喷油量自动测量装置的研究

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1、第３３卷第５期世界科技研究与发展Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５２０１１年１０月８４７－８４８页ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆ＤＯｃｔ．２０１１ｐｐ．８４７－８４８喷油量自动测量装置的研究张学文满长忠唐运榜任建鲁孙培岩（大连理工大学内燃机研究所，大连１１６０２３）摘要：基于ＡＴｍｅｇａ１２８单片机和差动变压器式（ＬＶＤＴ）位移传感器，运用位移法的工作原理，设计了高精度柱塞油缸量油系统。在设计之前，对柱塞油缸进行了精度分析。并在喷油泵试验台上进行了对比试验，结果表明该测量系统精确、可靠。关键词：ＬＶＤＴ位移传感器；喷油泵；测量装置中图分类号：ＴＫ４２

2、１Ａ文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｆＩｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌＯｉｌＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＵｓｅｄｏｎＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＺＨＡＮＧＸｕｅｗｅｎＭＡＮＣｈａｎｇｚｈｏｎｇＴＡＮＧＹｕｎｂａｎｇＲＥＮＪｉａｎｌｕＳＵＮＰｅｉｙａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｔｅｒｎａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｈｉｇｈｐｒ

3、ｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｉｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔａｋｉｎｇａＬＶＤＴｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒａｎｄａｎＡＴｍｅｇａ１２８ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ．Ｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｂｅｆｏｒｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｎｔｒａｓｔｔｅｓｔ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄ

4、ｓ：ＬＶＤＴｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ；ｆｕｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｕｍｐ；ｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ１引言喷油泵性能的好坏直接影响着柴油机的工作质量。喷油量的精确测量对燃油喷射系统的开发和完善以及喷油规［１］律的优化控制提供重要的理论依据和试验基础。目前，国内柴油机喷油泵试验台量油装置普遍采用量筒［２］式计量法和电子天平称重法，这些传统方法测量精度较低、误差较大，已不能满足高精度测量的要求。国外精度较高的喷油泵试验台量油装置常用的测量方法有容积法、［３］Ｚｅｕｃｈ法和位移法。容积法的量油装置测量精度较低，且燃油脉冲

5、喷射引起的油面波动会导致测量数据准确度降低。Ｚｅｕｃｈ法的量油装置对压力传感器的测量精度和抗干扰能力图１系统组成要求较高，测量装置的密闭性要求高，加工和安装难度Ｆｉｇｕｒｅ１Ｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ［４，５］大。传感器实时检测活塞的位置，当达到ｄｍ时，控制系统关闭电本测试系统采用位移法原理，基于１ＭＩＰＳ／ＭＨＺ的高性磁阀，排油停止，保证每次测量时，油缸内残留燃油的高度相能ＡＴｍｅｇａ１２８单片机和测量分辨力为０．１μｍ的差动变压器同。式（ＬＶＤＴ）位移传感器，自行设计了高精度燃油喷射测量仪。２测量系统组成及工作原理测量系统组成如

6、图１所示，本系统主要由带柱塞的油缸、ＬＶＤＴ位移传感器、ＡＩ—５０１温度测量模块、信号处理电路、ＡＴｍｅｇａ１２８单片机、串口通讯电路和计算机等组成。油量测量仪的工作原理图，如图２所示。开始测量时，油缸内残留燃油的高度是ｄｍ。将燃油喷进带活塞的油缸，活塞在燃油压力的作用下向下移动，在活塞下面安装位移传感器，每循环喷油完成，位移传感器都将活塞的位置ｄ传送给单片机，计算得到活塞的位移量Δｄ＝ｄ"ｄｍ。测量过程中，转速传感器检测喷油泵试验台凸轮轴转角信号，判断转图２测量仪原理图速和喷油次数。当达到喷油次数，测量完成时，卸油口的电Ｆｉｇｕｒｅ２Ｐ

7、ｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ磁阀打开，燃油通过排油口流进油箱。在排油过程中，位移３量油系统的设计柱塞油缸的内腔为圆柱体，其精密度对量油系统的测量Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｓｈｅ４１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎｗｗｗ．ｇｌｏｂｅｓｃｉ．ｃｏｍ第８４７页能源与动力工程世界科技研究与发展２０１１年１０月精度影响很大。因此，在设计之前，要对其进行计量精度分［６］析。３．１柱塞油缸的计量精度分析对于一般函数ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，…ｘｎ），要求函数的随机误差，就是研究函数ｙ的标准差与各测量值ｘ，ｘ，…，ｘ的标１２ｎ

8、［７］准差之间的关系。当各个测量值的随机误差为正态分布［８］时，标准差用极限误差代替，函数的极限误差公式为：δｌｉｍｙ＝２２２ｆ２ｆ２ｆ２±()δｌｉｍｘ１＋()δｌｉｍｘ２＋…＋()δ