汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究_圖文

1、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究姓名:傅旭光申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程指導(dǎo)教師:郭新民20060616 汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究放控制技術(shù)大致相當(dāng)于國外20世紀(jì)90年代的水平。1.4本課題研究的目的和意義本課題旨在研制開發(fā)一種能根據(jù)發(fā)動機(jī)具體工況調(diào)節(jié)EGR冷卻溫度 的外部EGR冷卻控制系統(tǒng),使EGR廢氣溫度在發(fā)動機(jī)的每種工況下都能 自動調(diào)節(jié)到既有較低的N0。排放又具有良好的綜合性能的溫度值。為更 好地實(shí)現(xiàn)冷卻EGR的智能控制和精確控制打好基礎(chǔ)。減少汽車尾氣中NO。 的含量,使汽車成為人們生活當(dāng)中更有利的工具。1.5課題的內(nèi)容和研究方法1.5.1研

2、究內(nèi)容1在選定型號的發(fā)上做各種工況的EGR試驗(yàn),通過比較找出各工況 EGR冷卻溫度與降低NO;排放的規(guī)律,也就是找出在各種工況下,既能 有效降低NO。的排放又能使EGR對發(fā)動機(jī)負(fù)面影響最小的EGR溫度范 圍。設(shè)計(jì)EGR總體布局和EGR冷卻器,設(shè)計(jì)EGR冷卻的實(shí)現(xiàn)方式。 2根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能和理論分析確定傳感器(溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等 類型和單片機(jī)的型號,選擇EGR閥的類型和電動水泵的型號。3合理設(shè)計(jì)EGR冷卻系統(tǒng)的控制電路,設(shè)計(jì)電路的軟件程序。 1.5.2研究方法1通過進(jìn)一步理論分析,確定試驗(yàn)方案。 .2利用現(xiàn)有條件,在選用的汽油機(jī)上安裝EGR流路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),改變 發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷,使用五組份排氣分

3、析儀測試EGR廢氣溫度不同時(shí) NO。的排放量,找出EGR冷卻溫度與降低發(fā)動機(jī)N0。排放的規(guī)律,完成 數(shù)據(jù)搜集。3根據(jù)找出的EGR冷卻溫度與降低N氓排放的規(guī)律,利用單片機(jī)和 輔助電路通過控制EGR冷卻系電動水泵的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而控制冷卻水流量, 調(diào)節(jié)冷卻溫度,初步實(shí)現(xiàn)對EGR冷卻系統(tǒng)的自動控制。14山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2EGR冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1EGR冷卻系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)冷卻系-般按傳熱介質(zhì)來分類?？煞譃橐运疄閭鳠峤橘|(zhì)的水冷型冷卻 系,以空氣為傳熱介質(zhì)的風(fēng)冷型冷卻系,以油(如機(jī)油等為傳熱介質(zhì)的 油冷型冷卻系?，F(xiàn)今,汽車、拖拉機(jī)和軍用履帶車輛,普遍采用水冷型冷 卻系,部分軍用輪式戰(zhàn)斗車輛、豪華型大型客

4、運(yùn)車輛及部分工程車輛采用 風(fēng)冷型冷卻系13“。對EGR進(jìn)行冷卻時(shí),風(fēng)冷較易實(shí)現(xiàn),但冷卻效果不理想,對溫度比 較高的EGR廢氣不適合。而水的比熱大,冷卻效果好,所以采用水作為 冷卻介質(zhì)。而且采用水冷還可以充分利用發(fā)動機(jī)原有的冷卻系,既能降低 EGR的冷卻系的成本,又能使其有緊湊的布置結(jié)構(gòu)。該EGR冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是把EGR冷卻系作為發(fā)動機(jī)冷卻系的一 個(gè)分支,傳熱介質(zhì)(水由水泵驅(qū)動,進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)流動。并采用電控單 元ECU自動控制水泵轉(zhuǎn)速,從而通過調(diào)整冷卻水循環(huán)量的方法來控制 EGR廢氣的溫度。EGR冷卻系統(tǒng)原理如圖21所示。經(jīng)器圖2.I EGR冷卻系統(tǒng)原理圖F培2-l Princip】e of

