缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
燃油喷射汽车发动机爆震传感器信号处理电路的设计与实现
振型爆震传感器的显著特点是传感器 的共振频率 与发动机爆震 的固有频率相 匹配 ， 其特点是输 出
不运转 ， 用金属物在传感器附近敲击发动机缸体。
图 １ 压 电式爆震传感器输 出波形
经过反复实验发现 ， 爆震传感器信号发生的
① 收稿 日期 ：０ ７０ ．１ ２ ０ —１２ 。
频带很窄 ， ， － ｚ
震的那段频率的信号通过。又 由于每次发生爆震 的信号的幅值是个变化量 ， 随发动机 的转速升高 而增大 ， 因此电路 比较 电压应该是个变化量 ， 所以 应该从经过滤波处理后的爆震信号利用平均电路 求得信号电压的平均值 ， 经过实际测量 ， 确定出不
到的直流 电压值正 比于输入信号的有效值 Ｒ 。 ＭＳ
的频 率 特性 尖 且频 带 窄 ， 因此 无 法 响应 发 动 机 条
件变化引起 的爆震频率变化。非共振型传感器的
突 出优点 是适 用 于 所 有 的发 动 机 ， 车 自由度 很 装
点火提前角过大又会引起发动机爆震。爆震 的危 害主要是噪声大 ， 而且会导致发动机使用寿命缩
短甚 至 损 坏 因此 通 过 检 测 发 动 机 是 否 发 生 ２。
点ｌ位 火Ｉ 复
积 分器
带通滤波电路 亡 二 二＿ ＝
图 ２ 爆 震 传 感器 信 号 处理 框 图
掷 ８
爆 震是 由于 汽 缸 压力 和温 度 异 常 升 高 ， 成 造 部分混合 气不 等 火 焰 传播 ， 自行 着 火 燃 烧 的现 就 象 Ｊ 。汽油 发 动 机 获 得 最 大 功 率 和最 佳 燃 油 经 济性 的有效 方 法 之一 就 是 增 大 点 火提 前 角 ， 是 但
电压高， 信号处理 比较方便 。但 由于机械共振体
直喷汽油机喷油器驱动模块设计
直喷汽油机喷油器驱动模块设计张宝峰;李金龙;李建文;卜建国【摘要】直喷汽油机喷油器电磁阀的驱动方式一般采用典型Peak&Hold电流模型,针对缸内直喷技术对电磁阀响应特性的要求,本文设计了一种GDI喷油器驱动模块.该模块由升压电路提供喷油器快速开启时所需高压,由MCU输出脉冲宽度调制信号驱动电磁阀,结合高、低端驱动技术及高、低电压分时供电,实现Peak&Hold 电流波形.设计节能型释能回路,使喷油器关闭后快速泄流,满足电磁阀对驱动电路的要求.通过电流反馈技术,实现喷油电流值的精确控制,并具有喷油器短路、断路诊断功能.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)021【总页数】3页(P60-62)【关键词】直喷汽油机;喷油器驱动电路;双电源驱动;储能型泄流;高速电磁阀【作者】张宝峰;李金龙;李建文;卜建国【作者单位】天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室;天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室;中国人民解放军军事交通学院;清华大学航天航空学院【正文语种】中文面对日益加剧的能源危机和严格的排放法规,缸内直喷汽油机由于其在动力性和燃油经济性上的优势,成为车用汽油机的主流发展方向[1]。
汽油机缸内直喷(GasolineDirect Injection,GDI)技术借助电控燃油喷射系统充分发挥其优势[2]。
电控燃油喷射系统的核心部件都是执行器,电磁阀作为应用最广泛的燃油喷射系统执行器,其驱动电路的表现将直接影响到燃油喷射系统乃至整个发动机的性能[3]。
为满足高速电磁阀在喷油过程中的动态特性,驱动电流一般采用Peak & Hold驱动方式[4]。
论文设计了高速电磁阀驱动模块,并对其进行了理论分析和实验研究,验证了驱动电路响应的快速性和控制的高精度。
GDI喷油器驱动电流一般采用典型Peak & Hold电流模型,如图1所示,能满足不同阶段,喷油器对电流变化的要求。
缸内直喷航空活塞发动机接口模拟器设计
采用 ３ ２ 位浮点 Ｄ Ｓ Ｐ芯 片 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ ＿ ６ 作 为数 字信号处 理器 ， 兼顾 了 Ｄ Ｓ Ｐ强大 的处理 内核和
ＭＣ Ｕ丰富 的 片上 资源 。Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５采 用 高性 能静 态 Ｃ ＭＯ Ｓ技术 ， 低 功耗设 计 ， 核心 电压 为 １ ． ８ Ｖ， Ｉ ／ Ｏ 电压 为 ３ ． ３ Ｖ， 内置 ２ ５ ６ Ｋ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ和 ３ ４ Ｋ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ， 采用 ８级 指令 流水 线 ， 主频 高达 １ ５ ０ ＭＨ ｚ ， 最 高速 度 １ Ｓ
第２ ｌ卷
第 ２期
山东交通学院学报
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ ＯＦ Ｓ Ｈ ＡＮ Ｄ Ｏ ＮＧ Ｊ Ｉ Ａ Ｏ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｕ Ｎ Ｉ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖ０ Ｉ ． ２ １ Ｎｏ ． ２
２ ０ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ０ ０ ３ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ０ ２
１ 接 口模 拟 器 功 能 介 绍
缸 内直 喷航 空 活 塞 发 动 机 实 物 在 回路 仿 真 实 验 系 统 是 将 电子 控 制 器 接 入 仿 真 回路 构 成 仿 真 系
统， 创造缸 内直喷发动机在真实工作环境下 的仿真实验环境 。在仿 真系统 中， 计算机模 拟的发动机模
型相 当于实际使用的真实发动机。但是计算机模拟仅以数 字量 的形式输 出发动机信号和输人控制信
在发 动机 实物 在 回路 仿 真试验 中 ， 接 口模 拟器 是一 个 中间环节 ， 它连 接 电子控制 器 和 Ｐ Ｃ机 的上位 机
电子节气门控制系统硬件电路的设计
（ ａ ） 电控 单 元 稳 压 电 路
图３ Ａ ／ Ｄ 转 换 电 路
瑚 …… … … … … 一 ‘
Ｕ
图４ Ｐ Ｗ Ｍ 调 速 控制 原理 和 电 源波 形 图
（ ｂ ） 传 感 器 稳 压 电 路 图 １ 源 稳 压 电 路 图
二 、 电源 模 块 电 路 设 计 电 源 模 块 主 要 为 电 控 单 元 、 传 感 器 和 直 流 电 动 机 提 供 电 源 。其 中 由于 传 感 器 电路
图２ 油 门 踏 板 与 节 气 门 位 置 信 号 调 理 电路
四 、． ， ｋ ／ Ｄ 转换 电路的设计 本设 计采用 一片Ａ Ｄ ７ ８ ０ 转 换 器 ，通 过 三
