專利名稱：一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柴油機(jī)噴射過程的控制及其測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柴油機(jī)噴射過程的故障診斷方法及其裝置。
以噴油泵為核心的高壓燃油噴射系統(tǒng)是柴油機(jī)的重要部件，被稱為柴油機(jī)的“心臟”。噴射過程狀態(tài)的好壞，對柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性都有重要影響。現(xiàn)有技術(shù)中，直接測量高壓油管壓力中的壓力波動無疑可以實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)過程的檢測和故障診斷，但是其缺點(diǎn)是壓力傳感器價(jià)格昂貴，需要專門的放大器進(jìn)行信號放大，而且傳感器的安裝會導(dǎo)致高壓容積增大，在一定程度改變了原有系統(tǒng)的液力特性，因此這種方法只能用于實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)際批量生產(chǎn)的柴油機(jī)無法應(yīng)用。
目前有利用曲軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號對柴油機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行故障診斷的方法。雖然這種方法的成本低也相當(dāng)可靠，但是該方法只能診斷柴油機(jī)燃燒后的總效果，不僅包括噴射過程，也包括了柴油機(jī)中進(jìn)氣系統(tǒng)和活塞組件等其它部分的狀態(tài)，因此該方法無法判斷柴油機(jī)的故障是否是由于噴射系統(tǒng)故障所致，還是其它故障所致。此外，目前現(xiàn)有柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)中，凸輪軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，以便在發(fā)動機(jī)每個(gè)工作循環(huán)輸出一個(gè)參考脈沖，作為電子控制單元判斷各缸工作相位的基準(zhǔn)。利用該傳感器的輸出可以測量凸輪軸的平均轉(zhuǎn)速。在一些現(xiàn)有的電子控制系統(tǒng)中，噴油泵凸輪軸上安裝有一個(gè)齒輪盤，通過轉(zhuǎn)速傳感器檢測該齒輪盤的輸出，為柴油機(jī)的噴射過程控制提供凸輪軸的相位基準(zhǔn)。這種齒盤的齒數(shù)在4～30個(gè)之間，即相鄰齒對應(yīng)凸輪軸角度都在10度以上。由于柴油機(jī)噴射過程對應(yīng)凸輪軸角度很窄，因此利用這種齒盤測量得到的凸輪軸轉(zhuǎn)速信號只是代表凸輪軸平均轉(zhuǎn)速的成分，無法用于對噴射過程狀態(tài)的診斷。而在目前的柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的檢測及其故障診斷方法中，最常用的方法仍是依賴于對噴射系統(tǒng)進(jìn)行拆卸式的解體檢查。這不僅效率低下，而且難以進(jìn)行故障定位。
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明的目的和任務(wù)是提供一種通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷的方法及裝置，該方法無須對柴油機(jī)噴射系統(tǒng)進(jìn)行拆卸就可以對其進(jìn)行故障診斷，使其既不影響噴射系統(tǒng)的液力特性，診斷結(jié)果準(zhǔn)確、效率高，而且成本較低。
本發(fā)明的目的和任務(wù)是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于該方法是通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來測量噴射過程中柱塞腔壓力的變化，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷，其故障診斷方法的具體步驟是a．在直列噴油泵上的凸輪軸上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，將轉(zhuǎn)速傳感器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號和參考脈沖信號送入一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置；b．所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)應(yīng)在240～1500個(gè)/轉(zhuǎn)范圍c．所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置對所輸入的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行調(diào)整和濾波后，分別被送給單片機(jī)和高頻計(jì)數(shù)器；該單片機(jī)運(yùn)行預(yù)先固化在程序存儲器中的軟件控制程序，首先捕捉參考脈沖信號，確定凸輪軸的相位，然后利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行初步測量，當(dāng)轉(zhuǎn)速脈沖信號頻率較高時(shí)，該單片機(jī)就訪問高頻計(jì)數(shù)器進(jìn)行精確測量，并將結(jié)果依次存放在數(shù)據(jù)存儲器中。
