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含CAD高清图纸 说明书 LB3 大众GTX发动机半实物仿真系统的设计【含CAD高清图纸 说明书】【LB3】 大众 GTX 发动机 实物 仿真 系统 设计 CAD 图纸 说明书

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内容简介：

SY-025-BY-1毕业设计（论文）题目审定表指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称大众GTX发动机半实物仿真系统的设计课题适用专业车辆工程课题类型B 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。）主要是对大众车系电子控制燃油喷射及点火系故障诊断实验台的设计来得到方便、快速、经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。一、 选题意义电子控制燃油喷射及点火系统在现代汽车上的普及，由于车系、车型的差异，在汽车修理过程中，判定传感器元件信号和电子控制单元信号导致的故障很困难。为此，本项目是针对发动机电子系统经常出现的故障，根据一些通用车型、车系传感器的信号特点，模拟相关控制信号，研制出一套诊断准确、操作方便、快速、经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。二、 主要内容主要内容是诊断实验台和控制面板的设计，车用传感器信号程序的编制。其中，需解决的主要问题是如何利用汇编语言编制出控制系统传感器信号源程序，设计A/D转换电路，用单片机进行分析和处理数据，将读出的信息直接输出在个人电脑的显示屏上。三、预期成果及表现形式查阅国内外相关技术资料，熟悉大众车系电子控制燃油喷射和点火系的基本结构，理解其控制原理和分析控制电路的工作过程。深入研究相关传感器的工作原理，输入和输出信号的形式。借鉴当前先进故障诊断系统的设计理念与设计方法，利用单片机及接口技术建立故障诊断系统。四、现有条件 仿造实验室同类仪器设备，进行更新设计。 指导教师签字： 年 月 日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易 教研室主任签字： 年 月 日系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名张代红系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称大众GTX发动机半实物仿真系统的设计一、设计（论文）目的、意义现代汽车的大量使用与普及，对汽车的现代化保养与快速维修提出了新的课题(题)。在汽车修理过程中，由于车系、车型的差异，判定传感器元件信号及电子控制单元信号导致的故障很困难。为此，本项目研究的基本思路是针对汽车电子系统（发动机喷油，点火控制系统）经常发生的故障现象，根据一些通用车型、车系传感器信号特点，模拟相关控制信号，研制出一套诊断准确、操作方便、快速经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容:1、仿真系统的设计：具有较强的演示功能，可以实现随车故障诊断以及针对不同电子控制系统元件进行信号测试2、控制面板的设计：能够实现与大众车系不同测试车辆控制系统的连接，实现车辆控制信号测试。3、车用传感器信号程序编制：编制曲轴转速、转角等车用传感器信号，并进行调试 研究方法: 通过对大众车系发动机控制系统信号进行测试分析,借助发动机数据流的收集,总结车用传感器信号的工作特征。获取传感器信号工作数据，根据信号的变化规律，利用单片机进行信号模拟处理。以解决与发动机工况的匹配。三、设计（论文）完成后应提交的成果1、设计说明书。2、设计图纸（布置图及电路图）。3、信号编制程序。4、使用说明书四、设计（论文）进度安排(1) ：收集相关技术资料，结合任务书制定设计方案，针对具体设计要求，进行必要的准备，撰开题报告第13周( 3月5日3月25日 )。 （2）：收集车型数据，选择电器设备；提出实验台的台架、面板等部分的设计方案，并进行必要的设计与计算，同时绘制设计简图45周(3月26日4月8日)。（3）：按照设计方案进行具体设计，主要完成台架的设计布局，同时绘制相关设计图纸，撰写设计草稿；针对设计要求，进行修改，实现实验台的功能；编制控制系统传感器信号源程序68周(4月9号4月22号)。（4）：完成实验台面板的设计，并进行必要的电路设计，结合电器装置绘制实验台电器接线简图，进行程序调试910周(4月23号5月6号)。 （5）：绘制相关图纸，按照选择车系电路图标准绘制实验台电器接线图1113周(5月7号5月27号)。（6）：整理设计思路，撰写设计说明书. 14周(5月28号6月10号) 。(7) ：设计(论文)审核与修改第1516周(6月11日6月24日)。(8) ：毕业设计(论文)答辩第17周(6月25日7月1日)。五、主要参考资料1、期刊类： 汽车运用类，汽车维修类，有关大学学报等（五年内）。2、书：发动机构造、汽车电器、汽车维修、机械设计类、制图类、及相关专业书；3、手册：汽车维修手册等；4、网络：关键词：汽车电子控制系统实验台，计算机控制系统，传感器等。5、其它：相关产品广告，参观有关产品展览会六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名张代红系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称大众GTX发动机半实物仿真系统的设计一、课题研究现状、选题目的和意义现代汽车的大量使用与普及，对汽车现代化保养与快速维修提出了新的课题。然而，电控燃油喷射系统在现代汽车中的逐渐普及，使维修人员在汽车修理过程中，由于车系、车型的差异，判定传感器元件信号及电子控制单元信号导致的故障很困难。因此，本项目是针对汽车电子系统（发动机喷油，点火控制系统）经常发生的故障现象，根据一些通用车型、车系传感器信号特点，模拟相关控制信号，研制出一套诊断准确、操作方便、快速经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。其最大特点是能够实现脱离发动机本体，实现发动机喷油以及点火演示，并且还可作为发动机电子控制功能演示的教学实验台。由于汽车电子化的趋势是从整体上来设计全车的控制系统，因此，半实物仿真系统的技术正向着人工智能故障诊断方面发展，开发要求是：具有更新诊断功能；具有预测故障功能；具有自保护功能。项目所研究开发的就是既可以脱离发动机实体进行工况模拟以助于汽车教学，又可以与汽车发动机相联进行工况模拟、故障诊断。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的主要内容（1）仿真系统的设计：具有较强的演示功能，可以实现随车故障诊断以及针对不同的电子控制系统元件进行信号测试；（2）控制面板的设计：能够实现与大众车系不同测试车辆控制系统的连接，实现车辆控制信号测试；（3）车用传感器信号程序编制：编制曲轴转速、转角等车用传感器信号，并进行调试。2、需解决的主要问题采集发动机相关传感器信号，如何利用汇编语言编制出控制系统传感器信号源程序，设计A/D转换电路，用单片机进行分析和处理数据，将读出的信息直接输出在个人电脑的显示屏上。三、技术路线（研究方法）（1）学习发动机电子控制燃油喷射及点火系的基本知识，仔细研究控制原理和执行过程；（2）学习单片机原理及接口技术和程序汇编语言的编程方法；（3）查阅相关资料，研究电控燃油喷射及点火系故障诊断方法；（4）实验台的总体设计、内部空间布置、零件支架设计和必要的校核；（5）设计控制面板，并进行必要的电路设计；（6）采集相关传感器信号，编制控制系统信号源程序；（7）用单片机处理数据，调试程序，建立故障诊断系统。四、进度安排(1) ：收集相关技术资料，结合任务书制定设计方案，针对具体设计要求，进行必要的准备，撰写开题报告第13周( 3月5日3月25日 )。（2）：收集车型数据，选择电器设备；提出实验台的台架、面板等部分的设计方案，并进行必要的设计与计算，同时绘制设计简图45周(3月26日4月8日)。（3）：按照设计方案进行具体设计，主要完成台架的设计布局，同时绘制相关设计图纸，撰写设计草稿；针对设计要求，进行修改，实现实验台的功能；编制控制系统传感器信号源程序68周(4月9号4月22号)。（4）：完成实验台面板的设计，并进行必要的电路设计，结合电器装置绘制实验台电器接线简图，进行程序调试910周(4月23号5月6号)。 （5）：绘制相关图纸，按照选择车系电路图标准绘制实验台电器接线图1113周(5月7号5月27号)（6）：整理设计思路，撰写设计说明书. 14周(5月28号6月10号) 。(7) ：设计(论文)审核,修改第1516周(6月11日6月24日)(8) ：毕业设计(论文)答辩第17周(6月25日7月1日)五、参考文献1 赵英勋，刘明主编汽车检测与诊断技术M北京：机械工业出版社，20062 张广辉，张宏坤主编汽车故障诊断技术M北京：高等教育出版社，20053 李涵武汽车电器与电子技术M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20024 张月相，荆永勤等编著电控汽油喷射系统的原理与检修M黑龙江：黑龙江科学技术出版社，19965 付百学，孙仁云编著汽车电器与电子技术M北京：机械工业出版社，20066 南金瑞，刘波澜编著汽车单片机及车载总线技术M北京：北京理工大学出版社，20057 侯树梅主编汽车单片机及局域网技术M北京：高等教育出版社，20058 边春远，王志强编著MCS51单片机应用开发实用子程序M北京：人民邮电出版社，20059 鲍际平汽车电控系统故障诊断设备的发展动态J北京汽车2004，18（3）：7 910 姜斯平，王军汽油机电子燃油喷射模拟演示系统J交通与计算机2005，13（8）：1315 11 朱林彦，李君良汽车发动机点火系统故障诊断仪研究J太原理工大学学报，2003，34（6）：2125.12 李捷辉采用单片机控制汽油机正时点火系统J测控技术，1999，18（10）：727613 韩同群，肖生发，刘成武电喷发动机故障演示实验台的设计J汽车科技2002，14（8）：5814 （美）D诺莱斯著，钱志鸿等译汽车计算机控制系统M北京：机械工业出版社，1998.715 德国BOSCH公司著，魏春源等译汽车电器与电子M北京：北京理工大学出版社，2004.716 周云山，钟勇主编汽车电子控制技术M北京：机械工业出版社，2004.717 B.Assmann.Technische Mcchanik. Oldenburg Verlag Gmbh M.Munchen,1990.18 Journal of Materials Engineering and Performance. Microstructure and detachment mechanism of friction layers on the surface of brake shoesJ,2003.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名张代红系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称大众GTX发动机半实物仿真系统的设计一、课题研究现状、选题目的和意义现代汽车的大量使用与普及，对汽车现代化保养与快速维修提出了新的课题。然而，电控燃油喷射系统在现代汽车中的逐渐普及，使维修人员在汽车修理过程中，由于车系、车型的差异，判定传感器元件信号及电子控制单元信号导致的故障很困难。因此，本项目是针对汽车电子系统（发动机喷油，点火控制系统）经常发生的故障现象，根据一些通用车型、车系传感器信号特点，模拟相关控制信号，研制出一套诊断准确、操作方便、快速经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。其最大特点是能够实现脱离发动机本体，实现发动机喷油以及点火演示，并且还可作为发动机电子控制功能演示的教学实验台。由于汽车电子化的趋势是从整体上来设计全车的控制系统，因此，半实物仿真系统的技术正向着人工智能故障诊断方面发展，开发要求是：具有更新诊断功能；具有预测故障功能；具有自保护功能。项目所研究开发的就是既可以脱离发动机实体进行工况模拟以助于汽车教学，又可以与汽车发动机相联进行工况模拟、故障诊断。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的主要内容（1）仿真系统的设计：具有较强的演示功能，可以实现随车故障诊断以及针对不同的电子控制系统元件进行信号测试；（2）控制面板的设计：能够实现与大众车系不同测试车辆控制系统的连接，实现车辆控制信号测试；（3）车用传感器信号程序编制：编制曲轴转速、转角等车用传感器信号，并进行调试。