5、cooling system for EGR1電控單元Ecu 2文曲利管3旁通閥4.發(fā)動機(jī)5EGR控制閥6EGR冷卻器7_EGR廢氣溫度傳感器8伺服電動水泵9單向閥10發(fā)動機(jī)散熱器15汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究圖中EGR冷卻系統(tǒng)利用EGR閥(5后面的冷卻器(6對廢氣進(jìn)行 單獨(dú)冷卻。EGR冷卻水引自發(fā)動機(jī)散熱器(10的出水口,冷卻水經(jīng)過 EGR冷卻器再流回發(fā)動機(jī)散熱器。由于從發(fā)動機(jī)散熱器流出的水是冷卻 系統(tǒng)中溫度最低的,所以可以提高EGR的冷卻效率。直流伺服電動水泵 (8裝配在EGR冷卻器冷卻水入口管路上,用來控制冷卻水的循環(huán)。單 向閥(9用來減少因冷卻液回流而對EGR冷卻帶來的不利影響

6、。這種布 局對原冷卻系改動較小,結(jié)構(gòu)比較簡單。2.2EGR冷卻器的選型與設(shè)計(jì)2.2.1冷卻器的選型1選型標(biāo)準(zhǔn)EGR冷卻器是一種換熱器,選型的標(biāo)準(zhǔn)很多,最基本的涉及待處理 流體的類型、操作壓力、溫度、熱負(fù)荷和費(fèi)用等。用于對廢氣進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器不僅要滿足熱交換器的基本要 求,還要滿足它自身冷卻溫度不能過低的特殊要求。過低的冷卻溫度將使 排氣中的水蒸氣凝結(jié),與排氣中的含硫化合物結(jié)合形成酸,造成對冷卻器 及聯(lián)接管路的酸性腐蝕,降低冷卻器的壽命與可靠性。由于EGR冷卻器 的冷卻對象是溫度較高的再循環(huán)廢氣,要求冷卻器在較小的換熱面積下實(shí) 現(xiàn)大的熱量傳遞,而且必須盡可能提高廢氣再循環(huán)冷卻器的冷卻效率,

7、同 時(shí)還要適應(yīng)發(fā)動機(jī)振動大的特點(diǎn)。此種工作條件下對冷卻器的要求是: f1冷卻器要耐高溫、耐腐蝕;(2體積小、散熱效率高、壓力損失小、能防堵塞。EGR冷卻器換熱的對象是粘度比較低的水和廢氣,對于低粘度流體 低粘度流體,高溫高壓場合用管殼式(sTHE換熱器【3”。而且管殼式 冷卻器結(jié)構(gòu)簡單,體積小,造價(jià)低,散熱效率高,可以設(shè)計(jì)成各種尺寸及 型式,對其操作溫度和壓力也沒有太多限制,可用任何能抗腐蝕的材料制 造,所以它成為EGR冷卻器的基本形式,必要時(shí)可以在殼體內(nèi)加裝紊流 裝置以提高熱交換效率。為滿足耐高溫、耐腐蝕要求,全部零部件均選用 304、304L、306、306L及316L不銹鋼精密鑄件及型材

8、。圖22、2.3是 國外公司制造的兩種EGR冷卻器p。6山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文圖2_2德國Bellr公司轎車EGR冷卻器 F嘻22EGR cooler made by Genn蛐y Behr compal】yfor car 圖2.3日本usuI公司載貨車EGR玲卻器 F.g 23EGR c001ermado by J印anusuI comp”yfortnlck2初選冷卻器的尺寸規(guī)格(1換熱管換熱管直徑:EGR冷卻器中使用大量橫截面呈圓形的小直徑、薄壁 管。從傳熱的角度來看,小管徑的管子能獲得較高的傳熱系數(shù),從而換熱 器也較緊湊,但是管徑愈小的換熱器的壓降將愈大,幾乎所有的換熱器的 管子外徑在

