專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，更具體的說(shuō)，尤其涉及一種設(shè) 置有油壓傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中起著舉足輕重的作用，由于各部件運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、工 作環(huán)境惡劣等，易發(fā)生各種故障，直接或間接地造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。供油提前角是指噴油泵柱塞開(kāi)始關(guān)閉進(jìn)、回油孔的時(shí)刻到活塞到達(dá)柴油機(jī)上止點(diǎn) 所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角。柴油機(jī)的供油提前角是柴油機(jī)供油燃燒系統(tǒng)的重要參數(shù)，主要影響發(fā) 動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、排放性。供油提前角過(guò)大，這不僅增加壓縮負(fù)功使燃油消耗率增高、功 率下降，且工作粗暴，怠速不良，難于啟動(dòng)，易形成碳煙；供油提前角過(guò)小，則燃油消耗率和 排氣溫度增高，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，起動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)冒白煙現(xiàn)象。不同發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況，供油提前角 應(yīng)有相應(yīng)合適的值，因此，實(shí)現(xiàn)供油提前角快速準(zhǔn)確測(cè)量更為重要。目前生產(chǎn)維護(hù)中普遍采 用溢油法、閃光法、振動(dòng)法等檢測(cè)供油提前角，存在誤差較大、無(wú)法動(dòng)態(tài)測(cè)量或汽車(chē)在線檢 測(cè)不便等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問(wèn)題的缺點(diǎn)，提供了一種設(shè)置有油壓傳感器和轉(zhuǎn)速 傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括供油管和固定于輸出 軸上的齒圈，其特別之處在于所述測(cè)量系統(tǒng)包括用于測(cè)量齒圈轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器、用于測(cè) 量供油管壓力的油壓傳感器、信號(hào)處理模塊和微處理單元，所述轉(zhuǎn)速傳感器和油壓傳感器 的輸出端均與信號(hào)處理模塊的輸入端相連接，所述信號(hào)處理模塊的輸出端與微處理單元的 輸入端口相連接。轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)與齒圈的配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量；油壓傳感器 通過(guò)與供油管相配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)供油管壓力的測(cè)量，以便準(zhǔn)確測(cè)出供油時(shí)間段的波形；信號(hào) 處理模塊用于對(duì)供油管壓力信號(hào)和齒圈轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行濾波放大等處理，以便輸入到微處理 單元中進(jìn)行運(yùn)算和處理。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，包括與微處理單元相連接的用于顯示 數(shù)據(jù)的顯示器以及進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，所述微處理單元通過(guò)通訊接口與PC機(jī)相連接。 顯示器可以進(jìn)行運(yùn)算結(jié)果的顯示，以便使用者進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的讀??；存儲(chǔ)器用于對(duì)數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)。通過(guò)微處理器與PC機(jī)的連接，可以把本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)速傳感器和油壓傳感器分別為 磁電轉(zhuǎn)速傳感器和夾持式油壓傳感器。磁電轉(zhuǎn)速傳感器可實(shí)現(xiàn)非接觸精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速測(cè)量，夾 持式油壓傳感器安裝使用方便，便于快速測(cè)量。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)運(yùn) 算放大器放大后再經(jīng)邏輯運(yùn)算；所述油壓傳感器輸出的油壓信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)運(yùn)算放大器濾波放大。把轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大后再進(jìn)行邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了把轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)易于測(cè) 取的方波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性測(cè)量。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)置有轉(zhuǎn) 速傳感器、油壓傳感器、信號(hào)處理模塊和微處理單元，通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)和壓力信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)供 油提前角的準(zhǔn)確測(cè)量；本實(shí)用新型中的油壓傳感器可以采用夾持式油壓傳感器，使得傳感 器的安裝和檢測(cè)更加方便，在降低了傳感器成本的同時(shí)且使得檢測(cè)不受環(huán)境影響。