2、需解决的主要问题采集发动机相关传感器信号，如何利用汇编语言编制出控制系统传感器信号源程序，设计A/D转换电路，用单片机进行分析和处理数据，将读出的信息直接输出在个人电脑的显示屏上。三、技术路线（研究方法）（1）学习发动机电子控制燃油喷射及点火系的基本知识，仔细研究控制原理和执行过程；（2）学习单片机原理及接口技术和程序汇编语言的编程方法；（3）查阅相关资料，研究电控燃油喷射及点火系故障诊断方法；（4）实验台的总体设计、内部空间布置、零件支架设计和必要的校核；（5）设计控制面板，并进行必要的电路设计；（6）采集相关传感器信号，编制控制系统信号源程序；（7）用单片机处理数据，调试程序，建立故障诊断系统。四、进度安排(1) ：收集相关技术资料，结合任务书制定设计方案，针对具体设计要求，进行必要的准备，撰写开题报告第13周( 3月5日3月25日 )。（2）：收集车型数据，选择电器设备；提出实验台的台架、面板等部分的设计方案，并进行必要的设计与计算，同时绘制设计简图45周(3月26日4月8日)。（3）：按照设计方案进行具体设计，主要完成台架的设计布局，同时绘制相关设计图纸，撰写设计草稿；针对设计要求，进行修改，实现实验台的功能；编制控制系统传感器信号源程序68周(4月9号4月22号)。（4）：完成实验台面板的设计，并进行必要的电路设计，结合电器装置绘制实验台电器接线简图，进行程序调试910周(4月23号5月6号)。 （5）：绘制相关图纸，按照选择车系电路图标准绘制实验台电器接线图1113周(5月7号5月27号)（6）：整理设计思路，撰写设计说明书. 14周(5月28号6月10号) 。(7) ：设计(论文)审核,修改第1516周(6月11日6月24日)(8) ：毕业设计(论文)答辩第17周(6月25日7月1日)五、参考文献1 赵英勋，刘明主编汽车检测与诊断技术M北京：机械工业出版社，20062 张广辉，张宏坤主编汽车故障诊断技术M北京：高等教育出版社，20053 李涵武汽车电器与电子技术M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20024 张月相，荆永勤等编著电控汽油喷射系统的原理与检修M黑龙江：黑龙江科学技术出版社，19965 付百学，孙仁云编著汽车电器与电子技术M北京：机械工业出版社，20066 南金瑞，刘波澜编著汽车单片机及车载总线技术M北京：北京理工大学出版社，20057 侯树梅主编汽车单片机及局域网技术M北京：高等教育出版社，20058 边春远，王志强编著MCS51单片机应用开发实用子程序M北京：人民邮电出版社，20059 鲍际平汽车电控系统故障诊断设备的发展动态J北京汽车2004，18（3）：7 910 姜斯平，王军汽油机电子燃油喷射模拟演示系统J交通与计算机2005，13（8）：1315 11 朱林彦，李君良汽车发动机点火系统故障诊断仪研究J太原理工大学学报，2003，34（6）：2125.12 李捷辉采用单片机控制汽油机正时点火系统J测控技术，1999，18（10）：727613 韩同群，肖生发，刘成武电喷发动机故障演示实验台的设计J汽车科技2002，14（8）：5814 （美）D诺莱斯著，钱志鸿等译汽车计算机控制系统M北京：机械工业出版社，1998.715 德国BOSCH公司著，魏春源等译汽车电器与电子M北京：北京理工大学出版社，2004.716 周云山，钟勇主编汽车电子控制技术M北京：机械工业出版社，2004.717 B.Assmann.Technische Mcchanik. Oldenburg Verlag Gmbh M.Munchen,1990.18 Journal of Materials Engineering and Performance. Microstructure and detachment mechanism of friction layers on the surface of brake shoesJ,2003.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日本科学生毕业设计大众GTX发动机半实物仿真系统的设计系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程 B05-18班 学生姓名： 张代红 指导教师： 鲍 宇 职 称： 高级实验师 黑 龙 江 工 程 学 院二九年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Public GTX Engine Hardware-in-the-loop Simulation System Candidate：Zhang DaihongSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B05-18Supervisor：Senior Eperimental Division. Bao YuHeilongjiang Institute of Technology2009-06HarbinSY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名张代红系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称大众GTX发动机半实物仿真系统的设计一、设计（论文）目的、意义现代汽车的大量使用与普及，对汽车的现代化保养与快速维修提出了新的课题。在汽车修理过程中，由于车系、车型的差异，判定传感器元件信号及电子控制单元信号导致的故障很困难。为此，本项目研究的基本思路是针对汽车电子系统（发动机喷油，点火控制系统）经常发生的故障现象，根据一些通用车型、车系传感器信号特点，模拟相关控制信号，研制出一套诊断准确、操作方便、快速经济的汽车电子控制系统故障诊断系统。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容:1、半实物系统的设计：具有较强的演示功能，可以实现随车故障诊断以及针对不同电子控制系统元件进行信号测试2、控制面板的设计：能够实现与大众车系不同测试车辆控制系统的连接，实现车辆控制信号测试。3、车用传感器信号程序编制：编制曲轴转速、转角等车用传感器信号，并进行调试4、撰写说明书。 研究方法: 通过对大众车系发动机控制系统信号进行测试分析,借助发动机数据流的收集,总结车用传感器信号的工作特征。获取传感器信号工作数据，根据信号的变化规律，利用单片机进行信号模拟处理。以解决与发动机工况的匹配。三、设计（论文）完成后应提交的成果1、设计说明书。2、设计图纸（布置图及电路图）。3、信号编制程序。4、使用说明书四、设计（论文）进度安排(1) ：收集相关技术资料，结合任务书制定设计方案，针对具体设计要求，进行必要的准备，撰开题报告第13周( 3月5日3月25日 )。 （2）：收集车型数据，选择电器设备；提出实验台的台架、面板等部分的设计方案，并进行必要的设计与计算，同时绘制设计简图45周(3月26日4月8日)。（3）：按照设计方案进行具体设计，主要完成台架的设计布局，同时绘制相关设计图纸，撰写设计草稿；针对设计要求，进行修改，实现实验台的功能；编制控制系统传感器信号源程序68周(4月9号4月22号)。（4）：完成实验台面板的设计，并进行必要的电路设计，结合电器装置绘制实验台电器接线简图，进行程序调试910周(4月23号5月6号)。 （5）：绘制相关图纸，按照选择车系电路图标准绘制实验台电器接线图1113周(5月7号5月27号)。（6）：整理设计思路，撰写设计说明书. 14周(5月28号6月10号) 。(7) ：设计(论文)审核与修改第1516周(6月11日6月24日)。(8) ：毕业设计(论文)答辩第17周(6月25日7月1日)。五、主要参考资料1、期刊类： 汽车运用类，汽车维修类，有关大学学报等（五年内）。2、书：发动机构造、汽车电器、汽车维修、机械设计类、制图类、及相关专业书；3、手册：汽车维修手册等；4、网络：关键词：汽车电子控制系统实验台，计算机控制系统，传感器等。5、其它：相关产品广告，参观有关产品展览会。六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日黑龙江工程学院毕业设计摘 要现代汽车工业已经进入成熟的发展阶段，汽车也由单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品，使得单片机应用技术在现代汽车中得到了广泛的应用和发展。大众GTX发动机半实物仿真系统台的设计,主要依据汽车电子控制技术实验实训教学的需要,实现汽车电控系统的原理演示、故障设置、诊断测试等教学功能，以达到辅助汽车专业教学的目的。结合实验台，方便学生了解汽车电控系统与单片机控制技术相结合的原理，培养学生的工程实践能力。该系统的制作以从捷达发动机上所采的数据流为参考依据, 对大众系列车型具有针对性。系统的设计思想是，以单片机控制为核心，利用单片机输出的信号来模拟各种传感器信号 ，控制实验台上的点火装置和喷油装置，从而使实验台在脱离发动机本体的情况下进行点火和喷油的教学演示，实现实验台的正常工作。在单片机输出信号正常的情况下，检测汽车电子控制单元是否正常工作，并通过与外部设备进行合理匹配，实现数据流的测试分析，对发动机进行故障诊断。实验台结构紧凑，操作简便，教学效果直观生动，能满足汽车实验实训的教学要求。关键词：半实物仿真；电子控制；单片机；信号模拟；电控燃油喷射；故障诊断 ABSTRACTThe moderns automobile industry has already entered the mature development phase, so the automobile also by the pure mechanical product development for senior integration of machinery product, so SCM makes use of modern technology in vehicles has been widely applied and developed. Public GTX engine hardware-in-the-loop simulation system design The experiment tables research and design, based primarily on automotive electronic control technology experimental practice teaching needs, realizes teaching function and so on system principle demonstration, fault setup, diagnostic tests for automobile electrically controlled, and achieve the purpose of assistance teaching. Based on experiment table can help student understood the automobile electrically controlled system and the monolithic integrated circuit control technology unifies the principle, raises students project practice ability. Manufacture for the experiment table, take reaches the data flow form the Jettas engine of VW Automobile, has targeted for the VWs Automobile.The idea of the design for system , take the monolithic integrated circuit control as the core, outputs the signal using the monolithic integrated circuit to simulate each kind of sensor signal, controls the firing device and injection devices in the experiment table. Thus causes the experiment in to be separated from the engine main body in the situation to carry on the firing and the injection teaching demonstration, realizes it normal work. when the SCM output normal signal ,can detection the automobiles Electronic Control Unit whether normal work, realizes tests and analysis for data flow, through match with the external instrumentation reasonably , diagnosis to the engine. Experiment table structure compact, operation is simple, the teaching effect direct viewing and vivid, can satisfy the teaching request which the automobile practical training for teaching.Key word: The hardware-in-the-loop simulation; Electronic control; Monolithic integrated circuit ; Signal imitation; Electronic -controlled fuel oil injection; DiagnosticsII黑龙江工程学院本科生毕业设计 第1章 绪 论1.1引言系统仿真是迅速发展起来的一门新兴学科，随着系统仿真的理论方法和应用技术的研究和深入以及计算机技术的发展，应用计算机对实际系统或假想的的系统进行仿真的技术越来越受到人们的重视。