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毕业设计（论文）任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称教授从事专业车辆工程是否外聘□是□√否题目名称基于超声波技术的汽车油耗检测仪器设计一、设计（论文）目的、意义我国经济持续快速发展，对石油资源需求激增，能源供需矛盾日益突出。
我国汽车保有总量2010年达到7500万辆。
由汽车消耗的燃料占我国燃料消耗总量的40%左右。
由于油价不断上涨，人们更加关注汽车油耗,厂家公布的油耗与实际差距很大。
为此我国陆续出台了《乘用车燃料消耗量限值》、等多项标准，以加快汽车节能管理体系的建立和完善。
由此需要更专业的检测机构，采用科学合理的油耗检测仪器，提供更权威的汽车油耗检测数据。
汽车油耗关系到环保节能及汽车前沿技术的发展和应用。
研究汽车油耗检测技术，具有重要意义。
研发车辆油耗检测仪，提高油耗检测精度，扩大仪器测量范围，是实现油耗仪产品更新换代的要求，也是科学技术日益发展的需要。
基于超声波技术的汽车油耗检测仪器能精确检测汽车油耗，可以对汽车的燃油经济性有一个正确的评价和预测，可为研制低油耗车提供依据；对营运车辆油耗检测评价，可为其维护、维修提供依据；对于维修企业，可用于判定维修质量；还可用于教学、研究单位进行其工作规律研究。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：（1）介绍基于超声波技术的汽车油耗检测技术理论；分析汽车油耗不同检测方法的特点；（2）确定基于超声波技术的汽车油耗检测的控制原理；建立汽车油耗检测的数学模型；（3）进行汽车油耗检测仪器的硬件选择与设计、系统控制电路设计；（4）根据仪器功能要求和油耗检测数学模型等进行软件系统程序流程图的编写与设计。
技术要求（研究方法）：（1）设计仪器应能实现智能化油耗检测；（2）测试范围要广（汽油车、柴油车；各种工况）；（3）测试精度要满足要求。
（4）进行试验验证。
三、设计（论文）完成后应提交的成果1．设计说明书一份。
2．装配图1张，电路图1~2张，零件图2张。
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关键词：超声波清洗；超声波发生器；汽车电控汽油喷射系统；喷油嘴中图分类号：ＴＨ７文献标识码：Ａ文章编号：１００１—４４６２（２００４）１１－００１２—０２喷油嘴是汽车电控汽油喷射系统的关键部件，因其工作条件较为恶劣，在工作一段时间后会在喷嘴处产生污垢和积炭，造成喷嘴的堵塞，影响喷嘴的正常工作，因此需要定期检测和清洗。
喷嘴的直径很小，用一般的方法清洗相当困难，因此需要专用超声波清洗设备对其进行清洗。
目前，国内汽车修理厂所使用的汽车电控喷油嘴超声波清洗检测仪主要依赖国外进口。
为此，国家林业局哈尔滨林业机械研究所依照国家及相关行业标准的技术要求，将超声波技术与汽车技术、电子技术、液压技术、计算机技术及机械加ＴＴ＾艺有机地结合起来，采用技术成熟、性能可靠、性价比高的电子元器件，通过最新的软件编制技术，开发研制出了ＨＬ一１００型汽车电控喷油嘴超声波清洗检测仪。
ＨＬ一１００型汽车电控喷油嘴超声波清洗检测仪主要由检测系统、清洗系统和控制系统三大部分组成，如图１所示。
图１ＨＬ一１００型汽车电控喷油嘴超声波清洗检测仪收稿日期：２００４—１０－０９１检测系统一般来说，在对电控喷油嘴进行清洗前，应对喷油嘴进行检测以确定其堵塞的程度；在清洗后，还应对喷油嘴进行检测以确定其是否清洗干净，工作是否正常。
另外，还应对喷油嘴的滴漏、雾化、喷油角度、喷油开关周期和喷油均匀度等进行必要的检测，所以仪器应设置检测系统。
