電控噴油器流量特性檢測的實(shí)現

引言

汽油噴射系統性能的好壞．直接影響汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和可靠性等性能指標。為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)電控噴油器，就需要研究和開(kāi)發(fā)能夠評價(jià)和檢測電控噴油器特性的裝置和設備。本文利用單片機直接數字控制技術(shù)．設計開(kāi)發(fā)出一套可實(shí)現電控噴油器流量特性檢測的電子控制檢測系統．為電控噴油器的生產(chǎn)、調試、維修提供有效的檢測平臺。

1 電控噴油器的工作特性

電控噴油器是一個(gè)由電路、磁路、流體運動(dòng)和機械運動(dòng)四個(gè)子系統構成的復雜系統。各個(gè)系統相互作用、相互影響。噴油器的噴射過(guò)程可分為針閥開(kāi)啟、全開(kāi)和關(guān)閉三乏個(gè)過(guò)程。在針閥開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)，噴油器處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。針閥的位移，使磁路磁阻發(fā)生變化，造成電路中的電感發(fā)生改變，從而引起電磁吸力變化．繼而又影響到針閥的運動(dòng)。針閥的位移也使噴油器內的燃油流動(dòng)產(chǎn)生壓力波動(dòng)．導致針閥所受液體力隨之發(fā)生變化，反過(guò)來(lái)影響針閥的運動(dòng)。

2 檢測系統實(shí)現的功能

1)常規檢測功能預置及任意選擇執行

采用微機測控技術(shù)，按電控噴油器產(chǎn)品企業(yè)技術(shù)標準，實(shí)現靜態(tài)流量、動(dòng)態(tài)流量、清洗、滴漏，密封性、怠速、線(xiàn)性度等多種常規功能檢測．并可單種或多種常規功能按需選擇，頃序檢測。

2)系統控制信號主要參數預置、顯示

采用LCD液晶屏、數碼管和發(fā)光二極管共同完成對系統控制信號主要參數的顯示．如脈沖信號的周期、脈寬、脈沖次數、靜態(tài)流量時(shí)間、系統電壓、油箱液位等．對噴油器檢測過(guò)程實(shí)現監控。

3)系統油路的控制

檢測前，對系統油路中的油壓進(jìn)行預置或人工調節，通過(guò)油壓計顯示；并可在檢測過(guò)程中實(shí)現油路回油的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。

4)檢測參數的任意設置

可通過(guò)輸入設備手動(dòng)任意設置檢測參數。實(shí)現不同工況的檢測。

5)實(shí)現耐久性測試

噴油器的脈沖控制信號次數能達到上億次的設置。

6)與外部微機通信

可與外部系統機相連接．把主要檢測參數發(fā)送到外部系統機上．進(jìn)行數據貯存、打印等操作洞時(shí)．也可通過(guò)外部系統機對多個(gè)檢測系統進(jìn)行檢測控制。

3 檢測系統總體設計方案

為了對電控噴油器進(jìn)行自動(dòng)檢測和控制．本文按照模塊化的設計方法對系統進(jìn)行了總體設計。模塊化的好處是組態(tài)靈活、通用性強、硬件開(kāi)發(fā)周期短、冗余量少、系統成本低；另外容易排除故障，排除速度快。系統設計總框架如圖1所示。


圖1系統設計總框架

4 系統硬件電路的設計與實(shí)現

系統的硬件電路主要包括單片機的基本工作電路、噴油脈沖模塊馳動(dòng)電路、系統參數顯示模塊電路、油路控制模塊電路和串行通信模塊電路。檢測系統控制器采用雙cPu結構，即采用兩塊單片機(AT89C52，晶振頻率采用11．0592MHz)共同組成系統控制器，各塊單片機分別負責不同的功能模塊，因此，將每個(gè)功能模塊的設計細化，相對獨立開(kāi)發(fā)．減小系統出錯的概率和便于查錯，把開(kāi)發(fā)難度降低。兩個(gè)單片機之間使用串行通信，根據已定義好的通信協(xié)議傳輸控制指令和數據。

噴油脈沖模塊以主Arr89c52為核心，通過(guò)讀取鍵盤(pán)的輸入信息，確定噴油脈沖的參數，如脈沖周期、脈沖寬度、脈沖次數．同時(shí)也可以設定靜態(tài)流量時(shí)間。確定好脈沖參數后，把脈沖信號輸送到噴油器脈寬驅動(dòng)電路，以驅動(dòng)噴油器在一定的工況下工作，從而檢測噴油器的流量特性。噴油器的脈寬驅動(dòng)電路如圖2所示。

