專利名稱：發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀。它可測量二、四行程發(fā)動機任意缸的點火、噴油提前角及發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
目前，國內(nèi)外使用的大部分點火提前角測量儀都存在有測量儀參數(shù)波動大，性能不可靠的缺點。其主要原因之一是測量儀中使用的點火信號傳感器大都采用高壓電場感應(yīng)方式的原理來提取點火信號。而發(fā)動機點火系統(tǒng)本身是一個極強的電場干擾源。鄰近缸的干擾電場很容易與被測點火信號一起進入二次測量儀表，使儀器無法正常工作。其次，二次儀表多采用無智能的電子線路，不能進行數(shù)據(jù)處理，對干擾信號無辨別能力，同時由于電子元件數(shù)目多，使儀器的可靠性降低。這是前期此類測量儀性能差，可靠性低的主要原因。
發(fā)明本實用新型的目的就是為了避開發(fā)動機點火系統(tǒng)的干擾，準(zhǔn)確地提取點火信號，提高測量儀的整機性能。
本實用新型由傳感器和測量儀表兩大部分組成。在傳感器中采用了光導(dǎo)纖維來提取點火時信號。傳感器主要由發(fā)光管、光導(dǎo)纖維和光敏三極管組成，光導(dǎo)纖維連接在發(fā)光管和光敏三極管之間。在測量點火提前角及發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，將傳感器串在被測缸的高壓線路中。傳感器中采用外殼是透明玻璃，里面充以氖氣的發(fā)光管用于提高電光變換效率。由于光導(dǎo)纖維只傳遞光信號，所以這種傳感器，抗電場干擾能力極強，有效地抑制了發(fā)動機點火系統(tǒng)的干擾電場，使信噪比大大改善，并且響應(yīng)速度快。
在測量儀表中，采用特殊設(shè)計的接口電路，該電路由液晶顯示器、顯示驅(qū)動器、指示燈驅(qū)動器、接口芯片、單脈沖發(fā)生器、狀態(tài)保持電路及輸入信號預(yù)處理電路構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)。利用接口芯片(4)擴展8031單片機(7)的接口。接口芯片(4)中的A口、B口顯示驅(qū)動器(2)及液晶顯示器(1)組成儀器顯示部分。接口芯片(4)中的C口與指示燈驅(qū)動器(3)、發(fā)光二極管構(gòu)成測量儀工作狀態(tài)指示電路。單脈沖發(fā)生器(5)與狀態(tài)保持電路(6)完成了向8031單片機(7)輸入控制字的功能。當(dāng)進行不同功能測量時，通過鍵K1、K2、K3、K4的組合及單脈沖發(fā)生器(5)、狀態(tài)保持電路(6)，向8031單片機(7)寫入相應(yīng)控制字。儀器便完成相應(yīng)的測量功能。單脈沖發(fā)生器(5)由開關(guān)K，電阻R1、R2，電容C，二極管D及延時器(20)組成。狀態(tài)保持電路(21)由雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成。輸入信號預(yù)處里電路(22)將輸入信號進行預(yù)先加工，去掉噪聲部分，向8031單片機(7)提供良好的信號。信號處理電路(12)主要是由阻抗變換電路(22)、靈敏度自動跟蹤電路(23)波形整形電路(24)組成，其中(25)采用高精度電壓比較器，(26)采用單穩(wěn)延時電路構(gòu)成。
通過改變傳感器(13)的種類，可進行汽油機與柴油機的多參數(shù)測量。當(dāng)使用感受電火花的傳感器時可進行汽油機性能測量，當(dāng)采用感受噴油壓力傳感器時，能夠進行柴油機的參數(shù)測量。通過按動K3鍵可選擇轉(zhuǎn)速與提前角測量功能。當(dāng)按動K2鍵時可選擇二行程發(fā)動機與四行程發(fā)動機，當(dāng)按動K1鍵時可選擇四缸或六缸發(fā)動機，當(dāng)按動K4鍵時可選擇四缸機的二、四缸或與一、三缸，六缸機的一、六缸，二、四缸及三、五缸，測量儀表(18)所有測量功能均通過上述功能鍵的不同組合來實現(xiàn)。
