毕业设计（论文）-微机控制式捷达SDI（1.9L）电控柴油喷射系统测控试验台电路设计（全套图纸） .doc

微机控制式捷达sdi（1.9l）电控柴油喷射系统测控试验台电路设计 前 言 21世纪是绿色柴油机的时代，传统的燃油系统已经不能适应柴油机技术发展的需要，柴油机电控系统是必然之选。到目前为止，世界上已经有许多发达国家已经研究并产生了很多功能各异的柴油机电控系统。柴油机电子控制的内容已经由当初的燃油喷射系统单一控制，逐步发展到了柴油机各个系统控制，如可变气门驱动系统、可变进气涡轮控制系统等。21世纪柴油机电子控制技术将进入发展的鼎盛时期。目前我国生产的捷达、宝来、和奥迪a6轿车等已经采用了柴油机电控技术，其中很多技术处于世界先进水平，如共轨高压喷射技术、泵喷嘴技术等。 正因为电控柴油喷射技术有了如此大的发展，我们才更应该再认真的学习一下电控柴油喷射系统的一些知识，本论文就是以捷达汽车为例，设计了捷达汽车的电控柴油喷射系统测控试验台，这种设备采用微机控制，分为试验台主体部分，控制柜和显示板三部分，通过对信号的采集、控制和显示，可以使我们更好的了解电控柴油喷射系统的性能。这种试验台的最主要优点是微机控制，这不仅可以使我们进行远程控制，而且还节省了成本，并减小了电控喷射系统试验台的体积，观察检测方便，实用性强，优化教学，操作方便，可靠性高。当然，由于时间仓促，不可避免的还有许多缺点和不足，也请各位老师给与批评和指正！全套cad图纸，联系153893706第一章 电控柴油喷射系统概述与现代汽车汽油机电控技术的发展背景一样，即面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题，现代汽车柴油机不得不采用和发展电子控制系统，以便保持汽车柴油机的可持续发展，更充分发挥柴油机固有的优点(低油耗和低co2排放)。在保持柴油机卓越的燃油经济性的同时，要想满足越来越严格的排放法规，除了降低润滑油消耗、优化涡轮增压技术和使用先进的废气后处理系统外，最主要还需进一步改善柴油机的燃烧过程。而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键环节，利用微机电控技术改进燃烧过程应用了很多新技术，有的新技术虽然与电控技术没有直接的关联，但由于改善了整机性能，仍然与电控技术有间接的联系。1.1 概述1.1.1 国外电控柴油喷射系统发展的动态和趋势 电控柴油喷射系统有二大类，一类是位置控制，一类是时间控制。从发展的顺序上讲，首先发展的是位置控制系统。因此.日本人称它为第一代电控系统，而把时间控制系统称为第二代。位置控制系统的特点是不仅保留了传统的泵一管一嘴系统，而且还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上控制斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置予以电子控制。 （一）卡特彼勒heut公共轨道系统 heut(hydraulicallyactuated， electronically con-trolled u nit njection系统山5部分组成：液压制动整体式喷油器；柴油泵；轨道压力控制阀；电子控制组件(ecm ) ；机油泵。该系统的主要特性为时基喷油和喷油压力控制。这种电子与液压技术的结合使得燃油系统的工作不受发动机转速的制约，并可在各种发动机工况下保持较高而且稳定的喷油压力.heui系统的喷油压力.日前可达150 mpa。该系统还具有喷油比率成形功能。即可对初始供油期、着火延迟期及主喷油期的供油量进行优化控制。改善放热率并有助于实现低排放和低噪声。（二）日本电装公司ecd- u2蓄压共轨系统 控制喷射压力的方法有两种，一种是对喷射压力直接控制；另一种是结合控制喷油速率的间接控制。在共轨式电控喷射系统中，通过调节共轨中的高压控制油的压力可以对喷射压力实现直接控制。在日木电装公司研制的高压共轨式电控喷射系统ecd - u2中，共轨压力可以通过反馈控制保持在预定值，而共轨压力预定值可以根据发动机的工作负荷和转速进行调节。共轨中的燃油直接进入喷油嘴，这样调节共轨压力可直接控制燃油的喷射压力。所以该共轨式电控喷射系统对喷射压力的控制具有较大的灵活性，可以依照不同的工况要求喷射压力的柔性控制。（三）电控蓄压式喷油系统 电控蓄压式喷油系统，由供油系统、电控喷油器、电子控制器ecd和传感器等部分组成。供油系统是该装置的供油压力源。电控压力调节器采用闭环控制，以保证供油压力的精度。油泵向系统连续供油，而控制器根据柴油机工况的要求，向电控压力调节器发出指令要求不同的供油压力。电子调节器则控制旁通油量，并根据压力传感器的反馈信号来调节供油压力，以满足要求。因此电控压力调节器控制和决定了喷油器每循环的喷油量，这样就电控了喷油器供油油压和油量。 日木三菱公司日前正积极开发研制蓄压器式泵喷嘴燃油喷射系统。