油路控制模塊主要是通過(guò)控制油路中電磁閥的閉合來(lái)實(shí)現，在檢測完成后把量簡(jiǎn)中的實(shí)驗油回流到油箱中(主AT89C52控制)；同時(shí)．控制油泵的起停。對油泵的轉速進(jìn)行預設和人工調節，改變系統中的油壓(副AT89C52控制)。電磁閥的驅動(dòng)電路如圖3所示。


圖2噴油器脈寬驅動(dòng)電路


圖3電磁閥的驅動(dòng)電路

5 噴油器檢測系統軟件設計

本課題的軟件設計主要圍繞以實(shí)現電控噴油器檢測系統控制器各項功能的單片機程序展開(kāi)．同時(shí)配以與外部系統機通信調試軟件加以擴展。本系統控制器使用c5l語(yǔ)言編程．因此選擇了Keil公司的C5l編譯器。系統控制器與外部系統機進(jìn)行通信的調試軟件使用visual c++語(yǔ)言編寫(xiě)。本系統軟件設計也采用模塊化設計方法．包括主程序的設計。噴油脈沖周期、脈沖寬度、脈沖次數、油壓、靜態(tài)流量時(shí)間等參數的檢測和控制等。電控噴油器檢測系統的主要測控目標如下：通過(guò)檢測系統，設定電控噴油器在各種工況下的參數。檢測噴油器在這些工況下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流量特性，同時(shí)。系統要將這些參數通過(guò)顯示設備可視化。系統檢測噴油器在設定的噴油脈沖周期、寬度、次數里的噴油量是否在規定的要求范圍內．若不在規定范圍內，調整噴油器，并重新檢測油蛙。只有電控噴油器檢測系統的性能達到控制要求才能進(jìn)一步對噴油器進(jìn)行定位、調整。主程序框圖如圖4所示，主程序主要完成系統初始化和調用模塊程序功能。

PWM脈沖信號通過(guò)定時(shí)器中斷來(lái)產(chǎn)生。因為定時(shí)器中斷與軟件循環(huán)的定時(shí)產(chǎn)生的PWM不同。在使用定時(shí)器中斷產(chǎn)生PWM波時(shí)．就猶如程序在后臺執行．主程序還可以繼續進(jìn)行其他操作。而軟件循環(huán)定時(shí)產(chǎn)生PWM波要一直等到循環(huán)結束．主程序才能繼續執行其他任務(wù)，因此就失去了系統的實(shí)時(shí)操作性。

檢測系統對PWM脈沖信號的要求如下：

1)PWM脈沖信號的周期范圍為1～99ms；
2)PWM脈沖信號的寬度增量為0.5ms；
3)PWM脈沖信號的次數范圍為1～9．9×109次；
4)6路相同的PwM輸出。

因此，選擇AT89C52的定時(shí)器2的16位重載方式，以噴油脈沖寬度要求的最小精度為定時(shí)時(shí)間．即0．5ms為中斷溢出時(shí)間，再定義一個(gè)計數器作為計算中斷溢出的次數．通過(guò)不斷改變計數器的數值來(lái)完成改變PWM波的占空比。實(shí)現多種噴油脈沖的輸出


圖4主程序框圖

6 檢測系統實(shí)驗與結果分析


圖5流量測試圖

試驗檢測對象是高阻型電控噴油器，故采用電壓方式驅動(dòng)。如圖5所示為噴油器的靜態(tài)噴射率圖和動(dòng)態(tài)噴射量圖。從圖中可以看出．噴油器動(dòng)態(tài)流量曲線(xiàn)中段部分的線(xiàn)性斜率與靜態(tài)噴射率基本平行．進(jìn)一步證明了噴油器良好的線(xiàn)性度和本檢測系統的檢測準確度。

7 結論

采用單片機控制技術(shù)和傳感器技術(shù)對噴油器裝置進(jìn)行了設計與開(kāi)發(fā)。所設計的檢測系統對電控噴油器進(jìn)行了原理性驗證試驗，實(shí)驗結果表明了所開(kāi)發(fā)的檢測系統滿(mǎn)足設計要求，具有很好的穩定性和準確性。該檢測系統在廣州市南沙區某電控噴油器廠(chǎng)已投入實(shí)際生產(chǎn)應用．年經(jīng)濟效益過(guò)100萬(wàn)元。本文的創(chuàng )新點(diǎn)在于采用了兩塊單片機組成雙CPU結構，減少了單個(gè)CPU的T作量，加快了運行速度，保證了系統的實(shí)時(shí)性；同時(shí)采用PWM技術(shù)實(shí)現了對電控噴油器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)噴射控制，實(shí)現了對其流量特性的檢測。