总结和回顾系统仿真系统的应用历史，系统仿真技术不仅在航天，航海，原子能，电力等领域进一步提高了应用水平，而且逐步发展到应用于社会，经济，交通，生态系统等各个领域，已成为高科技产品从论证，设计，生产试验，训练到更新等生命周期各个阶段不可缺少的技术手段，为研究和解决复杂的系统问题提供了有效的工具。目前，电子技术在汽车上的应用主要以微处理机对各种工作过程进行控制为主要特征。微处理机实质上就是一种比较简单、便宜的单片计算机。它把中央处理单元（CPU）、存储器和输入输出接口电路集成在一块芯片上。微处理机工作时，通过各种传感器接受各种输入信号，经过分析、计算后再向执行机构发出指令，控制机械装置动作。由于汽车运行时，发动机和传动机构的工作过程相当复杂，因此，要对其进行适时控制，传统的机械机构已力不从心，而微处理器在这方面却能大显身手。在本仿真系统设计中，本人主要是用单片机模拟各种传感器信号，编写传感器信号发生程序。从而可以用此程序来实现汽车微处理机对执行机构的控制，并且可以检测微处理机的工作是否正常。 1.2课题研究的背景与意义近多年来，随着计算机和电子技术的发展，汽车工业和汽车技术取得了长足进步。采用电子技术已经成为解决汽车质量与性能诸多问题中的最佳方案。应用微机控制发动机的喷油与点火就是为了适应社会对汽车排放法规与节能的要求。目前，多数轿车都已装用发动机管理系统，对发动机各个系统进行综合控制发动机的控制已由早期的模拟装置发展成为微机控制的数字控制系统。在发动机管理系统中，微机不仅控制点火定时与喷油系统的空然比，还控制怠速转速，爆燃，增压压力，近期和废弃再循环以及变速器传动诸多方面，还增加了自诊断系统，后备系统与保护装置，提高了整个控制系统的可靠性。现代汽车工业已经进入成熟的发展阶段，世界各大汽车制造商为进一步地争夺汽车销售市场，不断加强开发投资力度，试图以提高汽车安全性、降低能耗、改善舒适性和增加功能等来推动汽车工业向高附加值方向发展。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物，汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命。在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车已经由单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品，成为所谓的“电子汽车”。汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。随着电子信息技术的飞速发展, 现代汽车技术与电子技术、信息技术融合在一起, 汽车已成为现代科技的载体和结晶。据核计，目前平均每辆车上的电子装备已经占到整车成本的20%-30%，在一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到50个，电子产品费用占到整车成本的50%以上。可以说,目前电子技术的应用已经深入到汽车所有的系统并在提高汽车的操纵性能、燃油经济性、可靠性和自动化程度等方面发挥着越来越重要的作用。在发达国家，汽车已经进入电子时代，汽车电子控制技术已经成为当代汽车技术领域关注和研究的重点问题。由此可以看出，现代汽车已不再是传统的机电产品，其中汽车的机械部分的发展已经达到了极致，汽车继续改进的空间将集中在传统汽车技术和电子技术的的结合上，汽车上70%的革新来自汽车电子技术及产品。然而，由于汽车运行的环境多变，特别是发动机所处的环境恶劣，因此，由发动机电子控制系统引起的故障也相应增多。据相关从事汽车维修多年的人员表示，现代汽车由于电控系统引起的故障大约占全车故障的70%，特别是新车。发动机电子燃油喷射是一项涉及面很广的技术，它包括了传感器技术、微处理技术、控制工程等多方面知识。并且，在汽车修理过程中，由于车系、车型的差别，维修人员判定传感器元件信号及电子控制单元导致的故障很困难。这就给汽车维修和汽车教学带来了很大的障碍。而现有的教学试验台架绝大部分仍然基于传统的发动机，这是制约学生理论学习和提高实践能力的一个重要原因。本设计通过对发动机电子控制部分实施改制，使之形成可以脱离发动机本体试验的系统设计，应用相应传感器来模拟实际运行工况，实现故障诊断，通过故障代码的分析，查找并排除故障。研制出一套对汽车电子控制系统诊断准确、操作方便、快速经济的故障诊断系统，从而把理论教学与实践过程有机地结合起来，使理论教学更直观，实践过程更容易。1. 国内外汽车电子系统的半实物研究状况我国仿真技术的研究与应用开展得比较早，发展迅速。80年代就建设了一批水平高、规模大的半实物仿真系统，如射频制导导弹半实物仿真系统、工程飞行模拟等等，主要应用于军事用途。目前半实物仿真在工业、交通优化逐步开始应用，同时，半实物仿真技术已成为国内汽车工程师研究的热点，已满足应用设计周期的缩短、产品质量要求的提高、开发及设计费用的减少的要求。在国外，汽车公司的工程师感到他们需要一种替代传统设计的新途径。他们曾经尝试过的方法所遇到的主要问题还是硬件原型的不完备，整个设计在工程化时需要重新设计和重新编程。因此汽车公司的工程师开始寻找一种新的方法来填补传统与现代的汽车电子控制系统开发之间的空白，使得需求定义者控制器设计人员有一个共同的坚实基础。故障诊断(Diagnostics)，是指确定故障的起因，即在不拆卸发动机本体或仅拆下个别零件的条件下，查找故障零件部位和查明故障原因的过程。诊断技术，是指能用于发现和分析故障元件及故障区域的技术。按故障诊断技术从无到有，与电控燃油喷射技术的发展水平相对应的诊断技术可分为人工经验诊断、简单仪器诊断、精密监测诊断和人工智能诊断四个阶段。人工经验诊断：20世纪50年代以前，发动机结构较简单，电控燃油喷射系统还没有应用于汽车发动机，通过简单的测试仪表，如转速表、气压表、真空表电压表、电流表等，或者是判定发动机是否有异响、是否过热、有异味等情况。再依靠人工经验来完成对的发动机故障诊断工作。目前，人工经验诊断方法对某些复杂故障的诊断仍十分有效。简单仪器诊断：20世纪50年代初至70年代末，由于汽油喷射系统开始应用于汽车发动机，传感器、微处理器技术、控制工程技术也随之在汽车发动机上得到应用。因此，在汽油喷射系统故障诊断过程中就必须借助相关传感器、微处理器及示波器等仪器设备对发动机的工况进行检测，以判定其工作性能的好坏。精密监测诊断：20世纪80年代初至90年代初，电子技术的进步，对电控燃油喷射系统的控制内容更加全面，控制程度更加精确。随之，以计算机技术为核心的各种精密诊断设备得到了快速的发展，对电控发动机故障诊断的准确率也有了很大提高。如各种发动机分析仪、点火正时仪、电脑检测仪以及各种电子化检测仪表等都是进行精密检测所必备的仪器。人工智能诊断：20世纪90年代开始，由于汽车电控燃油喷射技术的不断完善，而且车型及其控制技术又不尽相同。因此，在汽车维修中，故障诊断就成为关键性问题。应用人工智能理论与技术以及现代的信息技术开发出的各种故障系统将有助于电控燃油喷射系统故障诊断问题的解决。1.4半实物仿真技术的发展趋势近年来，一些新的科学分支的出现和发展及其在设备故障诊断中的成功应用，为汽车故障诊断技术的发展开拓了新的途径。由于汽车电子化的趋势是从整体上来设计全车的控制系统，因此，现代故障诊断系统的技术正向着故障专家系统、人工智能故障诊断系统方面发展，开发要求是：具有在线更新自诊断功能、故障预测功能、自我保护功能，并且还可以实现在线信息资源的交流与共想。1.5本半实物仿真系统的主要研究内容（1）半实物仿真系统的设计：具有较强的演示功能，可以实现随车故障诊断以及针对不同电子控制系统元件进行信号测试；（2）控制面板的设计：能够实现与大众车系不同测试车辆控制系统的连接，实现车辆控制信号测试；（3）车用传感器信号程序编制：编制曲轴转速、转角等车用传感器信号，并进行调试；（4）实现相关教学功能，可以进行喷油和点火演示，使学生能够直观看到发动机的喷油和点火，并对不同的演示现象进行必要的分析。 第2章 大众GTX发动机半实物仿真系统研究2.1汽车电子控制系统的应用汽车电子化是现代汽车发展的重要标志，现代汽车电子控制技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性, 改善了行驶的稳定性和舒适性, 推动了汽车工业的发展, 还为电子产品开拓了广阔的市场, 从而推动了电子工业的发展。因此, 发展汽车电子控制新技术, 加快汽车电子化速度, 是振兴和发展汽车工业的重要手段。2.1.1 汽车电子技术的发展世界汽车电子技术的发展过程在不同的资料介绍中略有不同，但按照时间顺序大致可以分为以下三个阶段：第一阶段 （19601975年）：20世纪60年代晶体管收音机、晶体管点火装置的实用化揭开了电子化时代的序幕，主要产品有交流发电机、电子电压调节器、电子点火控制器等。第二阶段 （19751985年）：由于计算机技术的迅速发展，汽车进入了微机控制时代，汽车上广泛应用集成电路和16位以下的微处理器。第三阶段 （1985年现在）：高科技的迅速发展时期，汽车电子产品的研制开发竞争十分激烈，主要侧重于汽车性能的进一步提高、各种功能的进一步完善及减少汽车的质量，开始使用32位微处理器。2.1.2发动机功率和排放的闭环控制系统电子点火正时：电子点火正时是利用专用微机或大规模芯片实行对点火时刻的最佳控制, 它的关键部件是高精度曲轴位置传感器、负荷传感器、排气含氧量传感器、爆然传感器、进排气温度传感器、冷却水温度传感器等。电子控制燃油供给系统。目前使用最普遍的是电子汽油喷射系统, 其次是电子式化油器和柴油发动机的电子控制等。它们的关键部件除与电子点火正时系统相同外, 还包括进气流量传感器、燃油泵和喷油嘴。电子技术在发动机上的应用往往是综合性的, 这样才易于降低成本, 提高性能。如日本日产汽车公司生产的ECCS系统就同时具有点火正时、汽油喷射、废气再循环、怠速控制系统及故障诊断等多种功能。2.1.3 汽油机电子综合控制系统汽油机电子控制装置除完成一般的电子控制汽油喷射装置的起动喷油量控制、伺服喷油量控制、暖车工况控制外, 还能实现空燃比反馈控制、点火控制、排气再循环控制和二次空气供给控制、怠速控制等。此外, 新型汽油机电子控制装置还装有自适应控制, 智能控制及故障自诊断操作等。汽油机电子综合控制已将发动机的工作控制在最佳的运行状态。此外，电子技术还应用于柴油机综合控制系统、汽车动力转向系统、行驶系、主动悬架、通讯导航、娱乐和乘坐舒适性等方面。2.2半实物仿真系统的原理半实物仿真系统是一种硬件在线实时技术，它把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去，并要求系统的软件和硬件都要实时运行，从而模拟整个系统的运行状态。应用半实物仿真研究汽车发动机电子控制系统能大大加快产品设计速度，降低成本。本文的目的就是利用实物实时仿真技术验证发动机电子控制控制用的逻辑、算法以及确定各种控制参数，模拟发动机外部物理环境来调试、检测发动机性能。2.2.1半实物仿真系统的工作流程一般如下用户在进行实物仿真系统时，一般要进行“瀑布式”的过程：对实物系统进行建模、进行纯数学建模、对模型进行修改、设计定型、将模型中部分数学化的模型用实物代替作半实物实时仿真、再修改模型进行仿真，最后确定模型。 2.2.2实时仿真系统的基本组成与原理半实物仿真系统属于实时仿真系统。