线 制与 单片机 连接 ，同时 为 了保证Ａ ／ Ｄ 转 换 器 正常 工作和 复位 ，将Ａ ／ Ｄ 转 换 器 的 复 位 端 子 和 片 选 信 号 端 子 也 接 到 单 片 机 。在 三 线 制 连 接 方 式 时 ，通 过 采 用 硬 件 监 控 Ｄ Ｒ Ｄ Ｙ 端 子 的 状 态 来 判 断 寄 存 器 是 否 被 更 新 ，Ｄ ￣ ［ Ｊ Ｙ 端 子 的 输 出与通信 寄存器 的Ｄ Ｒ Ｄ Ｙ 位同步 ，Ｄ Ｒ Ｄ Ｙ 端 子 一 旦 变 成 低 电平 ， 表 明数 据 寄 存 器 的 数 据 已经 更 新 ，可 以读 取 。通 过 将 Ｄ Ｒ Ｄ Ｙ 输 出 端 子 接 至单片机 的外部中断端 子Ｉ Ｎ Ｔ Ｉ 就 可 以通 过 硬 件 监 控 数 据 寄 存 器 的 更 新 ， 通 过 中 断 服 务 函 数 就 可 以读 取 寄 存 器 的 数 值 ， 也 可 以通 过 软 件查询的方 式来读取数 据。若Ｄ Ｒ Ｄ Ｙ 端子为 高 电 平 ，则 不 能 读 取 数 据 ， 以 免 读 到 不 可 靠 的数 据 。Ａ ／ Ｄ 转 换 电路 的 电 路 图 如 图 ３ 所示。
GDI发动机喷油器驱动电路设计及试验验证
设计 【３］。该 芯片可 以驱动大功率Ｎ沟道ＭＯＳ管，最 高能承
受６０Ｖ的输 出电压 ５ 嚣【４］。… 通过该芯片和相关储 能电容Ｃ１０、电
压反馈 电阻Ｒ７、储 能电感Ｌ１、二极管Ｄ２和Ｍ０ｓ管Ｏｌ等共 同构 成了升压电路以实现ＤＣ／ＤＣ升压 （即ＰＥＡＫ驱动 ）。 ＭＯＳ管Ｏ２、电阻Ｒ２、电感Ｌ２共同构成了低压驱动 电路 （即 ＨＯＬＤＳ￣动）。驱动升压 电路如图２所示。
基金项 目：吉林省教 育厅基金 《混合动 力客 车 多 目标综合协调控制技 术研 究》；长春 工程 学院种子基金 《基 于 多 目标动 态规 划的混合动 力汽车综合协调控制研 究 》。
·１５０ · 屯 子 世 界
１ ＧＤＩ发动机喷油器及其驱动方式
１．１ ＧＤＩ发动机喷油器 介绍 本文所研 究的大众ＥＡ８８８系列的１．８ＴＳＩ汽油直喷增压发
动机喷油器是一款 内开、多孔 式电磁线 圈低 阻型喷油器 ， 响应速度较快且喷油压力最高可达１５ＭＰａ；在大的喷油压 力下，喷油器在一个工作循环会多次开启 （一般２次）。
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图 ２ ＤＣ／ＤＣ升 压 电 路 原 理 图
２ ＤＣ／ＤＣ升压 电路 设计
升压电路是整个ＰＥＡＫ．ＨＯＬＤ电流驱动 方式的核 心。 本文基于ＵＣ３８４３大功率ＤＣ／ＤＣ升压芯片，实现了从 电池电 压到６０ｖ高 电压的转换 。ＵＣ３８４３芯片为高性能 固定频率电 流模式脉宽调制器 ，专为 离线和直流至直流变换器应用而
０ 引 言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
与传 统汽 油机相 比，缸 内直 喷汽油机 具有 燃油效 率 高和超低 排放 的优 点 ，在 内燃机 领域被 认为是 最有 前途 的技术之一…。为 了实现对ＧＤＩ发动机的喷油正 时和喷射 脉 宽 的精确地 控制 ，需要对 喷油 器驱 动 电路及 发动机 特 性 进行研究 。本 文针对ＥＡ８８８发动机 ，基于 ＵＣ３８４３芯片 设计 了ＧＤＩ发动机喷油器 升压驱动 电路 ，利用ｍｕｌｔｉｓｉｍ软 件 对升压 电路进行 了仿真 ，并通过 台架试验对ＧＤＩ发动机 喷 油 器 特 性 以及 驱 动 电路 的可 行 性 进 行 了验 证 。
缸内直喷汽油机高压喷油器驱动电路的设计
Ｄｅｅｏ ｍｅｔｏ ｒ ｅ ｉｃｉ ｆｒＧＤＩ ｉｈｐ ｅｓｒ ｊｃｏ ｖｌｐ ｎ ｆ ｄ ｉ ｒｃ ｕｔ ｏ ｇ ｒｓｕ ｅｉ ｅｔｒ ａ ｖ ｒ ｈ ｎ
Ｈ ｉｇ ｈ， Ｅ Ｇ Ｑ ｎ Ｉ ｎ－ ｅｇ Ｕ Ｙｎ － ｉ Ｔ Ｎ ｉ，ＬＵ Ｊ ｇｓ ｎ ｚ ｉ ｈ （ｃ ｏｌｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈ ｎ ａ ａｄＡｕ ｍ ｔ ｅ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｈｅ ｉ ｎｖｒｉ ｅｈ ｏｏｙ 日 ｃ ｔ ｏｉ ｇｎ ｒ ， ｆ ｉ ｓｙｏ ｃ ｎｌ ， ｏ ｖＥ ｅ ｎ ｅ Ｕ ｅ ｔ ｆＴ ｇ ２ ００ ， ｈｎ ） ３０ ９ Ｃ ｉ ａ
ｍｏｅ Ｔ ｅｅｐ ｒ ｅ ｔ ｅｕｔ ｓｏ ａ ｅｃｒｕ ａ ｆｃ ｎｌ ｒ ｕｅｔｅｏｅ ｉ ｒｃ ｓ ｇｔ ｅｏ ｅｉ ｅｔｒａｄ ｄ ． ｘｅ ｍ ｎ ｓｌ ｈｗ ｔ ｔｈ ｉ ｉ ｃｎ ｅ ｉ ｔ ｅ ｃ ｈ ｐｎｎ ｏ ｌ ｉ ｍ ｆ ｈ ｊｃｏ，ｎ ｈ ｉ ｒ ｓ ｈ ｔ ｃｔ ｉ ｅ ｙ ｄ ｇ ｏｎ ｉ ｔ ｎ
第 ｌ ９卷 第 １ 期 １
Ｖｏ ．９ １１ Ｎｏ １ ．１
电子设 计工 程
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ＤHale Waihona Puke ｉｎ Ｅｎ ｅ ｔ ｉ ｓｇ ｇ ｏ
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２ １ ｕ．０１
缸 内直喷 汽油机 高压喷 油器驱动 电路 的设计
胡 颖智 ， 滕 勤 ，刘 井 生
排 放 特 性 方 面 优 势 的关 键 。 雾 特 性 除 与 喷 油 器 本 身 的 特 性 喷 有 关 外 ， 需 要 一 个 高效 的 喷 油器 驱 动 电 路 ， 现 对 喷 油 量 、 还 实
缸 内直 喷 汽 油 机 （ Ｄ ） 油 喷 射 系统 将 燃 油 以 喷 雾 形 式 Ｇ Ｉ燃
电控柴油机转速传感器处理模块优化设计
收稿日期:2006203216;修回日期:2006205219作者简介:徐权奎(1980—),男,四川省泸州市人,在读博士,主要研究柴油机电控技术.电控柴油机转速传感器处理模块优化设计徐权奎,祝轲卿,于世涛,龚元明,卓 斌(上海交通大学汽车电子技术研究所,上海 200030) 摘要:通过大量试验检测出电控柴油机曲轴、凸轮轴磁电传感器输出的电压信号与发动机转速、传感器和触发轮间隙的关系,并从中拟合出磁电式传感器的特征。
在此基础上,优化设计出基于PIC18F458的电控柴油机曲轴、凸轮轴传感器信号智能处理模块。
该模块采用柔性处理技术,成功地实现了发动机判缸、转速测定、故障诊断等功能。
实验证明,该模块与以前的处理模块相比,有更强的抗干扰能力,可靠性更高,可以为ECU 控制程序提供更加准确可靠的转速信息。
关键词:柴油机;磁电传感器;电路设计;微处理器中图分类号:T K421 文献标志码:B 文章编号:100122222(2006)0320028204 现在的柴油机正在经历以柴油机电控化为核心的第3次技术飞跃。
ECU 技术是柴油机电控化的核心技术之一,它采集发动机的相位、转速(n )、燃油压力、油门位置、温度等信号,通过一定的算法得出泵油和喷油的参数,并驱动相应的执行器工作。
在ECU 中,曲轴和凸轮轴相位传感器信号是整个发动机工作时序的基础,其作用相当于芯片中的时钟。
发动机的n 、喷油相位以及判缸信号等都是通过这两个传感器计算处理得出的。
因此,设计一种抗干扰能力强,可靠性高的曲轴和凸轮轴传感器信号处理模块对整个柴油机电控单元来说至关重要。
常用的发动机曲轴和凸轮轴相位传感器有霍尔式传感器和磁电式传感器两种。
