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一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2013-11-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖5 用于噴氣控制的Atmega128單片機(jī)引腳圖

  (2) 系統(tǒng)電源

  由于天然氣發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)為裝機(jī)嵌入式系統(tǒng),必須直接使用發(fā)動機(jī)蓄電池提供的電源,因此,必須將蓄電池的12 V電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,為單片機(jī)、輸入輸出接口和傳感器提供穩(wěn)定的+5 V、+12 V和+9 V電源。本設(shè)計采用了LM7809和LM7805兩個穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。圖6為電源電路圖。

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖6 電源電路

3 傳感器及信號處理

 ?。?) 轉(zhuǎn)速傳感器

  轉(zhuǎn)速傳感器是位于分電器的霍爾傳感器,通過傳感器來捕獲分電器中齒輪的下降沿,從而進(jìn)行轉(zhuǎn)速的計算以及各缸上止點(diǎn)的判斷,以進(jìn)行精確的點(diǎn)火控制。圖7為轉(zhuǎn)速捕獲信號采集電路。

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖7 轉(zhuǎn)速捕獲采集電路

 ?。?) 溫度傳感器

  水溫傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器原理基本相同,故其信號處理電路也基本一致,只需在參數(shù)上略加調(diào)整,現(xiàn)在以水溫傳感器為例說明。如圖8所示,信號采集轉(zhuǎn)化電路為電橋測量形式,利用單電源供電的運(yùn)放LM324實(shí)現(xiàn)信號的放大處理。

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖8 水溫信號采集電路

  進(jìn)氣溫度傳感器信號的采集方式與水溫傳感器信號處理電路結(jié)構(gòu)相同。

  4 執(zhí)行器與驅(qū)動控制

  (1) 怠速步進(jìn)電機(jī)

  在硬件設(shè)計過程中,通過主MCU輸出控制脈沖,經(jīng)過74F06芯片及LM293D步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片來最終把信號輸出給步進(jìn)電機(jī)的4個輸入端,控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣旁通閥開度的大小調(diào)節(jié)從而完成了怠速過程的控制。圖9為怠速步進(jìn)電機(jī)。

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖9 步進(jìn)電機(jī)

 ?。?) 天然氣噴射閥

  噴氣采用開關(guān)式電流反饋功率放大電路,利用脈寬調(diào)制(PWM)原理,輸出信號經(jīng)功率復(fù)合管放大,處于開關(guān)狀態(tài)。由于控制線圈的感抗作用,當(dāng)功率放大管開關(guān)導(dǎo)通時,通過線圈的電流按一階特性上升,其速率取決于電氣時間常數(shù);當(dāng)功率放大管開關(guān)截止時,由于線圈旁路二極管的作用,工作電流也按一階特性下降。由于功率放大管只在“完全導(dǎo)通”和“完全截止”兩種工作情況下工作,所以功耗很低,效率高,也提高了系統(tǒng)工作的可靠性。

  燃?xì)鈬娚淇刂朴扇剂蠂娚銶CU來實(shí)現(xiàn),通過采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、進(jìn)氣壓力信號、節(jié)氣門位置信號和氧傳感器信號等,經(jīng)過的處理,控制噴射閥實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)燃?xì)夤┙o量的精確控制,從而有效地控制空燃比,使發(fā)動機(jī)處于穩(wěn)定高效的工作狀態(tài)。通過霍爾傳感器獲得轉(zhuǎn)速和曲軸位置信號,確定燃料噴射基準(zhǔn)時刻。圖10為ECU噴氣驅(qū)動電路。

一種采用AVR單片機(jī)的天然氣發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

圖10 ECU噴氣驅(qū)動電路



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