该蓄压式喷油系统为全液压无机械凸轮执行机构设计，从而使喷油特性完全不受发动机工作转速的影响，并可以在整个发动机工作转速和负荷范围内实现喷油和燃烧特性的优化匹配。其最高喷射压力可达100 mpa。1.1.2 国内柴油喷射电控系统的发展中国的传统柴油柴油喷射在电控技术上与国外差距较大， 在电控技术方面几乎处于空白状态在一个很长的时期， 中国的车用柴油机行业很难接近世界一流的电喷技术， 某些国外公司在这方面曾设定了很高的门坎。国内车用柴油机行业已有这样的共识， 国i时增压技术时代， 国 ii是中冷技术时代， 国 iii则是电喷技术时代国iii排放法规实施时期的临近正促使国内车用柴油机行业加速产品电控化的开发进程， 各主要企业都已推出或将要推出配备电喷技术的柴油机产品，因为对电喷技术的选择则取决与柴油机产品本身有关的一些因素。我国对现代柴油柴油喷射电控技术的研究和开发尚处于起步阶段，目前还主要集中在对柴油机电控喷射系统的研究与开发上。但随着社会经济的发展，对环保的要求越来越高，柴油柴油喷射电控系统的研究和相应产品的开发必将成为我国汽车柴油机技术领域中的一个热点，这将大大促进我国汽车柴油机产品的更新换代，为在未来不长的时期里参与国际竞争奠定坚实的基础。柴油机电控技术的发展始于70年代，目前发达国家已从实验开发阶段进入产品推广阶段，美、英、日、德等国均已有较成熟的柴油机电控产品投入市场。电子技术的发展，已使柴油机从传统的机械产品发展为机电一体化技术密集型产品，随着我国柴油机经济性和排放指标的日益严格要求，电控技术也将在我国柴油机产品中有选择地得到应用，其中最主要、最基本的发展方向是对柴油机的喷油系统进行电子控制。 a)转速控制 采用电子调速器代替机械式调速器，只要通过更换软件即可轻易变动其调速特性，也能轻易地在全程式和二极式之间转换。由于电子调速器中没有飞球等零件，因而对机械振动的敏感性比机械式调速器小得多。 b)各转速下最大喷油量的控制 电子控制装置可以通过各种传感器把柴油机的进气压力和温度、冷却水压力和温度、润滑油压力和温度、涡轮增压器的出口压力和流量等运转参数转变为电信号，输入电控装置后，就可以根据柴油机的运行工况，控制各转速下的最大供油量。c)喷油定时的电子控制 传统的喷油提前角自动调节器都是机械离心式的，通过飞块旋转时离心力与弹簧力之间的平衡，使喷油提前角随转速而改变。这种喷油定时控制函数只有转速一个自变量，这样一种控制函数很难跟柴油机喷油提前角与转速之间最优化函数关系相一致，而且，一个转速下的最佳喷油提前角还与柴油机的负荷有关。采用电子控制的喷油定时装置，可以使这两个间题同时得到解决。1.2 柴油机电控喷油系统的组成和分类1.2.1 柴油机电控喷油系统的组成柴油机电控系统由传感器、执行器和发动机电控单元（ecu）组成。传感器检测出发动机或喷油泵本身的运行状态；发动机电控单元（ecu）根据各个传感器的信息，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间；执行器根据计算机的命令，准确控制喷油量和喷油时间。下面以日本电器公司ecd-u2系统为例，介绍一下柴油机的燃料电控喷射系统。ecd-u2系统已于1995年用于日本日野公司j系统轿车上，同时日本三菱、五十铃、日产等公司的多种车型上也有应用。 一、柴油机燃料电控喷射系统的组成图1 柴油机电控喷射系统的组成该系统（如图1所示）主要有喷油泵、喷油器、公共油槽、ecu及转速、曲轴转角位置等传感器等。此系统通过各传感器检测出的发动机不同工况的转速、油门、水温等信号，由ecu来决定燃油的喷油量、喷油时刻、喷油压力，使发动机运行最佳；并且ecu不断进行自我检测。如果发现有任何异常，就会发出警告信号提醒驾驶员，同时ecu具有自我保护程序，能自动地停机或使发动机进入安全的作业模式运行。1.2.2 柴油机电控喷油系统的分类1、按控制方式分研究从20世纪70年代开始，已经经历了三代。第一代电控喷油系统是位置控制式。即传统的喷油泵-高压油管 喷油最系统，还保留了喷油泵中的齿条、齿圈、滑套、柱塞 上空有螺旋槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置，由原来的机械调速器 控制改为电子控制，使控制精度和响应速度得以提高。第二代电控喷油系统是时间控制。时间控制是指用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。时间控制式可以是保留原来的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统，也可以采用新型的产生高压的燃油系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射，喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭时间的长短。