電控汽油噴射器動態響應時間測試系統的製作方法

2023-06-03 05:09:46

專利名稱：電控汽油噴射器動態響應時間測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試系統，特別涉及一種對汽油噴射器動態響應時 間的測試系統。
背景技術：
電控汽油噴射器是汽油機電控燃油噴射系統的一個關鍵的執行器，其作用 是精確地計量燃油噴射量並形成噴霧。噴射器的動態響應時間是指從噴油開 始指令發出到針閥完全開啟和從噴油結束指令發出到針閥完全落座這一過程 所經歷的時間，即開啟響應時間和落座響應時間。它是衡量噴射器工作性能 的一個重要指標，直接影響到電控單元對整個燃油噴射過程的控制精度和控 制效果。目前，對電控汽油噴射器動態響應時間的測試主要是藉助單片機、 噴射器的驅動電路及針閥開啟或落座終了時刻的檢測電路來實現的，並通過 示波器顯示其測試結果。在測試過程中讀取數據的誤差較大，多次測試時數 據處理過程複雜，並且測試效率很低。 發明內容
本實用新型是針對現有電控汽油噴射器動態響應時間測試方法誤差大、 效率低的不足的問題，提出了一種電控汽油噴射器動態響應時間測試系統， 此系統測量精度高、結構簡單，能夠實現自動讀數及數據處理、數據顯示和 存儲等諸多功能。
本實用新型的技術方案為 一種電控汽油噴射器動態響應時間測試系統， 包括噴射器、驅動電路、檢測電路、單片機、串行通訊電路、微機，驅動電 路的輸入端接單片機的I/O 口，輸出端接噴射器；針閥開啟及落座結束時刻
檢測電路的輸入端與噴射器及其驅動電路相連接，輸出端接單片機的外部中
斷引腳；單片機通過串行通訊電路與微機相連接進行數據通訊。
所述檢測電路包括電流傳感器、分壓電路、信號放大電路、微分電路、 電壓比較電路、電平轉換電路和異或門電路，噴射器線圈電流信號經電流傳 感器變為電壓信號進入分壓電路分壓，分壓減小的電壓進信號放大電路放大 入微分電路成尖脈衝，尖脈衝進入電壓比較電路成方波後入電平轉換電路和 異或門電路，輸出單片機可接收的電平輸入單片機。
所述噴射器驅動電路包括反相器、光電耦合器、穩壓電源、功率三極體、 電阻，單片機的P1.0腳接反相器N1的輸入端，反相器N1的輸出端與光電耦合 器的第2腳連接，光電耦合器的第1腳經過電阻R3與穩壓電源的+ 5V連接，光 電耦合器的第4腳接地，光電耦合器的第5腳一方面通過電阻R2與穩壓電源的 + 12￥連接，另一方面通過反相器N2和電阻R1與功率三極體的基極相連，功率 三極體的發射極接地，功率三極體的集電極與檢測電路的電流傳感器原邊的 引腳IN4連接，噴射器線圈的正極接可調直流電源正極，負極輸出到檢測電路 電流傳感器，噴射器線圈和電流傳感器原邊串聯後與二極體D並聯，二極體D 在噴射器斷電後為線圈中的感應電動勢提供放電迴路。
單片機系統由8051單片機為核心構成；噴射器驅動電路用於將單片機輸 出的噴油脈衝信號進行功率放大以驅動噴射器的動作；針閥開啟及落座結束 時刻檢測電路用以檢測針閥完全開啟或完全落座時刻，並向單片機發出中斷 請求；所述的串行通信系統由MAX3232串行通信模塊構成，用以實現單片機 與微機之間的數據通訊。所述的人機互動界面用以實現噴射器規格參數的輸 入、控制參數的設置、動態響應時間的顯示及存儲功能。
本實用新型的有益效果在於可自動檢測不同工作電壓時的噴射器開啟 響應時間和落座響應時間，並顯示和存儲噴射器的規格參數、控制參數以及 動態響應時間，具有系統結構簡單、性能穩定、測試精度高和使用方便的特 點。


圖1是本實用新型電控汽油噴射器動態響應時間測試系統連接圖2是本實用新型電控汽油噴射器動態響應時間測試系統噴射器驅動電路原
理圖3是本實用新型電控汽油噴射器動態響應時間測試系統噴射器線圈電流變 化曲線示意圖4是本實用新型電控汽油噴射器動態響應時間測試系統檢測電路原理圖。
具體實施方式

如圖l所示系統連接圖，電動汽油泵2安裝在油箱1內，並通過燃油管3 與汽油濾清器4相連接，噴射器5安裝在汽油濾清器4與燃油壓力調節器6 之間的油路上，燃油壓力調節器6通過回油管7與油箱1相連接，燃油壓力 調節器6另有導通管8通大氣；噴射器驅動電路9的輸入端接單片機11的I/O 口，輸出端接噴射器5;針閥開啟及落座結束時刻檢測電路10的輸入端與噴 射器5及其驅動電路9相連接，輸出端接單片機11的外部中斷引腳；8051單 片機系統11通過串行通訊電路12與微機13相連接。