9、1/4in(6.35mm與2in(50.8rm之間【35】。這里管子外徑選擇 10mm,壁厚lmm。管長:由于無相變換熱時(shí),管子較長則傳熱系數(shù)也增加,在相同的傳 熱面積情況下,采用長管則流動截面積小,流速大,管程數(shù)小,而且采用 長管時(shí)每平方米傳熱面的比價(jià)也低,所以對于一定的換熱面積,最經(jīng)濟(jì)的 換熱器是用殼體直徑盡可能小,管子盡可能長,并與制造或使用現(xiàn)場的空 間相符合的原則制造,這里預(yù)選250mm長的換熱管。管子根數(shù):管子根數(shù)取決于流體流量和允許的壓降,通常要使得管側(cè) 水或類似流體的流速為3.8例s(O.92.4州s,殼側(cè)流速為25俐s(O.6.1.5州s。 最低流速是為了防止結(jié)垢,最高流速是為

10、了避免管側(cè)腐蝕、對殼側(cè)的撞擊 和流動誘發(fā)振動。由經(jīng)驗(yàn),換熱管數(shù)初選19根【3“。(2管子排列方式管子布局;管子在管板上的排列型式主要有正方形、三角形和同心圓 排列。同心圓排列較緊湊,主要用于小直徑的換熱器,在換熱直徑較小時(shí), 可安排的換熱管數(shù)也最多,而且在靠近殼體的地方布管均勻,介質(zhì)不易走 短路,所以選用了同心圓排列法。換熱管排列方式如圖24所示。無論哪汽車發(fā)動機(jī)EGR濘卻控制系統(tǒng)的研究種排列方法,通常其最外圈換熱管的外壁與殼體內(nèi)壁間的距離不應(yīng)小于換 熱管外徑的1/4,且不小于8.10刪n【351。這里初步選8Inm。正方形排列 三角形排列 叫形排列圖2_4換熱管在管板上的排列形式Fig 2.

11、4Arr卸ge fo皿ofcxch卸ge heat pipe 0n board管心距:管心距的確定要兼顧提高殼側(cè)傳熱的傳熱面的緊湊性,較大 的管心距可以降低殼側(cè)壓降,并能減少結(jié)垢,易于清洗。大部分的管殼式 換熱器中,管心距至少為管外徑的1.25倍。由前面所選參數(shù),這里管心 距為12.5mm。f3冷卻器的流動方式采用冷熱流體逆流的方式,如圖2.5(a,即在換熱器中,兩股流體平 行流動,但方向相反。理想情況下,單流道的這種流動方式的換熱器在相 同參數(shù)時(shí)效率最高。在同一個(gè)熱流體狀態(tài)和同一個(gè)初溫的冷流體下,采用 逆流可比順流加熱到更高的終溫,交換相同的熱量時(shí),采用逆流的換熱器 所需要的換熱面積就較小,

12、而使換熱器緊湊輕便。熱熱EIl2z=:空=3冷 熱Ezt=II盤 冷=“圖2.5流體在換熱器中的流動方式F嘻2-5FIowing fofIIl ofIjquid in heaI cxch卸ge(a逆流式(b順流式(c差流式2.2.2冷卻器的設(shè)計(jì)計(jì)算冷卻器熱效率計(jì)算的基本方法有傳熱單元數(shù)法、對數(shù)平均溫差法、效 能法。一般效能法法用于緊湊式換熱器的設(shè)計(jì),在低溫冷卻器的設(shè)計(jì)中常 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖3.2EGR取氣位置F培32The exit ofexhaust g圖3.3EGR進(jìn)氣位置F培3-3The entry ofexhaust gas系統(tǒng)中EGR閥安裝在冷卻器后方,一方面廢氣經(jīng)過冷卻