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。因此，时间控制室 既可实现喷油量控制又u可实现喷油定时的控制。时间控制式电控喷油系统中，喷油泵仍采取传统直列泵、单体泵、分配泵供油的原理，即通过由柴油机曲轴驱动的喷油泵凸轮轴，使柱塞压缩燃油，从而产生高压脉冲，这一脉冲以压力波的形成传至喷油嘴，并顶开针阀。柱塞只承担供油加压的功能，供油量、供油时刻则由高速电磁阀单独完成。因此供油加压与供油调节在结构上就相互独立。传统的喷油泵结构得以简化，强度得以提高，而且传统喷油泵中的齿圈、滑套、柱塞上的斜槽、提前器、齿杆等全部取消。电控分配泵上采用时间控制式的有：日本丰田ecd-2型，电控公司ecd-v3型等；电控灯喷嘴上采用时间控制式的有：德国robert bosch公司研制的电控泵喷嘴系统(pde27/pde28)；电控单体泵上采用时间控制式的有：德国robert bosch公司研制的电控单体泵。第三代电控喷油系统是时间-压力控制式。电控共轨喷油系统，是目前国际上最先进的燃油系统。共轨喷油系统可分为高压共轨喷油系统和中压共轨喷油系统。高压共轨喷油系统的特点是：高压输油泵直接输出高压燃油到共轨容器 ，压力可达120mpa以上，然后再喷入汽缸。目前已投入使用的宫桂系统中，大多数都是高压共轨喷油系统。共轨喷油系统摒弃了以往传统使用的泵-管-嘴脉动供油的形式，代之用一个高压油泵在柴油机机的驱动下，以一定的速比连续高压油输送到共轨（即公共容器）内，高压燃油 再由共轨送入各缸喷油器。在这里，高压油泵并不直接控制喷油，而仅仅是向共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，采用压力-时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。喷油压力、喷油量及喷油定时由电控单元（ecu）灵活控制.电控共轨喷射系统代表着未来柴油机燃油系统的一个发展方向，这是因为它具有如下特点：1）可实现高压喷射.2)喷射压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速/低负荷性能.3)可以实现预喷射，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律.4)喷油定时和喷油量可自由选定.5)具有良好的喷射特性.6)结够简单，可靠性好，适应性强.2、按产生高压燃油的机构分柴油机电提喷油系统除了上述分类之外，还可以抿据其产生高压燃油的机构分为直列泵电控喷射系统、电控分配泵喷射系统、泵喷嘴电控喷射系统、单体泵电控喷射系统、共轨式电控喷射系统.从后将详细介绍，这里不再重复.1.3 捷达电控柴油喷射系统的结构和原理1.3.1捷达sdi简介sdi是英文suction direct injection 的缩写，意为自然吸气直接喷射(柴油发动机)。捷达sdi是国际成熟柴油动力技术首先应用于中国的轿车，它采用德国博世公司的柱塞式燃油分配泵喷射系统。装备了该系统的捷达sdi是我国第一辆行驶一千公里无需加油的轿车。捷达sdi是具有卓越燃油经济性和高技术性价比的轿车，捷达sdi是大大超越目前中国汽车环保法规要求的轿车，捷达sdi是高使用寿命，并大幅降低使用成本的轿车。因此，捷达sdi是中国轿车工业划时代的，具有优异综合经济性的大众化轿车。捷达sdi具有优异的综合经济性，超凡的燃油经济性：捷达sdi柴油轿车采用德国领先技术的自然吸气式柴油发动机，在燃烧过程中，柴油机的热损耗和废气损耗都大大降低，热转化效率高出汽油发动机15%，百公里耗油比汽油机低30%以上，90公里等速油耗为4.6l，城市工况下百公里油耗只有5.3l。超凡的使用经济性：由于柴油车气缸燃烧温度比汽油车低，机件磨损程度大大降低，发动机使用寿命高出汽油机至少20%，零部件损坏及更换频率也随之降低，同时柴油机采取直喷供油方式，维修更为简单方便，可节约可观的维修费用。超凡的环保经济性：与德国原装进口氧化型催化反应器合理匹配，氮氧化合物排放比汽油机降低5-32%。1.3.2 捷达柴油轿车电子控制轴向压缩式分配泵系统1、电子控制轴向压缩式分配泵系统 一汽大众捷达柴油轿车电子控制轴向压缩式分配泵系统由电控系统和燃油系统组成，电控系统如图2：图2 电子控制轴向压缩式分配泵系统f36 离合器踏板开关 g79/ g185加速踏板位置传感器 g28 发动机转速传感器g80 针阀升程传感器 g62冷却液温度传感器 g71/ g72进气压力/进气温度传感器 g149 调节活塞位置传感器 g81 燃油温度传感器 j 预热塞继电器 f 制动灯开关 f47 制动踏板开关 q6 预热塞 n18egr阀 n146 油量调节器 n108 供油提前角调节阀 k29 预热报警灯 k28 自诊断故障报警灯 分析：（1） 发动机转速传感器g28 作用 快速启动识别。