CN2674420Y - 一种车载发动机功率监测装置 - Google Patents
一种车载发动机功率监测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2674420Y CN2674420Y CN 200420015772 CN200420015772U CN2674420Y CN 2674420 Y CN2674420 Y CN 2674420Y CN 200420015772 CN200420015772 CN 200420015772 CN 200420015772 U CN200420015772 U CN 200420015772U CN 2674420 Y CN2674420 Y CN 2674420Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pin
- circuit
- engine
- chips
- processing circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
一种车载发动机功率监测装置,属于发动机工况控制技术领域,所要解决的技术问题是提供一种通过分析发动机转速提升时所需的时间来计算出发动机的实际功率,而反映出发动机整体损耗程度的监测装置。技术解决方案是本装置包括转速传感器、计算机处理电路、信号采集处理电路,转速传感器的输出端接信号采集处理电路,信号采集处理电路的输出端接计算机处理电路。本实用新型采用采集精度很高的ns级采集和处理电路,通过分析发动机从某一转速提升至另一转速时所需时间ΔT,按照功率运算公式N=K/ΔT来运算出此时发动机的实际功率,(功率常数K是发动机实验标准值)将发动机的实际功率与额定功率相比较,来分析发动机的功率损耗程度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车载发动机功率监测装置,属于发动机工况控制技术领域。
背景技术
目前,发动机性能检测装置很多,主要是靠检测发动机关键性能指标(如配气相位、供油/点火提前角、供油间隔角、供油均匀度、发动机窜气量等)来判断发动机性能的,使得这类装置需额外配备大量传感器,无疑增加了成本,降低了整体可靠性。属于这类装置的有:中国专利号94119157.5公开的动态发动机多功能检测仪,它是通过在柴油机高压油管上夹持压力传感器、在飞轮上方安装光电传感器、在飞轮上贴刻度编码带的方式来检测供油提前角、供油间隔角、供油均匀量等指标。该装置额外增加的传感器较多,向飞轮上贴刻度编码带时需拆卸发动机,且此装置应用对象仅限于柴油机。中国专利号90215162.2公开的汽车发动机微电脑检测装置,它是通过在汽油发动机上安装高压信号和一缸点火信号采集传感器及分电器信号采集传感器,测量发动机点火系的白金间隙、白金性能、分电器驱动凸轮磨损程度及发动机各缸工作一致性,其测量项目较多,但额外安装的传感器也较多,且检测对象只限于汽油机。虽然以上几种装置均对发动机几个关键性能指标进行了检测分析,但都不能直接有效的反应出发动机的功率,此外,上述检测仪器大部分是单独的检测仪器,不能随车安装,只能采用定期检测的方式,这不仅造成检测过剩,而且并不能完全预防故障发生。
为了解决上述问题,技术人员新开发了可随车安装、不影响机械工作的发动机性能监测装置,这种监测装置通过分析发动机各缸作功时对转速提升的幅度来判定发动机各缸作功一致性及发动机整体损耗程度,从而反映发动机的工作性能。虽然这种监测在技术上有了很大的进步,使用也很方便,但是还不能直接有效地全面反应发动机的功率随着工作时间的积累而发生相应变化的情况,以此来随时检测发动机功率并反映发动机的功率状态。因此在实际工作中迫切需要这样一种检测发动机的功率随着工作时间而发生相应变化监测装置,以便使管理人员和驾驶员能清楚地了解机器的使用情况。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通过分析发动机转速提升时所需的时间来计算出发动机的实际功率,通过与发动机额定功率比较,即可准确、全面的反映出发动机整体损耗程度的监测装置。
本实用新型所要解决的技术问题的技术方案是:
一种车载发动机功率监测装置,它有磁电式转速传感器、计算机处理电路、显示报警部分和键盘电路,计算机处理电路由单片机、译码器、地址锁存器、程序存储器、数据存储器等组成,显示报警部分和键盘电路分别与计算机处理电路相连接,它还有信号采集处理电路,转速传感器的输出端接信号采集处理电路,信号采集处理电路的输出端接计算机处理电路;
信号采集处理电路由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成,电阻R41和R43串联接在电源和地之间,其接点接在运算放大器IC41的同相端,电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间,转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端,二极管D41接在IC41反相端与地之间,运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端。
