基于针阀升程的喷油泵试验台数字化量油系统的设计

论文摘要

本文对喷油泵试验台量油系统进行了详细的介绍。分析了目前国内喷油泵试验台的发展现状,基于国内喷油泵试验台量油系统采用量筒测量误差大的问题,利用单片机技术、传感器技术和电子技术对量油系统进行了智能化的技术改进设计及试验。该系统包括硬件设计和软件设计两部分。其中,硬件部分包括传感器的选取、电源电路的设计、信号调节电路的设计以及测试仪外形设计等。在传感器选取中,压力传感器选取了耐振性能好、有较高灵敏度的CYY-1型压力传感器,克服了喷油泵试验台工作时振动较大的不利影响因素,提高了灵敏度。转速传感器采用原喷油泵试验台上的MJKN8型霍尔式转速传感器,提高了测量数据的准确度。本系统还选用πZDF型非接触磁敏元件作为磁感喷油器的敏感元件,该磁敏元件为高性能SMR元件,可对钢铁类物质动态振动位移状况进行非接触测量。在电源模块设计中,考虑到系统工作时需4个模拟电源分别供电,单独设计制作每个电源,不仅成本高,而且用起来比较烦琐,因此,采取了将多个电源集中制作在一块绝缘基片上的方法,结构比较紧密,与分立散装的电源相比,大大减少了体积、重量、引出线和焊接点的数目,提高了电路性能和可靠性,同时降低了成本。信号调节电路包括滤波、放大、分压,使得输出信号的值调整为3V左右,满足C8051F020单片机的识别要求。软件的设计采用模块化的设计方法,使得程序修改起来比较方便。主要程序模块为主程序模块、显示模块、转速测试模块、量油测试模块、压力测试模块等。其中,主程序模块包括初始化、显示器更新,其它模块都是在该模块的控制下进行的,它利用编程扫描方式响应键的输入要求,完成对系统的控制;显示模块采用串口模式的LCD液晶显示;转速测试模块采用计取信号上升沿个数的方法完成对转速信号的测试处理;油量测试模块完成对针阀升程信号的波形电压值V及喷油时间t的采集,压力测试模块通过压力传感器输出的电压信号来判断油压大小。整个测试系统硬件与软件相互配合,在键盘的控制下,将单片机与传感器接口技术有机地溶为一体,快速有效地实现了喷油泵试验台量油系统的自动化测试,系统具有成本低、操作简便、精度高的优点,为修理厂家和农机监测部门对喷油泵的测试提供了方便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 本课题的研究意义、目的
• 1.2 喷油泵试验台的类型
• 1.3 喷油泵试验台的发展现状
• 2 12PSDB110 型喷油泵试验台
• 2.1 试验台简介
• 2.2 喷油泵试验台的总体结构
• 2.3 原量油系统存在的问题及改进方案
• 2.4 本课题的主要研究内容、研究方法及技术路线
• 2.4.1 本课题的主要研究内容
• 2.4.2 本课题的主要研究方法及技术路线
• 3 量油测试系统的总体方案
• 3.1 量油测试系统的组成及工作原理
• 3.2 喷油压力信号的采集方案设计
• 3.2.1 喷油压力信号采集方案
• 3.2.2 压力传感器的选择
• 3.2.3 专用接头的设计
• 3.3 油量信号的采集方案设计（李东民，2006）
• 3.3.1 油量信号的采集方案
• 3.3.2 磁感喷油器的设计
• 3.4 主轴转速信号的采集方案设计
• 3.4.1 转速传感器的选择
• 4 喷油量计算公式的推导及验证
• 4.1 喷油量公式的推导（李东民，2006）
• 4.1.1 曲线模型的建立
• 4.1.2 喷油量计算公式的推导
• 4.3 喷油量公式中K 值的修正
• 5 量油测试系统的前向通道设计
• 5.1 前向通道
• 5.2 前向通道的设计特点
• 5.3 前向通道的设计
• 5.3.1 信号调节电路设计
• 5.3.2 各部分所需电源的设计
• 5.3.3 放大电路的设计
• 5.3.4 系统抗干扰设计
• 5.3.5 微处理器的选择
• 6 量油测试系统其它硬件电路设计
• 6.1 显示电路
• 6.1.1 显示器的选择
• 6.1.2 显示电路的设计
• 6.2 通讯电路
• 6.3 量油控制电路
• 6.4 复位电路
• 7 量油测试系统软件的设计和调试
• 7.1 软件设计的指导思想和特点
• 7.2 软件的设计内容
• 7.2.1 主程序模块
• 7.2.2 量油模块
• 7.2.3 转速测量模块
• 7.2.4 压力测量模块
• 7.2.5 喷油量显示模块模块
• 8 系统可靠性设计
• 9 程序的运行和调试
• 9.1 调试之前的准备工作
• 9.2 调试过程
• 9.3 调试过程中遇到的问题
• 10 试验结果分析
• 10.1 试验数据
• 10.2 误差计算
• 10.3 误差分析
• 11 结论
• 12 讨论与展望
• 12.1 讨论
• 12.2 展望
• 参考文献
• 附录A 针阀升程波形
• 附录B 部分程序代码
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文