磁电式传感器具有成本低、结构简单、耐腐蚀、耐冲击、可靠性高和稳定性好等优点,故本研究采用两个磁电式传感器分别测量6缸发动机的曲轴和凸轮轴相位信号。
其中,一个磁电式传感器用于测量曲轴相位即48X 信号(X 代表齿数,即曲轴齿轮盘被48等分,但缺3个齿);另外一个磁电式传感器用于判断凸轮轴相位即7X 信号(凸轮轴上的齿轮盘被6等分,但上止点的位置多1个齿)。
缸内直喷汽油机高压喷油器驱动电路的设计
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汽油发动机缸内直喷控制技术设计
汽油发动机缸内直喷控制技术设计文章主要对汽油发动机缸内直喷技术进行了探究，并且根据目前社会上各大机器以及施工工程的需求，又对其控制技术进行了设计，希望可以研制出一些更好的技术，以此助力汽油发动机的生产工作，希望本文的这些技术设计内容能够为汽油发动机的使用者带来一定的工作上的便利。
标签：汽油发动机；缸内直喷；控制技术；设计；探究随着社会生产技术的不断发展，能源在经济发展中发挥的作用越来越大，尤其目前国内的原油价格处于一种极不稳定的状态，时高时低。
在目前我国这种发展的大背景下，降低生产企业的成本，提高企业的生产效益，是为了保证我国经济能够可持续发展。
探讨节油技术，加强汽油发动机缸内直喷控制技术设计工作就显得十分重要，它对节约我国的原油资源有着非常重要的意义。
一、汽车发动机缸内直喷技术分析（一）缸内直喷技术的简要概述汽车发动机缸内直喷技术的工作原理就是将汽油发动机的喷油嘴安置在进气口与排气口之间，将喷油压力不断加大，让燃油能够直接达到指定位置，并且要将其产生的雾气与空气相结合，从而实现燃油的充分燃烧，不会造成浪费现象。
缸内直喷技术可以有效地使燃烧分为不同的方式，比如均匀燃烧或者是分层燃烧，它既能有效地提高发动机的动力，又能够在一定程度上节约原油资源的使用。
其实根据目前的使用情况来看，汽油发动机缸内直喷技术已经被采用了很长时间，它的优点使得燃料在燃烧的时候被充分利用，大大提高了燃烧的效率，同时某些型号的发动机也能够在一定程度上控制汽油进入发动机的数量，而且这样的燃烧技术又能很大程度地加大发动机的压力，可以产生更大的动力。
这样的发动机既解决了资源浪费问题，又很好地促进工作效率。
（二）汽油发动机缸内直喷技术的应用需求1.提高工作效率发动机的动力会直接影响到机器的工作效率，目前社会上的技术竞争非常激烈，汽油发动机如果想要在这样的竞争中脱颖而出，就必须在技术上以及生产效率上更胜一筹。
不同的使用企业，需求也不一样，在某些大型的企业或者是工程中，汽油发动机的应用比较广泛，技术要求也比较高，而一些小企业对技术要求就比较低。
缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
牝
＿ 一 ｆ一
、
引 言
随着 电子控 制 技 术 的发 展和 广泛 应 用 以 及排 放法规 的 日益严格 ，汽油缸 内直喷技术得 到 了快 速的发 展 。Ｇ Ｄ Ｉ 研究 开发 中还面 临许 多 问题 ：因为 空燃 比不在 当量 比附近 ，而且 Ｇ Ｄ Ｉ 的供油 系统 Ｌ ￣ Ｐ Ｆ Ｉ 复杂 得多 ，且采 用高压 共轨 汽 油喷射 和涡 流雾 化喷 嘴 ，成 本大 大高 于Ｐ Ｆ Ｉ 系统 ；在要求 的范 围控制 混合气分层 燃烧较 困 难 。在开 发 国产Ｇ Ｄ Ｉ 发 动机 的同时 ，其 电控系 统 的研 究开发 也要 同步跟 进 ，也是 其发展的必 电路 ，其输 出为矩形波 ，无需对其 进行整形 ， 由之 路 。 但 由于 在发 动 机运 行 过程 中 ，受 点 火系 统干 电控系统 中所 用到的传感器 主要有 ：曲轴 扰 ，信号 中可能会混有 幅值较 高的尖脉冲干扰 转速传 感器 、节气 门位置传 感器 、油轨压力传 信号 ，为此 ，处 理 电路 （ 如 图３ 所 示） 中加 入滤 感器 、凸轮相位 传感 器 、冷 却水温传感 器、氧 波 电路和钳 位 电路 ，用 来抑制 噪声 和保护单片 传感器 和进气翻 板位置传感 器等 。其 中 ，转速 机 系统。 传感器 和 凸轮相 位传感器输 出信号经 处理后得 到 的是数字量 。 二 、转速 传感器信号处理 电路 转 速 传感 器 内含 一 永久 磁 体和 一 感 应线 圈 。装于 曲轴 上的靶 轮齿 圈均 匀分布 有６ Ｏ 一 ６ ２ 个齿 ，当 曲轴靶 轮转过 曲轴 位置传感器 时，随 着齿顶和 齿底距 离传感器位 置的变化 ，使得磁 场发生变 化 ，在 线圈 中感应 出一交流 电压，其 频率和 幅 值随 发动机 转速 变化 而变化 。如 图 １ 所示 的转速 信 号 处理 电路 。该 电路 采 用 了低 通滤 波 、 比较 、 去耦 等 措施 。用 电压 比较 器 Ｌ Ｍ ３ ３ ９ 将 正弦波 整 形至矩 形脉 冲 ；用 光 电耦合 器Ｔ Ｌ Ｐ ５ ２ １ — ２ 将模拟端 和数字端 隔开 ，起 抗干扰 作用 ；光 电耦合器Ｔ Ｌ Ｐ ５ ２ １ — ２ 输 出的信号经 ４ ０ ４ ９ 集成反 向器进一 步整 形和平稳 后输入到 单片机 Ｉ Ｏ Ｃ Ｏ 通道 （ Ｐ Ｔ Ｏ 引脚） 。 该转速信 号处理 电路 能够较好地处 理转速 信 号 ，单 片机采集转 速信号 时能保证没有 丢齿 ｌ ¨ 现 象 的发 生 。转 速信 号处 理完后 的波 形如 图２
汽油机电控燃油喷射系统 发动机控制系统传感器的结构原理与检修
32
汽车电子控制技术
图3-3 差动霍尔式传感器结构原理
a）基本结构
b）输出波形
33
汽车电子控制技术
第三节 压力传感器
【作用】在D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感 器测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点 火控制的主控制信号。 【安装位置】靠近进气歧管的发动机室内。 【分类】按其检测原理分压敏电阻式、电容式等。 【信号类型】压敏电阻式为电压信号，电容式的为频率信号。
信号轮
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汽车电子控制技术
四、霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器
30
汽车电子控制技术
霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器电路及其检测
【信号类型】频率信号 发动机转速↑→信号频率↑→信号振幅不变
检测
点火开关转至ON位。 检测A、C之间的电压应为8V。 B、C间输出的信号电压应为5V到0V交替 变化。 电源 同步信号 搭铁
本节主要内容：
曲轴位置传感器的功用与类型 光电式曲轴与凸轮轴位置传感器 磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器 差动霍尔式曲轴位置传感器
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汽车电子控制技术
一、曲轴与凸轮轴位置位置传感器的功用与类型