上述车载发动机功率监测装置的计算机处理电路的单片机采用80C196型CPU芯片,运算放大器IC41的输出端接80C196芯片的HIS.0口。
上述车载发动机功率监测装置的信号采集处理电路由取样电路、脉冲发生电路、耦合电路、分频展宽电路组成;
取样电路由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成,电阻R41和R43串联接在电源和地之间,其接点接在运算放大器IC41的同相端,电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间,转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端,二极管D41接在IC41反相端与地之间,运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端;
脉冲发生电路由晶振Z41、电阻R45、R46、电容C41和两输入四与非门IC42组成,晶振的两端分别接IC42的1、2脚的接点和9、10脚的接点,电阻R45、R46分别接在IC42的1、3脚和4、9脚之间,电容C41接在IC42的3脚和4、5脚的接点之间,IC42的8脚为脉冲发生电路的输出端;
耦合电路是两输入四与非门IC42的一组与非门输入端和输出端,即IC42的11、12、13脚,取样电路的输出端和脉冲发生电路输出端分别接到IC42的12、13脚,IC42的11脚是输出端接分频展宽电路;
分频展宽电路由双单稳态触发器IC43、可预置数的16进制双向计数器IC44、电阻R47、R48、电容C42、C43组成,IC43采用74123芯片,IC44采用74193芯片,74123芯片的1~4脚、13~15脚和R47、C42构成第一组单稳触发器,5~7、9~12脚、R48、C43构成另一组单稳触发器,耦合电路输出端接74123芯片第一组单稳触发器的1脚,其2、3脚接高电平,4脚为输出,接至74193芯片的5脚,74193芯片的12脚输出再接至74123芯片的9脚,74123芯片的12脚接至CPU的T2CLK脚,电阻R47接在Vcc和74123芯片的15脚之间,电容C42接在15脚与14脚之间,14脚接地,74193芯片的1、9、10、13、15脚悬空,5、11脚接高电平,7、6、2、3脚分别接CPU的P0.3~P0.0接口,74193芯片的14脚接至CPU的P1.5接口,74123芯片的另一组单稳触发器的***接线原理同第一组。
本实用新型采用采集精度很高的ns级采集和处理电路,可识别出发动机飞轮各个齿间的转速差距,通过分析发动机从某一转速提升至另一转速时所需时间ΔT,按照功率运算公式N=K/ΔT来运算出此时发动机的实际功率,(功率常数K是通过在大量同一车型新出厂的发动机上在特定工况下实验得的一个标准值)将发动机的实际功率与额定功率相比较,来分析发动机的功率损耗程度,本产品可以随车安装监测或单独使用,能够在机械不停车、不解体、不影响正常工作的情况下实时监测,当发动机的功率衰减超标时就会向驾驶员报警,防止形成重大故障事故的隐患。本产品反应灵敏、控制精度高、抗干扰能力强且体积较小。
附图说明
图1是本实用新型的方框图;
图2是本实用新型的电路原理图;
图3是本实用新型的另一种信号采集处理电路原理图;
图4是机械的自动减速功能示意图。
具体实施方式
本实用新型是一种车载发动机功率监测装置,其功率运算理论是根据公式:
NE=K/ΔT(NE-发动机的额定功率;K-发动机的功率常数:ΔT-时间差)
发动机的额定功率NE是一个定值,ΔT指的是挖掘机自动减速解除的瞬间两转速的时间差。图4所示挖掘机的自动减速指的是当机器等待工作时,如果所有的控制杆都在空档位置1,发动机是在减速驱动速度(约1400rpm)之上运转时,发动机速度立即下降到低于设定速度约100rpm,达到1-1减速位置。如果又过4秒钟,发动机速度则降到2-2减速位置(约1400rpm),并保持在该速度直至操作任一控制杆2,发动机速度立即升高到由燃油控制盘所设定的速度,由于发动机的转速提升是通过泵控制器控制步进马达提速,因此从发动机的2-2减速位置时的转速升至燃油控制盘所设定的转速时仅用小于1秒的时间,这一工况是一个较标准的、重复性较好的测试工况,优于普通无负荷测功的人工拉动油门的工况。通过在同一车型新出厂的机器上做大量实验,取得ΔT的平均值,由于发动机额定功率是定值,即可得到各发动机的功率常数K值,将各种车型的功率常数K值输入计算机的存储器中,这样计算机就可以根据实际功率常数K实、两转速实际时间差ΔT实,来计算实际功率N实。从实际功率与额定功率的比值就可以得出发动机的功率的损耗程度。
本实用新型基本电路由信号采集处理电路1、计算机处理电路2、显示报警部分3和键盘电路4组成。计算机处理电路2包括单片机、译码器、地址锁存器、程序存储器、数据存储器。显示报警部分3和键盘电路4分别与计算机处理电路2相连接,信号采集处理电路1的输出端接计算机处理电路2。
