经济实用型柴油机转速测量仪开发与实现

　　摘要：本文通过分析柴油机的工作原理，提出一种经济实用型柴油机转速测量的软硬件设计方案;并给出了部分设计电路。通过仿真及实验验证，该方案简洁方便，测量精度高。

　　引言

　　柴油自燃点比汽油低约200℃，可以在压缩行程末期喷入汽缸自行着火燃烧。因此柴油机供油系统是测转速的方案之一。柴油机转速仪在检测柴油机的供油系统时，首先要将非电量的供油压力转变成电量，在此应用压电传感器将压力转变成电量。测量时，压电传感器以一定的工作预紧力卡夹在喷油泵与喷嘴之间的高压油管上，如图1所示;油管在高压油脉冲式的冲击下传送压力给夹头内的压电传感元件，以产生压电电荷。然后压电电荷经测量仪中的阻抗变换电路处理后供采控系统分析。　　

　　高压柴油在喷油泵出口到喷油嘴的油管沿程以波动方式传播，即在同一瞬间喷油泵端的压力和喷油嘴端的压力组成了喷油泵出口压力波和喷油嘴端压波，其波形如图2所示。

　　柴油机有四冲程和两冲程两种。当为四冲程时，柴油机的发动机主轴每转两次，燃油经过高压油管喷入汽缸一次，换言之，发动机运转周期等于燃油喷射周期的1/2。当为两冲程时，柴油机的发动机主轴每转一次，则柴油机喷油一次。本仪器测四冲程为实际测量值;当测两冲程柴油机时，转速为显示数值的一半。

　　系统组成

　　硬件部分

　　(1)传感器的设计

　　柴油机转速仪的传感器系电量传感器，这类传感器有电动势变换和电荷变换两种形式。因电荷传感器测量精度要比电动势传感器高，而且考虑实际测量时的防震动现象，本仪器采用电荷式压电传感器。

　　①压电传感器的压电元件

　　当压电元件受到喷油管膨胀的张力时，压电元件的表面将出现电荷。我们采用锆钛酸铅压电材料，这不仅因为它耐热性好，而且感应速度快，其电容值为：

　　Ca =(ξ0ξrs)/H 式中：Ca 为1.04nF