【功用】凸轮轴位置传感器CMPS（=Camshaft Position Sensor）：又称为上止 点传感器、霍尔传感器等。用于给ECU提供曲轴转角基准位置（第一缸压 缩上止点）信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。 曲轴位置传感器CKPS（=Crankshaft Position Sensor ）：又称转速传 感器，检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号， 作为燃油喷射和点火控制的主控信号。 【安装位置】曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一起的， 也有分开安装的 【分类】光电式、磁感应式、霍尔式和差动霍尔式。
液体喷出装置、驱动电路以及集成电路的制作方法
液体喷出装置、驱动电路以及集成电路的制作方法一、液体喷出装置液体喷出装置是一种用于将液体喷射到特定位置的设备。
它通常由喷嘴、液体储存罐、驱动电路和控制系统等部件组成。
液体喷出装置的设计和制造需要考虑多种因素，包括喷射精度、喷射速度、喷嘴耐腐蚀性能等。
液体喷出装置的工作原理是利用驱动电路提供的能量将液体从储存罐中输送到喷嘴，然后通过喷嘴产生的压力将液体喷射出去。
具体的喷射精度和速度可以通过控制系统进行调节。
在制造液体喷出装置时，需要选择合适的喷嘴材料，并对液体输送管路进行密封处理。
设计稳定可靠的驱动电路和控制系统也是制造液体喷出装置的关键。
二、驱动电路驱动电路是用于控制液体喷出装置的关键组件之一。
它通常由电源模块、信号处理模块和功率放大模块组成。
驱动电路需要能够提供足够的能量，确保液体能够稳定地被喷射出去。
驱动电路的设计需要考虑到稳定性、效率和安全性。
在选择电源模块时，需要考虑输入电压范围和输出电流稳定性。
信号处理模块需要能够对输入信号进行滤波和放大处理，以确保输出的控制信号能够准确地控制液体的喷射。
功率放大模块则需要能够在输出高功率的同时保持良好的稳定性。
在制造驱动电路时，需要选择合适的元器件，如稳压器、滤波器、放大器等，并进行合理的布局和连接。
对电路进行严格的测试和调试，确保其稳定可靠地工作也是制造驱动电路的重要环节。
三、集成电路的制作方法集成电路是指将多个电子元器件集成到同一块芯片上的电路。
其制作方法主要包括晶圆制备、光刻、离子注入、蚀刻、金属化和封装等步骤。
晶圆制备是将硅片制备成高纯度、高晶质度和高平坦度的晶圆。
其制备过程包括选材、精炼、晶化、拉丝和切割等步骤。
晶圆制备的质量直接影响集成电路的性能和可靠性。
光刻是将电路图案投射到晶圆上的关键步骤，它利用光刻胶和光刻机对晶圆表面进行曝光、显影和蚀刻处理，形成电路的图案。
光刻的分辨率和精度对电路的性能和密度有着重要影响。
离子注入是将不同材料的离子注入到晶圆表面的过程，通过控制离子注入的深度和浓度，可以改变晶体的导电性能和器件的特性。
汽车电控喷气控制系统中传感器的设计
Ｇａ － ｊｃｉｎ Ｃ ｎｒ ｌ ｙｔｍ ｓｉ ｅｔ ｏ ｔｏ ｓ ｎ ｏ Ｓ ｅ
ＬＩ Ｈａ ｇ ｌ ，Ｌｉ ｎｇ ｆ ｎ ，ＨＵ ｅ ｇ— ｉ ｎ —ｉ ｕ Ｆａ —ａ ｇ Ｓｈ ｎ ｑｎｇ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＩ ｓ ｕ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｔ－ｌ ｔ ｎｃＥ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｈｅｅ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＴ ｈ ｏｏ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｔ ｍｅ ｔ ｉ ｅ ａ ｄ Ｏｐ ｏｅｅ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅ ｉ ， ｆｉ ｉ ｓ ｙ ｏ ｅ ｎ ｌｇ ，Ｈｅ ｉ ３ ０ ９， ｈｎ ） ｏ ｎ ｒ Ｓ ｎ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｃ ｆ ０ ０ Ｃ ｉａ ｅ２ Ａ ｓｒ ｃ ： ｈｓ ａ ｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｅｉ ｐ ｒａ ｈｏ ｅ ｅ ｓ ｒ ｎａ ｔ ｏ ｉ ｌｃ ｏ ｉａ ｙｃ ｎｒｌ ｄ ｇ ｓ ｎ ｃ ｏ ｏ — ｂ ｔ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｎ ｄ ａｎ ｗ ｄ ｓ ｎ ａ ｐｏ ｃ ｆ ｈ ｎ ｏ ｕｏ ｂｌ ｅｅｔ ｎｃｌ ｏ ｔ ｌ ａ— ｊ ｔ ｎｃ ｎ ａ ｐ ｓ ｅ ｇ ｔ ｓ ｉ ｍ ｅ ｒ ｌ ｏｅ ｉｅ ｉ
制 的步 进 电机 式 怠 速 控 制 阀 ， 桑 塔 纳 ２０ Ｇ ｉ捷 达 Ａ 、 Ｔ 如 ０ ０ ｓ、 ＴＧＸ 型轿 车 等 。
关键 词 ： 电控 喷 气控 制 系统 ； 动 电 感 式 位 移 传 感 器 ； 号 处理 差 信 中 图 分 类 号 ：Ｐ １ ． Ｔ ２２ ９ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２—１４ （ ００ ０ ００ —０ １０ ８ １ ２ １ ） ３— ０ １ ３
Ｓｅ ｓ ｒ ｏ ｎ ｏ ｆＡｕｔ ｍ ｏ ｌ ｅ ｔ ０ ｃ Ｕｖ Ｃｏ ｔ ｏ ｌ ｄ ｏ ｂｉｅ Ｅｌ ｃ ｒ ｎｉ ａ ｎ ｒ ｌ ｅ
目前 ， 气汽车以其排放清洁 、 燃 技术成 熟 、 资源 丰富等 特点
缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
设计应用
缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
德州学院汽车工程学院 赵得娟
【摘要】针对电控缸内直喷发动机（GDI）的特点开发，分析了GDI发动机电控系统的工作原理，设计了直喷发动机电控单元的硬件系统，研究中采用模块化设计思想。 【关键词】缸内直喷；电控系统；硬件模块
一、引言 随着电子控制技术的发展和广泛应用以 及排放法规的日益严格，汽油缸内直喷技术得 到了快速的发展。GDI研究开发中还面临许多 问题：因为空燃比不在当量比附近，而且GDI 的供油系统比PFI复杂得多，且采用高压共轨 汽油喷射和涡流雾化喷嘴，成本大大高于PFI 系统；在要求的范围控制混合气分层燃烧较困 难。在开发国产GDI发动机的同时，其电控系 统的研究开发也要同步跟进，也是其发展的必 由之路。 电控系统中所用到的传感器主要有：曲轴 转速传感器、节气门位置传感器、油轨压力传 感器、凸轮相位传感器、冷却水温传感器、氧 传感器和进气翻板位置传感器等。其中，转速 传感器和凸轮相位传感器输出信号经处理后得 到的是数字量。 二、转速传感器信号处理电路 转速传感器内含一永久磁体和一感应线 圈。装于曲轴上的靶轮齿圈均匀分布有60-62 个齿，当曲轴靶轮转过曲轴位置传感器时，随 着齿顶和齿底距离传感器位置的变化，使得磁 场发生变化，在线圈中感应出一交流电压，其 频率和幅值随发动机转速变化而变化。如图1 所示的转速信号处理电路。该电路采用了低 通滤波、比较、去耦等措施。用电压比较器 LM339将正弦波整形至矩形脉冲；用光电耦合 器TLP521-2将模拟端和数字端隔开，起抗干扰 作用；光电耦合器TLP521-2输出的信号经4049 集成反向器进一步整形和平稳后输入到单片机 IOC0通道(PT0引脚)。 该转速信号处理电路能够较好地处理转速 信号，单片机采集转速信号时能保证没有丢齿 现象的发生。转速信号处理完后的波形如图2 所示。