他是一种硬件在线实时技术，他把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去，并要求系统的软件和硬件都要实时运行，从而模拟整个系统的运行，从而模拟整个系统的运行状态。实时仿真系统一般由以下几部分组成。（1）仿真计算机仿真计算机是实时仿真系统的核心部分，它运行实体对象和仿真环境的模型和程序。一般来说，采用层次化、模块化的建模法，将模块化程序划分为不同的速率块，在仿真计算机中按速率块实时调度运行。（2）物理效应设备物理效应设备的作用是模拟复现真实世间的物理环境，形成仿真环境或成为虚拟环境。物理效应设备实现的技术途径多种多样。（3）接口设备仿真计算机输出的驱动信号经变换后驱动相应的物理效应设备。接口设备同时将操作人员或实物系统的控制输入信号到仿真计算机。实现半实物仿真。2.2.3电子控制燃油喷射的基本原理由内燃机原理知，汽油和空气必须按一定比例组成的混合气进入气缸后，才能容易点燃和完全燃烧。理论上完全燃烧一定量的汽油所需的空气量，可以用化学当量比进行计算。按质量计，对汽油来说，空气与汽油的比例为14.7：1。一般用表示过量空气系数，即：=1时称为标准混合气，1称为浓混合气，1称为稀混合气。电子控制汽油喷射装置（EFI），就是利用计算机准确地控制发动机所需的燃油量，保证发动机在各种工况下的混合气的空燃比都在规定的范围之内。控制器综合各种不同传感器送来的信息作出判断，控制喷嘴以一定的压力，正确、迅速地把燃油喷射到发动机进气歧管里，与吸入的空气混合后，进入发动机气缸，同时配合电子控制点火在最佳时刻点燃可燃混合气。图3.1所示是电子控制燃油喷射系统的基本原理图。汽 油 泵喷 油 嘴压力调节器汽 油 箱发 动 机传 感 器控 制 器图 3.1 电子控制汽油喷射的基本原理方框图2.2.4 电子控制燃油喷射系统的组成电控汽油喷射系统主要由燃油供给系统、空气供给系统、控制系统组成。 1、燃油供给系统燃油供给系统的作用是将燃油从油箱中吸出，经过加压滤清后由喷油嘴向发动机缸体中喷射。主要由汽油箱、汽油滤清器、电动汽油泵、压力调节器、电磁喷油器等组成。汽油在电动汽油泵的压力作用下从油箱中泵出，再经滤清器除去氧化铁、粉尘等固体夹杂物后由燃油管输送到压力调节器调节油压，使燃油压力始终高于进气管压力约0.3Mpa,然后经汽油分配管送给各缸电磁喷油器，电磁喷油器根据发动机控制单元的指令将汽油适时地喷入进气管中。2、空气供给系统空气供给系统的任务是按发动机各工况的需要，适时地提供足够的空气，并测量进入气缸的空气量。空气量是由电控单元通过进气压力传感器测出的压力和发动机转速传感器测出的曲轴转速计算求得。它主要由空气滤清器、空气流量计、节气门控制单元、进气歧管等组成。发动机从外界吸入的空气，经空气滤清器除去杂质后，再由节气门根据相关工况对其进气量进行控制，将足够的空气量通过进气歧管与燃油混合后或直接送入发动机。3、控制系统的组成和控制原理控制系统的功能是根据发动机工况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量和喷射时刻，使发动机即可获得较大的动力，又可具备良好的经济性，同时又能满足排放的要求。该系统主要由ECU、传感器和执行器组成。基本结构如图3.2所示。传感器I/OCPU存储器执行器模拟信号数字信号输出回路转换器输入信号输入信号ECU图3.2 控制系统基本结构电子控制单元是电子控制系统的核心部件，它主要由输入回路、A/D转换器、微型计算机和输出回路等四部分组成。其基本功能如下：（）给传感器提供基准电压，将所需输出的信息转变成控制单元所能接受的信号；（）接受传感器或其他装置输入的各种信息；（）进行存储、计算、分析处理信息；存储该车的特征参数；计算出输出值；存储运算中的数据；存储故障信息；（）运算分析。根据信息参数求出执行命令数值，并将输出信息与标准值比较；（）输出执行命令，把弱信号变为强的执行命令；（）自我修正、自我保护和自诊断功能；微机利用数字控制，能在较短的时间内处理很多信号，且具有上述功能，能够进行高精度的发动机控制。进气温度传感器：它是一个负温度系数电阻，即温度升高阻值下降。它安装于进气管道上，是检测发动机吸入空气的温度的传感器。由于吸入空气温度的变化会引起空气密度发生变化，因此需要进行燃油喷射量修正。将进气温度转变成电信号，送给控制单元，用于各种控制功能的修正。如果该信号中断，控制单元将启用一个替代值，但不能准确感知进气温度，会导致热启动困难，排放升高等故障。冷却水温传感器也是一个负温度系数电阻，它安装在发动机节温器处，直接与发动机冷却水接触。温度越低阻值越大，并将冷却液温度的高低，转变成电信号，输出给电控单元，从而控制供油加浓量、点火正时和怠速转速。该信号是一个较重要的修正信号，如果该信号中断，控制单元将启用一个替代值，但不能准确感知冷却水温度，将会导致发动机冷热启动困难、油耗增加、怠速自适应差、排放升高等故障。空气流量计：空气流量计安装在空气滤清器和节气门体之间，用来精确地测定吸入发动机中的空气量的多少，作为决定基本喷油量的参数，确保发动机在各种工况下都能获得最佳的空燃比。根据测量原理不同，可分为叶片式、卡门涡流式、热线式和热膜式等几种。当它出现故障时，可能导致发动机功率下降、运转不稳、油耗增加等故障。节气门位置传感器：节气门位置传感器安装在节气门体上，是检测节气门开度的传感器，有线性输出型和开关量输出型两种形式。它把节气门打开的角度转换成电压信号送到ECU，在节气门不同开度下进行油量控制，怠速触点信号用于断油控制和点火提前角的修正。氧传感器：氧传感器安装在三元转化器前面和排气支管或排器管内，用来检测排气中的氧含量，以确定实际空燃比与理论空燃比相比是稀还是浓，并向ECU反馈相应的电压信号，ECU根据此信号，控制喷油量的增加或减少，从而实现空燃比反馈控制。痒传感器有氧化锆和氧化钛两种，当它出现故障时，发动机的排放会增加。执行器有主继电器和短路继电器，用来控制系统和燃油泵的电源。2.3 点火系的组成及原理现代汽车中的普遍使用了电子点火系统，使点火时间的控制精度和可靠性发生了巨大的变化。电子点火系统主要有三大部分组成：检测发动机运行状况的传感器；处理信号并发出工作指令的ECU；执行ECU指令的执行器，包括点火器、点火线圈、分电器和火花塞等等。发动机工作期间，各种传感器分别将每瞬间发动机曲轴位置和转速、负荷（进气歧管压力）以及冷却水温度等工况信号输入ECU中。CPU根据转速和负荷信号，在存储器ROM中检查到与发动机所处工况下对应的最佳基本点火提前角和初级线圈通电时间（闭合角），并根据冷却水温度等信号查出相应的点火提前角修正值。据此，由CPU计算出最佳的点火提前角，再根据曲轴转角和曲轴位置传感器判别出曲轴位置、转角及第几缸处于压缩上止点，向点火器发送点火正时信号，按所需的通电时间，先控制功率三极管接通点火线圈电路，经一段最佳通电时间，使一次电流达到饱和后，再切断初级线圈电路，在次极线圈中感应产生高压电，直接送往相应的火花塞，点燃混合气。在点火控制系统中，采用爆震传感器来检测发动机有无爆燃现象，并将信号送入发动机电子控制单元，从而对点火提前角进行修正，实现对点火时刻的闭环控制，有效地抑制了发动机爆燃现象的发生。2.4 故障诊断原理电子控制系统正常工作时，ECU输入、输出信号的电平都是在规定的范围内变动。当某信号一段时间内不变化或超出规定范围时，故障自诊断系统就会判定为该信号的元件或电路出现故障，并把这一故障以代码的形式存入内部存储器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。2.4.1传感器的故障诊断各种传感器正常工作时，其输入ECU的信号数值都是在一定范围内变化的。当某一传感器电路出现超出规定的信号时，ECU就判定为该电路或传感器信号发生故障。例如冷却液温度信号，当传感器值异常或不能识别时，ECU就可判定冷却液温度传感器出现故障。冷却液温度传感器正常工作时，其输出电压值在0.14.8V之间变化；如果输出电压低于0.1V（相当于冷却液温度高于139）或高于4.8V（相当于冷却液温度低于-50），CEU检测到电压值超出规定范围时，既判定为冷却液温度传感器短路或断路。2.4.2 执行器的故障诊断ECU向执行器发出指令信号，如果没有来自执行器的信号信息，则显示执行器故障。因此，在故障诊断时，常需要增加专用回路来监测执行器的工作信息。例如：当点火回路中的大功率晶体管不能正常工作时，点火器内的点火监视器回路就不能把大功率晶体管正常工作信号输送给控制发动机的ECU。如果ECU得不到点火器的监控信号，就判定点火系发生故障。此时，ECU立即采取措施，使喷油器停止燃油喷射。如果由于某种原因偶尔出现一次不正常信号，ECU并不会判定为故障。只有当不正常的信号持续一定时间或多次出现时，ECU才判定为故障。2.4.3 线路故障诊断故障信号的出现，不仅与传感器或执行器本身有关，还可能与出现故障的整个电路有关，而ECU在故障诊断系统判定故障时，只是提供了故障的性质和范围，要最后确定故障的原因，还应进一步检查配线、插头、ECU和相关元件，才能准确地找到出现故障的具体位置，从而排除故障。2.5 半实物仿真系统的功能要求为了实现方便教学以及汽车电脑检测等目的，本系统的设计应满足以下要求：（1）电子控制方面，利用单片机模拟各种传感器信号取代传感器所反馈的信号来控制实验台中执行机构的工作。（2）可以模拟发动机电控燃油喷射、电子点火，以满足教学实验的要求。（3）系统要设置一块转接板，通过转接板可以与同一车系不同车型的电脑连接，从而检测汽车电脑工作是否正常。（4）系统应有一个故障诊断端口，通过与发动机故障分析仪连接，可以测出各传感器信号数据流，而且可以读取ECU故障码，从而排除故障。2.6半实物仿真系统的工作原理及过程在系统使用前，先将从单片机芯片输出的传感器模拟信号输出端子与跳线接口的输入端接好，再把所要检测的汽车电脑的输入口与转接板上相应的输出口相接。启动电源，根据需要来操作不同的功能开关就可以实现不同的功能。达到实验教学或检测汽车电脑工作情况的要求。（1）模拟发动机电控燃油喷射、电子点火，以满足教学实验的要求。当半实物仿真系统作为教学演示使用时，应该把一个标准的、控制精确的汽车电脑接入系统。它的输入端和输出端分别与转接板和执行器相连。然后接通电源，通过操作面板上的功能开关控制执行器的各工况下的工作。接通电源前，把操作面板上的各控制开关置于空挡位置。当接通电源时，实验台控制系统自动复位，程序进行初始化，此时，操作面板上转速显示数码管显示转速为800r/min，即怠速工况下的转速。同时，在系统的演示功能区里，喷油器喷油和火花塞开始演示。当把操作面板上转速控制开关置于增挡位置时，数码管显示的转速会每隔2秒钟会自动增加50转，而喷油器和火花塞的工作速度会随着转速的增加逐渐加快，当数码管上显示转速为3500r/min本实验台设计的最高转速时，转速便不再增加。相应地，执行器也对应于最高转速工作；相反，当置转速控制开关于减挡位置时，数码管显示的转速会每隔2秒钟会自动减少50转，喷油器和火花塞的工作速度会随着转速的减少逐渐减缓，当数码管上显示转速为600r/min本实验台设计的最低转速时，转速便不再减少。相应地，执行器也对应于最低转速工作。在转速增加或减少的过程中，如果把转速控制开关置于空挡位置时，那么实验台将会在当前转速工况下工作。如果按下操作面板上转速复位键时，实验台执行器就回到怠速工况，随后再根据开关的状态继续工作。同样，在操作面板上还有进气温度控制开关和水温控制开关，当它们工作时，执行机构将会对应于不同的进气温度和水温进行不同工况下的工作。执行器在工作时，可以用专用仪器接在故障诊断端子上读取各信号数据流，对汽车电脑的工作进行分析，从而就可以对汽车电子控制系统进行更深入的研究。2.7本章小结本章主要阐述GTX半实物仿真系统实验台的基本原理，明细的讲解了车用主要传感器工作原理和控制过程。从理论上来分析故障发生的位置和机理，提出了实验台的功能要求，对以后设计任务的切实开展有明确的指导作用。 第3章 大众半实物仿真系统的设计3.1 总体方案的确定3.1.1 实验台车型选择在选择设计参照车型时应充分考虑它的代表性，在中国目前的家庭用车中,德国大众公司的捷达车系占有很大的比例,而捷达车系的发动机由于采用了五阀电喷这一世界领先技术,它的采用双顶置凸轮轴，充气效率大大提高, 同为1.6L的排量，单缸5气阀比单缸2气阀发动机的功率从53kW提高到74kW。因为设计就是要体现理论进步的成果，在今后的几年甚至更长时间内不至于过早的被淘汰。为了使同学对汽车有一个感性认识，所以选择捷达车系的捷达王为参考车型，设计故障诊断实验台。为了保证实验台具有鲜明的教学特色以及更好地为汽车工程相关专业实践教学环节服务。提高学生的工程实践动手能力，拟选用捷达GTX为参考车型。捷达轿车是大众汽车有限公司采用德国大众公司的先进技术生产的中级汽车，该车型设计先进、选材精良、工艺一流，与同级车型比较，其动力性、经济性、安全性及舒适性均为上乘，在中国的汽车行业中，有着很大的市场。一汽大众汽车有限公司运用当今德国顶尖发动机制造技术，批量生产20阀电控多点喷射汽油发动机，并配以创新的双顶置凸轮轴，安装匹配于CT型、GT型捷达轿车上。