13、后溫度大大降低,減少了高溫對EGR閥的影響;另一方面控制閥距離排氣管較遠(yuǎn),減少振動和排氣脈沖對EGR閥的影響,使廢氣較平穩(wěn)地進(jìn)入進(jìn)氣通道。EGR量采用手動調(diào)節(jié)閥來控制,以便于在各工況點(diǎn)進(jìn)行測試。在再循環(huán)廢氣通路上設(shè)置一個(gè)冷卻水套,為降低流動阻力,采用EGR冷卻器管內(nèi)走EGR氣體,管外走冷卻液的方案。冷卻介質(zhì)采用水,冷卻水與EGR 氣體流向相反以提高冷卻能力。引導(dǎo)EGR廢氣的連接管路采用的是內(nèi)徑12mm的不銹鋼波紋管,該管可以有一定程度的彎曲度,柔性好,可以克服剛性管位置固定后冷卻器位置無法改變的問題;而且密封性好,耐高溫、耐腐蝕,是作為EGR廢氣通道比校理想的管件。不銹鋼波紋管如圖34所示。.

14、 圖3-4不銹鋼波紋管Fig34Stainless steel ripple pipe27 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文表3.2FGA_4000五組份汽車排氣分析儀技術(shù)參數(shù)Table 32Tbchnicalpar啪eter 0fFjve group share卸al”e instrument for exh叫吐gas名稱 技術(shù)參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)號O,FF053.1997Hc:o10000(1礦相對濕度 20%85%CO:010%測量氣體NO,Hc,cO,c02,02測量范圍 c02:020%篡霎纛簍的。a。02:O25%NO:04000(104響應(yīng)時(shí)間 12秒HC:l(10擊 CO:

15、O.01%電源電壓 220v10%,50Hz1%分辨率c02:0.1%消耗功率 小于100wO,:O.1%生產(chǎn)廠家廣東佛山分析儀器廠NO:l(10石 圖3-5五組份汽車排氣分析儀 Fig.35Five伊oup share柚alyseinstmmem for“hst gas圖3.6轉(zhuǎn)速表Fig.36R0tate speed meter 圖3.7數(shù)字溫度計(jì)圈38壓力表Fig.37DigitalthemlometerFig.3.8Exh卸st gas manometer21轉(zhuǎn)速儀:使用上海轉(zhuǎn)速儀表廠生產(chǎn)的機(jī)械式轉(zhuǎn)速表。如圖36所示。汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究31廢氣溫度計(jì):數(shù)字溫度計(jì),測量范

16、圍-501300。用來測試EGR 冷卻器前后的溫度。41壓力表:安裝在EGR廢氣入口處。測量范圍OO.25MPa,生產(chǎn)廠家 青島華青集團(tuán)有限公司。數(shù)字溫度計(jì)和壓力表見圖3.7、圖3-8。5空氣流量計(jì):熱膜式空氣流量計(jì)。6發(fā)動機(jī)水溫計(jì):熱敏電阻式水溫表。3.2.3試驗(yàn)與分析3.2.3.1試驗(yàn)過程在4920型汽油機(jī)上進(jìn)行冷卻EGR試驗(yàn),鑒于EGR技術(shù)特點(diǎn)和使用 要求以及試驗(yàn)的條件因素,試驗(yàn)測試選擇在不加負(fù)荷的1000r/min、 1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000“min和部分負(fù)荷的1500r/min、 2500r/min轉(zhuǎn)速工況下進(jìn)行。試驗(yàn)中也參考了一般汽油機(jī)廢

17、氣再循環(huán)量的 引入原則:1、怠速及低負(fù)荷時(shí),混合氣較濃,廢氣中惰性氣體含量高,引入廢 氣將會造成燃燒不穩(wěn)定,發(fā)動機(jī)很容易熄火,采用EGR的意義不大。 2隨著負(fù)荷的增加,在保證動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,使EGR 率增加至允許限度。3大負(fù)荷,高速及油門全開時(shí),為了保證功率輸出,對EGR的使用 應(yīng)有一定限制?；驹瓌t是在保證動力性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,盡可能采用較大比率的 EGR最大限度地降低NOx排放【48】【49】。試驗(yàn)采用恒轉(zhuǎn)速控制,節(jié)氣門位置保持不變,在測量原機(jī)NO。排放時(shí) 手動EGR閥門關(guān)閉,其它工況EGR閥開度至最大。汽油機(jī)總是以化學(xué)當(dāng) 量比附近或接近化學(xué)當(dāng)量比的方式運(yùn)行,因此廢氣中C02