圖1為本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)的原理圖；圖3為本實(shí)用新型的信號(hào)處理模塊的原理圖；圖4為柴油機(jī)氣缸壓力、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖；圖5為油壓傳感器測(cè)得的供油管的壓力原始信號(hào)示意圖；圖6為經(jīng)信號(hào)處理模塊處理后的供油管壓力信號(hào)示意圖；圖7為油壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)關(guān)系示意圖。圖中1轉(zhuǎn)速傳感器，2齒圈，3供油管，4油壓傳感器，5信號(hào)處理模塊，6微處理單 元，7 PC機(jī)，8顯示器，9存儲(chǔ)器，10通訊接口，11串接式油壓信號(hào)，12夾持式油壓信號(hào)，13轉(zhuǎn) 速波形，14供油波形，15瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形，16氣缸壓力波形。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。首先，結(jié)合圖4，以柴油機(jī)氣缸壓力、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖為例闡述瞬時(shí) 轉(zhuǎn)速最低點(diǎn)與活塞上止點(diǎn)的關(guān)系。由所示的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形15和氣缸壓力波形16可以看 出，當(dāng)一缸的活塞運(yùn)行至壓縮上止點(diǎn)附近時(shí)，二、三、四缸的活塞將分別行至膨脹下止點(diǎn)、進(jìn) 氣下止點(diǎn)、排氣上止點(diǎn)附近，因?yàn)檫@時(shí)作用在活塞上的氣體壓力很小，這些缸作用在曲軸上 的力矩之和也就可以忽略不計(jì)。因此，在一缸壓縮上止點(diǎn)附近，作用在曲軸上的扭矩主要是 由一缸的氣體壓力產(chǎn)生的。在上止點(diǎn)前，氣缸壓力產(chǎn)生的扭矩與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反，造成 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速降低，在上止點(diǎn)后，氣缸壓力產(chǎn)生的扭矩與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相同，又促使瞬時(shí)轉(zhuǎn)速增 加，如果不存在摩擦，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的最低點(diǎn)必將出現(xiàn)在上止點(diǎn)處，這就是利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速確定上 止點(diǎn)的理論基礎(chǔ)。如圖1和圖2所示，分別給出了本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖和原理圖，其包括轉(zhuǎn)速傳感器1、油壓傳感器4、信號(hào)處理模塊5、微處理單元6、PC機(jī) 7、顯示器8、存儲(chǔ)器9、通訊接口 10，所示的發(fā)動(dòng)機(jī)包括供油管3和飛輪齒圈2，所示的轉(zhuǎn)速 傳感器1為磁電轉(zhuǎn)速傳感器且可實(shí)現(xiàn)對(duì)齒圈2的非接觸式測(cè)量；油壓傳感器4為夾持式油 壓傳感器，在使用的過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)對(duì)供油管3中油壓信號(hào)的測(cè)量，其安裝和使用十分方便。 信號(hào)處理模塊5用于實(shí)現(xiàn)油壓信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的放大和處理，以便把轉(zhuǎn)化后的信號(hào)輸入到 微處理單元6中，如圖3所示，給出了信號(hào)處理模塊5的原理圖，由轉(zhuǎn)速傳感器1輸出的轉(zhuǎn) 速信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后，再經(jīng)由與門(mén)進(jìn)行運(yùn)算，以便轉(zhuǎn)化為微處理單元6易于測(cè)取 的方波電平信號(hào)，將處理后的轉(zhuǎn)速信號(hào)送入微處理單元6的中斷接口 ；油壓傳感器4輸出的油壓信號(hào)輸出的油壓信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行兩級(jí)信號(hào)放大，并在第一級(jí)運(yùn)算放大器 和第二級(jí)運(yùn)算放大器之間設(shè)置耦合電容Cl，電容C2用于對(duì)油壓信號(hào)進(jìn)行濾波，最后輸入到 微處理單元6的A/D模塊接口，以便微處理單元6對(duì)油壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和運(yùn)算。微處理單 元6可以采用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和與上位PC機(jī)的通訊，而且成本較低。顯示器8用 于對(duì)運(yùn)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示，以便檢測(cè)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察；存儲(chǔ)器9可以實(shí)現(xiàn)中間數(shù)據(jù)和結(jié) 果數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，微處理單元6通過(guò)通訊接口 10可實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)7的通訊，以便本實(shí)用新型的 測(cè)量系統(tǒng)可以把測(cè)得的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)。圖5給出了供油管壓力的原始信號(hào)的示意圖，其包括許多高頻干擾信號(hào)，圖6給出 了經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊5處理后的油壓信號(hào)示意圖以及采用串接油壓傳感器測(cè)得的油壓信 號(hào)的示意圖，對(duì)圖5和圖6進(jìn)行比較，可見(jiàn)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊5處理后的油壓信號(hào)幅值大、 干擾小且便于采樣。對(duì)圖5中串接式油壓信號(hào)11和夾持式油壓信號(hào)12進(jìn)行對(duì)比，可見(jiàn)夾 持式油壓傳感器可以獲得準(zhǔn)確真實(shí)的油壓信號(hào)。由此可見(jiàn)，采用本發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量 系統(tǒng)可以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，測(cè)量精度在士0.5° CA。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)在使用的過(guò)程中，應(yīng)注意夾持式油壓傳 感器安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)待測(cè)缸的供油管上、磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝于飛輪齒圈處；擰松待測(cè)氣缸 的噴油嘴，以便使柴油不噴入缸內(nèi)；連接并檢測(cè)完系統(tǒng)后，在啟動(dòng)系統(tǒng)；再啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)即可 得到當(dāng)前缸發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角值。檢測(cè)完成后，擰緊已松噴油嘴即可。