單片機(jī)實(shí)現(xiàn)噴油泵轉(zhuǎn)速和提前角的高精度測(cè)量

1引言

噴油提前角是指發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，噴油嘴向氣缸開始噴油的瞬時(shí)（以噴油嘴針閥升起為標(biāo)志）到活塞行至上止點(diǎn)時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角。在使用中用供油提前角來代替。由于柴油機(jī)噴油泵凸輪驅(qū)動(dòng)裝置的磨損，提前角會(huì)發(fā)生變化。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套、活塞磨損或曲軸、連桿瓦在鏜修或更換后，也會(huì)使提前角偏離正常燃燒所要求的值。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中，噴油提前角需要經(jīng)常檢查或調(diào)整。高精度測(cè)量提前角的值是準(zhǔn)確調(diào)整的關(guān)鍵。本文介紹的用單片機(jī)測(cè)量提前角的方法，具有測(cè)量精度高、范圍寬、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

2測(cè)量原理

在試驗(yàn)臺(tái)電機(jī)的主軸上和噴油泵分別固定一個(gè)光電傳感器，光脈沖由光電電路轉(zhuǎn)換成電脈沖，分別用N1和N2表示。8051單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0設(shè)置為工作方式2，即自動(dòng)重新裝入初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，設(shè)置TMOD門控位GATE=1及TRO=1使定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作受INT0控制。通過圖1所示測(cè)量電路測(cè)出的結(jié)果計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。圖3所示提前時(shí)間測(cè)量電路，測(cè)出油泵正常運(yùn)行于某一速度的脈沖N1和脈沖N2相差的時(shí)間T，計(jì)算出提前角。由于測(cè)量主軸一轉(zhuǎn)的時(shí)間絕對(duì)誤差僅為一個(gè)基準(zhǔn)脈沖周期（1s），所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)測(cè)量誤差很小。

（1）主軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量

油泵運(yùn)行于某一速度，來自測(cè)量主軸轉(zhuǎn)速的光碼盤脈沖信號(hào)NO到達(dá)8051的P3.4腳，由單片機(jī)檢測(cè)出P3.4腳脈沖信號(hào)到，同時(shí)置P1.0腳為高電平，D觸發(fā)器在NO的下一個(gè)脈沖上升沿到，Q輸出高電平，INT0使定時(shí)器T0開始工作，用R0、R1記錄定時(shí)器的中斷次數(shù)，定時(shí)器T0定時(shí)一段時(shí)間 t（該時(shí)間應(yīng)小于NO脈沖兩個(gè)上升沿之間的間隔），時(shí)間到，請(qǐng)求CPU將P1.0腳置低電平，定時(shí)器T0繼續(xù)工作，開始記錄時(shí)間Δt，D觸發(fā)器等待NO的下一個(gè)脈沖上升沿到，Q端輸出低電平，INTO使定時(shí)器T0停止工作。CPU計(jì)算NO連續(xù)兩個(gè)脈沖上升沿之間的總計(jì)時(shí)間T，此時(shí)間為主軸轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，因此主軸轉(zhuǎn)速為1/T。

(2）提前角的測(cè)量

油泵運(yùn)行于某一速度，來自測(cè)量主軸轉(zhuǎn)速的光碼盤脈沖信號(hào)NO到達(dá)8051的P3.4腳，由單片機(jī)檢測(cè)出P3.4腳脈沖信號(hào)到，同時(shí)置P1.0腳為高電平，D觸發(fā)器在S的下一個(gè)脈沖（N1脈沖）上升沿到，Q輸出高電平，INT0使定時(shí)器T0開始工作，用R0、R1記錄定時(shí)器的中斷次數(shù)，定時(shí)器T0定時(shí)一段時(shí)間t（該時(shí)間應(yīng)小于NO、N1脈沖緊鄰的兩個(gè)上升沿之間的間隔U），時(shí)間到，請(qǐng)求CPU將P1.0腳置低電平，定時(shí)器0繼續(xù)工作，開始記錄時(shí)間 Δt。D觸發(fā)器等待S的下一個(gè)脈沖上升到，Q端輸出低電平，INT0使定時(shí)器T0停止工作。CPU計(jì)算總計(jì)時(shí)間T（t+Δt），此時(shí)間為NO比N1的提前時(shí)間。按照測(cè)量轉(zhuǎn)速方法測(cè)出主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)需要的時(shí)間A，然后用公式：提前角=T/A計(jì)算出提前角。

3測(cè)量子程序流程圖

下邊給出的是主軸轉(zhuǎn)速測(cè)量子程序流程圖，提前角的測(cè)量參照此流程圖即可。

4結(jié)束語

本文介紹的方法在2家油泵試驗(yàn)臺(tái)廠生產(chǎn)的30余臺(tái)油泵試驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行可靠、測(cè)量準(zhǔn)確，完全滿足試驗(yàn)要求。本系統(tǒng)對(duì)其它系統(tǒng)速度和時(shí)間的高精度測(cè)量有一定的參考價(jià)值。

5參考文獻(xiàn)
［1］《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》［M］.丁元杰主編機(jī)械工業(yè)出版社.1996,10
［2］《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》［M］.戴梅萼史嘉權(quán)清華大學(xué)出版社.1996，5