本實用新型全部軟件包括監(jiān)控程序、算術(shù)運算子程序、轉(zhuǎn)速與提前角運算程序、顯示程序、中斷服務(wù)程序和碼制轉(zhuǎn)速程序。監(jiān)控程序完成了儀器的初始化、儀器鍵盤管理、工作狀態(tài)、指示管理、輸入信號的處理與定時。算術(shù)運算子程序包括雙字節(jié)的整數(shù)乘法，四字節(jié)的整數(shù)和小數(shù)除法。轉(zhuǎn)速和各缸提前角計算程序計算了發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和各缸點火提前角。碼制轉(zhuǎn)換程序完成二進制向十進制的轉(zhuǎn)換。顯示程序?qū)@示緩沖區(qū)內(nèi)容送到液晶顯示器(1)上顯示。中斷服務(wù)子程序完成計時器的溢出處理。
本實用新型同現(xiàn)有的同類測量儀相比，不受電場干擾，點火信號傳感器的信噪比達(dá)到40分貝以上，響應(yīng)速度快(響應(yīng)時間小于0.5微秒)輸出電壓高(電壓大于3伏)。測量精確度為轉(zhuǎn)速≤0.1％，角度≤0.2％。
以下結(jié)合
實用新型的實施例圖1 是光導(dǎo)纖維點火傳感器結(jié)構(gòu)圖。其中(27)是接線端子，(28)是發(fā)光管，(29)是光導(dǎo)纖維，(30)是光敏三極管，(31)是外殼。
圖2 是發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀表的硬件框圖。其中(1)是液品顯示器，(2)是顯示驅(qū)動器，(3)是指示驅(qū)動器，(4)是接口芯片，(5)是單脈沖發(fā)生器，(6)是狀態(tài)保持電路，(7)是8031單片機，(8)是6M晶振，(9)是地址鎖存器，(10)是程序存貯器，(11)是計數(shù)脈沖發(fā)生器，(12)是輸入信號處理電路。
圖3 是發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀工作連接示意圖其中(13)是光導(dǎo)纖維點火傳感器，(14)是磁鋼，(15)是上止點信號傳感器(16)是發(fā)動機飛輪，(17)是分電盤，(18)測量儀表，(19)顯示屏。
圖4 是接口電路單脈沖發(fā)生器(5)和狀態(tài)保持電路(6)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中(20)是延時器，(21)是狀態(tài)保持電路。
圖5 是輸入信號處理電路。其中(22)是阻抗變換電路，(23)是靈敏度自動跟蹤電路，(24)是波形整形電路，(25)是電壓比較器，(26)是單穩(wěn)延時電路。
圖6 是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)連接圖。
當(dāng)使用該測量儀來進行發(fā)動機一缸點火提前測量時，首先將光導(dǎo)纖維傳感器(13)串接在一缸高壓線中，當(dāng)高壓點火脈沖出現(xiàn)時，高壓擊穿發(fā)光管(28)中的氖氣使發(fā)光管(28)發(fā)光。光信號通過光導(dǎo)纖維(29)傳輸。此光信號在其另一端被光敏三極管(30)接收并轉(zhuǎn)換成電信號而輸入到測量儀表的輸入端。至此完成了發(fā)動機點火信號的接收。此信號被測量儀接收后，首先通過輸入信號處理電路(12)進行處理，使其成為理想電信號。信號進入阻抗變換電路(22)改善帶負(fù)載能力。然后進入靈敏自動跟蹤電路(23)，該電路主要功能是能夠輸入信號幅值大小自動調(diào)節(jié)檢測靈敏度，除去信號的噪聲，保證信號通過。由靈敏度自動跟蹤電路(23)輸出的信號還必須通過波形整形電路(24)，將信號整形到一定寬度，最后將理想的脈沖送到8031單片機(7)進行運算處理。
