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1、湖南生物机电职业技术学院摘 要 喷油器是按规定的喷油时刻、喷油规律及喷油量将燃油在一定温度和压力下喷入燃烧室的装置，其工作性能的优劣直接影响到燃油的雾化燃烧情况，进而影响发动机包括排放性、动力性、经济性在内的多种性能指标。发动机的实际应用中发现，喷油器的工作性能会随着时间延长而恶化，需要对単个喷油器进行工作性能和雾化特性的研究 。因此，开发一套简单高效、控制精确喷油时间的汽油机喷油器电路必不可少。关键词：电喷系统 升压电路 电磁阀开关 1AbstractFuel injector is in accordance with the provisions， injection time， fue
2、l injection law and fuel injection quantity at a certain temperature and fuelPressure spray into the combustion chamber of the device， its performance fit and unfit quality directly affect the atomization of fuel Combustion condition， and thus affect the engine， including emissions， power performanc
3、e， efficiency， variety of sex Can index. Found in the practical application of GDI engine， the fuel injector work performance will be overProlonged and worsened， need for study on work performance and atomization characteristics of fuel injector.Therefore， to develop a set of simple and efficient， p
4、recise control of spray injector control system used in the experiment is indispensable.Keywords: EFI system circuit of electromagnetic valve 目 录第一部分 设计任务与调研21.1设计的主要任务21.2设计思路与方法21.设计思路22.设计方法21.3总结2第二部分 设计说明42.1工作原理42.2总电路原理图52.3汽油机喷油器工作电路元件清单52.4主要组成元件及作用6第三部分 设计成果113.1设计成果展示113.2作品的特点113.3作品的仿真测
5、试12参考文献182 第一部分 设计任务与调研1.1设计的主要任务1. 设计一款发动机喷油器模拟控制系统，以STC12C5204AD单片机为控制模板控制喷油器时间喷油时刻和喷油过程的工作电路。2. 通过收集的资料确定所需要制作电路的元件；3. 熟悉工作电路的运行原理；4. 设计合理的电路图电路；5. 使用Multisim2001做电路图仿真测试。1.2设计思路与方法1.设计思路 我通过以STC12C5204AD单片机模拟ECU控制单元，产生相关的频率方波信号，根据各种传感器的信号控制喷油器喷油时刻和喷油脉冲宽度的工作。具体思路是，在喷油器开启时，驱动电流不断上升，此时线圈反冲电压为负值，输出端
6、电压接近0；当输出驱动电流上升至最大值并稳定后，线圈反冲电压等于0，输出端电压为电源电压减去线圈电阻分压，是一个正电压。电路设计时，利用输出端电压信号控制一个提供驱动电流的可变电流源，使其在喷油器开启时工作在大电流状态，驱动电流上升到最大值后工作在小电流状态，维持喷油器开启。这样，反馈电路和可变电流源配合便可实现输出电流波形控制功能。2.设计方法（1）通过在网上学习汽油机喷油器相关原理；（2）图书馆查询收集资料，收集所需要的文献；（3）寻找相关专业老师进行学习、指导。 1.3总结汽油机喷油器是汽油机电控喷射系统中核心部件之一，其性能的好坏直接影响到发动机的经济性、动力性和排放性能。喷油器的性能
7、是决定电控系统设计的重要因素，直接影响燃油控制单元的精确性。为了进一步研究喷油器，就2需要研究和开发能够评价和测试喷油器特性的装置和设备。本文对喷油器动态过程进行了分析，从理论上对喷油器工作原理进行了分析和研究，为喷油器驱动电路的电阻、电流特性测试开发提供了一定的理论依据。同时，完成了该测试系统电子控制单元的设计和开发，可以控制或检测测试系统的状态，并且设计了一套简便易操作的测试软件，为试验提供了方便的操作环境。汽油机喷油器下线检测系统的设计主要分为硬件电路设计、软件编程、控制面板设计等。试验结果表明，本测试系统具有良好的稳定性和可靠性，能够准确地测试汽油机喷油器的电阻、电流值。第二部分 设计
8、说明2.1工作原理喷油器相当于电磁阀。通电时电磁线圈产生电磁力，衔铁及针阀吸起，喷油器开启，汽油经喷孔喷入进气道或进气管。断电时电磁力消失，衔铁及针阀在复位弹簧的作用下将喷孔封闭，喷油器停止喷油。喷油器的通电、断电由电控单元以电脉冲控制。喷油量由电脉冲宽度决定。脉冲宽度=喷油持续时间=喷油量。在喷油器开启时，STC12C5204AD单片机产生5V方波信号，信号通过光耦由5V方波信号转为12V的方波信号（如图2.1所示），12V的方波信号使场效应功率管(IRF540)产生逆变电流，处于不停的导通（12V）和断开（0V）状态，实现了喷油器开启时工作在大电流状态，驱动电流上升到最大值后工作在小电流状