18、和H20的比例 是比較高的,廢氣的熱容量也遠(yuǎn)比空氣要高。因此,一般汽油機(jī)廢氣再循 環(huán)量占總進(jìn)氣量的520%,分層燃燒系統(tǒng)EGR率可以超過20%。過量 的EGR會導(dǎo)致點(diǎn)火困難,循環(huán)變動增加(4引。經(jīng)測試計(jì)算,該系統(tǒng)EGR閥 開到最大時(shí)EGR率能達(dá)到11%。試驗(yàn)時(shí)廢氣分析儀的取氣管插入發(fā)動機(jī)排氣管40cm處,廢氣分析儀 盡量遠(yuǎn)離排氣管,避免排氣管的振動和溫度對測量的影響。為了提高效率,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文縮短測量數(shù)據(jù)的獲取時(shí)間,EGR冷卻水直接取自自來水,從冷卻器出口 流出的水直接排掉。人為改變EGR冷卻器冷卻水的循環(huán)量,從而改變EGR 廢氣的溫度,測試該轉(zhuǎn)速由高到低溫度下NO。的排放情況。試

19、驗(yàn)中EGR 廢氣冷卻后的最低溫度控制在100以上,防止廢氣中的含硫化合物與因 溫度降低而凝結(jié)的水蒸氣反應(yīng)造成對設(shè)各的腐蝕。試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度是20,相對濕度為35%。發(fā)動機(jī)運(yùn)行10分鐘后開始測試。由于汽油燃燒時(shí)N02生成量在NO。中占的比例很小,NO,/NO只有2%5%,所以試驗(yàn)中N0。的排放濃度僅以測量NO的排放濃度來代表口o。3.2.3.2試驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)動機(jī)空載時(shí)不同轉(zhuǎn)速下具體的測試數(shù)據(jù)如圖3.9圖3.13所示。350300b 250鞘書10050110L40180220260300原機(jī)EGR溫度/圖3.91000r/min不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放Fig 3-9Exh鋤st ofengin

20、e for 1000r/min for difFcmnt把mpemtllre350300音250霎i|50OllO 140180220260300原機(jī)EGR溫度/圖3.101500r/min時(shí)不EGR同溫度下發(fā)動機(jī)的排放F嘻3一10Exhaust ofenginefor 1500r/minfordi髓renttempe脅re汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究350300b 250強(qiáng)50110140180220260300原機(jī)EGR溫度/圈3一112000r/m.n時(shí)不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放Fig.3-ll Exhaust ofengme for 2000r,min fordi虢rent t

21、emperature350300b 250辯世10050O、110140180220260300原機(jī)EGR溫度/圖3.122500r/min時(shí)不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放Fig 3-12Exhaust ofe“gine for 2500一mIn for d_nbrentlemperalure300250千寶200趔150釜100鬲50O110140180220260300原機(jī)EGIt溫度/圖3.133000“min時(shí)不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放Fig 3一13Exhau吼ofen目ne for 3000“min for difrcrenlIemperaturc柱狀圖中最后一項(xiàng)是發(fā)動機(jī)不加EGR