为了让发动机快速启动，发动机控制单元计算霍尔传感器和发动机转速传感器的信号。发动机控制单元利用来自霍尔传感器的信号识别个各缸，利用来自发动机转速信号识别发动机转速和各相关缸确切的曲轴位置。（2） 针阀升程传感器g80 它是捷达柴油发动机系统中重要的传感器之一，与三缸喷油器和成一体。他采集喷油始点信号和喷油持续时间信号。作用：1）作为调整柴油发动机正时活塞及喷油时刻的主要信号； 2）感知喷油持续时间； 3）可以作为判缸信号。如果传感器失效，喷油阀喷油始点信号转换到开环控制（根据发动机转速和发动机负荷）。在正常操作过程中，喷油阀始点信号由闭环功能控制（根据发动机转速、发动机负荷和温度）。（3） 冷却液温度传感器g62作用：发动机电控单元利用冷却液温度传感器信号修正喷油量。信号失效的影响：信号失效时，发动机电控单元利用燃油温度传感器产生的信号修正喷油量。（4） 进气温度传感器g72作用：由于不同温度下增压空气密度不同，发动机电控单元利用该信号来修正增压压力。该传感器安装在进气管内与进气压力传感器集成一体。信号失效的影响：信号失效时，发动机电控单元用一个固定的替代之来计算增压压力，使发动机功率下降。（5） 进气压力传感器g71作用：进气压力传感器提供的信号用于检查增压压力。发动机控制单元将实际测量值与增压压力图上的设定值进行比较。若实际值偏离设定值，发动机控制单元通过电磁阀以奥杰增压压力，实现增压压力。该传感器安装在进气管内与进气温度传感器集成一体。信号失效的影响：信号失效时，增压压力不能被调节，发动机功率下降。（6） 加速踏板位置传感器g79作用：发动机控制单元利用该信号识别加速踏板的位置。在自动变速器车辆上，强制降减档开关提供给发动机控制单元车辆加速的信息。该传感器安装在加速踏板上，怠速开关和强制降减档开关也集成在该传感器上。信号失效的影响：信号失效时，发动机控制单元不能识别及速踏板的位置。此时，发动机在很高的怠速转速下运转。（7） 燃油温度传感器g81作用：检测燃油温度。因为温度不同，燃油密度也不同。发动机电控单元利用这个信号来计算喷油始点和喷油量，另一个作用是利用此信号来控制燃油冷却泵开关结合。该传感器安装在油泵到燃油冷却器间回油管中。它是负温度系数热敏电阻。当燃油温度升高时，传感器电阻值下降。信号失效的影响：信号失效时，发动机电控单元利用来自冷却液温度传感器的信号计算出一个替代值。（8） 调节活塞位置传感器g149 该传感器被油量调节器轴驱动，采集分配泵油量控制套的位置信号，反馈给发动机控制单元，实现油量的精确控制。（9） 离合器踏板开关f36 作用：发动机控制单元利用该信号识别离合器处于分离还是结合状态。若处于分离状态，发动机控制单元段时间少喷油量，以防换档时发动机抖动。同时还防止巡航系统打开，离合器分离，发动机空转。此传感器安装在离合器踏板上。信号失效的影响：如果信号失效，换档时可能出现发动机熄火现象。（10） 制动灯开关f和制动踏板开关f47作用：两个开关将“制动动作”信号提供给发动机控制单元。当加速踏板位置传感器失效并施加制动时，为了安全发动机将被调节。制动灯开关和制动踏板开关集成一体，位于制动踏板上。 2、轴向压缩式分配泵燃油系统结构 ，如图3所示 图3 轴向压缩式分配泵燃油喷射系统 图（4）（1）电子控制轴向压缩式分配泵具有如下特点： 1） 对重要参数的进一步处理是目前机械泵无法实现的，电子控制使发动机在整个运行期间都有极高的精确度。2） 灵活的匹配使发动机特性和排放控制达到最佳，全负荷喷油量曲线与调速机构特性和液压配置无关。3） 取消机械装置而显著的减少了喷油泵所需空间。4） 进一步改善车辆的行车特性，能与其他汽车电子系统相结合，使汽车更加舒适、经济、环保和安全。（2）ve泵的结构图如图4所示滑套位置传感器g149燃油切断电磁阀n109油量调节器n146喷油提前角调节电磁阀n108图4 ve泵结构示意图3、电子控制式轴向压缩式分配泵系统的工作原理如图5所示，以ecu为核心的电子柴油控制系统的闭环控制功能框图如图所示。现将主要的控制功能说明如下：图5 分配泵系统电控部分的控制框图q1 空气流量 na 发动机实际转速 pa 大气压力 sa 滑套信号 sv 正时装置信号（实际值） tr 燃油温度 t1近期温度 tm 发动机温度ti喷射起始时刻（实际值）(1)喷油量控制 由于喷油量对启动、怠速、功率特性、运行舒适性和废气排放部有决定性的影啊，因此预先将启动油量、怠速、全负荷特性、油门踏板特性、排烟限制和油泵特性等的特性曲线编程井存储到ecu的存储器中。驾驶员可通过油门踏板传感器输入他对发动机扭矩和转速的要求，ecu根据已存入的特性曲线值和传感器的实际输入值就能计算出此时电磁调速机构位置的设定值，井根据电磁调速机构中的角度传感器(控制套位置传感器)的反馈信号用来校正控制套的位置，就能使喷油量始终很精确，有利于降低燃油消耗和废气排放。