单片机实现喷油泵转速和提前角的高精度测量

1引言

喷油提前角是指发动机在运转中，喷油嘴向气缸开始喷油的瞬时（以喷油嘴针阀升起为标志）到活塞行至上止点时的曲轴转角。在使用中用供油提前角来代替。由于柴油机喷油泵凸轮驱动装置的磨损，提前角会发生变化。另外，发动机气缸套、活塞磨损或曲轴、连杆瓦在镗修或更换后，也会使提前角偏离正常燃烧所要求的值。因此，发动机在使用中，喷油提前角需要经常检查或调整。高精度测量提前角的值是准确调整的关键。本文介绍的用单片机测量提前角的方法，具有测量精度高、范围宽、简单的特点。

2测量原理

在试验台电机的主轴上和喷油泵分别固定一个光电传感器，光脉冲由光电电路转换成电脉冲，分别用N1和N2表示。8051单片机定时/计数器0设置为工作方式2，即自动重新装入初值的8位定时/计数器，设置TMOD门控位GATE=1及TRO=1使定时/计数器0工作受INT0控制。通过图1所示测量电路测出的结果计算出主轴转速。图3所示提前时间测量电路，测出油泵正常运行于某一速度的脉冲N1和脉冲N2相差的时间T，计算出提前角。由于测量主轴一转的时间绝对误差仅为一个基准脉冲周期（1s），所以转速的相对测量误差很小。

（1）主轴转速的测量

油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在NO的下一个脉冲上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间 t（该时间应小于NO脉冲两个上升沿之间的间隔），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器T0继续工作，开始记录时间Δt，D触发器等待NO的下一个脉冲上升沿到，Q端输出低电平，INTO使定时器T0停止工作。CPU计算NO连续两个脉冲上升沿之间的总计时间T，此时间为主轴转一圈的时间，因此主轴转速为1/T。

(2）提前角的测量

油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在S的下一个脉冲（N1脉冲）上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间t（该时间应小于NO、N1脉冲紧邻的两个上升沿之间的间隔U），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器0继续工作，开始记录时间 Δt。D触发器等待S的下一个脉冲上升到，Q端输出低电平，INT0使定时器T0停止工作。CPU计算总计时间T（t+Δt），此时间为NO比N1的提前时间。按照测量转速方法测出主轴转一转需要的时间A，然后用公式：提前角=T/A计算出提前角。

3测量子程序流程图

下边给出的是主轴转速测量子程序流程图，提前角的测量参照此流程图即可。

4结束语

本文介绍的方法在2家油泵试验台厂生产的30余台油泵试验台上的实际应用运行可靠、测量准确，完全满足试验要求。本系统对其它系统速度和时间的高精度测量有一定的参考价值。

5参考文献
［1］《单片微机原理及应用》［M］.丁元杰主编机械工业出版社.1996,10
［2］《微型计算机技术及应用》［M］.戴梅萼史嘉权清华大学出版社.1996，5