多点燃油喷射技术的应用，使燃油得到最充分的燃烧，发动机的动力性、经济性及排放性能都得到极大提高。3.1.2 实验台总体结构的设计按照该实验台的功能要求可以知道，该实验台上需安装的主要硬件设备有PC机及其显示器、喷油装置、点火装置、系统电源、汽车ECU、控制面板等其他附属件。其中控制面板上安装诊断端子、各种传感器等。实验台的结构尺寸主要由点火和喷油装置、PC机和显示器的相对位置决定。考虑到在教学实验或汽车维修过程中学生或维修人员大都采用站立的姿势操作故障诊断实验台，且为增强实验台的实用性，操作方便、易于观察，将实验台设计成三维一体结构。这在使用过程中将平视喷油和点火的演示，俯视控制面板，且控制面板与水平面成一定角度斜置。按照人机工程学的原理，人站立时的最佳垂直观察视野值大约为水平线以下65度，所以可以将控制面板设计成与水平面成大约25度角安装，修正为30度。此外，在使用过程中考虑到它移动的方便，可以在台架底面安装转向轮。3.1.3 实验台整体结构校核通过上面对实验台的总体设计，可以知道实验台的总重量主要由三部分组成：即显示器的重量约5Kg、主机重量约15Kg、台架自重约70Kg，其他部分大约为25Kg，则台架总重大约为110Kg。台架由四个转向轮支撑，将四个支撑点转化为两根简支梁上各两个约束点，这两根简支梁分别承受55Kg的均布载荷P。简化后的力学模型如图4.2yxPXLFAyAAA FByB所示。图4.2 实验台台受力分析对其进行受力分析，所得到的剪力图Q和弯距图M分别如图4.3、图4.4所示。图4.3 剪力Q图受力较核：1求支座的约束力FAy、FBy由载荷及支座约束力的对称性可知 FAy = FBy = PL （4.1）图4.4 弯矩M(X)图2求任意截面上的内力设所求危险截面距支座A的距离为X，由平衡条件可得Fiy = 0 则： FAyPXFQ(X) = 0 （4.2） Mio0则： FAyX PX2M(X)0 （4.3）将（4.1）代入（4.2）可得： FQ(X)FAyPXPLPX （0XL） （4.4）将（4.1）代入（4.3）可得： M(X)FAyXPX2PLXPX2 （4.5）因为,弯曲应力的最大之发生在弯矩最大点,求弯矩的最大值。即求M(X)的最大值。所以由（4.5）代入相关数据可得：当时X = L = 37.9N/m横截面上的最大正应力公式为： （4.6）其中Wz为弯曲截面系数由于该支撑轮处的制作材料选用的是45号钢板制成。根据型钢表可以查得：则 由参考资料查得， 该钢板的许用拉应力为 许用压应力为 由受力图可知该支撑架只承受压应力，因此，此时无需对拉应力进行校核只需对压应力进行校核即可。由于 所以该支撑架符合要求，所选材料合格。3.2 实验台的制作3.2.1 台架的焊接根据实验台所用的器材部件确定出试验台台架各边尺寸，在制做过程中要将框架的各边按照所设定的进行选材，根据校核，我们选择45#碳素钢材作为实验台架的基础材料，采用焊接技术进行连接。我们将选好的材料按实际设计的尺寸进行选截，由于理论的设计尺寸，和现实中制作的误差，在截取后还要进行尺寸测量，对不符合要求的要采取适当的方式进行校准，以满足制作的需要。在整个焊接过程中要遵循由简入烦、由外到内、由下至上的原则进行。将钢料截好之后，按由下到上的顺序将各边焊接在一起，即先将下地面的各边焊接在一起之后，再焊接四根立柱，最后焊接上部横梁。在实验台框架各主边焊接完了后，我们要在框架主边上焊接或用螺栓连接一些小的部件，用来固定面板。3.2.2 控制面板的制作1、材料的选择实验台有一块控制面板，用来显示和操作。为了与台架更好的连接，选择与台架一样的材料即45号薄钢板。2、尺寸的确定为了使实验台整体布局合理、美观，所以使控制板的长度以框架的长度保持一致，同时又考虑到安装在控制板上的各组件的大小及尺寸和方便操作员的实际操作，操作面板的高度要适当。3、控制面板的布置考虑到控制板上的布局美观和线束的简洁和缩短线束的距离，因此我们按照接线方式和连接形式来确定各组件的安装位置。在操作板上左侧是显示器，右侧下方是各种控制开关和传感器。3.2.3组件的安装1、在上面我们已经将各组件的位置确定了，并且使各组件间保持了一定的间隙，先将各组件在控制板上的位置用铅笔画出他们具体的位置，之后，在画出的组件的位置上用做出是组件固定在控制板上的螺纹孔。然后把各个器件依次用螺栓固定在面板上。2、把面板组放在台架上，用螺栓固定。3、连接线路和管路。3.2.4 实验台的整体合理性实验台的整体合理性：在实验台各部安装完了后，由于控制板上各组件的连接造成了实验台内线路的混乱，为了避免实验时线路损坏和实验台布线的合理性，将实验台内的线路按其分布捆成线束，以线束的方式固定，这样就避免了实验台内线路的混乱，使实验台总体布局合理。同时为了使实验台整体看起来美观，将实验台框架刷上油漆，就使实验台整体看起来整齐美观了。因为，控制板我们选用的是胶合板因此就不可避免的存在边缘的不整齐和毛边，为了使控制板美观，将控制面板半边用装饰条包上，这样就使控制板看起来美观了。3.3 硬件的选择与安装3.3.1 实验台主要部件的选择1、微机的选择：本实验台主要功能是进行点火和喷油的教学演示和故障诊断，通过微机系统输出相关的诊断结果。一般的个人电脑都能满足要求。2、LED显示器：该显示器主要用来显示转速的变化，普通的8位就可以；3、电位器：控制精度要求达到0.1V；4、单片机：单片机是整个实验台的控制中枢，所有模拟信号的接收和输出的发送都是由它控制，因此要求单片机控制精度高，传输速度快的优点。ATMEL公司生产的低功耗、高性能8位89C51单片机有丰富的硬件资源，在其内部增加了闪速可电改写的存储器给单片机的开发和应用带来了很大的方便，且芯片价格非常便宜，近年来的到了广泛的应用；5、点火系统和喷油系统：故障诊断实验台是以大众捷达为参考所设计的，因此可以选用原车配件；6、电源：要求电压稳定，抗干扰能力强。3.4 实验台电路设计内部电路中包含有一个按键复位电路和一个扳键开关，采用12MHZ晶振。其中，按键复位电路中有1000欧和8200欧电阻各一个，一个10微法电容；两个30皮法起振电容。电路使用+5V电源。按照下面电路图4.7焊接好电路。图3.7 内部电路图3.5 本章小结半实物仿真系统实验台是该设计的主体部分，详细阐述了其总体方案的确定，对整个实验台进行了必要的受力校核，以及相关重要电器元件的选择，控制面板的布置。这是下一步进行软件设计的基础，电器元件的好坏将影响到软系统调试与运行。 第4章 仿真系统软件设计4.1数据采集和分析4.1.1 数据流的采集要能够比较精确地模拟发动机各传感器的信号，就需要从所选发动机上采集所需的大量的数据流，通过数据流的分析来确定各传感器信号的特点，利用奇特点编制出相应的控制信号源程序，从而能控制信号的精度。本实验台数据流的采集使用了“奥迪大众VAS5051B”电脑诊断工具，该电脑诊断系统是一个用计算机对汽车进行检测、诊断、编码等为一体的诊断设备。将它安装在微机上，利用数据传输线、适配器与车载接口连接后，就可以运行。该系统适用于大众/奥迪/斯克达等车型，完全可以取代VAG1551/1552，并且有些功能已经超过VAG1551/1552，近似于原厂的VAS5051，还可以利用现代网络技术不断地升级更新。该系统除了具备VAG1551/1552所有功能外还有如下特点：、通过计算机屏幕显示，避免了类似像VAG1551/1552的繁琐操作，很多控制已经集中成按钮放在一个页面上，用鼠标点击即可完成操作，使用非常简便。、为配合使用维修手册，本软件几乎所有控制按钮旁都增加了操作的号，实现了与VAG1551/1552的兼容。、在本系统的适配器上增加了指示K/L线的红色发光二极管和指示控制模块通信状态的绿色发光二极管，根据发光管的闪烁，用户能很快判断计算机与适配器、适配器与车上控制模块之间的工作是否正常。、增加了车辆与计算机之间的送话系统，解决了因测试电缆加长后讲话不便的问题。、独特的K/L线电子保护系统，任何错误接线都不会损坏适配器。在采集数据流时，先将仪器与发动机诊断端子接好，再启动发动机，然后输入所要测信号的通道号进行数据采集。在水温达到正常即80时开始采集数据，电脑每隔1.3秒会自动记录一次。用手拉动节气门拉索，使发动机转速从怠速起缓慢匀速地增加到3500r/min左右，这样反复多次采集，就可以得到比较准确的发动机的各种信号数据。4.1.2 数据流的分析从所得的数据流可以看出，当发动机怠速时的转速范围为800r/min920r/min。此时，各传感器信号都比较稳定；随着转速的不断增加，传感器信号开始变化。转速越高，在相同时间内，曲轴相应转过的角度越大，且如果混合气的燃烧速率不变，最佳点火提前角则应呈线性增加。而在实际过程中转速升高时，由于混合气的压力和温度的升高以及扰流的增加，使燃烧速率随之加快，故最佳点火提前角应随发动机的转速升高而增大，但不是线性关系。当发动机启动时，由于转速波动较大，无论是空气流量计还是进气歧管压力传感器，都不能精确测量进气量。因此，启动时，ECU一般不根据吸入的空气质量来计算喷油时间，而是根据发动机冷却水的实际温度由ROM内存储的水温喷油时间图查出基本喷油脉宽，然后再根据进气温度信号和蓄电池电压信号，进行进气温度修正和蓄电池电压修正，以此得到启动时的喷油脉宽。根据所测得的数据，可以作出点火提前角、空气质量流量、喷油时间、节气门开度、氧传感器电压分别和发动机转速的关系图曲线。（1）点火提前角与发动机转速的关系曲线如图5.1。图5.1 点火提前角与发动机转速的关系曲线（2）空气质量流量与发动机转速的关系曲线如图5.2。 图5.2 空气质量流量与发动机转速的关系曲线（3）节气门开度与发动机转速的关系曲线如图5.3。 图5.3 节气门开度与发动机转速的关系曲线（4）喷油时间与发动机转速的关系曲线如图5.4。图5.4 喷油时间与发动机转速的关系曲线（5）氧传感器电压与发动机转速的关系曲线如图5.5。 图5.5 氧传感器电压与发动机转速的关系曲线（6）转速信号模拟，发动机转速信号模拟输出为60-2脉冲波形，在发动机不同转速时，输出波形的频率不同。其波形图5.6如下： 图5.6 转速信号波形图其中，在一个周期内每输出58个对称脉冲以后，有两个脉冲宽度的低电平。此波形用定时器控制输出。溢出时间的计算方法如下：曲轴每转两圈为一个周期，这样对应于N r/min的周期T为：周期T（ms）： （4.2）溢出时间t（ms）： （4.3）定时器初值TC： （4.4）各转速所对应的周期、溢出时间和定时器初值见附录3。在转速信号模拟中，采用了AT89C51芯片，12MHZ晶振，在设计过程中加有按键复位电路。图5.7为89C51芯片引脚图。4.2仿真系统信号源程序编制主程序在刚上电时对系统进行初始化，然后读一次键开关状态，由键位值决定程序的执行方式。当p1.0口为高电平时，执行自增程序；当p3.0口为高电平时，执行自减程序。在此程序中，最低转速为600r/min，最高转速为3500r/min，当p1.0和p3.0都为低电平时，p1.2口输出当前转速的波形信号，从而控制执行器的工作。 图.7 AT89C51引脚图在系统初始化时，将所用的定时器初值从ROM表中装入寄存器R3和R4中。自增程序中使用了定时器1，控制转速的增加，每隔2秒钟，转速增加50r/min，当增到上限3500r/min时，便不再增加。类似于自增程序，每隔2秒钟，转速减少50r/min，当减到600r/min时，便不再减小。子程序中使用了定时器0，以p1.2口为输出口，控制输出60-2脉冲信号。系统源程序见附录。4.3实验台的调试4.3.1 程序的调试在程序的调试当中，使用了伟福系列E51/S仿真器和RIGOL DS 5062C型示波器。伟福仿真器具有以下先进特点：（1）主机POD组合，通过更换POD，可以对各种CPU进行仿真。（2）具有WINDOWS和DOS两种操作平台，其中WINDOWS版本功能强大。有丰富的窗口显示方式，多方位，动态地显示仿真的各种过程，使用极为便利。（3）双工作模式软件模拟仿真（不要仿真器也能模拟仿真）和硬件仿真。（4）双CPU结构，100%不占用户资源。（5）双集成环境编辑、编译、下载、调试全部集中在一个环境下。（6）强大的逻辑分析仪综合调试功能。（7）强大的追踪器功能。DS5062C型示波器具有以下特点：（）具有两个信号输入通道。（2）有自动捕捉信号功能。（3）可以截取其中任意一段信号。（4）可以调置横向和纵向的图相位置。（5）可以读取信号周期，发生频率。在程序调试前，先把仿真器与电脑主机箱连接好，接通电源，把示波器与89C51芯片的p1.2引脚连接。启动计算机，设置仿真器，选择E51/S型仿真头。调入所编程序，进行编译，然后执行程序。在这里，由于没有外部扳键，在程序中用软件控制p1.0或p3.0的位状态。当p1.0与p3.0位都为低电平时，自动捕捉所得到的信号波形输出的频率保持在一定幅度内不变；当置p1.0位为高电平时，波形的输出频率每隔2秒钟会增加一点，当增到某一频率时将不再增加；相反，当置p3.0位为高电平时，波形的输出频率将会逐渐减小，当降到某一最小频率时将保持不变。