直喷汽油机喷油器智能驱动模块设计
直喷汽油机喷油器智能驱动模块设计张宝峰;李金龙;朱均超;李建文;卜建国【摘要】To meet the response characteristics on solenoid valve of Gasoline Direct Injection(GDI)engine,in view of the highly conctol precision,flexible and adjustable characteristics of driving module,a strategy of current conctol was proposed,and an intelligent driving module based on ARM9 was designed,which used Fuzzy-PID control the current of injector.The composition and the working process of driver were described in detail,the test results verify that the driving module can achieve the control flexibly and highly precision of GDI injector.%为满足汽油机直喷技术中电磁阀的响应特性,针对驱动电路控制精度高、灵活可调的特点,提出了一种电流控制策略,并设计了以ARM9为控制核心的喷油器智能驱动模块,应用模糊PID算法控制啧油器驱动电流.详细描述了所设计驱动器的组成及其工作过程,通过试验验证了该驱动模块对GDI喷油器的灵活、高精度控制.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)006【总页数】5页(P32-36)【关键词】直喷汽油机;喷油器驱动电路;ARM;模糊PID【作者】张宝峰;李金龙;朱均超;李建文;卜建国【作者单位】天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384;天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384;天津理工大学自动化学院天津市复杂控制理论与应用重点实验室,天津300384;中国人民解放军军事交通学院,天津300161;清华大学航天航空学院,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TK413.8喷油器是汽油机缸内直喷电控燃油喷射系统的核心执行器，对喷油器高速电磁阀的控制直接影响着发动机的性能[1].为满足高速电磁阀在喷油过程中的动态特性，驱动电流一般采用Peak&Hold驱动方式[2].但要实现对喷油器喷油定时、喷油量、喷油速率的精确控制，驱动电路必须满足响应快速、功耗低、驱动电流稳定等特点. 当前的高压共轨ECU通常采用硬件电路产生复杂的驱动波形[3-4]，原理是将喷油器电流反馈给比较器等外围电路，通过采样电压与电路参考电压的比较，确定驱动MOS管的高低电平，控制喷油器的启闭，逐渐合成喷油时PWM调制信号.但由于参考电压由硬件产生，相对固定，也就难以实现喷油器驱动波形的优化调整，并且硬件电路性能会随温度变化产生漂移偏差，造成驱动信号的畸变，导致喷油器控制效果的恶化，而且提高了驱动器的经济成本.为解决上述问题，借助ARM9硬件平台及嵌入式Linux操作系统的软件平台，充分发挥其实时性、多任务性等优势，本文提出一种喷油器智能驱动方案，适当提高软件控制复杂度的同时协调硬件工作.该方案可根据软件灵活配置产生复杂喷油器驱动波形，在对喷油器电流实时采样的基础上，利用电流反馈及先进控制算法，实时控制喷油器电流波形，并适应模型相似的不同款喷油器.1 GDI喷油器驱动需求分析1.1 功能需求GDI喷油器驱动一般采用Peak&Hold电流驱动方式，其典型驱动电流模型如图1所示.图中1阶段为开启阶段，由高电压供电，为喷油器快速注入峰值电流，缩短喷油器的开启时间；2阶段为拾波阶段，维持峰值附近电流值一段时间，防止由于电流突变而导致喷油器针阀意外落座，保证喷油器可靠导通；3阶段为保持阶段，此时维持较小电流即可保证电磁阀的开启状态，并防止电磁阀过热损坏；关闭阶段要求喷油器反映迅速，由于GDI电磁阀式喷油器自身工作速度高、电感量大等特点，在关断时会产生较高的感应电动势，因此需设计合理的续流回路，使线圈能量快速释放，达到快速关断停油目的[5].图1 Peak-Hold电流驱动波形Fig.1 Peak-Hold wave form of current drive1.2 可靠性与灵活性需求喷油器驱动除满足功能需求外，还需要很高的可靠性，智能化和一定的灵活性.驱动器应具备能够灵活驱动不同厂家生产的参数各异的喷油器的能力.随着喷油器的老化，其高速电磁阀的阻抗和感抗特性也会发生不同程度的变化，驱动器应该具备自适应调节能力，适应复杂的工作环境[6].2 电流控制策略为满足驱动器灵活性的需求，设计应用控制理论在程序中实现对电流的分析、处理，通过计算得出控制波形，实现驱动器的智能化控制.GDI喷油器喷油脉宽通常约2 ms左右，若实现对驱动波形的智能控制，驱动电流对算法控制周期的要求较高，需在数秒内对实时采集的电流数据进行分析处理，才能保证电流波形的可控.要求CPU处理速度快、ADC转化速率高的同时，希望算法控制效果好.虽然传统PID算法结构简单，工作可靠，鲁棒性强，经过繁琐的参数整定过程可以胜任.但不同厂家的喷油器参数各异，PID的参数不能随喷油器不断变化，便难以实现对多款GDI喷油电流的精确控制.为了充分发挥PID的优势且满足实际的控制要求，应用模糊PID算法，由于模糊PID算法不依赖于被控对象的数学模型，只需根据系统输入输出数据，参考经验知识库，就可对系统PID参数进行在线自整定[7].当喷油器参数发生改变时，仍可得到很好的控制效果.3 嵌入式系统总体设计智能驱动器的开发对系统的实时性要求较高，需要以高可靠性的硬件作为支撑，借助具有强实时性、可靠性的软件平台来完成一系列繁琐的任务.系统设计如图2所示，采用三星ARM920t架构处理器S3C2440A作为控制核心，以嵌入式Linux 操作系统作为软件平台，充分发挥其实时性、多任务性等优势.系统上电后从Nand Flash执行u-boot引导程序，初始化系统环境，设置工作频率达400，加载驱动程序，最终启动Linux内核，执行应用程序；通过SPI接口与CAN控制器MCP2515进行数据交换，实现CAN通信，方便喷油参数设置；由升压电路为喷油器提供高压，适应不同款喷油器对电压的要求；PWM调制信号由S3C2440A 产生，作用于喷油器驱动电路，控制喷油器开闭；并在喷油过程中，对喷油器电流进行实时采样，借助模糊PID算法实现电流的闭环控制.