d．將上述測量數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)處理，根據(jù)凸輪軸的相位，從測量數(shù)據(jù)中找到每個(gè)凸輪的有效供油段所對應(yīng)的數(shù)據(jù)段，計(jì)算機(jī)通過程序處理該數(shù)據(jù)段來完成診斷過程并進(jìn)行結(jié)果顯示或者采用鍵盤監(jiān)控狀態(tài)，由瞬時(shí)測量裝置通過預(yù)先固化在程序存儲器中的軟件控制程序獨(dú)立完成診斷過成，并由液晶顯示器顯示結(jié)果，其中計(jì)算機(jī)監(jiān)控的優(yōu)先級高于鍵盤的優(yōu)先級。
上述方法的基本原理在于在油泵凸輪軸上的凸輪推動柱塞上行供油過程中，當(dāng)柱塞關(guān)閉進(jìn)油口時(shí)，由于柱塞腔中的壓力迅速增大，柱塞上行阻力迅速增大，導(dǎo)致作用在凸輪軸上的阻力轉(zhuǎn)矩增大，使得凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)柱塞上的斜槽與低壓油路的回油孔連通時(shí)，柱塞腔中的壓力迅速下降，導(dǎo)致作用在凸輪上的阻力轉(zhuǎn)矩迅速減小，使得凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速迅速上升?？梢?，凸輪軸轉(zhuǎn)速波動幅度的大小取決于柱塞腔壓力的變化幅度。而柱塞腔壓力是噴射系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要標(biāo)志，當(dāng)高壓油管中的壓力異常(如噴嘴堵塞、油管泄漏等)時(shí)，柱塞腔壓力也會隨之變化，于是就可以通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來對噴射過程中柱塞腔壓力進(jìn)行故障診斷。
實(shí)現(xiàn)上述方法的一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷裝置，其特征在于在直列噴油泵的凸輪軸上加裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器的輸出電纜與一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置相連，所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置主要由轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)、高頻計(jì)數(shù)器、微處理器和監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成；所述轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速信號類型選擇開關(guān)、方波信號處理電路、正弦波信號處理電路等硬件組成；所述高頻計(jì)數(shù)器是由高頻脈沖振蕩電路、計(jì)數(shù)器、清零電路和數(shù)據(jù)保持電路等硬件組成所述微處理器包括SCI通訊電路、單片機(jī)及其外圍電路、地址/數(shù)據(jù)總線及片選電路和程序/數(shù)據(jù)存儲器等硬件以及固化在存儲器中的控制軟件組成。
附

圖1為凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖中1-噴油泵凸輪軸2-噴油泵殼體3-聯(lián)軸節(jié)4-調(diào)速器殼體5-傳感器輸入軸6-轉(zhuǎn)速傳感器殼體7-傳感器輸出電纜8-計(jì)算機(jī)9-瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置10-噴油器11-高壓油管。
附圖2為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置的硬件組態(tài)及結(jié)構(gòu)圖。
附圖3為高頻計(jì)數(shù)器電路圖。
附圖4為清零電路圖附圖5為清零電路的信號時(shí)序圖，其中 T為門延遲時(shí)間。
附圖6為數(shù)據(jù)保持電路圖。
附圖7為凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的區(qū)間劃分圖。