其中，由于扳键的抖动、连接电路的稳固性和仪器本身的精度，在波形输出时会出现小范围的波动，属正常情况。4.3.2外部电路的调试将调试无误的程序写入89C51芯片的ROM中，接好上电复位电路和按键复位电路，并将扳键开关与p1.0和p3.0口按照电路图接好，将信号输出口p1.2口与汽车电脑入口端子相连，并将汽车电脑的控制端子与点火装置、喷油器接好。开启电源，芯片在上电时自动复位，如果开关在空挡位置，则喷油、点火装置在怠速工况下工作；如果开关置在p1.0处，则喷油、点火逐渐加快，当到某一时刻将不再增快；如果开关置在p3.0处，则喷油、点火速度逐渐减缓，当到某一时刻就会保持不变。在工作的任意时刻，可以通过复位开关进行硬件复位。4.4本章小结实验台软件系统的设计包括数据流的采集和分析，以及控制系统信号源程序的编制。分析数据流时，对各种数据进行了圆整处理，这样所得到的相应曲线就是阶梯形，使程序的编制简单，容易理解。 结 论本设计是对大众GTX半实物仿真系统作初步的研究。通过对大众车系最具代表性车型的基本资料作大量的调查以及对其实际工作情况进行测量后，完成以下设计工作：1、用单片机对整个控制系统进行调试运行,实现模拟喷油和点火演示及故障诊。 2、测量发动机数据流，利用汇编语言编写控制信号源程序。3、 实验台结构的设计，关键部件的受力校核。4、通过AutoCAD软件绘制实验台的结构示意图，控制面板布置图、系统电路图和零件图。由于个人的能力有限，本设计只针对一些基本的传感器信号做了数据分析和处理，并对传感器信号进行模拟，可以达到辅助教学的目的。如需要进行一步精控系统的运行，完成故障诊断。 参考文献1 赵英勋，刘明主编汽车检测与诊断技术M北京：机械工业出版社，20062 张广辉，张宏坤主编汽车故障诊断技术M北京：高等教育出版社，20053 李涵武汽车电器与电子技术M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20024 张月相，荆永勤等编著电控汽油喷射系统的原理与检修M黑龙江：黑龙江科学技术出版社，19965 付百学，孙仁云编著汽车电器与电子技术M北京：机械工业出版社，20066 南金瑞，刘波澜编著汽车单片机及车载总线技术M北京：北京理工大学出版社，20057 侯树梅主编汽车单片机及局域网技术M北京：高等教育出版社，20058 边春远，王志强编著MCS51单片机应用开发实用子程序M北京：人民邮电出版社，20059 鲍际平汽车电控系统故障诊断设备的发展动态J北京汽车2004，18（3）：7 910 姜斯平，王军汽油机电子燃油喷射模拟演示系统J交通与计算机2005，13（8）：1315 11 朱林彦，李君良汽车发动机点火系统故障诊断仪研究J太原理工大学学报，2003，34（6）：2125.12 李捷辉采用单片机控制汽油机正时点火系统J测控技术，1999，18（10）：727613 韩同群，肖生发，刘成武电喷发动机故障演示实验台的设计J汽车科技2002，14（8）：5814 （美）D诺莱斯著，钱志鸿等译汽车计算机控制系统M北京：机械工业出版社，1998.715 德国BOSCH公司著，魏春源等译汽车电器与电子M北京：北京理工大学出版社，2004.716 周云山，钟勇主编汽车电子控制技术M北京：机械工业出版社，2004.717 B.Assmann.Technische Mcchanik. Oldenburg Verlag Gmbh M.Munchen,1990.18 Journal of Materials Engineering and Performance. Microstructure and detachment mechanism of friction layers on the surface of brake shoesJ,2003.致 谢三月的毕业设计快要结束了，在这三月的设计过程中让我重新的回顾了大学四年中所学的知识。毕业设计对于上了四年大学的我是一次对我所学知识的一次总结和考核，真是应正那句古话：“书到用时方恨少”我毕业设计题目是大众GTX发动机半实物仿真系统设计，这个设计题目涉及到很多知识：电控系统的知识；单片机的知识；诊断诊断知识；材料力学；机械制图的知识以及电工电子知识等。正如上面提到的这么多知识要用到毕业设计里，说实话如果不是多位老师和鲍宇老师的不厌其烦的指导的话，即使再努力的复习以前所学的知识那也会心有余而力不足的。在这里先提前谢谢指导我的每一位老师。衷心希望每位老师都能身体健康，工作顺利合家幸福。这三月的毕业设计里鲍宇老师耐心的指导对于我工程素养培养有很大的帮助，同时我感觉对于我发动机电控知识有很大的提升，动手能力也提高了不少。我设计的题目主要是为了方便教学而设计的，无论是是汽车类的高校还是职业技术学校一般用于教学的电控燃油系统的实验台都未能脱离实体发动机，而我设计的半实物仿真系统就是为了能脱离实体发动机而进行教学。该系统能实现点火、模拟喷油演示、发动机学习功能、故障诊断功能、以及与车辆结合分析车辆故障原因的功能。我深信这三月的毕业设计对于即将跨出大学的我无疑一次全面的检验，它让我更自信的走向社会。迎接新的挑战。 对应于各转速的周期与定时器初值附录 转速信号程序;*;* 主程序及其入口地址 *;* org 0000h ;主程序入口地址 ljmp start ;*;* 初始化程序 *;*start: mov a,#8h ;a赋初值8h mov dptr,#tab ;取tab首地址为基址 mov r5,a ;把a值传给r5 movc a,a+dptr ;把以dptr为基址,a为偏移地址中的数传给a mov r3,a ;把a中的数送入r3 mov a,r5 ;把r5中的数送入a inc a ;a自增1 mov r5,a movc a,a+dptr mov r4,a mov a,r5;*;* 扫键程序 *;*L1: jb p1.0,L2 ;p1.0为1则转移到L2 jb p3.0,L3 ;p3.0为1则转移到L3 lcall main ;否则调子程序 ajmp L1 ;返回L1;*;* 自增程序 *;* L2: mov tmod,#11h ;选择T1为方式1,T0为方式1 mov tl1,#0b0h ;T1低8位赋初值 mov th1,#3ch ;T1高8为赋初值 mov r0,#28h ;r0赋初值28h setb tr1 ;开启T1 （续）L4: jbc tf1,L5 ;tf1为1则转移到l5 lcall main ;tf1为0则调用子程序 ajmp L4 ;返回l4L5: mov tl1,#0b0h ;T1重装初值 mov th1,#3ch djnz r0,L4 ;r0减1后不为0则转移到l4 ajmp L6 ;否则转移到l6L6: inc a mov r5,a movc a,a+dptr mov r3,a mov a,r5 inc a mov r5,a movc a,a+dptr mov r4,a mov a,r5 cjne a,#75h,c1 ;a与75h不相等则转移到c1 jmp L1 ;相等则转移到l1c1: jc L1 ;有进位则跳到l1 mp c2 ;无进位则跳到c2c2: mov a,#74h mov r5,a movc a,a+dptr ;赋3500r/min时对应定时器初值 mov r3,a mov a,r5 inc a mov r5,a movc a,a+dptr mov r4,a mov a,r5 jmp L1;*;* 自减程序 *;*L3: mov tmod,#11h ;T1 50ms定时 mov tl1,#0b0h （续） mov th1,#3ch mov r0,#28h setb tr1L7: jbc tf1,L8 acall main ajmp L7L8: mov tl1,#0b0h mov th1,#3ch djnz r0,L7 ;循环40次,实现2s定时 ajmp L9L9: dec a mov r5,a movc a,a+dptr mov r4,a mov a,r5 dec a mov r5,a movc a,a+dptr mov r3,a mov a,r5 cjne a,#00h,c3 jmp L1c3: jc L1 jmp c4c4: mov a,#00h mov r5,a movc a,a+dptr mov r3,a mov a,r5 inc a mov r5,a movc a,a+dptr mov r4,a mov a,r5 jmp L1;*;* 子程序 *;*（续）main: mov r1,#74h ;控制输出60-2个转速脉冲信号 mov r2,#4h mov tmod,#11h mov tl0,r3 ;T0定时器赋初值 mov th0,r4 mov p1.2,#01h ;置p1.2口为高电平 setb tr0loop1: jbc tf0,cplp1 ;循环等待 ajmp loop1 cplp1: mov tl0,r3 ;T0重装初值 mov th0,r4 cpl p1.2 ;p1.2口状态取反 djnz r1,loop1 ajmp outout: mov tl0,r3 mov th0,r4loop2: jbc tf0,cplp2 ajmp loop2cplp2: djnz r2,out ret;*;* 初值表 *;*tab:DB 7ah,0f9h,14h,0fah,6ah,0fah,0dch,0fah,1eh,0fbh,75h,0fbhDB 0a8h,0fbh,0eeh,0fbh,18h,0fch,50h,0fch,72h,0fch,0a1h,0fchDB 0c2h,0fch,0e6h,0fch,0feh,0fch,20h,0fdh,35h,0fdh,53h,0fdh DB 62h,0fdh,7eh,0fdh,8ah,0fdh,0a5h,0fdh,0b2h,0fdh,0c7h,0fdhDB 0d0h,0fdh,0e6h,0fdh,0eeh,0fdh,01h,0feh,0ch,0feh,1ah,0fehDB 20h,0feh,31h,0feh,3eh,0feh,45h,0feh,48h,0feh,58h,0feh DB 5ch,0feh,69h,0feh,70h,0feh,79h,0feh,7ah,0feh,88h,0feh DB 8eh,0feh,95h,0feh,98h,0feh,0a2h,0feh,0a2h,0feh,0aeh,0feh DB 0b6h,0feh,0b9h,0feh,0c0h,0feh,0c3h,0feh,0cah,0feh,0cdh,0fehDB 0d4h,0feh,0d6h,0feh,0deh,0feh,0deh,0feh,0e8h,0feh上面数据依次为对应于从600r/min到3500r/min各转速信号的定时器初值。附录2 发动机数据流怠速节气门角度点火提前角喷油时间空气质量流量冷却液温度进气温度800-920 0-5 6-12 2.00-5.001.8-5 80-105 -45-108.5 /minBTDCSTAMPmsg/s8400.0123.483.8284.016.58400.0123.573.8984.018.08400.4124.173.8287.012.08400.4122.723.3384.021.08800.0123.483.7584.021.08800.4123.573.6185.521.08802.6124.174.4485.521.08802.2124.595.2888.521.09202.6123.833.8982.515.09202.6123.573.8287.015.09603.0124.675.6287.015.09603.0124.345.4888.521.010002.6124.425.0785.518.010002.6124.085.0788.521.010403.0124.084.6585.521.010402.6124.504.7988.512.010403.0124.254.7287.021.010802.6124.594.7287.021.010802.6123.915.2184.021.011203.5124.505.4287.015.011203.0124.005.2184.021.011602.6124.085.4288.519.511603.5124.174.7288.519.512003.0123.835.9084.018.012002.6123.485.0784.021.012402.6123.404.8684.021.012402.6123.665.4884.021.012404.3153.576.9488.521.012800.9123.153.8988.516.512802.6123.405.0087.021.013203.0123.404.8687.018.013203.514.32.724.3788.519.5（续）怠速节气门角度点火提前角喷油时间空气质量流量冷却液温度进气温度800-920 0-5 6-12 2.00-5.001.8-5 80-105 -45-108.5 