如圖2所示驅動電路原理圖，8051單片機11的P1.0腳接反相器A的輸 入端，反相器W的輸出端與光電耦合器TIL117的第2腳連接，TIL117的第1
腳經過電阻兆與穩壓電源的+ 5V連接，TIL117的第4腳接地，TIL117的第5 腳一方面通過電阻尼與穩壓電源的+ 12V連接，另一方面通過反相器W和電 阻M與功率三極體T的基極相連，功率三極體T的發射極接地，功率三極體T 的集電極與電流傳感器LTS 6-NP原邊的引腳IN4連接，噴射器5線圈的正極 接可調直流電源正極，負極與電流傳感器原邊的引腳IN1連接，噴射器5線 圈和電流傳感器原邊串聯後與二極體D並聯，在噴射器5斷電後為線圈中的 感應電動勢提供放電迴路，起到保護功率三極體的作用。電流傳感器原邊的 引腳工N2與IN6連接、IN3與IN5連接，此時原邊的電阻僅為1. 62mQ ，原邊 的電感僅為0. 12 u H，對噴射器5的工作及動態響應時間檢測沒有影響。
如圖3所示噴射器線圈電流變化曲線示意圖，0點為單片機向噴射器發出 噴油開始指令時刻，A點為針閥完全開啟時刻，A為開啟響應時間；B點為單 片機向噴射器發出噴油結束指令時刻，C點為針閥完全落座時刻，^為落座響 應時間。在針閥完全開啟或完全落座時刻，噴射器線圈中的電流發生了突變 (如峰值點A和C所示)。因此，只要檢測到峰值點A和C出現的時刻，就可
以得到開啟響應時間和落座響應時間。
如圖4所示檢測電路原理圖，針閥開啟及落座結束時刻檢測電路10由電 流傳感器LTS 6-NP、分壓電路、信號放大電路、微分電路、電壓比較電路、 電平轉換電路和異或門電路組成。電流傳感器LTS 6-NP用於將噴射器5線圈 中的電流信號轉換電壓信號，其原邊的輸入電流Ip與副邊的輸出電壓V。ut滿足 V。ut=2.5± (0.625IP/ IPN)關係，在該檢測電路中由於傳感器的原邊電流Ip 始終從IN1流向IN4，因此取IPN=2A，於是副邊的輸出電壓為V。ut=2. 5+0. 3125IP。 分壓電路由穩壓二極體Dz (VZ=2.5V)和《組成，其作用是將電流傳感器輸出
的電壓信號經穩壓二極體分壓後減小。信號放大電路由運算放大器1和電阻
兆、"組成，用於將分壓後的電壓信號進行放大。運算放大器2、電容d和電
阻瓜構成微分電路，突變的電壓信號經反相微分後產生尖脈衝。電壓比較電
路由運算放大器3和電阻V U、《2、《3組成，用於把尖脈衝轉變為方波，在針
閥開啟結束時刻檢測過程中，光電耦合器TIL117的光敏三極體一直處於飽和 導通狀態，使A接入電路與^並聯，由於^和^並聯後的總阻值比/ 13的阻 值小，因此運算放大器3的反相輸入端電壓VdX);在針閥落座結束時刻檢測 過程中，光電耦合器TIL117的光敏三極體一直處於截止狀態，使^與電路斷 開，由於《2的阻值大於《3的阻值，因此運算放大器3的反相輸入端電壓Vd <0。電平轉換電路由運算放大器4和電阻/ 14、 ^組成，其作用是進一步把方 波轉變為單片機ll引腳可以接收的電平；異或門的輸入端分別與電平轉換電 路的輸出端、單片機的P1.0腳相接，輸出端接單片機11的外部中斷引腳^T5。
本系統具體操作方法
1. 在人機界面中打開電控汽油噴射器動態響應時間測試系統的檢測界 面，輸入噴射器的規格參數，調節噴射器的工作電壓並將數值輸入到檢測界 面中，設置噴射器的噴射周期、噴射脈寬及噴射次數等控制參數。
2. 點擊"啟動"按鈕後，微機將控制參數發送給單片機，單片機收到數 據後向噴射器驅動電路發出規定要求的控制信號，並進行動態響應時間檢測。 當單片機控制噴射器完成設定的噴射次數後，計算平均開啟響應時間和平均 落座響應時間，即為噴射器在所設工作電壓和控制參數下的動態響應時間， 並在人機界面上顯示出來。
單次動態響應時間檢測過程如下
(1) 開啟響應時間檢測過程
當單片機的P1.0腳發出高電平的噴油開始脈衝信號時(如圖3的0點)，啟 動定時器開始計時，並且該脈衝信號經噴射器驅動電路中的反相器W變為低電 平，此時光電耦合器TIL117中的二極體發光，使光敏三極體飽和導通，電路 中的a點為低電平，經W反相後變為高電平，使功率三極體T飽和導通，於是噴 射器的工作電壓施加到線圈的兩端，經過一定的開啟滯後時間後針閥開始開 啟，當針閥完全開啟時，噴射器線圈中的電流發生了突變(如圖3的A點)，此 時線圈中的電流經電流傳感器LTS 6-NP轉換成電路中b點的電壓信號Vb，經過 穩壓二極體分壓後Vb減小為V。， V。通過信號放大電路放大及微分電路反相微分 後產生一個正的尖脈衝，該尖脈衝經電壓比較電路轉變為正的方波，然後通 過電平轉換電路進一步將該方波轉變為單片機引腳可以接收的高電平，於是 在異或門的輸出端輸出低電平，此時在單片機的,引腳產生中斷請求，單 片機執行中斷服務程序結束定時器計時，此時定時器的計時值即為開啟響應 時間6。
