柴油機(jī)電控技術(shù)實(shí)用教程

前言

　　我在大學(xué)里學(xué)的專業(yè)課程是柴油機(jī)設(shè)計(jì)制造。20世紀(jì)80年代，我在一所部隊(duì)院校執(zhí)教，講授《柴油機(jī)原理》和《柴油機(jī)結(jié)構(gòu)》課程，并參與指導(dǎo)一些課程實(shí)踐活動(dòng)。這些本職工作和與之相關(guān)的學(xué)習(xí)過程使我逐漸成為這方面的專業(yè)人員。我不僅對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理有了一定的了解，也知道了限制柴油機(jī)性能提高的各種因素。后來由于工作需要，我開始參加與計(jì)算機(jī)技術(shù)有關(guān)的教和科研工作，從中了解了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，并學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件。結(jié)合我掌握的兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)，我開始使用計(jì)算機(jī)來控制柴油機(jī)運(yùn)行。最后我知道限制柴油機(jī)性能提高的各種因素都能夠通過這種技術(shù)手段克服或改善。我堅(jiān)信，將來柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)走到我想象中的那一步：每一臺(tái)柴油機(jī)都配有一個(gè)計(jì)算機(jī)芯片構(gòu)成的控制器，柴油機(jī)的所有動(dòng)作，進(jìn)氣、排氣、供油、調(diào)速等，都由這個(gè)控制器來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制。我還構(gòu)思了供油系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等各部分為滿足電控技術(shù)要求所必須進(jìn)行的改進(jìn)，選擇了可供控制試驗(yàn)的微處理器，編制了控制流程?！　?002年，我從部隊(duì)退役，進(jìn)入一家大型電子企業(yè)的汽車電子工程部，在汽車電子專家張育華博士的指導(dǎo)下從事車用Ecu的軟件設(shè)計(jì)。張育華博士是國(guó)內(nèi)最早開展內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)研發(fā)的專家之一。他在’ECU部件產(chǎn)業(yè)化方面做了扎實(shí)的工作，具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水準(zhǔn)。在那時(shí)，車用內(nèi)燃機(jī)電子控制技術(shù)幾乎完全像我預(yù)想的那樣在幾個(gè)工業(yè)先進(jìn)國(guó)家發(fā)展起來了，但這種發(fā)展對(duì)工業(yè)制造技術(shù)的高水準(zhǔn)要求卻超出了我的想象。國(guó)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展不盡如人意，整個(gè)內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)幾乎完全控制在國(guó)外廠商的手中，國(guó)內(nèi)汽車制造業(yè)對(duì)此多有非議。這也反映出了國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)與工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的實(shí)際差距?！　?005年，我進(jìn)入一家柴油機(jī)制造企業(yè)從事國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)柴油機(jī)研發(fā)工作。我注意到近年來國(guó)內(nèi)柴油機(jī)電控技術(shù)正在開始進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)并快速地改變著柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)形象，從這種情況可以預(yù)見到這一技術(shù)對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)未來的重要影響。我認(rèn)為，國(guó)內(nèi)的制造企業(yè)如果想跟上柴油機(jī)應(yīng)用電控技術(shù)這一潮流，必須掌握其中的核心技術(shù)。對(duì)于柴油機(jī)制造商而言，目前最需要的是獲得兩方面的技術(shù)支持：一是電控燃油系統(tǒng)執(zhí)行器；二是EClJ技術(shù)。