奉立濤

摘 要：通過(guò)對(duì)多缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在某工程車(chē)上的應(yīng)用對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要監(jiān)控傳感器功能及狀態(tài)監(jiān)控在機(jī)載MCU上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹和說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī);機(jī)載;MCU

序言

隨著科技的不斷進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，在我們進(jìn)行正常的生產(chǎn)中，工程車(chē)輛在我們的日常工程建設(shè)中扮演者不可或缺的角色，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因其擁有的熱效率高，功率范圍廣，經(jīng)濟(jì)性能良好，大扭矩、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單其易于維修等特點(diǎn)，在工程車(chē)輛中動(dòng)力單元中大量的采用了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的在實(shí)際過(guò)程中對(duì)其本身運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的配置也千差萬(wàn)別。同時(shí)對(duì)于某些狀態(tài)量的監(jiān)控上也往往有缺失。本文介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器的功能及應(yīng)用以及監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方法。

1、傳感器配置及功能必要性說(shuō)明

1.1柴油發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控傳感器額配置及功能介紹

發(fā)動(dòng)機(jī)上配置的傳感器按信號(hào)類(lèi)型可分為開(kāi)關(guān)量，模擬量類(lèi)型，其中開(kāi)關(guān)量有油壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)、空氣濾芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度超高報(bào)警開(kāi)關(guān)、而模擬量的則有發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度檢測(cè)傳感器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖輸出傳感器。以及用于監(jiān)控燃料的液位傳感器。

1.1.1油壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)

油壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼頂部，用來(lái)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑效果，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑方式屬于飛濺潤(rùn)滑，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)頂部無(wú)法獲得潤(rùn)滑油此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓報(bào)警開(kāi)關(guān)處于接通，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后油壓報(bào)警開(kāi)關(guān)應(yīng)該處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)說(shuō)明機(jī)器潤(rùn)滑良好。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常運(yùn)行而油壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)又處于接通狀態(tài)時(shí)則說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑不良需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油油量進(jìn)行檢查。油壓開(kāi)關(guān)的存在起到了很好的提示作用。

1.1.2溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)及溫度檢測(cè)傳感器

溫度檢測(cè)傳感器和溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)安裝在發(fā)動(dòng)的冷卻液循環(huán)水的出口端，在正常狀態(tài)下溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)屬于斷開(kāi)狀態(tài)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度超過(guò)某一限值時(shí)，溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)接通。在冷卻系統(tǒng)運(yùn)行良好的情況下在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中冷卻開(kāi)關(guān)不應(yīng)該出現(xiàn)接通狀態(tài)。而溫度檢測(cè)傳感器則提供了很好的冷卻系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估依據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到停止的過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻溫度應(yīng)該經(jīng)歷一段從升溫到恒溫小范圍波動(dòng)的過(guò)程，通過(guò)評(píng)估不同使用時(shí)間段的發(fā)動(dòng)機(jī)恒溫溫度可以客觀的反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)，在不增加額外傳感器的前提下實(shí)現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的冷卻效果的評(píng)估。通過(guò)配合MCU的相關(guān)編程可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警性提示，提醒人工進(jìn)行提前干涉對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢修和故障預(yù)防。

1.1.3空氣濾芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)

空氣濾芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)的存在防止了發(fā)動(dòng)機(jī)由于供氣不足導(dǎo)致的燃燒不完全發(fā)動(dòng)機(jī)積碳以及動(dòng)力損失問(wèn)題，同時(shí)由于燃燒不充分還會(huì)造成了發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的排放增加?？諝鉃V芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)應(yīng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，或者在空氣過(guò)濾器之后。空氣濾芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)在發(fā)動(dòng)機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，在空氣濾芯狀態(tài)良好發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中其也應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾芯由于灰塵或者異物導(dǎo)致堵塞而造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量不足，空氣濾芯堵塞檢測(cè)開(kāi)關(guān)會(huì)從斷開(kāi)狀態(tài)變成接通狀態(tài)。

1.1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)開(kāi)關(guān)一幫都是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)所附帶的發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)選用帶有脈沖輸出的發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度的輸出，而發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間通過(guò)皮帶輪進(jìn)行連接。通過(guò)計(jì)算兩者之間的速比關(guān)系由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速間接計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

1.1.5燃油液位檢測(cè)

目前大部分的工程車(chē)燃油油箱都是獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)之外的，燃油的供應(yīng)通過(guò)燃油泵和燃油管路實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)燃油液位不足時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)得不到充分的燃料供應(yīng)就會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，影響到車(chē)輛的正常運(yùn)行，燃油液位的檢測(cè)一般都是通過(guò)燃油液位傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)信號(hào)輸入機(jī)載MCU實(shí)現(xiàn)燃油液位的顯示報(bào)警。

2、控制系統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

整體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)框圖如下

發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)完成后對(duì)各狀態(tài)量進(jìn)行檢測(cè)，并讀取各狀態(tài)量，機(jī)載MCU通過(guò)對(duì)各狀態(tài)量進(jìn)行判斷和顯示，并在人機(jī)界面上輸出相應(yīng)的顯示和報(bào)警內(nèi)容。

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停

發(fā)動(dòng)就供油油路如下：

發(fā)動(dòng)機(jī)上電后默認(rèn)對(duì)燃油泵和燃油控制電磁閥進(jìn)行供電，系統(tǒng)油路部分已經(jīng)進(jìn)行充分供油，發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)流程如下圖，預(yù)熱功能可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的延時(shí)斷開(kāi)單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)完成預(yù)熱后通過(guò)操作啟動(dòng)按鈕即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，而通過(guò)停止按鈕關(guān)閉燃油控制閥后實(shí)行發(fā)動(dòng)機(jī)的停止。

2.2預(yù)熱功能

發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后通過(guò)機(jī)載MCU的信號(hào)輸入端讀取發(fā)動(dòng)機(jī)各檢測(cè)傳感器的信號(hào)，其中開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入通過(guò)簡(jiǎn)單的光耦隔離和電平轉(zhuǎn)換電路后實(shí)行信號(hào)輸入到機(jī)載控制MCU中。而模擬量型號(hào)則通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路后輸入到MCU中以及進(jìn)行相應(yīng)的編程后實(shí)行實(shí)時(shí)狀態(tài)量的顯示。

2.3發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量的顯示

在機(jī)載控制端通過(guò)顯示面板在界面上通過(guò)不同顏色圖標(biāo)的變化指示開(kāi)關(guān)量的信號(hào)變化，同時(shí)用指針及表盤(pán)以及數(shù)字的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)模擬信號(hào)量的顯示。

3、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)介紹柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器的功能的介紹和其必要性的說(shuō)明，為工程車(chē)輛在柴油發(fā)動(dòng)的狀態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)方面提供一定的參考，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控內(nèi)容更加的豐富，同時(shí)可以通過(guò)機(jī)載MCU 的功能完善可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)評(píng)估，及故障預(yù)警提供更多的支撐。為以后實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化和無(wú)人化操作提供必要的硬件基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]科勒發(fā)動(dòng)機(jī)用戶(hù)手冊(cè)