(2) 落座響應時間檢測過程
當單片機的P1.0腳發出低電平的噴油結束脈衝信號時(如圖3的B點)，啟 動定時器開始計時，並且該脈衝信號經圖2中的反相器A變為高電平，此時光 電耦合器TIL117中的二極體不發光，使光敏三極體處於截止狀態，電路中的a 點為高電平，經W反相後變為低電平，使功率三極體T截止，施加在噴射器線 圈兩端的工作電壓消失，經一定的落座滯後時間後針閥開始落座，當針閥完 全落座時，噴射器線圈中的電流發生了突變(如圖3的C點)，此時線圈中的電 流經電流傳感器LTS 6-NP、分壓電路、信號放大電路以及微分電路後產生一 個負的尖脈衝，該尖脈衝經電壓比較電路轉變為負的方波，然後通過電平轉 換電路進一步將該方波轉變為單片機引腳可以接收的低電平，於是在異或門 的輸出端輸出低電平，此時在單片機的^引腳產生中斷請求，單片機執行
中斷服務程序結束定時器計時，此時定時器的計時值即為落座響應時間&。
3. 重新調節噴射器的工作電壓、設置噴射器的控制參數，重複過程2可 獲得噴射器在不同的工作電壓和控制參數下的動態響應時間數據，並按順序 在人機界面上顯示。
4. 點擊"保存"按鈕，可將所有人機界面上顯示的內容保存在微機中。
權利要求1、一種電控汽油噴射器動態響應時間測試系統，包括噴射器，其特徵在於還包括驅動電路、檢測電路、單片機、串行通訊電路、微機，驅動電路的輸入端接單片機的I/O口，輸出端接噴射器；針閥開啟及落座結束時刻檢測電路的輸入端與噴射器及其驅動電路相連接，輸出端接單片機的外部中斷引腳；單片機通過串行通訊電路與微機相連接進行數據通訊。
2、 根據權利要求l所述的電控汽油噴射器動態響應時間測試系統，其特徵在 於所述檢測電路包括電流傳感器、分壓電路、信號放大電路、微分電路、電 壓比較電路、電平轉換電路和異或門電路，噴射器線圈電流信號經電流傳感 器變為電壓信號進入分壓電路分壓，分壓減小的電壓進信號放大電路放大入 微分電路成尖脈衝，尖脈衝進入電壓比較電路成方波後入電平轉換電路和異 或門電路，輸出單片機可接收的電平輸入單片機。
3、 根據權利要求l所述的電控汽油噴射器動態響應時間測試系統，其特徵在 於所述噴射器驅動電路包括反相器、光電耦合器、穩壓電源、功率三極體、 電阻，單片機的P1.0腳接反相器(Nl)的輸入端，反相器(Nl)的輸出端與 光電耦合器的第2腳連接，光電耦合器的第l腳經過電阻(R3)與穩壓電源的 十5V連接，光電耦合器的第4腳接地，光電耦合器的第5腳一方面通過電阻(R2) 與穩壓電源的+ 12V連接，另一方面通過反相器(N2)和電阻(Rl)與功率三極體的基極相連，功率三極體的發射極接地，功率三極體的集電極與檢測電 路的電流傳感器原邊的引腳IN4連接，噴射器線圈的正極接可調直流電源正極，負極輸出到檢測電路電流傳感器，噴射器線圈和電流傳感器原邊串聯後 與二極體(D)並聯，二極體(D)在噴射器斷電後為線圈中的感應電動勢提 供放電迴路。
專利摘要本實用新型涉及一種電控汽油噴射器動態響應時間測試系統，8051單片機為核心構成；噴射器驅動電路用於將單片機輸出的噴油脈衝信號進行功率放大以驅動噴射器的動作；針閥開啟及落座結束時刻檢測電路用以檢測針閥完全開啟或完全落座時刻，並向單片機發出中斷請求；所述的串行通信系統由MAX3232串行通信模塊構成，用以實現單片機與微機之間的數據通訊。可自動檢測不同工作電壓時的噴射器開啟響應時間和落座響應時間，並顯示和存儲噴射器的規格參數、控制參數以及動態響應時間，具有系統結構簡單、性能穩定、測試精度高和使用方便的特點。
文檔編號F02M65/00GK201202564SQ200820058409
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月15日 優先權日2008年5月15日
發明者付吉平, 張振東, 朱紅萍, 石鵬程 申請人:上海理工大學