图2 驱动器结构框图Fig.2 Structure block diagram of driver4 喷油器驱动电路设计为了实现喷油器Peak&Hold驱动电流波形，本文设计了如图3所示喷油器硬件驱动方案[8-10].该方案采用高低边驱动、双电源分时控制完成基本驱动波形的合成.电路结构中，高边低压MOS管Q2、高边高压MOS管Q1分别与低边MOS 管Q3形成线圈L的半桥驱动电路.详细驱动过程如图4所示，在开启阶段，Q2关断，Q1与Q3完全导通，利用DC/DC升压电路产生的高电压，为喷油器电磁阀线圈快速充能，尽可能缩短喷油器开启时间；待电流达到峰值，进入拾波阶段，此时MOS管Q1关断，Q3完全导通，Q2则根据电流实时变化，由ECU输出的PWM调制信号控制，以完成此阶段电磁阀峰值附近电流值的保持；而后进入维持阶段，ECU会自动降低PWM的占空比，将电流维持在设定值，以降低驱动功耗又确保高速电磁阀工作于喷油状态；最后关断阶段，3个MOS管全部关断，由于喷油器为感性负载，会产生较大的感应电动势，电感反向电动势的泵升电流，将流经二极管D4给升压模块的大电容C1充电，粗略估算释能速度如式（1）所示，ILmax为Q2关断前电流值，VD3、VD4为续流二极管正向导通电压，VC1为储能电容电压.这样不仅能够提高线圈释能速度，并且能为储能电容充电，达到节能的作用，同时将D4反向电动势钳位在升压电源，保护MOS管Q3不被过高电压击穿.图3 喷油器驱动硬件架构Fig.3 Hardware architecture of injector driver图4 控制波形Fig.4 Wave form of control5 系统软件设计5.1 模糊PID控制器设计模糊PID原理如图5所示，本文利用实时采集的喷油电流值与设定值进行比较，得出误差e和ec误差变化率作为模糊控制器输入，PID三个参数的变化量作为模糊控制器输出，分别对他们进行模糊化处理，为方便计算，经过放大处理，将他们的变化范围定义为模糊集上的论域 e，ec，ΔKp，ΔKi，ΔKd={-6，6}，模糊子集定义为 e，ec，ΔKp，ΔKi，ΔKd={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，子集中元素分别表示负大，负中，负小，零，正小，正中，正大.同时根据实际喷油过程中PID控制算法3个参数的作用及之间的相互关系，利用模糊规则推理，制定PID控制器参数的模糊规则控制表，利用Mamdani直接推理法解模糊得到离线的模糊控制决策赋值表.通过查表可得精确控制量ΔKp，ΔKi，ΔKd在实验确定 PID 三个参数初始值的基础上，对PID三个参数进行在线整定，再通过增量式PID运算输出PWM信号占空比变化量，对PWM信号进行调整.图5 模糊PID控制系统Fig.5 Fuzzy-PID control system5.2 嵌入式软件设计在编写好驱动程序的基础上，开发应用层程序[11]，喷油控制流程如图6所示，通过CAN通信设定程序中喷油参数，随着喷油的开始，将ADC模块置于高速连续转换状态，根据ADC数据不断地进行模糊PID计算，得到PWM占空比整定信号，控制喷油操作.考虑到虽然使用查表方法实现模糊PID，但由于其整体计算过程相对复杂，且包含浮点型运算，占用CPU资源过多，若使用单线程编程会导致在喷油过程中，上位机实时性较差，使人误认为系统死机.故本设计采用多线程编程，将CAN通信作为子线程与主线程同时运行，提高了应用程序的运行效率.图6 喷油控制流程图Fig.6 Flow chart of injector control6 试验验证6.1 喷油驱动试验对所设计喷油器驱动进行试验测试，参数如表1所示，图7显示了喷油器线圈电压与电流关系.喷油器开启阶段，使用75高电压作用于喷油器，升压迅速，用时204，随后进入拾波阶段，采用低压12供电，经PWM信号调制使电流保持在设定值6，维持阶段电流保持在设定值3，喷油脉宽2结束后喷油器泄流迅速，只需24如图8所示.设定喷油周期10，多次喷射时驱动电流效果如图9所示.实现了Peak-Hold典型驱动电流波形并能够灵活配置.表1 喷油参数表Tab.1 Parameter of inject test项目参数值喷油周期/ms 10喷油脉宽/ms 2电流上升时间/μs 200峰值电流/A 15拾波保持时间/μs 400拾波保持电流/A 6维持电流时间/μs 1 400维持电流/A 3图7 喷油器电压与电流Fig.7 Voltage and current of injector图8 PWM信号与喷油器电流Fig.8 PWM signal and injector current图9 多次喷射PWM信号与喷油器电流Fig.9 PWM signal and injector current of multiple injection6.2 控制算法验证由于不同型号GDI高压喷油器参数各异，被控对象的数学模型存在差异，要完成对喷油器电流的精确控制，要求驱动器电流控制算法具有一定的适应能力.传统的PID算法因参数固定，难以发挥良好的控制效果，模糊PID算法可根据被控量实时误差及其变化率，不断对原始设定PID参数进行在线自整定.为体现算法快速性，在驱动波形控制过程中，于需要PWM调制的电流维持阶段的开始时刻，使喷油器电流低于标定电流一定值.控制效果如图10所示，传统PID 曲线上升缓慢，模糊PID与变积分PID曲线最初上升趋势基本一致，说明模糊PID中I参数变化趋势与变积分PID基本一致，但随后变积分PID曲线出现毛刺，说明在变积分PID算法中由于P、D参数固定，单一参数的变化可能导致某一阶段控制效果变差，从而影响整体控制效果，而模糊PID曲线上升趋势平稳，经过7～8次运算，已经基本达到控制效果.试验结果表明，模糊PID算法相对于传统PID算法及其改进后的变积分PID算法反映迅速，控制精度高.图10 控制算法比较Fig.10 Compare of control algorithm7 结论1）借助ARM9微处理器强大的数据处理能力，发挥嵌入式Linux系统的多任务性、强实时性的特点，设计可靠的喷油器驱动电路，实现了Peak-Hold电流驱动波形，并得到良好的喷油器开启、关断效果.2）针对喷油器驱动需求，本文提出的基于模糊PID控制电流的策略，通过实际喷油比较试验，得出模糊PID算法响应迅速，控制精度高，控制效果明显优于传统PID及其改进算法.并可通过上位机对喷油器驱动波形进行灵活配置，具有喷油器短路、断路检测功能.参考文献：［1］张科勋，洪木南，周明，等.柴油机电磁阀集成式升压驱动电路设计与分析［J］.上海交通大学学报，2008，42（8）：1368.［2］陈礼勇，刘二喜，郭树满，等.基于PSPICE喷油器电磁阀双电源双边驱动电路的设计与优化研究［J］.内燃机工程，2015， 36（1）：81-86.［3］龚元明，徐涛，于世涛，等.电控喷油器智能驱动模块的设计［J］.内燃机工程，2006，27（3）：18-21.［4］李克，苏万华，郭树满.高速电磁阀分时驱动电路可靠性与一致性研究［J］.内燃机工程，2011，32（2）：33-38.［5］郭树满，苏万华，刘二喜，等.基于自举电路的共轨喷油器驱动电路优化设计［J］.农业机械学报，2012，43（5）：11-15.［6］朱仲文.软硬件架构相协调的智能喷油器驱动研究［J］.内燃机工程，2015，36（2）：87.［7］姜长生，王从庆，魏海坤，等.智能控制与应用［M］.北京：科学出版社，2007.［8］胡春明，郭守昌，崔润龙，等.直喷汽油机喷油器驱动模块的开发与优化［J］.内燃机工程，2014，35（2）：83-84.［9］李建秋，王金力，宋子由，等.汽车电控执行器的充能释能过程与驱动器的电路设计［J］.汽车安全与节能学报，2013，4（1）：41-47.［10］李克，李广霞，崔国旭，等.一种智能可靠的电磁喷油器驱动单元的开发［J］.汽车工程，2013，35（1）：78.［11］David R.Programming with POSIX thread［M］.北京：中国电力出版社，2003.。
