采用上電復位方式實現(xiàn)單片機的復位

53、功能。圖3-5復位電路振蕩電路每個單片機系統(tǒng)都有一個晶體振蕩器，全稱是晶振。晶體振蕩器在單片機系統(tǒng)中起著非常重要的作用。它結合單片機的電路，產生單片機所需的時鐘頻率。單片機所有指令的執(zhí)行都是基于此。晶體振蕩器提供的時鐘頻率越高，單片機的運行速度就會越快。晶體振蕩器是利用一種能將電能和機械能相互轉化的晶體，使其工作在諧振狀態(tài)，提供穩(wěn)定準確的單頻振蕩。在正常工作條件下，普通晶振頻率的絕對精度可以達到百萬分之五十。高級精度更高。一些晶體振蕩器，稱為壓控振蕩器(VCO)，可以通過外部電壓調整頻率。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常，一個系統(tǒng)共用一個晶體振蕩器，這樣所有部分就可以同步。在一些通信

54、系統(tǒng)中，基頻和射頻使用不同的晶體振蕩器，但它們通過電子頻率調整來同步。晶體振蕩器通常與鎖相環(huán)電路一起使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同的子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，它們可以由連接到同一晶體振蕩器的不同鎖相環(huán)來提供。AT89C51使用一個12MHz的晶體振蕩器作為振蕩源。由于單片機有振蕩電路，只需要外接一個晶振和兩個電容，電容一般在15pF-50pF之間。圖3-6振蕩電路3.3位置傳感器的工作特性噴油泵電控整個閉環(huán)控制系統(tǒng)由位移傳感器監(jiān)測，并反饋給電控單元進行實時調節(jié)。位移傳感器的測量精度、反應速度、輸出噪聲、工作穩(wěn)定性等指標直接決定了整個系統(tǒng)的控制精度和品質因數(shù)，應慎重應用。該系統(tǒng)采用

55、直列式噴油泵，其位置為傳感器，其中參考線圈和短路環(huán)構成電感的固定補償端，測量線圈和裝配在泵架上的短路環(huán)構成電感的可變端。圖3-7是傳感器部分引線的示意圖。傳感器外部有三根引線，一根是電感不變的引線，一根是電感隨齒條位置變化的引線，第三根是兩組線圈A和b的公共引線。圖3-7傳感器導線示意圖A的電感變化是通過傳感器短路環(huán)的移動來實現(xiàn)的。原則上，傳感器芯和短路環(huán)構成變壓器結構。傳感器芯是初級線圈，短路環(huán)是次級線圈。初級線圈和次級線圈之間沒有電路連接，而是通過磁耦合將能量從電源傳遞給負載。(3-1)短路的運動改變了互感m，所以m的變化，也就是電感的變化，可以用來表示唯一的變化11。3.4傳感器檢測電路

56、的設計為了解決魯棒性問題，除了傳感器零點校準和最優(yōu)控制算法，硬件也很重要。檢測電路的設計思想是檢測噴油泵齒條位置的變化。該傳感器采用非接觸式測量，利用電感的變化來測量齒條位移的變化。以提高檢測靈敏度，降低一次儀表的輸出噪聲。使用圖3-8所示的方法構建實際測量電路。該系統(tǒng)采用方波激勵。當齒條位置改變時，首先分析方波激勵和輸出。在電路分析中，方波脈沖可以看作是兩個階躍函數(shù)之差，可以先進行理論分析，然后通過實驗驗證其正確性。首先分析高電平，可以看作是階躍電壓U，它是，因為它是方波。圖3-8傳感器信號檢測電路示意圖首先可以列出電路的微分方程。改寫成：(3-2)此方程的特解；對應的齊次方程解，故式3-2

57、中的全解為(3-3)在零初始條件下，代入式3-3中得： (3-4)電感的端電壓為：(3-5)畫出它們隨時間變化的曲線，整個動態(tài)過程是在電感中產生電流過程。由于電感中電流不能突變，電流從零開始逐漸增長，電壓開始逐漸減小，趨近于零，而電阻兩端的電壓變化正好相反。當t=0時，電流為零，電阻電壓也等于零；當時，電流達到穩(wěn)態(tài)，此時，電阻電壓趨近于，此時(3-6)(3-7)如果，（，均為時間常數(shù)）則有，分別為A、B在電壓為3.5V是所對應的時間值，由公式3-8，3-9得(3-10)(3-11)由于可變端的電感值隨短路環(huán)的移動（即齒條位移）變化，所以有3-8可知，隨齒條位移變化，所以時間值也隨之變化；而固定

58、補償段的電感值在齒條運動過程中始終不變，所以不變，時間也不便曲線B固定不動。由式3-10，3-11可得3.5傳感器激勵電路的設計激勵信號為方波，由555定時芯片實現(xiàn)。所設計的傳感器的激勵電路圖如圖3-9所示。其中555產生5000Hz方波，555的3號引腳輸出方波信號，導通和關斷由FET 9013控制。9013開啟時，T1和T2的基數(shù)極低，所以都開啟了。此時，IN1-1為低；當555的3腳輸出低電平時，9013關斷，T1和T2都關斷，則IN1-1處于高電平；即在整個過程中，555輸出的方波經過9013和T2放大，IN1-1接入傳感器的公共抽頭D端作為激勵信號12。圖3-9傳感器激勵電路3.6

59、AD轉換電路設計轉換電路如圖3-10所示。圖3-10 AD轉換電路我們通過ADC0804的VIN+和VIN-引腳接收電壓差信號，然后芯片部分將模擬信號處理成數(shù)字信號，再送到單片機進行處理。一旦廣告轉換周期結束。通過多次采集和分析，滿足了控制精度的要求。3.7位移執(zhí)行器驅動電路的設計本文使用的執(zhí)行器是德國BOSCH公司的電磁執(zhí)行器，即DC發(fā)動機。致動器輸出軸的位移可以通過改變電磁致動器激勵線圈中的電流來控制。在實際設計中，從提高執(zhí)行器的動態(tài)響應、驅動電路功率控制器件的工作模式、熱負載的功耗、電路成本和工作可靠性等方面考慮，采用PWM波(脈寬調制信號)驅動執(zhí)行器13。在該系統(tǒng)中，PWM波的產生是利

60、用單片機的定時器通過軟件編程實現(xiàn)的。利用軟件定時器模擬PWM波的輸出，可以根據(jù)工作過程的實際情況改變頻率，以滿足發(fā)動機在工作過程中不同的機械特性。在該系統(tǒng)中，每1mm轉換一次頻率，以達到微調齒條位移的目的。用手觸摸穩(wěn)定架，可以感覺到輕微的顫動，起到克服靜摩擦力的作用。圖3-11位移執(zhí)行器驅動電路如圖3-11所示，該系統(tǒng)利用單片機P1.1接口驅動齒條位移電磁執(zhí)行器。通過P1.1端口輸出的PWM波的頻率變化在150 Hz到250 Hz之間。如果頻率太高，雖然動態(tài)響應好，脈動小，但分辨率低。如果頻率太低，輸出穩(wěn)定性差，動態(tài)特性不好，所以選在這個區(qū)域。3.8 CAN總線模塊設計CAN總線最初是由德國博