經濟實用型柴油機轉速測量儀開發與實現

　　摘要：本文通過分析柴油機的工作原理，提出一種經濟實用型柴油機轉速測量的軟硬件設計方案;并給出了部分設計電路。通過仿真及實驗驗證，該方案簡潔方便，測量精度高。

　　引言

　　柴油自燃點比汽油低約200℃，可以在壓縮行程末期噴入汽缸自行著火燃燒。因此柴油機供油系統是測轉速的方案之一。柴油機轉速儀在檢測柴油機的供油系統時，首先要將非電量的供油壓力轉變成電量，在此應用壓電傳感器將壓力轉變成電量。測量時，壓電傳感器以一定的工作預緊力卡夾在噴油泵與噴嘴之間的高壓油管上，如圖1所示;油管在高壓油脈沖式的沖擊下傳送壓力給夾頭內的壓電傳感元件，以產生壓電電荷。然后壓電電荷經測量儀中的阻抗變換電路處理后供采控系統分析。　　

　　高壓柴油在噴油泵出口到噴油嘴的油管沿程以波動方式傳播，即在同一瞬間噴油泵端的壓力和噴油嘴端的壓力組成了噴油泵出口壓力波和噴油嘴端壓波，其波形如圖2所示。

　　柴油機有四沖程和兩沖程兩種。當為四沖程時，柴油機的發動機主軸每轉兩次，燃油經過高壓油管噴入汽缸一次，換言之，發動機運轉周期等于燃油噴射周期的1/2。當為兩沖程時，柴油機的發動機主軸每轉一次，則柴油機噴油一次。本儀器測四沖程為實際測量值;當測兩沖程柴油機時，轉速為顯示數值的一半。

　　系統組成

　　硬件部分

　　(1)傳感器的設計

　　柴油機轉速儀的傳感器系電量傳感器，這類傳感器有電動勢變換和電荷變換兩種形式。因電荷傳感器測量精度要比電動勢傳感器高，而且考慮實際測量時的防震動現象，本儀器采用電荷式壓電傳感器。

　　①壓電傳感器的壓電元件

　　當壓電元件受到噴油管膨脹的張力時，壓電元件的表面將出現電荷。我們采用鋯鈦酸鉛壓電材料，這不僅因為它耐熱性好，而且感應速度快，其電容值為：

　　Ca =(ξ0ξrs)/H 式中：Ca 為1.04nF