附圖8為測量裝置的軟件流程框圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方法，結(jié)構(gòu)原理、工作過程及最佳實(shí)施方式本發(fā)明是在傳統(tǒng)直列噴油泵的凸輪軸上加裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器與一個(gè)轉(zhuǎn)速測量裝置相連。如圖1所示，凸輪軸1的尾部通過聯(lián)軸節(jié)3與傳感器的輸入軸5連接，傳感器殼體6可安裝在調(diào)速器殼體4上。傳感器的輸出電纜7與專門設(shè)計(jì)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置9連接，由測量裝置完成轉(zhuǎn)速的采集。研究結(jié)果表明，在柴油機(jī)噴射過程中凸輪軸的轉(zhuǎn)速信號是變化的，只是由于噴射過程對應(yīng)凸輪角度很小，轉(zhuǎn)速變化的頻率也相當(dāng)高。當(dāng)采樣頻率較低時(shí)，測量結(jié)果中就沒有由于噴射過程引起的凸輪軸的轉(zhuǎn)速信號了。如果提高凸輪軸轉(zhuǎn)速信號的采樣頻率，就可以檢測到噴射過程引起的凸輪軸轉(zhuǎn)速變化。因此，傳感器對凸輪軸轉(zhuǎn)速的采樣頻率要足夠高，通常凸輪每轉(zhuǎn)傳感器的輸出脈沖數(shù)應(yīng)在240～1500個(gè)/轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，最好為360個(gè)/轉(zhuǎn)，即一度一個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖?？梢赃x擇通用的光電編碼器作為凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器。
在發(fā)動機(jī)一個(gè)循環(huán)內(nèi)由于不同氣缸的噴射過程對應(yīng)的凸輪角度不同，因此只要確定凸輪軸轉(zhuǎn)速波動異常時(shí)對應(yīng)的凸輪相位，就可以定位發(fā)生故障的氣缸。這需要一個(gè)參考脈沖來確定轉(zhuǎn)速信號的相位。因此可以選擇帶有參考脈沖輸出的光電編碼器，同時(shí)輸出參考脈沖信號和轉(zhuǎn)角脈沖信號，例如OMROM的E6B2-CWZ6C-360P/R型光電傳感器。
瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置的硬件(附圖2)主要由以下四部分組成，即轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)、高頻計(jì)數(shù)器、微處理器和監(jiān)控系統(tǒng)；所述轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速信號類型選擇開關(guān)、方波信號處理電路、正弦波信號處理電路等硬件組成，其主要功能是完成轉(zhuǎn)速信號的預(yù)處理；所述高頻計(jì)數(shù)器是由高頻脈沖振蕩電路、計(jì)數(shù)器、清零電路和數(shù)據(jù)保持電路等硬件組成，其主要功能是利用高頻計(jì)數(shù)器精確測量兩個(gè)凸輪轉(zhuǎn)角脈沖之間的時(shí)間；所述微處理器包括SCI通訊電路、單片機(jī)及其外圍電路、地址/數(shù)據(jù)總線及片選電路和程序/數(shù)據(jù)存儲器等硬件以及固化在存儲器中的控制軟件組成，其主要功能是完成數(shù)據(jù)的采集、存放和處理；監(jiān)控系統(tǒng)包括液晶LCD顯示電路及4×4鍵盤輸入電路，其功能是完成對測量裝置的監(jiān)控和顯示。監(jiān)控系統(tǒng)也可以采用計(jì)算機(jī)通過SCI通訊電路進(jìn)行監(jiān)控。測量裝置的軟件功能包括SCI通訊、鍵盤狀態(tài)讀取、液晶顯示控制、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的測量和處理等。
下面將各部分的工作過程及具體結(jié)構(gòu)分別敘述如下轉(zhuǎn)速信號類型選擇開關(guān)根據(jù)轉(zhuǎn)速信號的類型(方波信號還是正弦信號)進(jìn)行設(shè)置，以決定采用相應(yīng)的調(diào)整電路。轉(zhuǎn)速調(diào)整電路根據(jù)轉(zhuǎn)速信號的類型分別處理使之成為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號。高頻時(shí)鐘振蕩電路獨(dú)立產(chǎn)生可達(dá)16MHz的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，該時(shí)鐘的二倍頻作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率。每個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖的上升沿到來后，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值先被鎖存然后被清零。計(jì)數(shù)器的清零由轉(zhuǎn)速脈沖觸發(fā)的清零電路完成。計(jì)數(shù)器清零前的數(shù)值為兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖上升沿之間的脈沖數(shù)，它代表了該角度內(nèi)的時(shí)間。該數(shù)值由數(shù)據(jù)保持電路進(jìn)行保存。微處理器通過片選電路訪問數(shù)據(jù)保持電路以讀取該數(shù)值，并將其存放在數(shù)據(jù)存儲器中，從而完成轉(zhuǎn)速測量。