最好的检测方法是测量喷油嘴在规定的时间和压力下喷射燃油的容积，将测得的燃油容积与同型号完好无损的喷油嘴在相同条件下测得的喷射燃油的容积相比较。
２清洗系统超声波清洗系统主要由三部分组成，即由超声频电功率源或称超声波发生器、超声换能器和清洗槽构成，如图２所示。
PLC 课程设计汽车自动清洗装置 PLC 控制目录1 封面 (1)2 目录 (2)3.设计任务要求 (3)4.分析任务要求及解决方案 (3)4.1.分析任务 (3)4.2.解决方案 (3)4.3.I/O 分析 (5)4.4.I/O 分配表 (5)5.PLC 控制接线图 (5)控制梯形图及语句表 (6)7.程序原理分析 (8) (8)参考文献 (9)3 设计任务要求3.1. 设计一台汽车自动清洗机，其工作步骤图如下：图3-14 分析任务要求及解决方案4.1. 分析任务当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序。
当检测器检测到车子离开时，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全部关闭，住手刷洗，发出停机命令，结束刷洗。
4.2 .解决方案我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；传感器检测到车子进入清洗范围时，刷子接触器打开挨近汽车进行清洗；传感器检测到车子离开清洗范围时，刷子接触器住手刷洗；最后我们发出住手命令，清洗机接触器和水阀门住手和关闭。
由此，我们设计出自动洗车机的工作流程图如下：4.3. I/O 分析经过对控制过程和要求的详细分析，我明确了具体的控制任务是在启动命令下，汽车进入则可以进行自动刷洗，汽车离开则可以自动住手刷洗。
确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序：有启动一个输入点和住手一个输入点。
按下启动按钮，启动清洗接触器和水阀门，接着传感器检测汽车是否进入清洗范围，进入则开始刷洗；汽车离开则住手刷洗，按下住手命令则清洗结束。
4.4 .I/O 分配表通过 I/O 分析后，我确定了本装置的 I/O 分配表，如下：名称启动按钮输出输入I0.0代号SB1信号图 3-35. PLC 控制接线图根据选择的 PLC 类型和装置的原理我确定装置接线图如下图 3-36 P LC 序功能图及梯形图的设计输入信号住手按钮 检测信号水阀门SB2ST Y VI0.1I0.2Q0.0 输出信号刷子接触器 清洗接触器启动运行提示住手运行提示刷洗前提示KM1KM2绿灯红灯黄灯Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.56.1 根据 PLC 的控制路线图和 I/O 分配表，画出其功能图和梯形图：图3-46.2 根据 PLC 顺序功能图，我们用转换中心编写程序如下：图3-57. 程序原理分析启动 PLC，运行汽车自动汽车自动清洗程序后，绿灯 Q0.3 亮起来，表示程序已经准备好，等待启动清洗命令。
一、概述随着汽车技术的不断发展和城市对环境保护标准的日益提高，传统的化油器式发动机已难达到这些标准，而电子控制汽油喷射发动机在这方面有着明显的优势。
随着电喷车的日益增加，价格昂贵的电子控制直喷式油嘴的清洗成为汽车修理厂迫切需要解决的问题。
为此我厂在消化吸收进口设备的基础上研制和开发了DPJ—2型汽车电喷油嘴检测清洗机。
该清洗机是一款结构新颖，功能完整的喷油嘴检测清洗设备，适用于世界各国电喷车型。
可检测喷油嘴的密封性，燃油雾化情况，并可任意设定不同工况下对喷油嘴进行测试，还可对喷油嘴提供反向清洗和超声波清洗。
二、机器说明2.1 主机：用来测试及清洗汽车喷油器。
2.2 喷油器支架：用来压紧喷油器。
2.3 输油座：装接顶进油式喷油器并与喷油器支架组成连通系统。