（2）喷油始点控制 喷油始点对启动、噪声、燃油耗和排放都有决定性的影啊，因此编入到ecu存储器中的喷油始点特性曲线是考虑了这些相互关系的最佳数据的。控制回路确保了喷油始点的高精度控制：喷油始点传感器从喷油嘴中获得实际的喷油始点，并将其与程序中的喷油始点额定值进行比较；如有偏差，ecu就会改变输送给提前器脉冲电磁阀的信号占空比，以改变提前器活塞上的燃油压力，直到喷油始点控制偏差为零为止。在发动机启动和发动机倒拖(此时喷油中断)工况，喷油始点信号部足或没有喷油始点信号，此时ecu就会转换到另一种控制工作状态，从ecu已编程的特性曲线中来获取控制提前器脉冲电磁阀所需的信号占空比。(3)废气再循环(egr)控制 egr是目前降低柴油机nox排放最有效的方法。它通过eg阀按一定的比例将发动机排出的废气部分地返回到发动机进气总管，与吸入的新鲜空气混合后进入汽缸，以降低燃烧温度，达到降低柴油机nox排放的目的。ecu根据发动机的进气量和其他运行参数计算出此时所需的egr量，并与所存入的egr特性曲线值进行比较。在比较结果有偏差的情况下，ecu就会改变输送到egr阀的信号，调节egr阀的升启行程，达到所要求的egr量。（4）启动油量控制/怠速转速控制 启动油量控制和怠速转速控制都是根据发动机转速的实际值与ec u中的额定值进行比较所得到的偏差大小来调节喷油量(油量控制套筒的位置)实现闭环控制的，因此才得以顺利启动、怠速运转稳定、发动机振动很小。(5)附加功能 在系统中还具有许多高级的附加功能例如当发动机转速传感器坏了的时候，ec u就会从喷油始点传感器发出的喷油始点信号的时问问隔中算出替代转速的信号在发动机控制系统中某些部件发生故障时，采取诸如此类的提代方法来保证发动机能继续运转(即使此时发不出全部功率)。这种功能被称为“跛行回家功能”又如当喷油量调节器发生故障时，ec u就会使断油电磁阀关闭，使发动机停机。只有当重要的传感器发生故障时，报警灯才会亮(6)自诊断 ec u具有自诊断功能在发动机运行时，ec u对系统中的传感器、调节机构和微处理器等进行实时监控。一旦发生故障，就会以故障代码的形式存储起来，井通过仪表板上的报警灯提示汽车司机。在修理时，可以采用故障诊断仪与汽车上的诊断插座连接，读出故障代码得知发生故障的部件，井可按特定的测试程序，系统地检查所有的传感器、插头和电控单元的功能。4、结构（1） 出油阀 出油阀有两种形式：带回油节流的出油阀和等压阀式出油阀。（2） 调速机构 调速机构，与机械式分配泵相比取消了机械式调速器，增加了调节活塞位置传感器、喷有提前角调节提前角和油量调节器等装置。调节活塞位置传感器的作用是检测活塞的位置并以电信号输出到电控单元。油量调节器是一个电磁转动电位计，通过定向的占空循环（开关比例）由电控单元控制。油量调节器上的偏心轴在高压活塞上移动调节活塞，因此达到喷油量的作用。（3） 供油提前角自动调节机构 供油提前角自动调节机构的重要元件，喷油提前角调节阀n108。喷油提前角调节阀n108失效引起：发动机在怠速时爆燃和功率损失。喷油提前角调节不准引起：形式特性恶化，废气排放恶化，冷启动困难，发动机运转粗暴，功率损失等故障。第二章 电控柴油喷射系统测控试验台的简介2.1试验台设计的意义随着社会的发展，经济的繁荣，科技决定国家的命运，从而促使教育领域不断的发展进步。在教育领域，已经从以前仅仅局限于书本到多媒体演示，从过去的理论到现在的理论联系实际，已经有了智的飞跃。汽车技术的发展是国家科技发展的代表，汽车在很多系统已是电脑控制，从手动的变成自动地，由机械的向电控方向转换。我国在教育条件方面也取得了相当的成就，但是，需要改进教育条件的还是有很多的。对于汽车运用工程专业，对于汽车结构的学习是相当重要，尽管有着书本与实物本体的相接合学习，但并不能让学生认识以及学到太多的知识，尤其是现在的电控系统，从外部结构上根本是无从学起。因此就因该改进我们的教学方式，这就是将实物主体台架化，也就是为了方便教学以及加强学生的认识将实物主体的电控系统ecu、执行器、传感器以及蓄电池及点火开关用导线将其引出，接到试验台架上，完全显示电控系统的显示电路，更加方便教学、测量其参数值、实现故障模拟。我所做的课题即为捷达电控柴油喷射系统的试验台架。2.2实验台的整体构造电控柴油喷射系统实验台的设计主要是将实车电控柴油喷射系统台架化即设计的电控柴油机（电控柴油喷射系统）用台架支撑起来，再是将电控柴油喷射系统的控制控制柜化，即将实车内的控制系统元件或故障设置装置、显示装置、控制装置布置在控制柜内部或面板上。因此整个试验台的组成由三个部分组成：试验台的主体部分、试验台的控制部分和显示模板部分。显示板准确、直观、完整、形象地显示电控柴油喷射系统电路的情况，并且实现故障的检测和诊断。主体部分主要是安放实验对象的台架。控制柜主要是采集、控制、反映柴油喷射系统的工作情况。