測量完成后，按照一定的處理算法，顯示每缸對應(yīng)的噴油過程工作狀態(tài)指標(biāo)，從而完成噴射系統(tǒng)的診斷過程。操作者可通過裝置上的4×4鍵盤監(jiān)控診斷過程，也可以利用專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面對測量裝置進(jìn)行監(jiān)控。其中計(jì)算機(jī)監(jiān)控的優(yōu)先級別高于鍵盤的優(yōu)先級，當(dāng)測量裝置檢測到SCI通訊時(shí)，自動轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)控的狀態(tài)而屏蔽4×4鍵盤的輸入。只有在沒有SCI通訊的條件下，才會響應(yīng)4×4鍵盤的輸入。
高頻計(jì)數(shù)器主要由計(jì)數(shù)器、清零電路、數(shù)據(jù)保持電路等組成，是完成高精度凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量的核心，下面分別敘述如下計(jì)數(shù)器如圖3所示，為由兩片74HC393組成的16位計(jì)數(shù)器，它的輸入時(shí)鐘即為單片MC68HC711K4的晶振時(shí)鐘，頻率為16MHz。計(jì)數(shù)器的輸出為Q0～Q15，組成16位計(jì)數(shù)器。由于振蕩電路的輸出信號為正弦信號，在一個(gè)周期內(nèi)計(jì)數(shù)器要進(jìn)行0和1兩個(gè)狀態(tài)跳變，因此計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率實(shí)際上為振蕩電路輸出的正弦信號頻率的兩倍，為32MHz。如果沒有清零信號RD，該電路將一直計(jì)數(shù)。
清零電路清零電路的作用是當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖的上升沿到來后，使計(jì)數(shù)器置零，重新計(jì)數(shù)。這樣，在清零前計(jì)數(shù)器中的數(shù)值就代表了兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖之間的時(shí)間。如圖4所示，主要由74LS123(U2)單穩(wěn)觸發(fā)器及相應(yīng)的電阻R42、R43及電容C28、C29組成，整形后的轉(zhuǎn)速脈沖273CK作為觸發(fā)的輸入。該電路的信號時(shí)序如圖5所示，從轉(zhuǎn)速信號273CK的上升沿到清零信號RD的下將沿，有Tc時(shí)間的滯后，這是因?yàn)樵谇辶闱埃纫獢?shù)據(jù)保持電路保存計(jì)數(shù)器中的數(shù)值。信號RD的高電平具有一定寬度約(50ns)保證清零成功。在Tc區(qū)間計(jì)數(shù)器的數(shù)值是無效的，這屬于系統(tǒng)誤差。但Tc非常小，大約100ns，而且為常數(shù)，可以軟件補(bǔ)償。
數(shù)據(jù)保持電路在轉(zhuǎn)速上升沿到來后、清零電路對計(jì)數(shù)器置零前的約50ns時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值被鎖存到數(shù)據(jù)保持器中，保存以便于單片機(jī)的讀取。如圖6所示，該電路主要由兩片74HC273(U5和U6)、74HC245(U8和U9)組成。當(dāng)轉(zhuǎn)速脈沖273CK的上升沿到來后，計(jì)數(shù)器的值Q0～Q15分別被鎖存到U5和U6中，由P0～P15端輸出。在下一個(gè)轉(zhuǎn)速的上升沿到來前，P0～P15數(shù)據(jù)保持不變。如果這個(gè)期間單片機(jī)從/Y0(或/Y1)地址讀取，U8(或U9)被選中，于是數(shù)據(jù)P0～P7(或P8～P15)出現(xiàn)在單片機(jī)的總線AD0～AD7上，從而完成讀取過程。
整個(gè)測量裝置的軟件流程框圖如附圖8所示。其測量過程及步驟如下當(dāng)有計(jì)算機(jī)和測量裝置通訊時(shí)，忽略鍵盤輸入信號，控制參數(shù)從計(jì)算機(jī)讀取，同時(shí)液晶顯示器顯示與“計(jì)算機(jī)控制”字樣。當(dāng)沒有計(jì)算機(jī)和測量裝置通訊時(shí)，命令由鍵盤輸入，此時(shí)液晶提示按鍵功能和所輸入的參數(shù)值。
當(dāng)按下“開始”按鈕時(shí)，測量裝置開始測量工作，首先捕捉參考脈沖的下降沿，然后開始用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器測量轉(zhuǎn)速脈沖，其計(jì)數(shù)頻率為4MHz。當(dāng)信號的頻率較低時(shí)(＜1000Hz)，4MHz的計(jì)數(shù)頻率即可滿足轉(zhuǎn)速測量的精度要求，此時(shí)單片機(jī)可以不采用高頻計(jì)數(shù)器的測量結(jié)果。這是因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速信號頻率較低時(shí)，32MHz的計(jì)數(shù)頻率很容易溢出，造成測量錯誤。當(dāng)信號頻率較高時(shí)，4MHz的計(jì)數(shù)頻率不能滿足測量精度要求，則采用高頻計(jì)數(shù)器的測量結(jié)果。