專利名稱：數(shù)字化連續(xù)油量檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴油泵試驗(yàn)臺(tái)，尤其涉及該噴油泵試驗(yàn)臺(tái)中的檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油與汽油同是石油產(chǎn)品，為柴油機(jī)燃料。與汽油相比，柴油不易揮發(fā)，燃點(diǎn)較高， 不易因偶然情況被點(diǎn)燃或發(fā)生爆炸，同時(shí)柴油機(jī)的能源消耗僅為汽油機(jī)的45% 60%，其 二氧化碳的排放量也比汽油機(jī)約低30 % 35 %，環(huán)境效益十分顯著。由于柴油具有比汽油 更高的經(jīng)濟(jì)性和更優(yōu)良的動(dòng)力性能，且使用更為安全穩(wěn)定。因此使用柴油機(jī)的大型運(yùn)載工 具日益增多。全世界柴油耗量的增長速度也大于汽油，目前以柴油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)廣 泛用于大馬力動(dòng)力機(jī)械、大型車輛、鐵路機(jī)車、船舶、軍艦等。隨著世界柴油機(jī)行業(yè)的飛速發(fā)展，世界環(huán)保組織也在不斷加強(qiáng)防治環(huán)境污染的問 題，而大氣污染中比較嚴(yán)重的就是汽車尾氣的排放，所以在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)以及使用維 護(hù)過程中必須對(duì)柴油機(jī)的“心臟”一噴油泵做全面的檢測和校準(zhǔn)使之正確運(yùn)轉(zhuǎn)以達(dá)到最佳 性能，最小油耗，減少柴油機(jī)的廢氣排放，以期更好地符合歐3或歐4排放要求。噴油泵試驗(yàn)臺(tái)是用來測量、調(diào)試和校準(zhǔn)柴油機(jī)噴油泵在各種規(guī)定狀態(tài)下每個(gè)噴油 口噴射的油量參數(shù)的檢測系統(tǒng)。噴油泵試驗(yàn)臺(tái)主要應(yīng)用于柴油機(jī)(油泵油咀)生產(chǎn)廠家出 產(chǎn)檢驗(yàn)和維修調(diào)試。由于柴油機(jī)生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)是批量化的，因此，它要求試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化 程度要高，如噴油量快速數(shù)字化測量并依據(jù)柴油流量顯示值實(shí)時(shí)地調(diào)整噴油泵各缸油量參 數(shù)等(邊測量邊調(diào)整)；維修行業(yè)則要求試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)能適應(yīng)各種噴油泵的調(diào)試，具備較齊全的 附件。由圖1可見噴油泵試驗(yàn)臺(tái)主要由六大部分組成控制器、檢測系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、油 溫控制系統(tǒng)、待測噴油泵和數(shù)字顯示六大功能模塊。油溫控制系統(tǒng)一將測試用柴油的進(jìn)回油溫度控制在規(guī)定值并保持要求的精度；檢測系統(tǒng)一實(shí)時(shí)檢測柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及操作者的操作量等信息并實(shí)時(shí)送達(dá)控 制器。基本的傳感器有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、齒桿位移傳感器、噴油提前角傳感器、油門踏板 位置傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器以及各種溫度傳感器等；控制器一它負(fù)責(zé)處理所有數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序并將運(yùn)行結(jié)果作為控制指令輸出到驅(qū)動(dòng) 裝置；驅(qū)動(dòng)裝置一根據(jù)控制器送達(dá)的執(zhí)行指令驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)噴油量及噴油定時(shí)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)， 從而調(diào)節(jié)柴油機(jī)噴油泵的運(yùn)行狀態(tài)，使其在最佳狀態(tài)下運(yùn)行；數(shù)字顯示器一以數(shù)字方式顯示所有即時(shí)信息。目前國內(nèi)常用的測量方式是以玻璃量筒計(jì)量為主，各噴頭噴射一段固定時(shí)間的油 量，用對(duì)應(yīng)的量筒接住，然后根據(jù)目測刻度讀出量筒中的總油量，再與標(biāo)準(zhǔn)值比較后對(duì)噴油 泵進(jìn)行調(diào)整，特別是在某些測試點(diǎn)下噴油量比較小時(shí)，這種方法測量效率十分低下。目前國外柴油量檢測傳感器以BOSCH公司所生產(chǎn)的為的代表，其在產(chǎn)品功能上的 不足之處在于輸出信號(hào)單一；測量值無法進(jìn)行在線修正；對(duì)機(jī)械部件加工精度要求高；在測量系統(tǒng)要求增加傳感器數(shù)量時(shí)，要增加相應(yīng)的流量信號(hào)處理硬件，缺乏靈活性。如圖2、圖3所示在圖2中的實(shí)線所連部分為機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，其工作原理如下A:傳感器的液體入口 ；B:液體出口 ；C:齒輪箱，箱內(nèi)齒輪由特種電機(jī)驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)將 液體從A送到B ；D 壓力感應(yīng)器；P、Q 感應(yīng)器兩邊的空腔。