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種性能參數(shù)的檢 測(cè)，利用磁電轉(zhuǎn)速傳感器1和夾持式油壓傳感器4得到轉(zhuǎn)速信號(hào)和油壓信號(hào)，由信號(hào)處理模 塊處理5后可得到柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速圖譜和供油波形，經(jīng)過(guò)微處理單元處理運(yùn)算后可實(shí)現(xiàn)柴 油機(jī)轉(zhuǎn)速、無(wú)外載測(cè)功、起動(dòng)性能、加速性能、調(diào)速性能、各缸密封性及工作均勻性的檢測(cè)， 并可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和通訊等。該系統(tǒng)具有精確度高、安裝方便、擴(kuò)展性強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)檢測(cè)等，滿足科研、教學(xué)和生產(chǎn)、維修各 部門(mén)的需要。下面結(jié)合圖7說(shuō)明本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法。不妨設(shè) 齒圈的齒數(shù)為 供油提前角力^，其特別之處在于，包括以下步驟( 1)獲取最大油壓信號(hào)值，在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，對(duì)油壓信號(hào)用周期力〒的 采樣信號(hào)進(jìn)行采集，并記錄每次取得的壓力值A(chǔ)，設(shè)最大值為P腿，設(shè)壓力值A(chǔ)所對(duì)應(yīng)的 信號(hào)采集時(shí)間力1( 2 )油壓和轉(zhuǎn)速信號(hào)測(cè)量，在下一個(gè)循環(huán)內(nèi)，在對(duì)油壓信號(hào)測(cè)量的同時(shí)也對(duì)轉(zhuǎn)速信 號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并記錄油壓信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)，設(shè)相應(yīng)齒的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為K ；(3)找同步點(diǎn)，將油壓信號(hào)與相比較，如果出現(xiàn)A,則根據(jù)Ps 和Prf的數(shù)值利用插值法計(jì)算出在該工作循環(huán)內(nèi)發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)，設(shè)該時(shí)間點(diǎn)為
同步點(diǎn)廣；如果出現(xiàn)懇，則同步點(diǎn)·Γ 其中0<χ<1;(4)求取最低點(diǎn)和開(kāi)始點(diǎn)，利用數(shù)據(jù)擬合算法求出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形的最低點(diǎn)，設(shè)最低 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間力利用插值法可以求得供油管供油的開(kāi)始時(shí)間，設(shè)為石；[0029](5)設(shè)定參量，設(shè)從石到滬時(shí)間段內(nèi)，齒圈所轉(zhuǎn)過(guò)的整齒為、個(gè)從r到？時(shí)間 段內(nèi)，齒圈所轉(zhuǎn)過(guò)的整齒為〃4個(gè)；(6)求夾角，當(dāng)！ Φ 0時(shí)，利用插值法計(jì)算出石和尸分別到i個(gè)齒中第一個(gè)齒時(shí) 和最后一個(gè)齒時(shí)齒圈所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，分別記為鉤和夠；當(dāng)約=0時(shí)，利用插值法計(jì)算出從 ^到廣時(shí)間段內(nèi)齒圈所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，設(shè)為歲；(7)求夾角，利用插值法計(jì)算出廣和#分別到/ 個(gè)齒中第一個(gè)齒時(shí)和最后一個(gè)齒 時(shí)齒圈所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，分別記為釣和夠；(8)求供油提前角，利用以下公式計(jì)算出供油提前角為爐
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括供油管(3)和固定于輸出軸上的 齒圈(2)，其特征在于所述測(cè)量系統(tǒng)包括用于測(cè)量齒圈轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器(1)、用于測(cè)量 供油管壓力的油壓傳感器(4)、信號(hào)處理模塊(5)和微處理單元(6)，所述轉(zhuǎn)速傳感器和油 壓傳感器的輸出端均與信號(hào)處理模塊的輸入端相連接，所述信號(hào)處理模塊的輸出端與微處 理單元的輸入端口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括與微處理單 元相連接的用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器(8)以及進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器(9)，所述微處理單元 (6)通過(guò)通訊接口(10)與PC機(jī)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)速傳 感器(1)和油壓傳感器(4)分別為磁電轉(zhuǎn)速傳感器和夾持式油壓傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)速傳 感器輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后再經(jīng)邏輯運(yùn)算；所述油壓傳感器輸出的油壓信號(hào) 經(jīng)過(guò)兩級(jí)運(yùn)算放大器濾波放大。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括供油管和固定于輸出軸上的齒圈，其特別之處在于所述測(cè)量系統(tǒng)包括用于測(cè)量齒圈轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器、用于測(cè)量供油管壓力的油壓傳感器、信號(hào)處理模塊和微處理單元，所述轉(zhuǎn)速傳感器和油壓傳感器的輸出端均與信號(hào)處理模塊的輸入端相連接，所述信號(hào)處理模塊的輸出端與微處理單元的輸入端口相連接。本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器、油壓傳感器、信號(hào)處理模塊和微處理單元，通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)和壓力信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)供油提前角的準(zhǔn)確測(cè)量；油壓傳感器可以采用夾持式油壓傳感器，使得安裝和檢測(cè)方便。本系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)無(wú)外載測(cè)功和各缸均勻性等的檢測(cè)。
文檔編號(hào)F02P17/02GK201884183SQ201020654969
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者劉楊, 吳亞蘭, 徐江曼, 程勇, 黃萬(wàn)友 申請(qǐng)人:劉楊