2.3实验台的基本工作原理及特点2.2.1 工作原理 实验台设有检测孔、指示灯、故障设置、显示器等，实验台已经在主体部分和控制柜部分之间建立了联系，主要是通过对主体部分中的实验对象的操作，控制部分将主体部分的工作体现出来。而控制柜中设有的故障设置和传感器信号仿真可以对主体部分的元件设置故障，也可以模拟传感器的信号送入电控柴油喷射系统ecu来进行实验。故障设置主要是通过不同线路的通断来模拟故障的，主要是传感器与执行器，在其每一格线路上都设置了一个双联开关、一故障灯和两个检测口，可以通过双联开关实现故障模拟，主要是线路的通断，还可以检测线路的短路或短路问题，也可以检测传感器或执行器本身的故障。实验台的故障设置可以采用普通开关控制式也可以采用微机控制式设置。而显示方式有指针仪表显示、数码管显示、智能仪表显示。2.2.2 特点试验台是用单片机（j248等）将捷达sdi型柴油机的喷射系统有机相连，利用单片机实现更多的自动控制。我所做的是开关控制的试验台架，这样设计，更容易控制，方便学生的操作与理解。优势：1、通过试验台让学生对柴油机燃油喷射的结构有了感性的认识，减轻了在教学中的困难，提高教学质量，使控制系统数据定量化、可视化。2、可以任意对燃油系统设置故障，如传感器可以设置本生故障、地线、信号线等故障，并方便检测。3、它能将发动机控制系统的诸信号实时数据采集、存储于动态显示；并通过屏幕按钮设定，改变控制系统输入/输出参数参与电控系统的工作。4、试验台原理清晰明了，操作方便，提高教学质量。5、本试验台是键盘实现故障模拟，只要输入个故障码，即可实现故障的设置。第三章 试验台的设计过程3.1 方案的选择和确定在黄银娣老师的指导下，以及多次的参观实验室已有的试验台架和谢老师的多次指导，并根据毕业设计任务书的要求，对实验台的方案进行思考。参考在实验室参观得到的对实验台的了解，结合电控柴油喷射系统本身及其主要部件的工作原理，初步确定实验台的设计方案。实验台采用微机控制式，并用发光二极管来显示电路的通断。用数码管显示传感器的情况。电控柴油喷射系统实验台由显示板、主体部分、控制柜部分三部分组成。主体部分包括柴油机（喷射系统）、起动机、蓄电池等，因为是现有的sdi型发动机，因此柴油机上的主要传感器和执行器都按照实际位置布置在实体上。 显示板，是实验台的关键，它将喷射系统的工作电路清晰明了、完整直观地表示出来。通过接口与控制柜相连。控制柜部分，安装着各个电控单元，设检测孔、指示灯、故障设置、仿真系统等。本章小结：电控柴油喷射系统实验台的设计必须在熟练掌握电控柴油喷射系统的内部结构、工作原理和实验台的结构特点、工作原理的基础上，确定其初步方案，为电控柴油喷射系统实验台各部分电路设计作好铺垫。本章主要是介绍了电控柴油喷射系统和实验台的结构和原理，并提出了实验台的设计初步方案。3.2显示模板的电路设计3.2.1电路分析显示板的电路使整个试验台设计的基础，也是最基本的原理，是我们以后设计其它两部分的基础。因此先进行显示模板电路的设计。根据已有资料，捷达sdi（1.9l）型柴油发动机的电控单元j248为121个引脚，下面就依次分析。首先从传感器开始分析（1） 发动机转速传感器 发动机转速传感器g28线圈产生的交变电压信号 接插器t3/1、t3/2 j248的110和102引脚，t3/3端子与0.35sw导线相连，屏蔽于发动机室线束内搭铁。（2） 燃油温度传感器g81 g81产生的信号通过传感器接线端子 t10a/7、 t10a/4 j248的103和111端子。（3） 调节活塞位置传感器g149 g149产生的信号由接插器端子t10a/1 、t10a/2、t10a/3 j248的108、106、99端子。（4） 冷却液温度传感器g62 g62通过接插器接线端子3、 4 0.35bl/br导线与发动机直接燃油喷射系统控制单元j248的t121/104、t121/112接口相连。（5） 加速踏板位置传感器g79 g79通过接插器接线端子t6/3、t6/2、t6/4 分别到0.35br/bl、0.35ge/gn、0.35gr/gn导线与直接燃油喷射系统电控单元j248的t1/21/50、t121/12、t121/69接口相连。（6） 进气岐管压力传感器g71与进气歧管温度传感器g72 g72通过接线端子1、2 0.35br/bl导线、0.5gr/gn导线与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/52、t121/73相连，输入进气温度信号，g71通过接线端子3、4 0.35li/ro导线、0.35ge/sw导线与发动机直接燃油喷射系统 电控单元的t121/31、t121/71端子相连，输入进气压力信号。（7） 针法升程传感器g80 g80 产生的信号通过接插器t2/1、t2/2 分别到0.35gr、0.5bl导线与直接燃油喷射系统电空单元的t121/109、t121/101接口相连，屏蔽于发动机室线束内搭铁。