缸内直喷汽油机高压喷油器驱动电路的设计
缸内直喷汽油机高压喷油器驱动电路的设计简介：为了实现缸内直喷汽油机(GDI)喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制，对喷油器驱动电路提出更高的要求。
设计了一种GDI 发动机喷油器驱动电路，该电路由BOOST升压、高端自举驱动和电流分段控制电路等模块组成，采用双电源供电，以硬件控制方式实现三段驱动反馈电流控制，节省了软件资源。
实验表明，该电路可以有效减小喷油器的开启时间和关闭时间，满足喷油器对驱动性能的要求。
关键词：喷油器驱动电路；BOOST升压；高端自举驱动；电流分段控制缸内直喷汽油机(GDI)燃油喷射系统将燃油以喷雾形式直接送入气缸中，在缸内实现油气混合。
通过改善喷雾特性，在缸内形成理想混合气是GDI能够实现其在燃油经济性和排放特性方面优势的关健。
喷雾特性除与喷油器本身的特性有关外，还需要一个高效的喷油器驱动电路，实现对喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制。
北京航空航天大学开发了基于GDI喷油器专用驱动芯片L9707的喷油器驱动电路，但目前该芯片在国内市场上无法买到。
为此，笔者设计了一种缸内直喷汽油机喷油器驱动电路，采用运用芯片以硬件方式实现喷油器驱动所需的三段驱动电流，减少对软件资源的占用，满足GDI发动机对复杂喷射的要求。
1 驱动电路总体设计方案如图1所示，理想的喷油器驱动电流要求分为3个阶段：上升阶段(T0—T1)、拾波阶段(T1—12)和保持阶段(T2—T3)。
在上升阶段，需要一个高电压直接作用在喷油器电磁阀线圈上，加快驱动电流上升速度，以缩短喷油器开启时间；在拾波阶段，仍需提供较大保持电流，以防止电流突变导致喷油器针阀意外落座；在保持阶段，驱动电流下降到一个较小的值，保证喷油器处于打开状态且功耗降低。
喷油器驱动电路结构如图2所示，由升压电路、高端自举驱动电路、电流分段控制电路等组成，工作原理如下：发动机喷油时，ECU同时产生选缸信号和高压触发信号，其中，选缸信号通过低端驱动电路控制相应缸号的低端MOSFET导通，其脉宽决定了喷油时间；高压触发信号通过高端自举驱动电路控制高端MOSFET管M1导通，其脉宽决定了高电压通电时长。
通用发动机SIDI缸内直喷技术解析_郑诚
油压力传感器；高压燃油系统包括高 号的控制，来获得发动机控制模块 控制各喷油器初步打开，之后喷射器
压油泵、油轨压力传感器、高压油管、 （ECM）所需要的油压。停用时，进油 在 12V 电压作用下保持开启。
油轨、燃油压力传感器和喷油器。
阀在弹簧压力的作用下保持关闭。激
二、控制原理（工作模式）
高压油泵为机械式单缸设计，由 活时，高电平控制电路驱动器使电子
油泵还包含一个集成式减压 控制有以下几个模式：
6
4 1 2
阀。高压油管由不锈钢材料制
1.起动模式
7 造，连接着高压油泵和油轨。
当 ECM 检 测 到 点 火 开 关 开 启
油轨由不锈钢材料制造，向喷 时，向燃油泵控制模块提供电压并持
油器分配高压燃油，末端与燃 续 2s。收到该电压时，燃油泵控制模
油压力传感器相连。燃油压力 块使燃油箱内的燃油泵模块的搭铁
模块提供变化的电压，以维持需要的 燃油管路压力。ECM 根据发动机冷 却液温度传感器（ECT）、歧管绝对压 力传感器（MAP）、质量空气流量 传 感器（MAF） 和节气门位置传感器的 输入信号，计算空燃比。在发动机转
6 汽车维修 2014.11
汽车诊所
AUTOMOBILE MAINTENANCE
速达到预定转速之前，系统保持在起 动模式。
ecm可监测节气sidi发动机的燃油直接喷入缸内与气体混合降低了混合气温度动机冷却液温度传感器ect歧管门位置质量空气流量和歧管绝对压可以使燃烧室采用更高的压缩比从绝对压力传感器map质量空气流力的相应变化
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通用发动机 SIDI 缸内直喷技术解析
郑诚
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V型发动机缸内直喷系统的设计与仿真
V型发动机缸内直喷系统的设计与仿真随着汽车工业的发展，越来越多的汽车采用了V型发动机。
V型发动机可以提供更好的动力性能和燃油效率。
然而，为了进一步提高发动机的性能，设计一个高效的缸内直喷系统是至关重要的。
缸内直喷系统是现代汽车发动机中的一项关键技术。
它通过将燃油直接喷射到进气门之前的气缸中，实现了更高的燃油效率和更好的动力输出。
然而，缸内直喷系统的设计并不简单。
它涉及到多个关键参数的综合考虑，如喷油压力、喷油量、喷油角度等。
首先，设计一个高效的缸内直喷系统需要合理选择喷油器的位置。
喷油器的位置直接影响到燃油喷射的均匀性和喷油量的控制精度。
通常情况下，喷油器应当位于进气阀的上方，以确保喷油能够充分混合并形成良好的燃烧。
此外，为了避免喷油器与其他部件的干涉，还需要合理安置喷油器的位置。
其次，缸内直喷系统的设计还需要考虑喷油压力的控制。
喷油压力直接影响到燃油的喷雾质量和喷射速度。
高压喷油可以实现更细密的喷雾，从而提高燃烧效率和动力输出。
然而，过高的喷油压力可能会导致喷油不均匀和噪声增加。
因此，在设计缸内直喷系统时，需要进行合理的压力匹配，以平衡燃油喷射的效果和系统的稳定性。
此外，喷油系统的控制策略也是一个重要的设计考虑因素。
通过合理调整喷油时间、喷油量和喷油角度，可以实现最佳的燃烧效果。
例如，在启动发动机时，适当提高喷油量可以提供更多的起动动力，并降低排放物的生成。
而在高负荷工况下，增加喷油角度可以提高燃烧的充分性，以获得更大的动力输出。
因此，设计一个灵活可调的喷油系统控制策略是至关重要的。
最后，为了验证设计的合理性和性能，仿真是一种非常有效的方法。
通过建立缸内直喷系统的数学模型，并模拟各种工况下的燃油喷射过程，可以评估设计的效果并进行优化。
仿真可以减少试验成本和周期，并可以快速分析各种设计和参数对系统性能的影响。
因此，进行缸内直喷系统的仿真是设计过程中的必要步骤。
综上所述，V型发动机缸内直喷系统的设计与仿真是一个复杂但关键的任务。
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系统[J].电子工程师,2005,4. [3]唐恬.电报是怎样发出去的[J].现代通信,2009,10. [4]孙秀斌.几种应急通信手段现状分析及应急通信体系 发展探讨,2012,6. [5]李剑阳,赵礼,周波.发射场无线应急通信系统设计与 实现. [6]林静宜.基于DDS的多模式信号发生器的设计与实现 [J].华中科技大学,2007,6.