測量結(jié)束后，如果是計(jì)算機(jī)監(jiān)控狀態(tài)，則將數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)，根據(jù)凸輪軸的相位，從測量數(shù)據(jù)中找到每個(gè)凸輪的有效供油段所對應(yīng)的數(shù)據(jù)段，計(jì)算機(jī)通過程序處理該數(shù)據(jù)段來完成診斷過程并在屏幕上進(jìn)行結(jié)果顯示；如果是鍵盤監(jiān)控狀態(tài)，則由瞬時(shí)測量裝置通過預(yù)先固化在程序存儲器中的軟件控制程序獨(dú)立完成診斷過程，并通過液晶顯示器顯示結(jié)果。計(jì)算機(jī)上和測量裝置上的數(shù)據(jù)處理算法是一致的，即采用局部傅立葉變換，其具體算法如下
轉(zhuǎn)速信號區(qū)間劃分如圖7所示，假定每次測量一個(gè)循環(huán)的凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，共有360個(gè)數(shù)據(jù)，每次測量都從參考脈沖的下降沿A點(diǎn)開始。B點(diǎn)為柱塞關(guān)閉進(jìn)油口的凸輪軸角度，AB之間的角度Φ1取決于凸輪軸傳感器的安裝位置，可取Φ1=3°～10°凸輪角度。從B開始之后對應(yīng)凸輪的有效供油段Φ2為有用的信號區(qū)間，只要對該區(qū)間的凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行處理就可以判斷柱塞腔壓力的狀態(tài)。Φ2的典型值為20°凸輪角度。下一個(gè)工作凸輪對應(yīng)的有用區(qū)間(DE區(qū)間)與B點(diǎn)相差的角度間隔為Φ3，它等于發(fā)動機(jī)發(fā)火間隔角度，例如對于6缸發(fā)動機(jī)，Φ3典型值為60°凸輪角度。每個(gè)噴射過程只要對Φ2區(qū)間進(jìn)行傅立葉分析即可。
1．假設(shè)第i缸Φ2區(qū)間測量得到的凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號為ni(l),ni(l+1),…ni(p),…,ni(l+19)(1)2．對其進(jìn)行離散傅立葉變換，結(jié)果為Ni(k),k=0～19，其中k=0為直流分量 (2)3．其第i缸噴射過程狀態(tài)指標(biāo)為前5階幅值和Xi=Σk=15|Ni(k)|------(3)]]>4．計(jì)算機(jī)各缸指標(biāo)的最大、最小和平均值 上式中Z為噴油泵總的柱塞個(gè)數(shù)，即發(fā)動機(jī)總缸數(shù)。
5．設(shè)參數(shù)C1為各缸噴射過程差異系數(shù)，(C1范圍一般為0.25～0.35)，當(dāng)下式成立時(shí)，說明各缸的噴射過程狀態(tài)正常ΔX=Xmax-Xmin＜C1X(5)6．若上式不成立，進(jìn)一步對各缸的噴射過程診斷，當(dāng)下式成立時(shí)，確認(rèn)第i缸噴射過程狀態(tài)異常｜Xi-X｜＞C2X (6)其中C2為0.2～0.25。
上述過程中，區(qū)間Φ2的大小，參數(shù)C1和C2的大小針對不同類型的噴油泵稍有差別，可以預(yù)先標(biāo)定好。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果由于該方法是通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來測量噴射過程中柱塞腔壓力的變化，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷，這樣就避免了采用價(jià)格昂貴的壓力傳感器，也不需對柴油機(jī)噴射系統(tǒng)進(jìn)行拆卸式的解體檢查，就可進(jìn)行故障定位。因此本發(fā)明不會影響柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的液力特性、診斷結(jié)果準(zhǔn)確、效率高、而且成本較低。
權(quán)利要求
1．一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于該方法是通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來測量噴射過程中柱塞腔壓力的變化，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷，其故障診斷方法的具體步驟是a．在直列噴油泵上的凸輪軸上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，將該轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號和參考脈沖信號送入一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置；b．所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速脈沖數(shù)應(yīng)在240～1500個(gè)/轉(zhuǎn)范圍內(nèi)；c．