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摘 要：使用柴油喷油器波形检测仪可以避免以往在大型检测设备上进行的复杂操作，降低检测成本，增加生产效率。自主设计一个能够驱动电磁阀的驱动装置，通过ATmega128单片机来控制此种驱动装置，同时设计出一个柴油喷油器的波形显示装置，此装置可以把电磁阀在不同状态下工作的波形显示出来，与其正常工作的波形进行对比，找出电磁阀的故障所在，并将两个装置组合起来，可以对高压共轨电控柴油机喷油器电磁阀进行故障检测。
关键词：电磁阀；AVR单片机编程；波形显示器
中图分类号：S 776 文献标识码：A 文章编号：1001-005X（2015）03-0094-03
1 国内外电磁阀故障检测现状
目前国内电磁阀故障检测方法是监测发动机瞬时转速，通过软件间接检测到故障状态[1]或者利用故障工作电流的特性通过基于硬件的CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现保护[2]。现有的电磁阀故障诊断技术，往往针对具体系统的执行器，此类诊断技术通用性差，对于其他类型的电磁闻故障需重新制定诊断措施，应用范围十分有限。
国外的检测方法主要有如下三种：①监测电磁阀开启和关闭时碰撞声音的时间间隔判断故障[3]；②利用卡尔曼滤波器结合相应的检测算法完成电磁阀柱塞堵塞等机械故障诊断[4]；③根据电磁阀电阻值及柱塞余隙，运用神经网络理论进行故障判断[5]。上述检测技术基本应用于实验室或科研中，由于需要的仪器都非常精密而且仪器的价格昂贵，所以在实际生产中不能得到广泛的应用。
电控柴油喷油器电磁阀故障波形检测是全新的检测诊断技术，目前还没有检索到此种电磁阀诊断仪器。此种故障检测装置中自带电磁阀驱动装置，使用起来方便，简单，易操作。此装置中含有波形显示器，可以直接显示出电磁阀波形，比以往使用示波器更加方便，成本更低。
2 电磁阀驱动装置的设计
2.1 ATmega128的基础和特点
ATmega128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，如图1所示。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。高性能、低功耗的AVR@ 8位微处理器 先进的RSIC结构，非易失性的程序和数据存储器-具有独立锁定、可选择的启动代码区，通过片内的启动程序实现系统内编程[6]。
2.2 电磁阀的启动原理
先通过AVR单片机的PG2 I/O口给芯片ka3842的第四管脚输入脉冲信号，来控制第六管脚输出电频的高低，再将此电频的脉冲信号输入给MOS管来实现对喷油器电磁阀的开关控制，从而实现电磁阀的驱动[7]。在电磁阀驱动过程中来采集电磁阀的驱动电流，通过液晶显示屏来显示出电磁阀驱动电流的控制波形，在经过下面的波形对比来检测出柴油喷油器电磁阀的故障所在[8]。
高压共轨喷油器电磁阀驱动电路如图2所示。喷油器电磁阀在电路上表现出感抗的特性，喷油器的开启和关闭相对相对控制信号均有延迟，可简化为理想电感L1和电阻R1[9]。
喷油器控制逻辑选择目前工作的缸号，通过设置高压开放时间和喷油信号将电磁阀的电流拉升至12A并维持在3A左右。部分喷油器电磁阀为了减少功率损耗及保证喷油器稳定打开，电流维持采用两级维持的方式。高压检测电路和喷油器电磁阀动作指示电路实时监测升压电路的工作状态及电磁阀的故障状态，实现柴油机喷油器电磁阀的故障诊断[10-13]。
3 通过液晶显示屏进行波形检测
通过ATmega128处理后的电流信号经波形显示屏与原有电流波形进行对比，通过波形的对比可以方便快捷地找出喷油器电磁阀的故障所在。如图3所示，电磁阀正常工作的状态下驱动电流的波形为图3（a）所示的波形，工作时间在300～450 μs时的波形明显有一处拐点，而当喷油器在电磁阀衔铁未吸合状态下工作时驱动电流的波形如图3（b）所示，工作时间在300～450 μs时的波形几乎为直线，无明显的拐点存在。通过此种波形的对比可以简单快捷地找到柴油喷油器故障所在。柴油喷油器故障有很多种，都可以通过上述波形的对比方法来判断其故障。
4 结果分析
将驱动装置与波形显示装置联机，经过试验测量，得出不同故障下柴油机喷油器电磁阀的驱动电流的波形，与正常工作的波形进行对比，进行试验精度的校核，并分析试验误差，提出改进措施，逐步完善柴油电控喷油器波形诊断。经过实验的数据分析，在发生电磁阀和高压电源之间开路和短路的情况下，喷油器电磁阀仍然可以工作，但此时的喷油量发生了变化，若不采取补偿修正措施，故障缸喷油量和其他正常缸之间的差异较大。因此诊断出故障后应及时对故障控制通道的驱动波形参数进行调整，使差异减小到最小程度。实验表明，柴油机喷油器电磁阀发生故障后，如果不能及时地发现故障，不能及时的进行故障修复，则会对柴油机的使用效率和使用寿命都有极大的影响。因此柴油机喷油器电磁阀的故障检测是至关重要的程序。
5 结束语
目前波形诊断系统已经在汽车维修和故障诊断方面得到了广泛的应用与普及，尤其是汽油机喷油器的波形诊断仪器和设备已经应用到实际生产中，由于柴油电控喷油器近年刚刚发展起来，目前还没有人研究电控柴油喷油器波形诊断的仪器或设备，但此种仪器具有广泛发展的前景。通过本次柴油喷油器电磁阀波形检测装置的研究，可以完成柴油喷油器的驱动与波形显示，并且具有被检测波形与标准波形对比，可以满足喷油器电磁阀组件的波形检测与诊断，进而可以迅速的判别出问题所在，减少了大量的复杂工作程序，方便快捷。此种装置可以广泛应用于故障检测方面。
【参 考 文 献】
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[责任编辑：肖生苓]