r/minBTDCSTAMPmsg/s14003.918.03.156.1188.521.014003.013.52.896.0488.518.014403.5888.519.514403.925.53.575.7688.512.014803.921.03.154.6587.021.015203.923.33.485.2888.518.015203.920.33.065.9784.021.016000.930.03.573.5484.018.0160064.0384.021.016403.930.02.815.4887.018.016403.921.83.066.3985.521.016804.338.32.645.0082.515.016803.037.52.645.1485.521.017201.7888.521.017203.930.02.895.9785.518.017603.038.32.555.0787.016.517603.537.52.554.8685.521.018003.037.53.575.6988.519.518003.537.52.895.4887.021.018403.938.33.405.9784.021.018404.338.32.815.5685.521.018803.939.02.986.1188.518.018803.939.02.986.3287.021.019203.938.32.555.7688.515.019206.539.03.487.0888.512.019603.938.32.725.3488.519.519603.538.32.645.5684.021.020004.839.02.726.5988.515.020004.839.02.646.4688.521.020404.839.02.465.2888.519.520403.937.52.465.8388.519.520804.339.02.986.3284.015.020805.239.02.646.1185.518.020805.239.02.816.2587.018.020807.439.03.487.5788.512.0 （续）怠速节气门角度点火提前角喷油时间空气质量流量冷却液温度进气温度800-920 0-5 6-12 2.00-5.001.8-5 80-105 -45-108.5 r/minBTDCSTAMPmsg/s21605.239.02.556.1884.019.021605.239.02.466.3288.519.522005.639.02.726.4684.015.0220056.6787.018.022405.239.02.816.6787.016.522406.139.02.817.7185.518.022806.139.02.727.0885.518.0228026.6788.515.0228026.8188.518.023205.239.02.726.5384.021.023606.539.02.816.8788.518.023606.939.02.818.2690.021.024007.439.02.726.5987.021.024006.539.02.647.0888.519.524409.539.03.488.7588.512.024406.539.02.727.3688.521.024807.439.02.897.1584.015.025206.939.02.817.6485.518.025207.439.02.726.9490.019.525606.539.02.727.6487.018.025606.939.02.727.9884.021.026006.939.82.727.1584.021.026007.439.82.728.0688.515.026407.439.82.897.5788.518.026407.439.82.818.1285.521.026807.840.52.727.9885.521.026808.740.52.727.1590.019.527207.440.52.557.9888.521.027207.840.52.728.4087.018.0276012.641.33.5710.1487.013.527608.741.32.989.2388.521.028008.741.32.899.1787.018.0280089.0985.518.0284058.3384.015.0284018.8987.018.0 （续）怠速节气门角度点火提前角喷油时间空气质量流量冷却液温度进气温度800-920 0-5 6-12 2.00-5.001.8-5 80-105 -45-108.5 r/minBTDCSTAMPmsg/s292013.941.33.5710.6987.013.529208.741.32.818.5487.021.029609.541.32.989.1784.021.0296010.041.33.3110.6287.018.03000411.3987.013.5300010.441.33.1510.4287.018.0304010.041.32.818.6885.521.0304010.441.32.818.2688.519.5308010.041.33.069.9385.521.0308011.341.33.5712.6488.521.0312010.941.32.988.4087.021.0312011.341.32.819.3185.521.0316010.441.32.818.7587.019.5316010.441.33.069.9388.515.0320010.441.32.989.0985.521.0324010.941.32.988.8285.521.0328011.341.32.8910.0787.021.0332011.741.33.1510.1487.018.0336012.641.33.1510.1487.021.0340012.641.33.1510.6988.515.0344013.041.33.0611.2587.018.0348013.541.32.9810.6284.018.035208.736.03.1512.0185.521.0356013.941.33.1511.4688.515.0360027.341.34.0815.2185.513.536408.739.02.217.7885.521.0368017.441.33.4813.4788.521.0（表）怠速节气门角度点火提前角空燃比氧传感传感器1 电压传感器2 电压传感器3 电压传感器4 电压800-9200-5 6-120-10.4-1.40.4-1.40.4-1.40.4-1.4r/minBTDCSTAMP%VVVV8400.012.00.1051.281.321.761.608400.912.00.1051.201.441.921.768801.712.00.0701.401.681.561.768802.212.00.0751.521.721.761.769202.212.00.0951.321.481.841.689202.212.00.6651.441.441.681.769603.012.00.0651.281.681.921.729602.612.00.0751.441.201.681.7610002.612.00.1601.481.681.681.8410000.012.80.8551.521.321.761.1610401.312.00.8851.521.202.081.6810803.012.00.091.561.361.561.8410800.012.00.8851.201.081.921.1611200.012.00.9001.601.361.841.6811203.012.00.2701.561.681.841.7611603.012.00.7601.401.681.921.7612400.912.00.9101.521.282.401.7612800.912.00.9101.681.362.721.7613203.512.00.0751.121.281.201.2013603.012.00.7801.081.161.041.3214002.212.00.8451.441.722.001.6815201.314.30.88062.4016003.029.30.0851.441.442.241.6816403.528.50.0701.401.681.921.6816801.718.80.8801.201.042.001.2817200.430.80.0651.281.801.601.9217603.538.30.8451.361.442.241.6818001.719.50.8851.601.162.561.5218403.538.30.6901.921.482.962.1618804.833.00.0951.761.362.802.1619203.538.30.8401.401.482.561.7219204.326.30.0801.841.403.281.8419605.239.00.0651.761.803.602.5619603.938.30.0951.761.403.202.0019604.338.30.0701.681.603.041.88（续）怠速节气门角度点火提前角空燃比氧传感传感器1 电压传感器2 电压传感器3 电压传感器4 电压800-920 0-56-12 0-10.4-1.40.4-1.40.4-1.40.4-1.4r/minBTDCSTAMP%VVVV21204.336.80.6601.881.683.442.3221605.239.00.0851.961.723.202.4022005.639.00.0852.561.885.103.1222806.139.00.0702.402.004.322.5623206.139.00.0701.841.884.642.4023605.639.00.7952.481.924.963.9224406.539.00.6453.042.405.103.6824806.539.00.0802.162.404.963.6026007.439.80.0853.123.045.104.0026407.839.80.1202.803.285.105.1026807.440.50.4702.962.645.103.6827207.840.50.6403.282.805.104.002760952.962.805.103.842800103.683.365.105.1028403.028.50.89005.1028808.741.30.2653.843.045.104.8029853.283.285.105.1029603.930.80.8954.90300010.041.30.1853.523.045.105.103040203.764.005.105.1031204.333.00.8852.562.405.103.52316010.041.30.0803.684.005.105.10320010.941.30.0953.924.005.105.10324010.941.30.1003.80328010.441.30.1004.004.645.105.10332011.341.30.105.10336011.741.30.0853.80340012.641.30.1454.3034804.836.80.8705.10352013.541.30.1054.800356013.541.30.0905.10360014.341.30.17005.10372014.841.30.0905.10376014.841.30.1054.800附录三1. Welding on Engines with Electronic ControlsBecause the strength of the frame may decrease, some manufacturers do not recommend welding onto a chassis frame or rail. Consult the OEM of the equipment or your Caterpillar dealer regarding welding on a chassis frame or rail.Proper welding procedures are necessary in order to avoid damage to the engines ECM, sensors, and associated components. When possible, remove the component from the unit and then weld the component. If removal of the component is not possible, the following procedure must befollowed when you weld on a unit that is