CN2101772U - 发动机点火、喷油提前角及转速测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是发动机点火、喷油提前角及转速测 量仪，属于发动机检测仪器。为了避开测量发动机点 火、喷油提前角及转速时，非被检测缸电场的干扰，提 高测量仪的测量精度和可靠性，采用了由发光管、光 导纤维和光敏三极管组成的光导纤维传感器，测量仪 的二次测量仪表采用了由液晶显示器、显示驱动器、 指示灯驱动器、接口芯片、单脉冲发生器、状态保持电 路和输入信号预处理电路构成8031单片机应用系 统。

Description

本实用新型是一种发动机点火、喷油提前角及转速测量仪。它可测量二、四行程发动机任意缸的点火、喷油提前角及发动机转速。

目前，国内外使用的大部分点火提前角测量仪都存在有测量仪参数波动大，性能不可靠的缺点。其主要原因之一是测量仪中使用的点火信号传感器大都采用高压电场感应方式的原理来提取点火信号。而发动机点火系统本身是一个极强的电场干扰源。邻近缸的干扰电场很容易与被测点火信号一起进入二次测量仪表，使仪器无法正常工作。其次，二次仪表多采用无智能的电子线路，不能进行数据处理，对干扰信号无辨别能力，同时由于电子元件数目多，使仪器的可靠性降低。这是前期此类测量仪性能差，可靠性低的主要原因。

发明本实用新型的目的就是为了避开发动机点火系统的干扰，准确地提取点火信号，提高测量仪的整机性能。

本实用新型由传感器和测量仪表两大部分组成。在传感器中采用了光导纤维来提取点火时信号。传感器主要由发光管、光导纤维和光敏三极管组成，光导纤维连接在发光管和光敏三极管之间。在测量点火提前角及发动机转速时，将传感器串在被测缸的高压线路中。传感器中采用外壳是透明玻璃，里面充以氖气的发光管用于提高电光变换效率。由于光导纤维只传递光信号，所以这种传感器，抗电场干扰能力极强，有效地抑制了发动机点火系统的干扰电场，使信噪比大大改善，并且响应速度快。

在测量仪表中，采用特殊设计的接口电路，该电路由液晶显示器、显示驱动器、指示灯驱动器、接口芯片、单脉冲发生器、状态保持电路及输入信号预处理电路构成单片机应用系统。利用接口芯片（4）扩展8031单片机（7）的接口。接口芯片（4）中的A口、B口显示驱动器（2）及液晶显示器（1）组成仪器显示部分。接口芯片（4）中的C口与指示灯驱动器（3）、发光二极管构成测量仪工作状态指示电路。单脉冲发生器（5）与状态保持电路（6）完成了向8031单片机（7）输入控制字的功能。当进行不同功能测量时，通过键K1、K2、K3、K4的组合及单脉冲发生器（5）、状态保持电路（6），向8031单片机（7）写入相应控制字。仪器便完成相应的测量功能。单脉冲发生器（5）由开关K，电阻R1、R2，电容C，二极管D及延时器（20）组成。状态保持电路（21）由双稳态电路构成。输入信号预处里电路（22）将输入信号进行预先加工，去掉噪声部分，向8031单片机（7）提供良好的信号。信号处理电路（12）主要是由阻抗变换电路（22）、灵敏度自动跟踪电路（23）波形整形电路（24）组成，其中（25）采用高精度电压比较器，（26）采用单稳延时电路构成。

通过改变传感器（13）的种类，可进行汽油机与柴油机的多参数测量。当使用感受电火花的传感器时可进行汽油机性能测量，当采用感受喷油压力传感器时，能够进行柴油机的参数测量。通过按动K3键可选择转速与提前角测量功能。当按动K2键时可选择二行程发动机与四行程发动机，当按动K1键时可选择四缸或六缸发动机，当按动K4键时可选择四缸机的二、四缸或与一、三缸，六缸机的一、六缸，二、四缸及三、五缸，测量仪表（18）所有测量功能均通过上述功能键的不同组合来实现。

本实用新型全部软件包括监控程序、算术运算子程序、转速与提前角运算程序、显示程序、中断服务程序和码制转速程序。监控程序完成了仪器的初始化、仪器键盘管理、工作状态、指示管理、输入信号的处理与定时。算术运算子程序包括双字节的整数乘法，四字节的整数和小数除法。转速和各缸提前角计算程序计算了发动机的转速和各缸点火提前角。码制转换程序完成二进制向十进制的转换。显示程序将显示缓冲区内容送到液晶显示器（1）上显示。中断服务子程序完成计时器的溢出处理。

本实用新型同现有的同类测量仪相比，不受电场干扰，点火信号传感器的信噪比达到40分贝以上，响应速度快（响应时间小于0.5微秒）输出电压高（电压大于3伏）。测量精确度为：转速≤0.1％，角度≤0.2％。