（8） 制动灯开关f和制动踏板开关f47 电源正极 熔丝s162 50a 接到线8.0ro 接1.0ro导线 制动灯开关f 通过接导线0.35sw/ro与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/32端子相连，向发动机直接燃油喷射系统控制单元发送f的接通和断开信号。（制动灯f）电源正极 熔丝s176 110a 接到线6.0ro 柴油直喷继电器 j322 接2.5ro/sw导线 接h线 制动踏板开关 通过接导线1.0ro/sw与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/65端子相连，向发动机直接燃油喷射系统控制单元发送f47的接通和断开信号。（制动踏板开关f47）（9） 电源正极 熔丝s176 110a 接到线6.0ro 柴油直喷继电器 j322 接2.5ro/sw导线 接h线 通过接导线1.0ro/sw 离合器踏板开关 f36 接导线0.35sw/ro 与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/66端子相连，向发动机直接燃油喷射系统控制单元发送f36的接通和断开信号。（离合器踏板开关f36）（10） 预热塞继电器j52 电源正极 熔丝s176 110a 点火开关d 预热塞继电器j52 接导线0.35li 电控柴油喷射系统的电控单元的t121/42端子。 其次是执行器电路分析：（1）油量调节器n146 电源正极 熔丝s176 110a 接到线6.0ro 柴油直喷继电器 j322 接2.5ro/sw导线 接h线 接到线1.5ro/ws 到接插器t10/5 接到线1.5ro/li 到接插器t10a/5 油量调节器n146 到接插器t10a/6 接导线1.0br/ro与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/121端子相连，向电控单元发送信号，控制喷油量（2）供油提前角调节阀 n108 电源正极 熔丝s176 110a 接到线6.0ro到柴油直喷继电器 j322 接2.5ro/sw导线 接h线 接到线1.0ro/ws 到接插器t10/4 接到线1.0ro/ws 到接插器t10a/10 供油提前角调节阀n108 到接插器t10a/9 接导线1.0br/ws与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/114端子相连，向发动机电控单元发送电磁阀的通/断 ，控制喷油始点。（3）预热塞q6 电源正极 熔丝s176 110a 接导线 2.5ro 预热塞继电器j52 1.5ro/ge 接导线6.0ro 熔丝s125 80a 接导线2.5ro/ge 接导线 1.5ro/ge 接导线1.5ro/ge 接导线 1.5ro/ge 接导线2.5ro/ge 接导线1.5ro/ge 接导线 1.5ro/ge 接插器t10/7 接导线1.5ro/ge 到预热塞 搭铁。接插器t10/8 接导线1.5ro/ge 到预热塞 搭铁。接插器t10/9 接导线1.5ro/ge 到预热塞 搭铁。接插器t10/10 接导线1.5ro/ge 到预热塞 搭铁。（4）egr阀n18 电源正极 熔丝s176 110a 接到线6.0ro 柴油直喷继电器 j322 接2.5ro/sw导线 接h线 通过接导线1.0ro/sw egr阀n18 接导线0.35与发动机直接燃油喷射系统电控单元的t121/61的端子。电源电路的分析：(1) 从蓄电池正极出来 点火开关d x触点 卸荷继电器j59，当卸荷继电器通电时，将x线与常火接通。 向起动机供电 50b（是启动机控制线） 起动机，启动起动机 。 15 （向点火系供电） 自诊断插口 预热塞继电器 发动机电控单元 发动机电控单元 p（向停车灯供电） s（控制收放机电路） 从蓄电池正极 s176110a d点火开关 执行器、开关等 直接燃油喷射继电器j322 发动机电控单元（前面已介绍） （2）从蓄电池正极出发 s177150 发电机 给j285供电 通过导线到发动机电控单元 电压调节器 搭铁（3）从蓄电池正极出发 到预热塞继电器 预热塞（当点火开关打开，预热塞继电器通电，则预热塞则由蓄电池直接供电） 以上是所有产感器、执行器、继电器以、电源电路及其它元件的电路分析。3.2.2显示板的设计 显示板的大体布置（见图纸一），中间是直接燃油喷射系统的电控单元j248，左侧是电源、开关、电磁阀、执行器等；右侧是8个传感器。这样布置，显得整个显示板清楚匀称。除此之外，还在传感器以及执行器与电控单元的连线上设置了检测孔，以及故障灯。通过检测口可以检测传感器本身是否有故障、或检查与电控单元的连线是否短路或短路。这样的安排主要目的是可以通过试验台之间检测出个元件的故障问题和相应的数据，不至于找错接线，避免了检测中额外的错误，提高教学质量。