2.4 紧固螺柱：用来旋进喷油器支架，压紧输油座与支架之间的喷油器。
2.5 DL-01，DL-02L连接器，两种顶进油喷油器测试连接器。
2.6 KL-01，KL-02，K型喷油器测试连接器。
2.7 KD-01，KD-02，K型喷油器测试挡头。
2.8 CL-01，CL-02，CL-03，侧进油式喷油器测试连接器。
2.9 滤网：在加注测试油时滤去油中杂质。
2.10 清洗池架：在超声波清洗时放置喷油器。
2.11 侧进油座：将侧进油喷油器与连接器一同安装其内进行测试。
2.12 反冲接头：反向冲洗顶进油式喷油器时使用。
2.13 顶芯接头：用来连接外径过大的顶进油式喷油器。
2.14 说明书：用户了解产品的各种性能与使用方法的手册。
2.15 3A保险为主机的交流备用保险。
2.16 吸球：用来调整和更换清洗液。
2.17 量杯：用来定量加注清洗液。
2.18 各种密封圈：各种连接器的备用密封圈。
2.19 配件箱：用来放置各种配件。
三、机器功能3.1 15分钟内超声波同时清洗8个喷油器，强劲的100瓦超声波装置能充分保证清洗效果。
3.2 可设置0．4至7kg／Cm内所需任何系统压力3.3 测量和比较喷油器流量。
汽车自动清洗机PLC电气控制系统课程设计示例
一． 系统简介
自动洗车设备的清洗机构导轨拖动汽车缓慢移动，同时进行洗刷，两到三分钟即可完成一边对汽车的自动清洗。
二． 控制要求
1.按下启动按钮后，清洗机开始工作，导轨开始移动，同时开启喷淋器阀门。
2.车辆探测器发出信号，启动刷子电动机。
3.清洗过程连续进行，当汽车驶出清洗机时，行程开关发出停机信号。
三． IO点分布及PLC选型
1.PLC型号: 欧姆龙PLC CP1H-XA40-DR-A
2.IO点分布
四． 电路图设计
五． 梯形图程序编制
程序说明
车辆探测器在测到汽车头开始，启动刷子电动机，直到车身全部进入清洗机后I0.01 OFF，才会停止刷子电动机，清洗机也同时停止工。
课题：汽车自动清洗装置PLC控制专业：电气工程及其自动化班级：2012级 2 班姓名： xxx（xxxx）xx（xxxxx）指导教师： xx 设计日期：2014年12月9日至2014年12月19日成绩：xx大学城市科技学院电气信息学院电气控制技术课程设计报告一、设计要求及任务1．设计要求根据下面的流程图工作：2．设计任务（1）绘制工作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。
二、进度安排及完成时间1．设计时间：两周，2014年12月09日至2014年12月19日。
2．进度安排第一周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。
第二周：整理资料，按格式撰写设计说明书，上交设计作业（打印稿及电子文档）。
目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2P L C的定义 (1)1.3P L C的发展历程 (2)1.4 PLC控制系统设计的基本内容 (2)1.5 PLC控制系统设计的步骤 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 控制系统的功能要求 (4)2.2 I/0分析 (5)2.3 输入和输出点分配表 (5)2.4 I/O接线图 (6)第3章软件设计 (7)3.1 系统设计顺序功能图 (7)3.2 系统设计梯形图 (9)3.3 系统设计编程图 (10)第4章系统调试 (11)4.1 硬件调试 (11)4.2 软件调试 (11)4.3 运行调试 (11)体会总结 (12)附录 (13)参考文献 (20)电气控制技术课程设计报告第1章概述1.1 引言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。