9、态，维持喷油器开启。达到了电路板模拟发动机控制模块根据各种传感器的信号控制喷油器喷油时刻和喷油脉冲宽度的控制过程的设计目的。 图2.1 光耦的升压电路 2.2总电路原理图本设计汽油机喷油器工作电路电路图如下： 图2.2 汽油机喷油器工作电路2.3汽油机喷油器工作电路元件清单 表1 汽油机喷油器工作电路元件清单表元件编号元件类型参数R1、R2、R3、R4电阻10KR5、R6电阻5W/10R7电阻470R8电阻1KCT1、CT2电解电容22ufCT3电解电容10ufC1、C2瓷片电容0.1ufD1二极管1N4007Q1场效应晶体管IRF540Q2集成稳压电源7805U1单片机STC12C5204A
10、DU2光耦TLP521-1S1、S2、S3、S4不自锁按键SW-PBY1晶振2MC3、C4瓷片电容10pf2.4主要组成元件及作用 1、汽油机喷油器喷油器接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确的控制燃油喷射量。喷油器是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞和抗污染能力强以及雾化性能好。2、STC12C5204AD单片机STC12C5204AD单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）、高速/超强抗干扰的新一代增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速8位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
11、STC12C5204AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。由于集成8路高速8位A/D转换，使用STC12C5204AD单片机比使用AT89C51和ADC芯片的实际电路简单。 图2.3 STC12C5204AD单片机引脚图STC12C5204AD单片机引脚说明P1.0/ADC0：复用端口，标准I/O口，PORT10 /ADC输入通道-0，模拟量通过该端口进入即可进行A/D转换，无需另接A/D转换电路。P1.1/ADC1：同P1.0/ADC0。P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2：标准I/O口，PORT12 /ADC输入通道-2，EX_LVD是外部低压
12、检测中断/比较器端口，RST2是第二复位功能脚。P2.0P2.7：Port2口，即可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用（A8A15）。P3.2/INT0：Port3口，标准IO口，第二功能是外部中断0的输入端，下降沿或低电平中断。P3.3/INT1：功能同P3.2/INT0。P3.5 /T1 /CCP1：标准IO口，定时器计数器的外部输入，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。P3.7 /CCP0：标准IO口，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。XTAL1：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟
13、源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL2：内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一个端。3、7805引脚介绍及常用电路 图2.4 7805引脚介绍 图2.5 7805引脚常用电路7805三端稳压集成电路，最大输出电流为1.5A。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78系列和负电压输出的79系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管、TO-220 的标准封装。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
14、该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。4、IRF540引脚功能及常用电路 图2.6 IRF540引脚常用电路 IRF540是一种沟渠工艺封装的N通道增强型场效应功率晶体管。其主要应用于：DC到DC转换器、开关电源、电视及电脑显示器电源等。上图电路中，控制信号如果接TTL信号，可以控制电磁阀等负载；控制信号如果接PWM占空比信号，可以调节电机的转速或者灯泡的亮度。IRF540引脚常用电路如图2.6所示。 图2.7 IRF540引脚功能介绍IRF540引脚的三个针脚及名称如图2.4.4所示，在图2.2中管脚1（Gate）悬空，管脚2（Drain）接地，管脚3（Source）接1K电阻，接5V电压。5、电阻电阻（通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。 电阻元件的电阻值大小一般与温度、材料、长度、还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电