在這兩個(gè)技術(shù)條件的支持下，必須掌握自主的柴油機(jī)控制源碼，這是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自主化的關(guān)鍵?！　≡趨⑴c內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)研發(fā)的工作中，曾經(jīng)有一些研究生和技術(shù)人員與我商討應(yīng)該如何編寫內(nèi)燃機(jī)的控制程序，我們針對(duì)一些具體的技術(shù)問題進(jìn)行了深入的討論和研究。當(dāng)時(shí)我們都沒有見過有關(guān)這一工作的系統(tǒng)資料。因此，我覺得應(yīng)有一本專著對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)、電控系統(tǒng)以及對(duì)編寫內(nèi)燃機(jī)控制程序的方法和相關(guān)的技術(shù)問題做系統(tǒng)的介紹和討論，這可以使更多的專業(yè)人員加入到這項(xiàng)工作中來，并為柴油機(jī)專業(yè)的技術(shù)人員、大學(xué)生和研究生提供入門的參考。

內(nèi)容概要

　　《柴油機(jī)電控技術(shù)實(shí)用教程》包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是較為系統(tǒng)地、全面地介紹了柴油機(jī)電控技術(shù)的基本內(nèi)容；二是針對(duì)電控柴油機(jī)的實(shí)際控制需求，對(duì)編制柴油機(jī)控制程序的基礎(chǔ)條件、工作步驟、實(shí)現(xiàn)方法和工程應(yīng)用等問題進(jìn)行了細(xì)致和深入的討論，并給出了針對(duì)電控高壓共軌、電控單體泵和電控分配泵柴油機(jī)模型的控制源代碼例程?！　　恫裼蜋C(jī)電控技術(shù)實(shí)用教程》可供從事柴油機(jī)工程工作的專業(yè)技術(shù)人員、高等院校內(nèi)燃機(jī)工程專業(yè)的教師、研究生和本科生用于系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握柴油機(jī)電控技術(shù)；也可供從事柴油機(jī)電控技術(shù)丁作的其他專業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

自序引論第一章 概論第一節(jié) 柴油機(jī)電控化技術(shù)發(fā)展概述一、柴油機(jī)電控化技術(shù)的發(fā)展歷程二、國(guó)內(nèi)柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀三、國(guó)內(nèi)柴油機(jī)電控技術(shù)發(fā)展中的主要問題四、國(guó)內(nèi)柴油機(jī)電控技術(shù)展望第二節(jié) 柴油機(jī)電控技術(shù)簡(jiǎn)介一、電子控制技術(shù)二、柴油機(jī)電控系統(tǒng)的構(gòu)成三、技術(shù)配套系統(tǒng)第三節(jié) 如何學(xué)習(xí)本書第二章 傳感器第一節(jié) 溫度和壓力傳感器一、冷卻液溫度傳感器二、進(jìn)氣溫度和壓力傳感器三、燃油溫度傳感器四、潤(rùn)滑油溫度傳感器五、排氣溫度傳感器六、環(huán)境氣溫傳感器七、潤(rùn)滑油壓力傳感器八、燃燒壓力傳感器第二節(jié) 位移傳感器一、分配泵滑套位置傳感器二、廢氣再循環(huán)閥開度傳感器三、噴油器針閥升程傳感器第三節(jié) 空氣流量傳感器一、熱線式空氣流量傳感器二、熱膜式空氣流量傳感器第四節(jié) 角度傳感器一、曲軸角位移傳感器二、凸輪軸角位移傳感器三、加速踏板角位移傳感器第五節(jié) 開關(guān)量發(fā)生器一、扳動(dòng)式開關(guān)二、外部開關(guān)量發(fā)生器第三章 執(zhí)行器第一節(jié) 電控高壓共軌燃油系統(tǒng)一、工作原理二、國(guó)外電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的發(fā)展情況三、國(guó)內(nèi)電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的發(fā)展四、電控高壓共軌系統(tǒng)應(yīng)用前景展望五、電控高壓共軌系統(tǒng)的性能試驗(yàn)第二節(jié) 電控單體泵燃油系統(tǒng)一、基本原理二、電控單體泵測(cè)試試驗(yàn)三、國(guó)內(nèi)電控單體泵燃油系統(tǒng)近年來的發(fā)展四、單體泵系統(tǒng)的基本配置第三節(jié) 電控分配泵燃油系統(tǒng)一、基本原理和產(chǎn)品代表二、電控分配泵系統(tǒng)的測(cè)試試驗(yàn)三、電控分配泵系統(tǒng)的操作和控制第四節(jié) 柴油機(jī)上的其他主要電控執(zhí)行設(shè)備一、廢氣再循環(huán)閥二、可調(diào)渦輪增壓器三、其他執(zhí)行器第五節(jié) 柴油機(jī)電控系統(tǒng)執(zhí)行器的關(guān)鍵技術(shù)第四章 控制器第一節(jié) 電控單元（ECU）一、概述二、ECU的邏輯結(jié)構(gòu)三、ECU對(duì)高速電磁閥的驅(qū)動(dòng)四、ECU的電特性和環(huán)境特性第二節(jié) ECU的核心部件——單片計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介一、單片機(jī)的由來與發(fā)展．