图2中显示的计算机处理电路2中的IC31是CPU,采用80C196芯片。IC33是地址锁存器,为74HC573芯片,它的作用是产生独立的地址信号供程序存储器使用。IC34是程序存储器,为2764芯片,用来存储计算机程序和计算常数以及程序运行时的一些依据、参数(如发动机的功率计算公式、不同发动机、不同转速幅度范围内的功率常数K值,以及各种型号发动机的额定功率NE值等)都存于其中。IC35是数据存储器,为EEPROM28256芯片,用以存储程序运行时的中间数据和结果数据。IC32是译码器,为74LS138芯片,用来产生程序存储器2764、数据存储器28256及显示报警部分的选择信号。以上集成电路与CPU一起构成一个完整的工作***。
图2显示的信号采集处理电路1具体由运算放大器IC41、电阻R41~R44、二极管D41组成。R41和R43串在电源和地之间,为运算放大器IC41提供比较基准电压;R44接在+5V电源与IC41输出端之间,用以将IC41的输出上拉。IC41的反相端接转速传感器输出电压信号,电阻R42接在输入信号与IC41反相端之间,防止输入电压低于-0.7V时,由地经二极管D41流向输入端的电流过大而损坏转速传感器。二极管D41接在IC41反相端与地之间,防止输入端输出至IC41反相端的电压过低。
图3所示的是另一种信号采集处理电路,它由取样电路、脉冲发生电路、耦合电路、路、分频展宽电路组成。取样电路用以将转速传感器输出的感应电动势转换为方波信号,脉冲发生电路用以产生高频脉冲,耦合电路用以将取样电路输出的方波信号和脉冲发生电路输出的高频脉冲相耦合,以提高计数精度,分频展宽电路是高频耦合信号和CPU之间的过渡电路,用以间接提高CPU性能,提高本装置的性能价格比。
信号采集处理电路的取样电路与图2所示的信号采集处理电路1相同,不再赘述。
这种信号采集处理电路采用脉冲发生电路的原因是,当转速在很小的范围内变化时,时间的变化范围也很小,故需精确计出转速传感器感应信号的脉宽,因此通过采用向转速信号中耦合高频脉冲,通过计高频脉冲个数的方式来计转速信号的脉宽。晶振Z41、电阻R45、R46、电容C41和两输入四与非门IC42组成高频脉冲发生电路,IC42为脉冲发生电路提供反向器,通过将比较器输出端和脉冲发生电路输出端分别接到IC42的一组与非门输入端(IC42第12脚和第13脚),使经取样电路IC41处理的转速信号和脉冲发生电路产生的高频脉冲相与非,实现信号耦合。再者,因本实施例采用的CPU芯片80C196支持主频不是很高,如***用18Mhz晶振,则其最快计数速率下也只能计4.5Mhz脉冲,为提高计数精度,需提高频脉冲频率,为弥补CPU速度慢的缺陷,又现采用将高频脉冲分频展宽后输出给CPU的方式。
分频展宽电路由IC43和IC44组成,IC43现采用74123芯片,是一个双单稳态触发器,IC44现采用74193芯片,是一个可预置数的16进制双向计数器。如电路中所示,耦合信号经74123芯片的一组单稳态触发器后输出至74193芯片的向上计数5脚,74193芯片计数输出12脚至74123芯片的另一组单稳态触发器,经第二次单稳后输出接至CPU的T2CLK脚。对于74123芯片,第一组单稳态触发器的三个输入脚(1、2、3),2、3脚均接高电平,1脚接高频耦合信号,由耦合信号的下降沿触发单稳态触发器,电阻R47接在Vcc和15脚之间,电容R42接在15脚与14脚之间,14脚接地,电阻R47和电容R42的连接确定了第一组单稳态触发器输出脉冲宽度,防止有过窄脉冲输出以至于74193芯片响应不了,而发生计数错误。74123芯片第一组单稳态触态器由脚4输出至74193有向上计数输入脚5,74193芯片的向下计数功能没有用到,故向下计数脉冲输入脚4接一恒定电平,本电路中始终接高,向下计数输出脚13悬空。因没有用到预置数功能,故预置数输入脚15、1、10、9悬空,预置数输入门控脚11接高电平。向上计数输出脚12输出脉冲频率为输入频率的1/16,计数不足16的数由脚7、6、2、3接BCD码格式输出分别接CPU的P0.3~P0.0。74193芯片计数结果清空脚14接至CPU的P1.5脚,使计完一个脉宽后清空计数输出,以准备下一计数。因74193芯片计数脉冲输出脚12输出脉冲宽度等于输入脉冲宽度,为防止CPU响应不了窄脉冲,故又经一组单稳态触发器后方经输出至CPU。74123芯片第二组单稳态触发器***接线原理同第一组,不再赘述。
以上所叙述的脉冲分频展宽电路是在CPU支持主频不高的情况采用的一种弥补措施,如采用高性能、支持主频较高的CPU,则分频展宽电路可以省去。
耦合结果信号通过IC42第11脚输出至CPU,CPU现采用80C196芯片,其T2CLK脚接耦合结果信号输入,取样电路输出信号连接到80C196输入/输出口,本实例接到P1.4接口。当取样电路输出电压为高电平时,对应耦合结果信号的高频部分,则CPU检测到P1.4接口输入信号为高时,通过内部定时器2对T2CLK脚输入的高频脉冲计数,可得到取样电路输出信号高电平部分的脉宽。将发动机转速提升所用时间ΔT代入公式:N实=K/ΔT实进行运算就可以得到发动机的实际功率。当发动机实际功率与额定功率的比值达到规定数值时,则通过显示器向驾驶员报警,并将检测运算结果输出在显示器上。
在附图2所示:键盘电路4由开关K31~K34、电阻R35~R38组成。开关K31~K34位于分别接在CPU输入/输出口P1.0~P1.3与地之间,电阻R35~R38分别位于开关K31~K34与+5V电源之间。四个开关分别实现“向上翻页”、“向下翻页”、“菜单”、“确认”功能。