22、時(shí)的測試結(jié)果,由圖可以看出, 在加裝EGR后每種轉(zhuǎn)速下的NO排放量都有所降低,由于未加負(fù)荷,發(fā) 32山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文動機(jī)EGR廢氣冷卻前的溫度不是太高,隨著EGR溫度的降低,在發(fā)動機(jī) 1000r/min時(shí)NO排放量有所波動,冷卻與否對NO的排放沒有太大的影 響。CO的排放量反而有所上升,HC量排放也略有上升。這時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速較低,EGR系統(tǒng)有可能影響到了燃燒的穩(wěn)定性。在1500“min時(shí),隨溫度變化,NO的排放也出現(xiàn)微小波動,EGR溫 度最低110時(shí),NO的排放并不是最低。轉(zhuǎn)速從2000r/min到3000r/min 時(shí),整個(gè)排放過程N(yùn)O的排放量基本上是隨廢氣溫度的降低而呈降低趨 勢,

23、而且都要比未加EGR時(shí)的排放量少。cO的排放量呈現(xiàn)先增后降的趨 勢,但是較原機(jī)卻都不同程度的有所增加。各個(gè)轉(zhuǎn)速對HC排放的影響比 較小,但加了EGR,排放量較原機(jī)有微弱的增加。圖3.14圖3.15給出了該發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷,2500r/min和3000r/min 時(shí)NO、cO、Hc隨EGR溫度變化的排放情況。600。5002400型300釜200”100120160200250300320原機(jī)EGR溫度/圖3.141500r/min時(shí)不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放Fig-314Exhaust ofenginefor 1500一min for dj療brenltemperacure700600o 5

24、00鞭100O120160200250300320原機(jī)EGR溫度/圖3152500r,min時(shí)不同EGR溫度下發(fā)動機(jī)的排放F嘻3-15Exhaust ofenginefor 2500r/minfor di疵renttempeure 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文八v 嗍腳 r廠圖4.4磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的示意圖F培4-4M89ne“c induction stalion sensor ofcr肌ksh蛆圖45轉(zhuǎn)速信號處理過程F19.4-5The treat course Ofrotat。speed signal31節(jié)氣門位置傳感器節(jié)門位置傳感器提供發(fā)動機(jī)怠速信號與發(fā)動機(jī)負(fù)荷信號。當(dāng)發(fā)動機(jī)處 于怠

25、速工況不適宜進(jìn)行廢氣再循環(huán)時(shí),ECU輸出控制信號,水泵停止轉(zhuǎn) 動。Ecu根據(jù)節(jié)氣門位置判斷發(fā)動機(jī)所處的負(fù)荷工況,為控制水泵轉(zhuǎn)速 提供依據(jù)。節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門體上,并與節(jié)氣門軸連動,用來 檢測節(jié)氣門開度的變化,將節(jié)氣門開啟的角度轉(zhuǎn)換成電壓信號。試驗(yàn)中選 用的是線性輸出型節(jié)氣門開度傳感器,具有較高的精度,供電電壓為5V, 輸出電壓范圍是O+5v。其內(nèi)部是一個(gè)高性能的可變電阻的變阻器,輸 出信號電壓隨節(jié)氣門開度的增加線性增大。它的特點(diǎn)是檢測及處理角度很 方便;耐環(huán)境能力強(qiáng);其內(nèi)設(shè)有回位彈簧,與被測定部件容易連接f60【65】。 節(jié)氣門位置傳感器的特性與信號處理過程如圖46、圖47所示。汽車發(fā)

26、動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究0檢測角度/(。 125圖4.6節(jié)氣門位置傳感器的特性圖4-7節(jié)氣門開度信號處理過程 Fig 46Charactestic ofv副ve station sensor Fig.4-7The treat source ofValve station signale 4.2.3電控單元ECuECu主要由輸入信號處理電路、微處理器、輸出處理電路、電源回 路以及控制程序等幾部分組成。1輸入信號處理電路輸入信號處理電路有模擬信號的輸入處理和數(shù)字信號的輸入處理,當(dāng) 輸入信號為模擬量時(shí),如空氣流量計(jì)信號、溫度傳感器信號、節(jié)氣門開度 傳感器信號、壓力傳感器信號等的模擬信號,先要對它