二、單片機(jī)內(nèi)部的典型邏輯結(jié)構(gòu)三、ECU內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用的基本技術(shù)要素四、單片機(jī)與ECU第三節(jié) 開放式ECU技術(shù)理念和通用電控單元開發(fā)平臺(tái)(UECU)一、開放式ECU技術(shù)理念二、通用電控單元開發(fā)平臺(tái)(UECU)三、目前市場(chǎng)上幾款較成熟的UECU比較第四節(jié) 電控單元的軟件體系一、ECU的軟件體系二、ECU的基礎(chǔ)軟件三、ECU的診斷軟件四、ECU的控制軟件五、ECU的調(diào)試與標(biāo)定軟件系統(tǒng)第五節(jié) 國(guó)內(nèi)幾款較成熟的電控單元簡(jiǎn)介一、國(guó)內(nèi)ECU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展二、成都威特研發(fā)的ECU產(chǎn)品三、鎮(zhèn)江恒馳科技有限公司的ECU產(chǎn)品四、其他國(guó)內(nèi)企業(yè)的ECU部件研發(fā)第五章 柴油機(jī)控制軟件綜述第一節(jié) ECU軟件框架和控制軟件一、ECU軟件的框架構(gòu)成二、ECU軟件的運(yùn)行機(jī)理說明三、控制軟件的主要變量及相關(guān)因素四、控制軟件所需要的基礎(chǔ)軟件資源五、控制軟件的功能函數(shù)六、控制軟件的程序結(jié)構(gòu)七、上電和關(guān)電第二節(jié) 實(shí)時(shí)中斷服務(wù)模塊一、實(shí)時(shí)中斷服務(wù)模塊RTI的主要功能二、時(shí)鐘模塊三、定時(shí)執(zhí)行模塊第三節(jié) 中斷服務(wù)體系一、曲軸信號(hào)中斷二、凸輪軸信號(hào)中斷三、供油輸出驅(qū)動(dòng)的中斷控制第四節(jié) 任務(wù)調(diào)度機(jī)制一、任務(wù)調(diào)度方式二、任務(wù)調(diào)度機(jī)制的算法表達(dá)三、任務(wù)調(diào)度機(jī)制的發(fā)展第五節(jié) 柴油機(jī)的控制策略一、控制策略的含義二、控制策略的實(shí)施方法三、電控柴油機(jī)常用控制策略四、控制策略的細(xì)化和拓展第六節(jié) 脈譜的處理方法和查找功能一、脈譜的形式二、脈譜的數(shù)據(jù)描述三、常用脈譜及其定義、標(biāo)定和調(diào)試四、脈譜的查找方式五、常用脈譜數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)六、脈譜的查找函數(shù)第六章 信號(hào)的輸入第一節(jié) 曲軸和凸輪軸信號(hào)一、曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)二、凸輪軸轉(zhuǎn)角信號(hào)三、其他IC類輸入第二節(jié) 模擬信號(hào)輸入和處理第三節(jié) 開關(guān)類信號(hào)輸入和處理第四節(jié) 執(zhí)行輸入動(dòng)作的時(shí)機(jī)設(shè)置一、定時(shí)設(shè)置二、定位設(shè)置三、混合設(shè)置方式第七章 輸入信號(hào)的處理第一節(jié) 曲軸和凸輪軸角位移信號(hào)處理一、曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)角脈沖信號(hào)的時(shí)序二、凸輪軸轉(zhuǎn)角脈沖信號(hào)的輸入處理三、曲軸脈沖信號(hào)的輸入處理第二節(jié) 模擬量輸入后的處理一、輸入的模擬量二、模擬量輸入的軟件濾波函數(shù)三、模擬量的進(jìn)一步處理第三節(jié) 開關(guān)量輸入的處理一、對(duì)機(jī)械電開關(guān)輸入的消顫二、開關(guān)量的輸入函數(shù)第八章 輸出控制和驅(qū)動(dòng)函數(shù)第一節(jié) 電控油泵和噴油器驅(qū)動(dòng)函數(shù)一、驅(qū)動(dòng)電控單體泵系統(tǒng)的高速電磁閥二、驅(qū)動(dòng)電控共軌系統(tǒng)噴油器三、驅(qū)動(dòng)電控分配泵的油量控制滑套第二節(jié) 脈寬驅(qū)動(dòng)函數(shù)一、脈寬驅(qū)動(dòng)的概念二、脈寬驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)三、脈寬驅(qū)動(dòng)的實(shí)例一控制EGR閥第三節(jié) 