现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
超声波清洗电路设计随着科技的不断进步，超声波清洗技术被广泛应用于各个领域，如医疗、汽车制造、电子设备等。
超声波清洗具有高效、快速、无污染等特点，成为了许多行业中不可或缺的工艺。
而超声波清洗的核心就是超声波清洗电路的设计与实现。
超声波清洗电路主要包括发射电路和接收电路两部分。
发射电路负责产生超声波信号，而接收电路则负责接收被清洗物体的回波信号。
在设计超声波清洗电路时，需要考虑到以下几个关键因素：频率选择、功率控制、传输介质和保护电路。
频率选择是超声波清洗电路设计中的重要考虑因素。
一般来说，超声波的频率范围在20kHz至100kHz之间，不同应用领域的超声波清洗设备所采用的频率有所不同。
选择合适的频率可以提高清洗效果，并且避免对被清洗物体造成损伤。
功率控制是超声波清洗电路设计中的另一个关键问题。
超声波清洗设备需要控制输出功率，以确保清洗效果的同时避免对被清洗物体造成损坏。
功率控制可以通过控制电压、电流或脉冲宽度来实现，需要根据具体的应用需求来进行相应的调节。
传输介质也是超声波清洗电路设计中需要考虑的因素之一。
超声波在传输过程中需要通过介质来传播，常用的传输介质包括水、溶液等。
设计时需要选择合适的介质，并考虑介质的特性对超声波传输的影响，以确保清洗效果的同时提高传输效率。
保护电路也是超声波清洗电路设计中不可忽视的一部分。
超声波清洗设备在工作过程中可能会遇到各种问题，如过电流、过压等。
因此，设计时需要考虑加入相应的保护电路，以保证设备的安全稳定运行。
在实际的超声波清洗电路设计中，还需要考虑电路的布局、元件的选择以及信号的放大和滤波等问题。
合理的电路布局可以减少电磁干扰，提高电路的稳定性。
选择合适的元件和进行信号的放大和滤波可以提高清洗效果和信号的稳定性。
超声波清洗电路设计是超声波清洗技术能够正常运行的关键。
通过合理的设计和实施，可以实现高效、快速、无污染的清洗效果。
未来，随着科技的不断发展，超声波清洗电路设计将会越来越成熟，为各个领域带来更多的便利和效益。
汽车喷油嘴清洗机的智能化设计摘要本文介绍的汽车喷油嘴清洗机主要由单片机AT89S52芯片来控制.该产品的设计可以大大减小喷油嘴清洗机的体积，还有洗完鸣警设定,意外报警等功能,这一切都可以实现喷油嘴清洗机的智能化，同时大大减少机器成本。
本产品通过程序设定，以软件代替硬件。
可以通过油面，油温传感器等实现温度，油量的测量与控制；还可以通过对清洗时间，清洗压力的程序设定，使该喷油嘴清洗机能适用于任何汽车车型。
第一章引言 (4)第二章汽车喷油嘴清洗机的工作原理与技术要求 (4)2.1 “电喷汽车喷油嘴清洗机”的工作原理 (4)2.2 “电喷汽车喷油嘴清洗机”的工作过程及技术要求： (5)第三章系统方案及电路设计 (5)3.1 系统方案 (5)3.2 PWM波调速原理 (6)3.3 调宽脉冲输出子程序模块 (7)第四章主要器件介绍 (8)4.1 AT89S51单片机的功能点 (8)4.2 光电耦合器 (9)第五章硬件设计 (9)第六章程序设计 (10)6.1 主程序设计 (10)6.2 变量定义及初始化模块 (11)6.3 完整代码 (12)第七章调试应用 (12)7.1 安全注意事项 (12)7.2 功能调试 (13)谢辞 (13)参考文献 (14)附页 (15)第一章引言改革开放以来，随着中国经济实力的增强及百姓收入的增多，小汽车越来越多地进入了家庭，随之而来的是维修保养问题。
喷油嘴是电喷发动机关键部件之一，它工作状况的好坏将直接影响发动机的性能。
然而不少车主根本不重视发动机喷油嘴的清洗，或者认为发动机喷油嘴要隔很长时间才需进行清洗，殊不知喷油嘴堵塞会严重影响汽车性能！喷油嘴堵塞的原因是发动机内积碳沉积在喷油嘴上或者燃油中的杂质等堵住了喷油嘴通路。
