汽車噴油嘴超聲清洗檢測儀電路及控制系統(tǒng)的設計

崔秀萍

摘 要：汽車噴油嘴在經(jīng)歷長時間的使用后會被污染而堵塞，影響其正常工作，因此需要用超聲清洗檢測儀對其進行必要的檢測和清洗工作，超聲清洗檢測儀的電路及控制系統(tǒng)設計是否科學合理對于儀器的工作效率有較大影響。文章介紹了汽車噴油嘴超聲清洗檢測儀的電路、控制系統(tǒng)的工作原理和設計方法。較為詳細地介紹了汽車噴油嘴超聲清洗電路及其控制系統(tǒng)的工作原理和設計方法。

關鍵詞：噴油嘴清洗；超聲清洗；電路；單片機

前言

噴油嘴是一種常閉型的電磁閥，位于汽車汽油發(fā)動機內(nèi)部，其作用是在汽車啟動時，噴油嘴內(nèi)部的閥針能夠被磁力吸起，使汽油能夠以霧化的形式高速噴射出來，在汽車發(fā)動機內(nèi)部的重要部件。在經(jīng)過長期使用后，噴油嘴會由于污染而堵塞，因此必須對其進行定期的清洗和檢測工作，當前最常用到的儀器就是超聲清洗檢測儀，其結構由檢測系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個部分組成，對電路及控制系統(tǒng)的科學設計可以有效提高儀器的工作效率。

1 超聲波發(fā)生器及電路設計

超聲波發(fā)生器又叫超聲波電功率源，是超聲清洗檢測儀的重要組成部分，其主要作用是將超聲波發(fā)出的高頻震蕩信號經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振動，使噴油嘴置于機械振動場區(qū)域時污垢得以脫落，從而達到清洗的目的。其電路設計思路如下：

（1）超聲波振動源信號發(fā)生器采用脈寬調(diào)制集成電路3524芯片，這是由于3524芯片具有以下優(yōu)點：首先，3524芯片發(fā)出的頻率信號相對穩(wěn)定，有利于電路控制；其次，3524芯片的頻率信號調(diào)整較為靈活，可根據(jù)實際需要由外圍電路組件進行合理組合。

（2）超聲波電路發(fā)出的超聲波振動源信號是弱電信號，無法驅(qū)動換能器共組，因此需要另設可發(fā)出強電信號的功率驅(qū)動電路，同時要將弱電與強電信號實現(xiàn)有效隔離，可選擇光電耦合器件6N137作為光電隔離器件，并以此為基礎設計雙端光電強弱電隔離電路。

（3）換能器功率驅(qū)動電路的功率放大是由甲類功率放大電路來實現(xiàn)，可以采用VMOS聲效應管IRF360作為主功率放大器件。

（4）由于功率驅(qū)動電路屬于強電信號，因此要求在功率驅(qū)動電路表現(xiàn)出異常時要能夠及時停止，這就需要設計相應的功率驅(qū)動保護電路，主要功率保護元件可采用電壓比較集成芯片17393。

2 單片機系統(tǒng)控制電路設計

在對噴油嘴進行超聲波清洗過程中，既要控制清洗時間，又要模擬噴油嘴的實時工作狀態(tài)，并實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控，在本設計中，可采用8031系列的單片機作為核心控制芯片，與外圍電路共同組成控制系統(tǒng)，具有功能強、速度快、技術成熟以及性價比高等優(yōu)點。

（1）主控芯片采用MCS-51系列單片機8031芯片，并將本控制系統(tǒng)的時鐘主頻設定在6MHz，去報系統(tǒng)運行的安全可靠性。

（2）單片機8031芯片不具備程序存貯器以及低8位的地址專用線，因此需要外部擴展，根據(jù)系統(tǒng)的需要，外部程序存貯器可選用27128 EPROM，并同時加設一級地址鎖存器。

（3）單片機8031內(nèi)置兩個可用的I/O口，因此可選擇其中一個用以達到對噴油嘴的啟?？刂撇⒛M噴油嘴的實際工作狀態(tài)。

（4）系統(tǒng)供電電路：供單片機控制單元使用電源為+5V/10W直流電源；供超聲振動源單元使用的電源為+12V/5W直流電源；供噴油嘴驅(qū)動控制單元使用的電源為+5V/20W直流電源；供超聲波換能器功率驅(qū)動單元使用的電源為雙+12V/5W及+220V/50W直流電源；供油泵工作使用的電源為+12V/40W直流電源。

3 控制系統(tǒng)工作方式

單片機系統(tǒng)的工作方式影響著噴油嘴的檢測和超聲清洗工作，由于本控制系統(tǒng)是由單片機8031與外圍電路組合而成，因此根據(jù)實際的需要以及本系統(tǒng)的自身要求，可設計出超聲清洗控制和電動噴油嘴檢測控制等幾種工作方式。

3.1 超聲清洗控制工作方式

首先設定超聲清洗的時間，然后單片機控制系統(tǒng)會根據(jù)程序的設定啟動超聲波清洗控制單元，控制系統(tǒng)會根據(jù)需要控制電動噴油嘴按照一定的占空比進行動作，從而達到清洗電動噴油嘴的目的。

3.2 電動噴油嘴檢測控制等控制工作方式

汽車電動噴油嘴的工作狀態(tài)包括霧化、泄漏、怠速、中速、高速等，因此單片機控制系統(tǒng)可模擬電動噴油嘴的這些工作狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)的要求進行實時的檢測，保證噴油嘴的工作正常進行，一旦發(fā)生堵塞等情況可以及時發(fā)現(xiàn)并清洗。

4 系統(tǒng)控制軟件設計

控制系統(tǒng)的軟件程序包括主控程序，工作方式選擇程序，時間控制程序等，每個程序需要不同的程序模塊來執(zhí)行并完成，在單片機8031外部擴展了16k的程序存貯器來存貯控制程序，以彌補單片機無內(nèi)部存貯器的缺憾。

4.1 主控程序

在系統(tǒng)開機或重啟后首先進入主控程序，此時系統(tǒng)的各I/O口以及芯片都被重置，處于待命狀態(tài)，等待鍵盤輸入各項指令并進行系統(tǒng)工作控制，其工作原理框圖如圖1a所示。

4.2 工作方式選擇程序

工作方式選擇程序主要是根據(jù)實際情況的需要來選擇系統(tǒng)應當進行超聲清洗工作還是進行檢測工作，并對相應的工作對應的工作參數(shù)進行確定，其工作原理框圖如圖1b所示。

4.3 時間控制程序

時間控制程序的主要功能就是為噴油嘴的超聲清洗工作或者檢測工作提供計時控制，并根據(jù)系統(tǒng)設定的參數(shù)判斷當計時時間到之后將要進行的下一步工作，其工作原理框圖如圖1c所示。

5 結束語

綜上，用超聲波清洗汽車噴油嘴并對噴油嘴工作狀態(tài)進行檢測必須要設計一種可靠的電路和控制系統(tǒng)，通過對超聲波發(fā)生器、單片機系統(tǒng)控制電路以及對控制系統(tǒng)進行設計，得到一種運行穩(wěn)定、清洗效果較好、測試精度高并且成本較低的設計方案，希望能給汽車噴油嘴清洗和檢測工作提供一定的幫助。

參考文獻

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