图3 凸轮相位传感器处理电路
如图4所示为发动机转速传感器信号和凸 轮相位传感器信号经示波器实测出的正时关系 图。转速传感器信号中的缺齿位置与1缸上止 点的相位差是固定的，在上止点前84°。当转 速信号为缺齿信号时，如果此时凸轮相位信号 电平为低电平时，则此缺齿为一缸压缩上止点 前的缺齿，如果凸轮相位信号电平为高电平 时，则此缺齿为一缸排气上止点前的缺齿，这 样结合转速传感器信号和凸轮相位传感器信号 就可以确定曲轴当前的相位。
图1 转速传感器信号处理电路
图2 处理后的转速信号
三、凸轮相位信号处理电路 凸轮相位传感器装在凸轮轴上，为霍尔 效应式传感器，转轮上感应片转过相位传感器 时，会输出一个方波信号，信号电压大小与传 感器和脉冲轮间相对速度大小无关。霍尔传感 器是一种有源磁电转换部件，传感器内部电路 的输出端为OC门(集电极开路输出)，输出为电 平信号，必须在输出端与电源之间接上拉电阻 才有正常信号输出。尽管传感器内部设施密特 电路，其输出为矩形波，无需对其进行整形， 但由于在发动机运行过程中，受点火系统干 扰，信号中可能会混有幅值较高的尖脉冲干扰 信号，为此，处理电路(如图3所示)中加入滤 波电路和钳位电路，用来抑制噪声和保护单片 机系统。
钟～300码/分钟、载波频率250kHz～30MHz连 续可调，与传统的电键报发报方式相比，使用 主控计算机根据报速计算点与划时间的发报方 法快速、准确，报文声音清脆，点划均匀、正 规、速度平稳，电码信号更加容易听辨，提高 了设计的靠性，具有较强的实践意义。
参考文献 [1]杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电技术与应用[J].北 京:北京理工大学出版社,2010,4. [2]郝红丽,刘文予.基于DirectXSDK的莫尔斯自动发报
图4 转速信号与凸轮信号的正时关系
四、模拟信号接口电路 冷却水温信号(WAT)、进气温度(MAT)、油 轨压力信号(RPS)、节气门开度(TPS)、进气流 量(MAF)、进气翻板位置(SBP)等信号都是0-5V 的模拟信号，对它们的处理原理上相同，以油
轨压力和节气门开度为例，电路图如图5和图6 所示。先经过信号电压钳位，然后经过电压跟 随器射随处理后送到单片机的ATD口。水温传 感器(WAT)信号也是0-5V，但在给其供电的＋ 5V电源电压线路上需串联一个分压电阻后将电 压加到水温传感器内的热敏电阻上。水温传感 器输出信号同样经过电压跟随器处理后可直接 送到单片机ATD口。
作者简介：赵得娟（1989—），女，山东日照人，研 究方向：汽车运用工程。
Hale Waihona Puke 在某型侦收系统上对本设计进行了测试： 接收频率20MHz，可以接侦听到的两遍内容 为“滴答(a)答滴滴滴(b)答滴答滴(c)答滴滴 (d)”的信号，“滴”(点)、“答”(划)声音 清晰可辨，报文内容可以准确识别。
6.结论 本文使用现场可编程门阵列(FPGA)进行 CW信号设计，采用纯数字化架构在FPGA内部建 立了完整的CW信号发送机制，并在硬件平台 上进行了设计验证，在保证CW信号精度的前提 下，实现了其技术要求，可满足报速10码/分
作者简介：刘魁魁（1985—），男，山东邹城人，中 国电子科技集团公司第41研究所工程师。
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缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
作者： 作者单位： 刊名：
赵得娟 德州学院汽车工程学院
电子世界
英文刊名： 年，卷(期)：
Electronics World 2014(2)
本文链接：/Periodical_dzsj201402108.aspx
图5 轨压传感器信号处理电路
图6 节气门开度信号处理电路
五、结论 发动机电控系统的开发是一项庞大而复杂 的工作，需要依靠先进的软硬件开发系统、经 过大量的硬件测试试验、软件调试和大量的发 动机标定试验才能完成，GDI发动机电控系统 的开发更是如此。本章介绍了信号处理电路模 块(曲轴转速信号的处理、凸轮相位信号的处 理，以及各模拟信号的处理)的电路设计，对 电控系统的开发具有一定的参考价值。
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设计应用
缸内直喷发动机传感器处理电路模块的设计
德州学院汽车工程学院 赵得娟
【摘要】针对电控缸内直喷发动机（GDI）的特点开发，分析了GDI发动机电控系统的工作原理，设计了直喷发动机电控单元的硬件系统，研究中采用模块化设计思想。 【关键词】缸内直喷；电控系统；硬件模块
一、引言 随着电子控制技术的发展和广泛应用以 及排放法规的日益严格，汽油缸内直喷技术得 到了快速的发展。GDI研究开发中还面临许多 问题：因为空燃比不在当量比附近，而且GDI 的供油系统比PFI复杂得多，且采用高压共轨 汽油喷射和涡流雾化喷嘴，成本大大高于PFI 系统；在要求的范围控制混合气分层燃烧较困 难。在开发国产GDI发动机的同时，其电控系 统的研究开发也要同步跟进，也是其发展的必 由之路。 电控系统中所用到的传感器主要有：曲轴 转速传感器、节气门位置传感器、油轨压力传 感器、凸轮相位传感器、冷却水温传感器、氧 传感器和进气翻板位置传感器等。其中，转速 传感器和凸轮相位传感器输出信号经处理后得 到的是数字量。 二、转速传感器信号处理电路 转速传感器内含一永久磁体和一感应线 圈。装于曲轴上的靶轮齿圈均匀分布有60-62 个齿，当曲轴靶轮转过曲轴位置传感器时，随 着齿顶和齿底距离传感器位置的变化，使得磁 场发生变化，在线圈中感应出一交流电压，其 频率和幅值随发动机转速变化而变化。如图1 所示的转速信号处理电路。该电路采用了低 通滤波、比较、去耦等措施。用电压比较器 LM339将正弦波整形至矩形脉冲；用光电耦合 器TLP521-2将模拟端和数字端隔开，起抗干扰 作用；光电耦合器TLP521-2输出的信号经4049 集成反向器进一步整形和平稳后输入到单片机 IOC0通道(PT0引脚)。 该转速信号处理电路能够较好地处理转速 信号，单片机采集转速信号时能保证没有丢齿 现象的发生。转速信号处理完后的波形如图2 所示。