輸入流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，壓力感應(yīng)器會(huì)處于一唯一確定的位置。如果流量發(fā) 生改變，壓力感應(yīng)器會(huì)給出一個(gè)位移引發(fā)光電信號(hào)的變化，硬件電路將此變化的光信號(hào)做 模擬濾波后，與反映電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速編碼器輸出的信號(hào)(經(jīng)4倍頻)作比較并進(jìn)行差動(dòng)放 大，再經(jīng)電流放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)。加快或減慢電機(jī)的轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)油量流動(dòng)，從而將壓力感應(yīng)器 推回原先唯一確定的位置。此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速即代表了流量的大小。轉(zhuǎn)速編碼器在單位時(shí)間 內(nèi)輸出的脈沖個(gè)數(shù)即反映了流量。同時(shí)，將實(shí)行濾波處理后的光電信號(hào)與一固定電平比較， 以輸出一個(gè)判定當(dāng)前流量測量是否有效的信號(hào)。將這兩個(gè)信號(hào)上傳上位機(jī)后，經(jīng)上位機(jī)處 理顯示。上述的電路模塊和機(jī)械構(gòu)造已經(jīng)基本上解決了傳統(tǒng)測量方式的不足，然而在對(duì)流 量的感應(yīng)信息處理和輸出的方式上還是存在一些問題(圖2中虛線框中)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種數(shù)字化連續(xù)油量檢測系統(tǒng)，旨在解決上 述的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括一個(gè)單片機(jī)處理系統(tǒng)；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)分別與比較放大電路 和編碼器相連；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)還與標(biāo)定數(shù)據(jù)保存、設(shè)置鍵、數(shù)/圖顯示以及RS485 驅(qū)動(dòng)電路分別相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是能靈活方便地應(yīng)用于各種微小流量測量 的場合，特別是裝備在現(xiàn)有的柴油機(jī)噴油泵試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)中，不僅能明顯提高生產(chǎn)效率、經(jīng)過 本發(fā)明的精準(zhǔn)檢測還能有效控制柴油機(jī)的油耗進(jìn)而有助于減低廢氣排放，適應(yīng)即將到來的 歐3或歐4排放的要求。


圖1是噴油泵試驗(yàn)臺(tái)功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中BOSCH公司所生產(chǎn)的“檢測系統(tǒng)”原理框圖；圖3是圖2中機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖；圖4是本發(fā)明模塊圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖4所示本發(fā)明包括一個(gè)單片機(jī)處理系統(tǒng)；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)分別與比 較放大電路和編碼器相連；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)還與標(biāo)定數(shù)據(jù)保存、設(shè)置鍵、數(shù)/圖顯示 以及RS485驅(qū)動(dòng)電路分別相連。本發(fā)明的工作原理是輸入流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，壓力感應(yīng)器會(huì)處于一唯一確定的位置。如果流量發(fā)生改變，壓力感應(yīng)器會(huì)給出一個(gè)位移，引發(fā)光電信號(hào)的變化，硬件電 路將此變化的光信號(hào)做模擬濾波后，與反映電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速編碼器輸出的信號(hào)(經(jīng)4倍頻) 作比較并進(jìn)行差動(dòng)放大，再經(jīng)電流放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)。加快或減慢電機(jī)的轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)油量流 動(dòng)，從而將壓力感應(yīng)器推回原先唯一確定的位置。此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速即代表了流量的大小。轉(zhuǎn) 速編碼器在單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖個(gè)數(shù)即反映了流量。同時(shí)，將實(shí)行濾波處理后的光電信 號(hào)與一固定電平比較，以輸出一個(gè)判定當(dāng)前流量測量是否有效的信號(hào)。將這兩個(gè)信號(hào)上傳 上位機(jī)后，經(jīng)上位機(jī)處理顯示。