根据以上的要求，依照查找的有效资料，我绘制出了捷达sdi型发动机（1.9l）电控燃油喷射系统的显示板电路图。在设计工程中，严格的将执行器与传感器按照计划的方案布置，因此，整个显示原理图显得非常整齐、工整、美观。显示电路图，是整个毕业设计的原理图，是主体电路图与接线图的基础，因此，其重要性是不言而喻的。在整个显示电路图绘制的过程中，我已经过反复的修改、整理以及黄老师的指导，最终画出了这张原理图。尽管如此，相信仍不可避免的会有些不足，也希望各位老师给与我批评与指正！具体的电路图参见附录2：显示板电路图.显示板电路主要是介绍捷达点控柴油喷射系统的控制原理，从显示电路中可以直接知道，电控单元j248，有121个引脚，整个喷射系。另外，可以清晰的知道电控燃油喷射系统控制元件的组成，共有八个传感器，两个执行其，两个继电器、一组保险丝、以及预热塞、egr阀、电源、点火开关等等。这张显示电路既是显示板的电路图，更是主体部分与背面接线图的设计基础。3.3 主体电路的设计3.3.1 概述主体电路的设计应当尽量按照实际位置布置，但是考虑到发动机的结构相当复杂，整个喷射系统是布置在其内部，因此，按照试验台的实际位置布置是不可能的。因此，跟黄老师商量，把燃油系统电控的相关元件布置在一张图纸上，把所有的电路线引到控制柜中。绘制的主要依据是前面我们画出的原理图，这也体现出了前面第一张图的重要性。由于控制柜与外部的试验台是分开的，所以，我们的设计就有一些原则：1、 我们要求进入控制柜的线尽量要少，这样整张图看起来比较整洁。2、 我们要求要把所有保险丝都集中放在一起，保险丝盒则既可以放在控制柜中。 3、 点火开关、控制单元以及一些控制模块要放在控制柜里边。经过比较，我决定把保险丝盒放在里面，原因主要是使线路更加简洁。我计算过，保险丝盒放在里面和放在外面线路的条数应该是差不多，但放在里面，主体部分外部电路和内部的控制柜电路都简化不少，不会出现线绕来绕去的局面。这样使线路图看起来整洁、美观。当然，保险丝盒放在里面，也有一个，那就是如果万一要更换的话可能会有一些不方便，但综合起来考虑，我还是选择了放在里面。3.3.2 设计过程 在设计的过程中，我遇到了很多的的问题。设计出，对于整个的柴油机的结构和确切位置以及原理不是很清楚，因此在画显示电路、主体电路以及接线图时出现了很多困难。但是在黄老师以及谢老师的帮助之下，在反复的参观实验室的大宇发动机试验台和已有的捷达柴油机，对于结构以及原理方面，有了深刻的认识。即过多次的整理和修改，最终画出了主体部分的电路，但由于柴油喷射系统的结构置于发动机内部，无法按照其实际位置布置。因此，我最终所画出来的主体电路并不能表达其实际布置位置，只能将其组成表达出来。主体电路见附录3 整个柴油喷射系统的大致是这样的。柴油喷射系统总共有八个传感器、三个开关、一个点火开关、一个蓄电池、一组保险丝、两个执行器、两个继电器、以及egr阀和预热塞等，还有就是控制单元（j248） ecu和自诊断插口。其中传感器有：；发动机转速传感器、进气压力和进气温度传感器、加速踏板位置传感器、调节活塞位置传感器、针阀升程传感器、冷却液温度传感器、燃油温度传感器开关有：制动踏板开关、制动灯开关、离合器踏板开关；执行器分别是油量调节器和供油提前角调节阀；继电器是预热塞继电器和柴油直喷继电器。为了使主体电路更加美观、整洁，我考虑将所用到的所有保险丝放在一起，尽量以最短的接线、尽量少的交线连接到控制柜的接插口上。图中控制柜接插口仅用一天直线代替。由于系统结构并不是很复杂，其位置安置随意，因此，显得整个的主体电路比较简单。 画出柴油喷射系统，考虑到其结构大小，我选择了一号图纸3.4 控制部分的电路设计3.4.1概述 整个控制部分电路也是这个设计的难点，其中用了很多的单片机芯片，比如键盘控制和led显示。控制柜的外观的设计应该方便器件的摆放、方便使用者操作和观察，设计同时要考虑到制造的方便性和可能性。一般将电路元件布置在控制柜内部，显示仪表和元件布置在显示面板外。 控制柜的外观结构如图（6）所示： 图（6） 试验台架的外观布置总图图（6）试验台架的外观布置总图中的a面之前是主体部分，主体部分是实验室已有的捷达柴油机，并将线路连接口设在此面，减少导线长度，节约材料。为了方便检测和和教师讲解其燃油喷射工作原理，我将显示电路图画在了c面，将检测孔及故障灯按照实际位置布置在显示电路图上，我将led显示器、仿真系统、p/n开关、储存/复位开关、键盘、点火开关、5v电源放置在b面上，这样放置，方便了使用键盘设置故障、检测、观察指示灯的亮或灭和显示器显示的信息、各开关和仿真系统的操作。保险丝盒及故障设置开关设置在d面。，这样放置可以使线路的连接和与外部线路的连接比较方便、简单、合理。如果将内部器件放在不同的面上，线路的连接就会显得繁冗复杂。各物件的具体放置位置则要联系其与外部器件之间的联系，如考虑实验台故障控制电路单片机和键盘的连接等，避免线路不必要的交叉。这部分电路我们需要解决的问题是：1、信号的控制。就是对外部传