equipped with a Caterpillar Electronic Engine. The following procedure is considered to be the safest procedure to weld on a component. This procedure should provide a minimum risk of damage to electronic components.2. Neutral ConnectionsThe generators with grounded configuration usually have the neutral grounded when the generator is installed. However, there are some cases when definite measures can be taken in order to prevent ground faults on the load side. The purpose of the grounding of the neutral is to prevent load side equipment damage. The purpose of the grounding of the neutral is also to prevent harm to personnel.If the neutral wire is grounded and one of the phase leads becomes grounded, the excessive current will open a load circuit breaker in order to isolate the fault. The excessive current will collapse the generator voltage, if the circuit breaker does not trip first. The result depends on the particular generator electrical characteristics, type of fault, and trip rating of the circuit breaker. An undervoltage device may be required in order to provide an adequate short circuit protection.There are some instances in which it is undesirable to ground the neutral wire. An ungrounded generator neutral lead is acceptable in the applications in which definite measures have been taken in order to prevent grounds to the phase leads. An example of such measures are ground fault protective circuits. Ground fault protection requires that the entire group of distribution circuits should be studied and treated as a system. The owner should engage a certified and registered consultant if a new distribution system is being developed. The owner should also engage a certified and registered consultant if an existing system should be modified for the ground fault protection.Neutral resistors and reactors may be added to the system for two reasons: to provide protection during faults and to limit neutral currents3. Permanent Magnet Pilot Excited GeneratorsPermanent Magnet Pilot Excite d (PMPE) generators receive power for the voltage regulator from a pilot exciter, rather than the main armature. The pilot exciter consists of a permanent magnet rotor and a permanent magnet stator. The pilot exciter operates independently from the generator output voltage. Constant excitation during a large load application is possible because the irregularities that occur in generator output voltage are not fed back into the exciter. Such irregularities can be caused by load conditions. The independent operation also allows the generator to better sustain an overload for a short duration. The pilot exciter also ensures that the generator will start properly even if the rotating field becomes completely demagnetized.4. Default Settings for the Caterpillar Monitoring SystemDerate This is a reduction of engine horsepower in response to an abnormal operating condition.Setpoint This is a specific value which can activate the following responses: warning, deration, and shutdown. The setpoint can be a pressure, a speed, a temperature, or a voltage.Hysteresis This is the change in the signal from a sensor that is tolerated by the ECM. This is the difference between the setpoint that activates a response and the setpoint that deactivates the response. For example, a warning for low voltage can activate if a value below 20 volts is detected bythe ECM. The voltage must rise to 22 volts in order to clear the warning. The hysteresis is the 2 volts that are above the 20 volts.The Caterpillar Monitoring System is enabled after the engine is started. When the engine rpm exceeds 50 rpm below low idle, the ECM begins checking parameters. The ECM monitors the parameters in order to determine if the parameters exceed the setpoints.The ECM will log the event if any response is made by the Caterpillar Monitoring System. A parameter may be programmed “OFF”: the ECM will log the event if the setpoint for the parameter is exceededAny failure of a sensor will result in disabling the corresponding portion of the Caterpillar Monitoring System. The failure of a sensor will cause an“ACTIVE” diagnostic code for the sensor.All of the derating is cumulative. A derating of five percent followed by a derating of two percent results in a total derating of seven percent. If the conditions that cause the derating are not corrected, the derating will continue. The process will continue until the engine is at low idle with no loadSeparate Circuit Cooling SystemIn the separate circuit cooling system, the left side water pump pulls coolant from the heat exchanger through coolant inlet.Coolant from the left side water pump goes to oil cooler bonnet .Coolant flow is divided at the oil cooler bonnet. Part of the coolant is sent to oil coolers while most of the coolant is sent to aftercoolers .Coolant from the aftercoolers and oil coolers goes through mixer housing and coolant outlet to the heat exchanger.There is a makeup line from the expansion tank to coolant inlet to help keep the coolant in the oil cooler and aftercooler circuit at the correct level.A customer installed vent line is required between the top of the mixer housing and the expansion tank for the aftercooler and oil cooler.Jacket Water Cooling SystemThe right side water pump pulls water from the expansion tank through coolant inlet . Coolant from the right side water pump goes to both sides of the cylinder block through elbows.The coolant flows up through the water jackets and around the cylinder liners from the bottom to the top. Near the top of the cylinder liners