開關(guān)控制一、開關(guān)驅(qū)動(dòng)的概念二、開關(guān)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)三、開關(guān)驅(qū)動(dòng)的實(shí)例四、信號(hào)燈的控制第九章 基本控制處理功能第一節(jié) 轉(zhuǎn)速的計(jì)算一、瞬態(tài)轉(zhuǎn)速及離散化處理二、平均轉(zhuǎn)速三、依托曲軸信號(hào)的轉(zhuǎn)速計(jì)算四、依托凸輪軸信號(hào)的轉(zhuǎn)速計(jì)算第二節(jié) 每次供油量的實(shí)現(xiàn)一、共軌系統(tǒng)每次供油量二、電控單體泵系統(tǒng)每次供油量三、電控分配泵系統(tǒng)每次供油量四、燃油溫度補(bǔ)償五、每次供油量不均衡現(xiàn)象的校正六、電源電壓因素的處理七、停缸運(yùn)行控制第三節(jié) 供油提前角的確定和供油時(shí)機(jī)控制一、電控高壓共軌和單體泵系統(tǒng)的供油提前角計(jì)算二、供油提前角的計(jì)算時(shí)機(jī)和供油的執(zhí)行三、電控分配泵系統(tǒng)的供油提前角控制四、高壓共軌系統(tǒng)多次噴射五、利用凸輪軸信號(hào)實(shí)現(xiàn)供油提前角計(jì)算第四節(jié) 角加速度的計(jì)算和運(yùn)用一、角加速度在運(yùn)動(dòng)控制中的意義二、角加速度的離散化計(jì)算三、角加速度的應(yīng)用實(shí)例第五節(jié) PID控制在電控柴油機(jī)中的應(yīng)用一、PID控制的原理二、PID參數(shù)的整定三、PID控制在電控柴油機(jī)中的主要應(yīng)用第六節(jié) 共軌系統(tǒng)軌壓的控制一、目標(biāo)軌壓脈譜二、目標(biāo)軌壓的PID控制三、軌壓PID控制函數(shù)和任務(wù)第七節(jié) 用PID方法控制電控分配泵滑套位置一、實(shí)現(xiàn)滑套位置PID控制過程的要素二、滑套位置PID控制函數(shù)和任務(wù)第十章 柴油機(jī)控制策略的實(shí)現(xiàn)第一節(jié) 總體策略框架的實(shí)現(xiàn)一、控制策略的工況劃分二、主體控制流程三、CMPT任務(wù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)四、控制策略的調(diào)用時(shí)機(jī)第二節(jié) 停止工況一、進(jìn)入停止工況二、由停止工況轉(zhuǎn)出三、停止工況的處理函數(shù)第三節(jié) 起動(dòng)工況一、進(jìn)人起動(dòng)工況二、由起動(dòng)工況轉(zhuǎn)出三、起動(dòng)工況的控制策略四、起動(dòng)工況的控制脈譜五、起動(dòng)工況的處理函數(shù)第四節(jié) 怠速工況一、進(jìn)入怠速工況二、由怠速工況轉(zhuǎn)出三、怠速工況的控制策略四、怠速工況的控制脈譜五、怠速工況的處理函數(shù)第五節(jié) 常規(guī)工況一、進(jìn)入常規(guī)工況二、由常規(guī)工況轉(zhuǎn)出三、常規(guī)工況的控制策略四、常規(guī)工況的控制脈譜五、常規(guī)工況的處理函數(shù)第六節(jié) 限速工況一、進(jìn)入限速工況二、由限速工況轉(zhuǎn)出三、限速工況的控制策略四、限速工況的控制脈譜五、限速工況的處理函數(shù)第七節(jié) 超速工況第八節(jié) 控制工況的擴(kuò)展一、急加速工況二、急減速工況三、車速限制工況四、按檔位區(qū)分的工況第十一章 電控柴油機(jī)的調(diào)試與標(biāo)定第一節(jié) 外界與ECU的通信一、ECU的數(shù)據(jù)通信二、CAN總線通信技術(shù)三、實(shí)時(shí)通信功能CommunFun四、調(diào)試與標(biāo)定軟件系統(tǒng)的概念五、上位機(jī)指令伺服系統(tǒng)第二節(jié) 調(diào)試與標(biāo)定軟件系統(tǒng)一、獨(dú)立數(shù)據(jù)顯示二、獨(dú)立數(shù)據(jù)修訂三、數(shù)據(jù)的圖形顯示四、脈譜的顯示與標(biāo)定五、診斷功能第三節(jié) 國(guó)內(nèi)幾種調(diào)試與標(biāo)定軟件系統(tǒng)的典型實(shí)例一、EMCS1．08系統(tǒng)功能和操作簡(jiǎn)介二、HT．