所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置對轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行調(diào)整和濾波后，分別被送給單片機(jī)和高頻計(jì)數(shù)器；該單片機(jī)運(yùn)行預(yù)先固化在程序存儲器中的軟件控制程序，首先捕捉參考脈沖信號，確定凸輪軸的相位，然后利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行初步測量；當(dāng)轉(zhuǎn)速脈沖信號頻率較高時(shí)，該單片機(jī)就訪問高頻計(jì)數(shù)器進(jìn)行精確測量，并將結(jié)果依次存放在數(shù)據(jù)存儲器中。d．將上述測量數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)凸輪軸的相位，從測量數(shù)據(jù)中找到每個(gè)凸輪的有效供油段所對應(yīng)的數(shù)據(jù)段，計(jì)算機(jī)通過程序處理該數(shù)據(jù)段來完成診斷過程并進(jìn)行結(jié)果顯示；或者采用鍵盤監(jiān)控狀態(tài)，由瞬時(shí)測量裝置通過預(yù)先固化在程序存儲器中的軟件控制程序獨(dú)立完成診斷過成，并由液晶顯示器顯示結(jié)果，其中計(jì)算機(jī)監(jiān)控的優(yōu)先級高于鍵盤的優(yōu)先級。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述方法的柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷裝置，其特征在于在直列噴油泵的凸輪軸上加裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器的輸出電纜與一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置相連，所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置主要由轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)、高頻計(jì)數(shù)器、微處理器和監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成；所述轉(zhuǎn)速信號預(yù)處理系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速信號類型選擇開關(guān)、方波信號處理電路、正弦波信號處理電路等硬件組成，所述高頻計(jì)數(shù)器是由高頻脈沖振蕩電路、計(jì)數(shù)器、清零電路和數(shù)據(jù)保持電路等硬件組成；所述微處理器包括SCI通訊電路、單片機(jī)及其外圍電路、地址/數(shù)據(jù)總線及片選電路和存儲器等硬件以及固化在存儲器中的控制軟件組成。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷裝置，其特征在于所述監(jiān)控系統(tǒng)包括液晶LCD顯示電路及鍵盤輸入電路，該液晶LCD顯示電路及鍵盤輸入電路輸入端分別與單片機(jī)的外圍電路相聯(lián)。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷裝置，其特征在于所述監(jiān)控系統(tǒng)采用與所述SCI通訊電路相連的計(jì)算機(jī)。
5.按照權(quán)利要求2、3或4所述的一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)速傳感器采用可同時(shí)輸出參考脈沖信號和轉(zhuǎn)速脈沖信號的光電傳感器。
全文摘要
一種柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷方法及其裝置,屬于柴油機(jī)噴射過程的控制及其測量技術(shù)領(lǐng)域。其特點(diǎn)是在直列噴油泵的凸輪軸上加裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器,使其與一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置相連。其測量方法是通過測量凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動來實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的故障診斷。該方法避免了使用價(jià)格昂貴的壓力傳感器,無須對柴油機(jī)噴射系統(tǒng)進(jìn)行拆卸式的解體檢查就可對其進(jìn)行故障診斷。因此不會影響噴射系統(tǒng)的液力特性,具有診斷結(jié)果準(zhǔn)確、效率高,而且成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F02M65/00GK1309234SQ0111013
公開日2001年8月22日 申請日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者李建秋, 歐陽明高 申請人:清華大學(xué)