進行點火提前角測量時，除需要點火信號外，還必須提供發(fā)動機的上止點信號才能完成。上止點信號的檢測是由傳感器(15)及飛輪(16)上固定的磁鋼來完成的。上止點信號由傳感器(15)輸入到測量儀的輸入端，該信號進入到測量儀后，首先也要通過輸入信號處理電路(12)進行處理，最后將理想的信號輸送到8031單片機(7)的輸入端。上止點信號與點火信號輸入到8031單片機(7)之后，在軟件的支持下，對兩信號進行運算處理，并得出對應(yīng)的點火提前及發(fā)動機轉(zhuǎn)速。運算后的結(jié)果由8031單片機(7)輸出到接口芯片(4)中的A口、B口、顯示驅(qū)動器(2)及液晶顯示器(1)將結(jié)果顯示出來。在測量儀工作過程中，我們可以使測量儀進行多項參數(shù)測量。所有測量功能的設(shè)定都是過鍵K1、K2、K3、K4、單脈沖發(fā)生器(5)及狀態(tài)保持電路(6)、8031單片機(7)的P1口來完成。為了指示測量儀所處的工作狀態(tài)，我們?nèi)圆捎昧私涌谛酒?4)的C口來完成。通過判斷8031單片機(7)P1口狀態(tài)的變化，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)通過接口芯片(4)的C口輸出。通過指示燈驅(qū)動器(3)及發(fā)光三極管顯示目前的工作狀態(tài)。8031單片機(7)的P0口與P2口用于擴展外部程序存貯器(10)。
在具體測量點火提前角、噴油提前角及轉(zhuǎn)速時，先將點火信號傳感器(即光導(dǎo)纖維傳感器(13)、(噴油傳感器)串接在被測缸高壓線(油管)上。打開電源開關(guān)J，按動K3使測量儀表處于測量轉(zhuǎn)速功能上，再按動K2選擇發(fā)動機沖程種類。顯示屏(19)上就可以讀出相應(yīng)轉(zhuǎn)速。若同時在發(fā)動機飛輪(16)上固定一磁鋼(14)，固定傳感器(15)，使發(fā)動機處于上止點位置時，傳感器(15)剛好有信號輸出。打開電源J，通過按動K1、K2、K3、K4選擇所需要測量的功能。顯示屏就可以讀出對應(yīng)測量的角度值。
權(quán)利要求1.一種由傳感器及測量儀表構(gòu)成的發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀，其特征是；a傳感器由光管(28)、光導(dǎo)纖維(29)和光敏三極管(30)組成，通過接線端子(27)串接在被測缸的高壓線路中。b采用特殊設(shè)計的接口電路由液晶顯示器(1)、顯示驅(qū)動器(2)、指示燈驅(qū)動器(3)、接口芯片(4)、單脈發(fā)生器(5)、狀態(tài)保持電(6)及輸入信號預(yù)處理電路(12)構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是發(fā)光管是外采用透明的玻璃，里面充以氖氣構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是a由接口芯片(4)擴展單片機(7)的接口，接口芯片(4)中的A口、B口、顯示驅(qū)動器(2)及液晶顯示器(1)組成儀器顯示部分，接口芯片中的C口與指示燈驅(qū)動器(3)、發(fā)光二極管構(gòu)成儀器工作狀態(tài)指示電路。b單脈充發(fā)生器(5)由開關(guān)K、電阻R1、R2、電容C、二極管D、延時器(20)及狀態(tài)保持器(21)構(gòu)成。c輸入信號處理電路(12)主要由阻抗變換電路(22)、靈敏度自動跟蹤電路(23)、狀態(tài)保持器(24)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量儀，其特征是波形整形電路(24)是由單穩(wěn)延時電路(26)組成。
專利摘要本實用新型是發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速測量儀，屬于發(fā)動機檢測儀器。為了避開測量發(fā)動機點火、噴油提前角及轉(zhuǎn)速時，非被檢測缸電場的干擾，提高測量儀的測量精度和可靠性，采用了由發(fā)光管、光導(dǎo)纖維和光敏三極管組成的光導(dǎo)纖維傳感器，測量儀的二次測量儀表采用了由液晶顯示器、顯示驅(qū)動器、指示燈驅(qū)動器、接口芯片、單脈沖發(fā)生器、狀態(tài)保持電路和輸入信號預(yù)處理電路構(gòu)成8031單片機應(yīng)用系統(tǒng)。
文檔編號F02M65/00GK2101772SQ9022522
公開日1992年4月15日 申請日期1990年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月28日
發(fā)明者田曉川, 林艷萍 申請人:第一汽車制造廠長春汽車研究所