27、進(jìn)行山,D轉(zhuǎn)換, 變成微處理器能處理的數(shù)字信號。如果輸入的模擬信號弱時(shí),還需經(jīng)過放 大。模擬信號處理的走向如圖4.8。過程參數(shù)圖4.8模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)組成Fig 4_8Compose ofdigjial i印叭alIeyway40|霆 螂山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文當(dāng)輸入信號為數(shù)字量或開關(guān)量時(shí),如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、起動開關(guān)、怠速、 全負(fù)荷觸頭等,則需進(jìn)行放大、整形,然后輸入微處理器的CPU。2微處理器(Micr0Processor微處理器即通常的單片機(jī)系統(tǒng),它把CPu、RoM、RAM集成在同一 芯片上。按控制功能及精度,常采用8位,16位,32位處理機(jī)。3輸出處理回路輸出處理回路就是將微處理器cPu

28、發(fā)出的微弱信號按照不同的執(zhí)行 機(jī)構(gòu),將信號變?yōu)椴煌尿?qū)動信號。并將這些信號進(jìn)行能量放大,以驅(qū)動 執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4電源回路為了將波動的車用蓄電池電壓穩(wěn)定為+5v,供ECU及其他備用電源 使用,Ecu中單獨(dú)設(shè)置了電源回路。4.2.3.1單片機(jī)的選型單片機(jī)是控制系統(tǒng)的心臟,其機(jī)型是否合適,對系統(tǒng)的性能憂劣、構(gòu) 成繁簡、開發(fā)工作難易,推廣應(yīng)用和交流范圍的寬窄等方面均有較大的影 響。選擇單片機(jī)首先應(yīng)考慮的是單片機(jī)的功能和性能要能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的 要求,同時(shí)應(yīng)該追求系擴(kuò)展的最小化,單片機(jī)硬件資源亦應(yīng)得到較充分的 利用。可以按以下原則作進(jìn)一步的選擇:1優(yōu)先選擇熟悉的機(jī)型,同時(shí)兼顧單片機(jī)技術(shù)和市場的發(fā)展。.2優(yōu)先選

29、擇具有較好開發(fā)環(huán)境的單片機(jī),降低開發(fā)工作的難度。3優(yōu)先選擇社會應(yīng)用廣泛的主流機(jī)型,以便于推廣、交流和移植。4優(yōu)先選擇指令功能強(qiáng)、編程方便的機(jī)型【5“。McS一51單片機(jī)是美國玳TEL公司于1980年推出的產(chǎn)品,典型產(chǎn)品 有8031、8051(芯片采用HMOS,功耗是630mw,是89C51的5倍, 和8751等通用產(chǎn)品。一直到現(xiàn)在,Mcs一51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是 應(yīng)用的主流產(chǎn)品。MCs.5l系列單片機(jī)具有豐富的硬件資源、優(yōu)越的的開 發(fā)環(huán)境、強(qiáng)大的指令功能和廣泛的相關(guān)支持,成為國內(nèi)單片機(jī)市場的主流 機(jī)型和眾多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的首選機(jī)型。這幾年在我國非常流行的89c5l指的是由美國ATM

30、EL公司開發(fā)生產(chǎn) 的一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROMF1ash汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究Pro罩舢a(chǎn)ble a11d Erasable Read Only Memory的低電壓,高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCs一51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPu 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89c51是一種高效微控制 器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案67】。 11AT89C5l主要特性AT89C51與MCs一51兼容,壽命是寫艨循環(huán)1000次,數(shù)據(jù)保留時(shí)間 10年,全靜態(tài)工作頻率是OHz24Hz,可以三級程序存儲器鎖定,有1288位內(nèi)部RAM,不擴(kuò)展存貯器即可滿足系統(tǒng)需要,可降低成本且提高 系統(tǒng)抗干擾能力。32條可編程I,O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中 斷源,可編程串行通道,低功耗的閑置和掉電模式,含有片內(nèi)振蕩器和時(shí) 鐘電路。21管腳說明:雙列直插式封裝方式的AT89c51管腳排列如圖49所示。(1并行工,O口線 PDIPP0口:PO