下面结合附图说明实用新型的实施例：

图1  是光导纤维点火传感器结构图。其中（27）是接线端子，（28）是发光管，（29）是光导纤维，（30）是光敏三极管，（31）是外壳。

图2  是发动机点火、喷油提前角及转速测量仪表的硬件框图。其中（1）是液品显示器，（2）是显示驱动器，（3）是指示驱动器，（4）是接口芯片，（5）是单脉冲发生器，（6）是状态保持电路，（7）是8031单片机，（8）是6M晶振，（9）是地址锁存器，（10）是程序存贮器，（11）是计数脉冲发生器，（12）是输入信号处理电路。

图3  是发动机点火、喷油提前角及转速测量仪工作连接示意图其中（13）是光导纤维点火传感器，（14）是磁钢，（15）是上止点信号传感器（16）是发动机飞轮，（17）是分电盘，（18）测量仪表，（19）显示屏。

图4  是接口电路单脉冲发生器（5）和状态保持电路（6）的结构示意图。其中（20）是延时器，（21）是状态保持电路。

图5  是输入信号处理电路。其中（22）是阻抗变换电路，（23）是灵敏度自动跟踪电路，（24）是波形整形电路，（25）是电压比较器，（26）是单稳延时电路。

图6  是本发明的主要结构连接图。

当使用该测量仪来进行发动机一缸点火提前测量时，首先将光导纤维传感器（13）串接在一缸高压线中，当高压点火脉冲出现时，高压击穿发光管（28）中的氖气使发光管（28）发光。光信号通过光导纤维（29）传输。此光信号在其另一端被光敏三极管（30）接收并转换成电信号而输入到测量仪表的输入端。至此完成了发动机点火信号的接收。此信号被测量仪接收后，首先通过输入信号处理电路（12）进行处理，使其成为理想电信号。信号进入阻抗变换电路（22）改善带负载能力。然后进入灵敏自动跟踪电路（23），该电路主要功能是能够输入信号幅值大小自动调节检测灵敏度，除去信号的噪声，保证信号通过。由灵敏度自动跟踪电路（23）输出的信号还必须通过波形整形电路（24），将信号整形到一定宽度，最后将理想的脉冲送到8031单片机（7）进行运算处理。

进行点火提前角测量时，除需要点火信号外，还必须提供发动机的上止点信号才能完成。上止点信号的检测是由传感器（15）及飞轮（16）上固定的磁钢来完成的。上止点信号由传感器（15）输入到测量仪的输入端，该信号进入到测量仪后，首先也要通过输入信号处理电路（12）进行处理，最后将理想的信号输送到8031单片机（7）的输入端。上止点信号与点火信号输入到8031单片机（7）之后，在软件的支持下，对两信号进行运算处理，并得出对应的点火提前及发动机转速。运算后的结果由8031单片机（7）输出到接口芯片（4）中的A口、B口、显示驱动器（2）及液晶显示器（1）将结果显示出来。在测量仪工作过程中，我们可以使测量仪进行多项参数测量。所有测量功能的设定都是过键K1、K2、K3、K4、单脉冲发生器（5）及状态保持电路（6）、8031单片机（7）的P1口来完成。为了指示测量仪所处的工作状态，我们仍采用了接口芯片（4）的C口来完成。通过判断8031单片机（7）P1口状态的变化，并将状态数据通过接口芯片（4）的C口输出。通过指示灯驱动器（3）及发光三极管显示目前的工作状态。8031单片机（7）的P0口与P2口用于扩展外部程序存贮器（10）。

在具体测量点火提前角、喷油提前角及转速时，先将点火信号传感器（即光导纤维传感器（13）、（喷油传感器）串接在被测缸高压线（油管）上。打开电源开关J，按动K3使测量仪表处于测量转速功能上，再按动K2选择发动机冲程种类。显示屏（19）上就可以读出相应转速。若同时在发动机飞轮（16）上固定一磁钢（14），固定传感器（15），使发动机处于上止点位置时，传感器（15）刚好有信号输出。打开电源J，通过按动K1、K2、K3、K4选择所需要测量的功能。显示屏就可以读出对应测量的角度值。

Claims (4)

1、一种由传感器及测量仪表构成的发动机点火、喷油提前角及转速测量仪，其特征是；

a传感器由光管(28)、光导纤维(29)和光敏三极管(30)组成，通过接线端子(27)串接在被测缸的高压线路中。

b采用特殊设计的接口电路由液晶显示器(1)、显示驱动器(2)、指示灯驱动器(3)、接口芯片(4)、单脉发生器(5)、状态保持电(6)及输入信号预处理电路(12)构成单片机应用系统。

2、根据权利要求1所述的测量仪，其特征是发光管是外采用透明的玻璃，里面充以氖气构成。

3、根据权利要求1所述的测量仪，其特征是：

a由接口芯片（4）扩展单片机（7）的接口，接口芯片（4）中的A口、B口、显示驱动器（2）及液晶显示器（1）组成仪器显示部分，接口芯片中的C口与指示灯驱动器（3）、发光二极管构成仪器工作状态指示电路。

b单脉充发生器（5）由开关K、电阻R1、R2、电容C、二极管D、延时器（20）及状态保持器（21）构成。

c输入信号处理电路（12）主要由阻抗变换电路（22）、灵敏度自动跟踪电路（23）、状态保持器（24）构成。

4、根据权利要求3所述的测量仪，其特征是波形整形电路（24）是由单稳延时电路（26）组成。

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