單片機實現噴油泵轉速和提前角的高精度測量

1引言

噴油提前角是指發動機在運轉中，噴油嘴向氣缸開始噴油的瞬時（以噴油嘴針閥升起為標志）到活塞行至上止點時的曲軸轉角。在使用中用供油提前角來代替。由于柴油機噴油泵凸輪驅動裝置的磨損，提前角會發生變化。另外，發動機氣缸套、活塞磨損或曲軸、連桿瓦在鏜修或更換后，也會使提前角偏離正常燃燒所要求的值。因此，發動機在使用中，噴油提前角需要經常檢查或調整。高精度測量提前角的值是準確調整的關鍵。本文介紹的用單片機測量提前角的方法，具有測量精度高、范圍寬、簡單的特點。

2測量原理

在試驗臺電機的主軸上和噴油泵分別固定一個光電傳感器，光脈沖由光電電路轉換成電脈沖，分別用N1和N2表示。8051單片機定時/計數器0設置為工作方式2，即自動重新裝入初值的8位定時/計數器，設置TMOD門控位GATE=1及TRO=1使定時/計數器0工作受INT0控制。通過圖1所示測量電路測出的結果計算出主軸轉速。圖3所示提前時間測量電路，測出油泵正常運行于某一速度的脈沖N1和脈沖N2相差的時間T，計算出提前角。由于測量主軸一轉的時間絕對誤差僅為一個基準脈沖周期（1s），所以轉速的相對測量誤差很小。

（1）主軸轉速的測量

油泵運行于某一速度，來自測量主軸轉速的光碼盤脈沖信號NO到達8051的P3.4腳，由單片機檢測出P3.4腳脈沖信號到，同時置P1.0腳為高電平，D觸發器在NO的下一個脈沖上升沿到，Q輸出高電平，INT0使定時器T0開始工作，用R0、R1記錄定時器的中斷次數，定時器T0定時一段時間 t（該時間應小于NO脈沖兩個上升沿之間的間隔），時間到，請求CPU將P1.0腳置低電平，定時器T0繼續工作，開始記錄時間Δt，D觸發器等待NO的下一個脈沖上升沿到，Q端輸出低電平，INTO使定時器T0停止工作。CPU計算NO連續兩個脈沖上升沿之間的總計時間T，此時間為主軸轉一圈的時間，因此主軸轉速為1/T。

(2）提前角的測量

油泵運行于某一速度，來自測量主軸轉速的光碼盤脈沖信號NO到達8051的P3.4腳，由單片機檢測出P3.4腳脈沖信號到，同時置P1.0腳為高電平，D觸發器在S的下一個脈沖（N1脈沖）上升沿到，Q輸出高電平，INT0使定時器T0開始工作，用R0、R1記錄定時器的中斷次數，定時器T0定時一段時間t（該時間應小于NO、N1脈沖緊鄰的兩個上升沿之間的間隔U），時間到，請求CPU將P1.0腳置低電平，定時器0繼續工作，開始記錄時間 Δt。D觸發器等待S的下一個脈沖上升到，Q端輸出低電平，INT0使定時器T0停止工作。CPU計算總計時間T（t+Δt），此時間為NO比N1的提前時間。按照測量轉速方法測出主軸轉一轉需要的時間A，然后用公式：提前角=T/A計算出提前角。

3測量子程序流程圖

下邊給出的是主軸轉速測量子程序流程圖，提前角的測量參照此流程圖即可。

4結束語

本文介紹的方法在2家油泵試驗臺廠生產的30余臺油泵試驗臺上的實際應用運行可靠、測量準確，完全滿足試驗要求。本系統對其它系統速度和時間的高精度測量有一定的參考價值。

5參考文獻
［1］《單片微機原理及應用》［M］.丁元杰主編機械工業出版社.1996,10
［2］《微型計算機技術及應用》［M］.戴梅萼史嘉權清華大學出版社.1996，5