Unk系統(tǒng)功能和操作簡(jiǎn)介三、其他系統(tǒng)簡(jiǎn)介四、調(diào)試與標(biāo)定軟件系統(tǒng)的發(fā)展與完善第四節(jié) ECLI模擬調(diào)試環(huán)境一、對(duì)模擬調(diào)試環(huán)境的要求二、實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)試環(huán)境的方法三、兩種電控柴油機(jī)信號(hào)模擬系統(tǒng)四、使用柴油機(jī)信號(hào)模擬系統(tǒng)檢驗(yàn)功能第五節(jié) 電控燃油系統(tǒng)的泵臺(tái)試驗(yàn)一、電控燃油系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)二、電控燃油系統(tǒng)泵臺(tái)試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)三、泵臺(tái)試驗(yàn)的實(shí)際步驟第六節(jié) 調(diào)試與標(biāo)定的準(zhǔn)備一、對(duì)電控柴油機(jī)測(cè)試臺(tái)架的要求二、電控柴油機(jī)系統(tǒng)安裝三、上位機(jī)的配置及軟件系統(tǒng)安裝四、起動(dòng)試驗(yàn)前的檢查第十二章 柴油機(jī)臺(tái)架標(biāo)定的一般步驟第十三章 電控共軌柴油機(jī)控制程序第十四章 電控單體泵和電控分配泵柴油機(jī)控制程序附錄　關(guān)于EDBMECU基礎(chǔ)功能的說明參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第二章　傳感器　　傳感器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要素，對(duì)于柴油機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)然也是這樣。傳感器的基本功能是將外界的物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)以輸入控制器。對(duì)于柴油機(jī)控制來說，針對(duì)不同的工況狀態(tài)，會(huì)有不同的適用控制策略。要實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的完美控制，必須先讓控制系統(tǒng)掌握涉及基本工況描述的參數(shù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有通過各種傳感器提供的原始數(shù)據(jù)和根據(jù)這些原始數(shù)據(jù)的處理生成的一些二次數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)和二次數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)不同控制目標(biāo)的依據(jù)。所以，由傳感器提供必要的數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)控制的先決條件。在本書中不對(duì)各類傳感器的內(nèi)在物理性能原理做深入詳細(xì)地描述，如果讀者希望了解相關(guān)內(nèi)容可參閱更為專門化的書籍。本書僅僅從基本性能方面介紹實(shí)際在柴油機(jī)電控系統(tǒng)中使用的傳感器，這樣已經(jīng)能夠滿足了解掌握柴油機(jī)電控系統(tǒng)的需求?！　?duì)于各類壓力、溫度、位移等傳感器，都存在傳感器輸出電壓值與受測(cè)物理量的相對(duì)應(yīng)關(guān)系。有的傳感器這種關(guān)系呈簡(jiǎn)單的線性特征，但也有的會(huì)表現(xiàn)出較復(fù)雜的非線性量值關(guān)系。表2—1是某型冷卻液溫度傳感器的性能表?！　?duì)應(yīng)表2.1的性能曲線如圖2—1所示。溫度傳感器的性能曲線是非線性的，也不適于用解析式描述?？梢酝ㄟ^對(duì)傳感器的試驗(yàn)，先制作有一定溫度間隔密度的數(shù)據(jù)表格。在使用時(shí)，對(duì)于兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)之間的溫度對(duì)應(yīng)的電阻值，則采用線性插值的方式獲得。實(shí)用中的多種非線性的傳感器，一般都采用類似上述的方法根據(jù)傳感器特性表和信號(hào)值來實(shí)現(xiàn)測(cè)量?！　?.脈譜表　　由上述可知，在信號(hào)數(shù)據(jù)處理過程中需要如表2.1中的數(shù)據(jù)。此類表格數(shù)據(jù)在電控柴油機(jī)控制過程中需要許多種，常見的有一維表格和二維表格。在英文中將這些表格稱之為MAP。我們習(xí)慣上用一個(gè)含義貼切的音譯“脈譜”來表述它。

編輯推薦

　　本書以作者本人的工作實(shí)踐為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)內(nèi)近年來柴油機(jī)電控發(fā)展的實(shí)際情況，系統(tǒng)、全面地講解了柴油機(jī)電控技術(shù)內(nèi)容。并介紹了國(guó)內(nèi)主要的柴油機(jī)電控技術(shù)產(chǎn)品。本書在建立并介紹柴油機(jī)電控技術(shù)體系和針對(duì)具體的電控柴油機(jī)實(shí)例給出用C語言表述的控制源程序這兩方面都做出了有益的嘗試。

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