本發(fā)明中的單片機(jī)選用PHILIPS的P89LPC932，為8051架構(gòu)的單片機(jī)比傳統(tǒng)的51 單片機(jī)速度快6倍，能快速實(shí)時(shí)地處理從轉(zhuǎn)速編碼器過來的脈沖信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，兩者相同點(diǎn)均采用主動(dòng)式的流量測量機(jī)械結(jié)構(gòu)方式。測量裝置和過程對(duì)被測對(duì)象無影響。可 測微小流量?；趬毫ζ胶鈾z測原理的機(jī)械部分；壓力感應(yīng)器位置的光電檢測電路；電機(jī)的過 溫過流保護(hù)電路；電機(jī)的轉(zhuǎn)速采集部分(轉(zhuǎn)速編碼器)。而兩者區(qū)別是(以下BOSCH的產(chǎn)品以A、本發(fā)明以B表示)輸出信號(hào)內(nèi)容A、采用數(shù)字電路以計(jì)數(shù)方式輸出反應(yīng)流量的脈沖個(gè)數(shù)，該信號(hào)須經(jīng)上位機(jī)硬件和 軟件處理后方能顯示所測得流量大??；B、采用單片機(jī)輸出標(biāo)準(zhǔn)串口信號(hào)可輸出更多的與流量相關(guān)的信息(實(shí)時(shí)流量值、 累計(jì)流量值。。。)。在一個(gè)流量檢測系統(tǒng)中的多個(gè)流量傳感器的應(yīng)用A、如需要在一個(gè)系統(tǒng)中連接數(shù)個(gè)流量傳感器時(shí)，必須要多路硬件信號(hào)處理電路才 行；B、由于本發(fā)明所采用的是串口信號(hào)輸出，可應(yīng)用RS485形式，這樣多路傳感器的 輸出信號(hào)可簡單并聯(lián)，不增加硬件，節(jié)省了上位機(jī)串口硬件資源。關(guān)于對(duì)流量傳感器部件加工方面的要求A、對(duì)檢測機(jī)械部分的加工要求非常高；B、采用單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，對(duì)機(jī)械加工部件誤差做合理的補(bǔ)償后能獲得所需精 度的流量值。關(guān)于對(duì)流量傳感器的生產(chǎn)和調(diào)試A、采用模擬電位器調(diào)整精度；B、采用單片機(jī)軟件標(biāo)定的方式調(diào)整精度并可外接顯示，通過鍵盤輸入進(jìn)行軟件修 正測量精度，不受硬件因時(shí)間、溫度的變化而發(fā)生電性能變化的影響。關(guān)于對(duì)流量傳感器的在線修正A、在實(shí)際應(yīng)用中如發(fā)生測量精度變化，傳感器無法在線修正偏差。B、采用單片機(jī)串口通信方式進(jìn)行誤差修正，修正后參數(shù)保存在傳感器內(nèi)，且不受 斷電影響。關(guān)于對(duì)流量傳感器的抗干擾A、輸出固定電平的脈沖信號(hào)，在惡劣電氣環(huán)境中易受干擾影響，影響輸出測量結(jié)果的正確性；B、采用RS485平衡差分傳輸(為現(xiàn)有技術(shù))，該結(jié)構(gòu)抗電氣噪聲干擾能力強(qiáng)，還能
兼容原接口。關(guān)于特定環(huán)境中的測試結(jié)果A、在流量波動(dòng)較大的場合，只能輸出波動(dòng)的信號(hào)；B、采用單片機(jī)可靈活設(shè)置測量值的濾波系數(shù)和濾波帶寬，使輸出流量值平滑。關(guān)于信號(hào)輸出形式的多樣性和靈活性A、單一信號(hào)輸出，不可改變；B、可根據(jù)測試系統(tǒng)改變串口通信的方式，RS232或RS485。亦可根據(jù)測試系統(tǒng)的要 求改變通信協(xié)議，以接入基于串口通信的各種信號(hào)處理系統(tǒng)?？傊?，本發(fā)明能靈活方便地應(yīng)用于各種微小流量測量的場合，特別是柴油機(jī)噴油 泵試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)，能明顯提高生產(chǎn)效率并有效節(jié)省硬件成本。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字化連續(xù)油量檢測系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)單片機(jī)處理系統(tǒng)；所述的單 片機(jī)處理系統(tǒng)分別與比較放大電路和編碼器相連；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)還與標(biāo)定數(shù)據(jù)保 存、設(shè)置鍵、數(shù)/圖顯示以及RS485驅(qū)動(dòng)電路分別相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化連續(xù)油量檢測系統(tǒng)，包括一個(gè)單片機(jī)處理系統(tǒng)；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)分別與比較放大電路和編碼器相連；所述的單片機(jī)處理系統(tǒng)還與標(biāo)定數(shù)據(jù)保存、設(shè)置鍵、數(shù)/圖顯示以及RS485驅(qū)動(dòng)電路分別相連；本發(fā)明的有益效果是能靈活方便地應(yīng)用于各種微小流量測量的場合，特別是裝備在現(xiàn)有的柴油機(jī)噴油泵試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)中，不僅能明顯提高生產(chǎn)效率、經(jīng)過本發(fā)明的精準(zhǔn)檢測還能有效控制柴油機(jī)的油耗進(jìn)而有助于減低廢氣排放，適應(yīng)即將到來的歐3或歐4排放的要求。
文檔編號(hào)G01F1/34GK102128650SQ20101010488
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者嚴(yán)躍明, 宗偉強(qiáng), 張政先, 胡來大, 袁方, 陸宏耀 申請(qǐng)人:上海卓韋控制技術(shù)有限公司