显示报警部分3由液晶显示模块I和控制接口板组成,控制接口板现采用SED1330-II接口板,它是单片机***与液晶显示模块之间的控制接口电路,接收来自单片机的指令与数据,并产生相应的时序及数据控制液晶显示模块的显示,当动机的实际功率逐渐降低时,综合计算机存贮器中的记录就可以描绘出发动机的功率衰变曲线。
Claims (4)
1.一种车载发动机功率监测装置,它包括磁电式转速传感器、计算机处理电路[2]、显示报警部分[3]和键盘电路[4],计算机处理电路[2]由单片机、译码器、地址锁存器、程序存储器、数据存储器等组成,显示报警部分[3]和键盘电路[4]分别与计算机处理电路[2]相连接,其特征在于:它还有信号采集处理电路[1],转速传感器的输出端接信号采集处理电路[1],信号采集处理电路[1]的输出端接计算机处理电路[2];
信号采集处理电路[1]由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成,电阻R41和R43串联接在电源和地之间,其接点接在运算放大器IC41的同相端,电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间,转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端,二极管D41接在IC41反相端与地之间,运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的车载发动机功率监测装置,其特征在于:所述计算机处理电路[2]的单片机采用80C196型CPU芯片,运算放大器IC41的输出端接80C196芯片的HIS.0口。
3.根据权利要求1所述的车载发动机功率监测装置,其特征在于:所述信号采集处理电路[1]由取样电路、脉冲发生电路、耦合电路、分频展宽电路组成;
取样电路由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成,电阻R41和R43串联接在电源和地之间,其接点接在运算放大器IC41的同相端,电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间,转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端,二极管D41接在IC41反相端与地之间,运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端;
脉冲发生电路由晶振Z41、电阻R45、R46、电容C41和两输入四与非门IC42组成,晶振的两端分别接IC42的1、2脚的接点和9、10脚的接点,电阻R45、R46分别接在IC42的1、3脚和4、9脚之间,电容C41接在IC42的3脚和4、5脚的接点之间,IC42的8脚为脉冲发生电路的输出端;
耦合电路是两输入四与非门IC42的一组与非门输入端和输出端,即IC42的11、12、13脚,取样电路的输出端和脉冲发生电路输出端分别接到IC42的12、13脚,IC42的11脚是输出端接分频展宽电路;
分频展宽电路由双单稳态触发器IC43、可预置数的16进制双向计数器IC44、电阻R47、R48、电容C42、C43组成,IC43采用74123芯片,IC44采用74193芯片,74123芯片的1~4脚、13~15脚和R47、C42构成第一组单稳触发器,5~7、9~12脚、R48、C43构成另一组单稳触发器,耦合电路输出端接74123芯片第一组单稳触发器的1脚,其2、3脚接高电平,4脚为输出,接至74193芯片的5脚,74193芯片的12脚输出再接至74123芯片的9脚,74123芯片的12脚接至CPU的T2CLK脚,电阻R47接在Vcc和74123芯片的15脚之间,电容C42接在15脚与14脚之间,14脚接地,74193芯片的1、9、10、13、15脚悬空,5、11脚接高电平,7、6、2、3脚分别接CPU的P0.3~P0.0接口,74193芯片的14脚接至CPU的P1.5接口,74123芯片的另一组单稳触发器的***接线原理同第一组。
4.根据权利要求3所述的车载发动机功率监测装置,其特征在于:所述取样电路的运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的80C196芯片的P1.4接口。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200420015772 CN2674420Y (zh) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | 一种车载发动机功率监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200420015772 CN2674420Y (zh) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | 一种车载发动机功率监测装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN2674420Y true CN2674420Y (zh) | 2005-01-26 |
