CN101963545A - 一种联合收割机发动机性能监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合收割机发动机性能监测方法。在联合收割机发动机喷嘴部位安装针阀升程传感器，采集能够反映发动机性能的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数的针阀升程信号；对上述针阀升程信号经信号放大、调理和转换、由模拟量转换成数字量传输给单片机；单片机把上述数字量信号进行分析和处理，得出发动机的各参数值；单片机将参数值通过接口电路送到液晶显示模块进行发动机各参数值的显示。本发明只需在收割机发动机喷嘴部位安装一个针阀升程传感器，然后通过软件构建发动机参数模型来得到发动机联合收割机发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值；只用一个传感器可进行多个参数的测量，方法简单，便于实现。

Description

一种联合收割机发动机性能监测方法

技术领域

本发明涉及发动机性能监测方法，具体涉及一种联合收割机发动机性能监测方法。

背景技术

发动机是交通运输、田间作业等机械的“心脏”，它们是动力的来源，发动机动力性能的好坏直接影响这些机械的工作效率和使用寿命。发动机的动力性能是发动机技术状况的一项重要指标，其性能的好坏不仅能反映发动机的技术状况，而且还可以作为发动机进一步监测的依据。

联合收割机发动机是其他机械结构的动力源泉，发动机的性能状态直接影响后续的收割，脱离，清选等一系列机械部件的正常工作。农田现场环境比较差，谷粒的水分，茎秸的水分，作物的产量，联合收割机的行走速度以及水田或旱田的状态、坚实度、水分、土质等因素都会影响到联合收割机的动力需求，在这样的情况下联合收割机发动机比较容易发生故障，一旦故障出现且不能及时的消除的话将会严重的影响到生产效率，因此对联合收割机发动机性能的监测很有必要。

对于发动机性能监测系统的研究试验很多，大多是采用比较较多的传感器来采集信号，依靠工业测控计算机强大的分析处理能力和较好的操作系统的支持来实现发动机在线的实时监测，同时工控机强大的数据存储能力能够进行理论计算和统计分析，可以找出发动机状态发展的响应规律，但这样一来整套系统体积比较庞大，不易于在联合收割机上实时监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联合收割机发动机性能监测方法，通过采用单传感器输入信号的方法来得出发动机一些性能参数并最终显示在液晶屏上。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

(1)在联合收割机发动机喷嘴部位安装针阀升程传感器，采集能够反映发动机性能的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数的针阀升程信号；

(2)对上述针阀升程信号经信号放大、调理和转换、由模拟信号转换成数字信号并传输给单片机；

(3)单片机把上述数字量信号进行分析和处理，通过构建发动机性能参数模型得出联合收割机发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值；

(4)单片机将参数值通过接口电路送到液晶显示模块进行发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值的显示。

本发明具有的有益效果是：

传统监测发动机性能的方法中会用到大量的传感器，不同的传感器信号又需要作出不同的处理，这样使得系统结构比较复杂，本发明方法只需在收割机发动机喷嘴部位安装一个针阀升程传感器，然后通过软件巧妙的构建发动机参数模型来得到发动机联合收割机发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值；

该方法比较简易且便于实现，通过简单的针阀升程传感器，相关的信号处理电路，单片机和液晶显示模块即可完成对联合收割机发动机性能的监测，该方法的提出增强了硬件装置的研究实现的可行性，也为监测收割机内部其他部件的监控系统的构建提供了参考价值。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图。

图2是本发明的软件主程序流程图。

具体实施方式

本发明的工作原理如下：

(1)在联合收割机发动机喷嘴部位安装针阀升程传感器，该针阀升程传感器可采用美国WOLFF CONTROLS公司的产品，是一家研制和生产柴油机针阀升程传感器的专业公司。通过采集能够反映发动机性能的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数的针阀升程信号；

(2)根据图1所示的电路结构图，通过安装在发动机喷嘴上的针阀升程传感器提取发动机性能信号，该信号经过信号调理电路，消除环境中噪声的干扰，然后由模拟量信号转换成单片机可以接受的数字量信号，通过单片机内部构建的模型算法按照图2中程序流程得出发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率，制动油耗参数，最后这些性能参数会通过单片机外围液晶显示模块电路实时的显示。

发明利用一个针阀升程传感器输入信号来的出发动机转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数，这些参数和信号之间的关系可通过以下一些公式体现：

$N=\frac{1000C_N}{{\mathrm{\τ}}_C}---\left(1\right)$

式中N表示发动机转速，τ_C代表发动机周期，C_N是常数，通常取值为120。关于油耗参数的式子如下：

m_f＝N(A_f+B_fτ_i)/1000                                                      (2)

式中m_f表示燃油消耗率，τi为针阀升程时间，A_f和B_f是发动机特定参数。而τc和τi可以从传感器信号中得到，因此根据式子(1)和式子(2)可以相应的计算出发动机转速和燃油消耗。

根据式子(1)和式子(2)可以得出转速和油耗参数的结果，而发动机的转矩参数可以通过下面这个公式求得：

$T=\frac{H_g{m}_f{e}_{\mathrm{it}}}{C_{T}N}---\left(3\right)$

其中T表示发动机转矩，H_g为燃料的热量值，e_it是发动机的热效率值，C_T值取0.12π。模型中e_it为转矩和转速的函数，这样它反代到式3中就可以得到转矩的结果。

制动功率和制动油耗的计算可以参照以下等式：

P_b＝2πTN/C_p                                                            (4)

BSFC＝m_f/P_b                                                             (5)

式子中P_b制动功率，BSFC为制动油耗，C_P为常数，取值60000。发动机转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值计算公式根据图2所示采用中断的方式调用子程序来得到结果，然后通过连接在单片机接口的液晶显示模块显示出来，这样也就实现了通过对单一输入信号进行分析处理来得出发动机具体性能参数。

Claims (1)

1.一种联合收割机发动机性能监测的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

(1)在联合收割机发动机喷嘴部位安装针阀升程传感器，采集能够反映发动机性能的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数的针阀升程信号；

(2)对上述针阀升程信号经信号放大、调理和转换、由模拟量转换成数字量传输给单片机；

(3)单片机把上述数字量信号进行分析和处理，得出联合收割机发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值；

(4)单片机将参数值通过接口电路送到液晶显示模块进行发动机的转速，转矩，燃油消耗，制动功率和制动油耗参数值的显示。

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