对于中国工程师来说，嵌入式系统在发动机燃油控制方面的应用是一个全新的课题，其主要特点是机电一体化，工程师必须对机电系统的基本工作过程有全面的了解。本文以电控柴油机引擎控制的著名产品centinel为例，说明其嵌入式系统需要关注的问题，包括产品要求、实现方案、具体实现以及软件结构等四个方面，值得中国从机电一体化设计工程师参考。

    centinel高级燃油管理系统(aos)是一种可延长电控柴油发动机燃油添加间隔的嵌入式系统，它可周期性地从发动机的曲柄轴箱中去除少量旧油，并用新油替代之。旧油被送到发动机的燃料箱，在那里与燃料混合，并在正常燃烧条件下燃烧。

    centinel可拓展柴油卡车、拖拉机、发电机及其它设备的工作时间，缩短燃油更换和其它常规维护方面花费的时间。centinel将旧油作为燃料，这样不但无需废油处理，而且还可减少成本并控制环境污染。

    实际上，具有类似功能的机械系统已问世多年，但是，由于目前业界提出了复杂的发动机控制器和严格的空气质量标准，全机械方案已不能满足要求。centinel在维持燃油质量方面要优于机械系统，因为它包含一种灵巧的算法，能根据发动机工作负荷的大小来替换燃油，而且它配备了机械设备无法实现的故障检测逻辑。

    centinel设计者从一开始就要求这种装置要具备高可靠性。如果燃油质量恶化或油位下降，发动机都可能受到极大的损害。由于centinel要从发动机中除油，它必须采取必要的预防措施以确保油位和质量始终保持稳定，要解决这个问题很麻烦，因为目前尚未出现能够在柴油发动机内部恶劣条件下正常工作的、廉价的油位传感器。

    在各种气候条件下，柴油卡车在高速公路上年行驶里程高达20万英里，建筑设备等工业机械需要数月的维护间隔，因此，要求centinel必须经久耐用。为了尽可能维持商用柴油设备的高使用率，像centinel这样的设备就不能经常维修而迫使整个设备闲置。

    centinel的软件性能要稳定，因为微控制器是一次性编程器件。一旦系统出厂，固件便不能更新。如果出厂后出现软件缺陷，所有的centinel装置都必须替换。centinel的价格也应适当。

    实现方案

    centinel是一种机电设备，它包括tms370微控制器、sae j1587汽车数据链接口、控制油进出发动机的机械活门组件、油位测量传感器，以及容纳新油的油箱。

    在正常工作情况下，微控制器从j1587数据链接口读取发动机信息，以确定发动机的当前工作负荷，并检测是否发生与发动机和燃油相关的各种系统故障。这一信息可用于计算燃油燃烧率，并将之转换为一系列的电子控制脉冲，以便让燃油输送活门组件将旧油从发动机曲柄轴箱输送到

    燃料箱。

    燃油输送活门的设计将旧油和新油活塞集成在同一装置，因此可将固定数量的旧油输送到燃料箱，并用同样数量的新油替换之。活门及相关铅管经过发动机加热，因此即便在寒冷天气燃油也能正常流动。

    当新油箱空时，传感器就会报警，这时centinel便延迟脉冲，直到加满油为止。发动机操作员仍需监视发动机曲柄轴箱的量油计，如果必要还得手工加油以替换发动机在正常工作期间内部燃烧的少量燃油。

    具体实现

    tms370微控制器构成了该设计的基础。所选tms370的型号包括256b板上ram、8kb otprom、256b eeprom、一个串行通信接口(sci)、两个16位计数器、23个数字输入、一个8通道模拟-数字转换器，以及一个12mhz系统时钟。centinel设计所用的其它器件还包括电源调节及电源故障检测电路，以及一个用于连接发动机通信数据链路的sae j1587数据链接口(类似于rs-485)。

    为提高可靠性和耐用性，所有centinel数据输入的值在使用之前都要通过软件和硬件两方面的验证。硬件检测输入和输出上的开路和短路，而所有输入值范围的检查则可阻止机械或电气故障情况下的不正确操作。

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