Family
ID=34482934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 200420015772 Expired - Fee Related CN2674420Y (zh) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | 一种车载发动机功率监测装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN2674420Y (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1316236C (zh) * | 2005-10-24 | 2007-05-16 | 北京理工大学 | 涡轮增压器摩擦功率测量试验台 |
CN102252852A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-11-23 | 中国人民解放军军事交通学院 | 柴油发动机信号采集装置及其燃烧质量检测和无负荷测功方法 |
CN106769069A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 发动机余转时间合格率控制方法和装置 |
-
2004
- 2004-02-18 CN CN 200420015772 patent/CN2674420Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1316236C (zh) * | 2005-10-24 | 2007-05-16 | 北京理工大学 | 涡轮增压器摩擦功率测量试验台 |
CN102252852A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-11-23 | 中国人民解放军军事交通学院 | 柴油发动机信号采集装置及其燃烧质量检测和无负荷测功方法 |
CN106769069A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 发动机余转时间合格率控制方法和装置 |
CN106769069B (zh) * | 2016-12-21 | 2019-05-28 | 中国航发南方工业有限公司 | 发动机余转时间合格率控制方法和装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102252852B (zh) | 柴油发动机的无负荷测功方法 | |
CN102072064B (zh) | 发动机供油提前角测量***的测量方法 | |
CN101013038B (zh) | 变速器电子里程表测速***及测速方法 | |
CN1955710A (zh) | 发动机燃油***故障的检测装置及方法 | |
CN202676254U (zh) | 基于labview的电阻式油位传感器质量检测装置 | |
CN101762381B (zh) | 往复机械故障在线诊断方法 | |
CN2674420Y (zh) | 一种车载发动机功率监测装置 | |
CN1176358C (zh) | 一种发动机性能监测方法及装置 | |
CN2553360Y (zh) | 一种发动机性能监测装置 | |
CN1112508C (zh) | 一种柴油机喷射***的故障诊断方法及其装置 | |
CN103344434A (zh) | 基于LabVIEW的汽车发动机参数检测*** | |
CN201984109U (zh) | 电涡流测功*** | |
CN103512617B (zh) | 智能化低速机电控执行器的动作时间及相位测量*** | |
CN101034041A (zh) | 一种汽车离合器打滑的检测***及检测方法 | |
CN1256573C (zh) | 柴油机水泵流量检测和防止超载的方法及其装置 | |
CN202631172U (zh) | 一种带有光耦隔离电路的车载发动机功率监测装置 | |
CN111595596A (zh) | 移动式混凝土泵车调试检验设备及调试方法 | |
CN103644062B (zh) | 一种基于at89c52单片机的柴油机喷油定时检测方法 | |
CN104792535A (zh) | 一种基于发动机功率测试的综合性能测试*** | |
CN202746015U (zh) | 多功能可调式转速报警计时控制表 | |
CN201615827U (zh) | 机械旋转***的定转速触发非稳态信号采集装置 | |
CN1281929C (zh) | 模块化自诊断检测仪 | |
CN2903915Y (zh) | 磁性闸门功能参数测试仪 | |
CN2612930Y (zh) | 柴油机水泵流量检测和防止超载的装置 | |
CN2881587Y (zh) | 一种汽车离合器打滑的检测*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050126 Termination date: 20130218 |