汽车行驶一段时间后，燃油系统就会形成一定的沉积物。
燃油系统沉积物有很大危害，如沉积物会堵塞喷油嘴的针阀、阀孔，影响电子喷射系统精密部件的工作性能，导致动力性能下降；沉积物会在进气阀形成积碳，致使其关闭不严，导致发动机怠速不稳、油耗增大并伴随尾气排放恶化；沉积物会在活塞顶和气缸盖等部位形成坚硬的积碳，由于积碳的热容量高而导热性差，容易引起发动机爆震等故障，此外还会缩短三元催化器的寿命。
汽车喷油嘴超声清洗检测仪电路及控制系统的设计
汽车喷油嘴在经历长时间的使用后会被污染而堵塞，影响其正常工作，因此需要用超声清洗检测仪对其进行必要的检测和清洗工作，超声清洗检测仪的电路及控制系统设计是否科学合理对于仪器的工作效率有较大影响。
文章介绍了汽车喷油嘴超声清洗检测仪的电路、控制系统的工作原理和设计方法。
较为详细地介绍了汽车喷油嘴超声清洗电路及其控制系统的工作原理和设计方法。
标签：喷油嘴清洗；超声清洗；电路；单片机
前言
喷油嘴是一种常闭型的电磁阀，位于汽车汽油发动机内部，其作用是在汽车启动时，喷油嘴内部的阀针能够被磁力吸起，使汽油能够以雾化的形式高速喷射出来，在汽车发动机内部的重要部件。
在经过长期使用后，喷油嘴会由于污染而堵塞，因此必须对其进行定期的清洗和检测工作，当前最常用到的仪器就是超声清洗检测仪，其结构由检测系统、清洗系统和控制系统三个部分组成，对电路及控制系统的科学设计可以有效提高仪器的工作效率。
1 超声波发生器及电路设计
超声波发生器又叫超声波电功率源，是超声清洗检测仪的重要组成部分，其主要作用是将超声波发出的高频震荡信号经换能器转换成高频机械振动，使喷油嘴置于机械振动场区域时污垢得以脱落，从而达到清洗的目的。
其电路设计思路如下：
（1）超声波振动源信号发生器采用脉宽调制集成电路3524芯片，这是由于3524芯片具有以下优点：首先，3524芯片发出的频率信号相对稳定，有利于电路控制；其次，3524芯片的频率信号调整较为灵活，可根据实际需要由外围电路组件进行合理组合。
（2）超声波电路发出的超声波振动源信号是弱电信号，无法驱动换能器共组，因此需要另设可发出强电信号的功率驱动电路，同时要将弱电与强电信号实现有效隔离，可选择光电耦合器件6N137作为光电隔离器件，并以此为基础设计双端光电强弱电隔离电路。
（3）换能器功率驱动电路的功率放大是由甲类功率放大电路来实现，可以采用VMOS声效应管IRF360作为主功率放大器件。
（4）由于功率驱动电路属于强电信号，因此要求在功率驱动电路表现出异常时要能够及时停止，这就需要设计相应的功率驱动保护电路，主要功率保护元件可采用电压比较集成芯片17393。
2 单片机系统控制电路设计
在对喷油嘴进行超声波清洗过程中，既要控制清洗时间，又要模拟喷油嘴的实时工作状态，并实现对整个系统的实时监控，在本设计中，可采用8031系列的单片机作为核心控制芯片，与外围电路共同组成控制系统，具有功能强、速度快、技术成熟以及性价比高等优点。
（1）主控芯片采用MCS-51系列单片机8031芯片，并将本控制系统的时钟主频设定在6MHz，去报系统运行的安全可靠性。
（2）单片机8031芯片不具备程序存贮器以及低8位的地址专用线，因此需要外部扩展，根据系统的需要，外部程序存贮器可选用27128 EPROM，并同时加设一级地址锁存器。
（3）单片机8031内置两个可用的I/O口，因此可选择其中一个用以达到对喷油嘴的启停控制并模拟喷油嘴的实际工作状态。
（4）系统供电电路：供单片机控制单元使用电源为+5V/10W直流电源；供超声振动源单元使用的电源为+12V/5W直流电源；供喷油嘴驱动控制单元使用的电源为+5V/20W直流电源；供超声波换能器功率驱动单元使用的电源为双+12V/5W及+220V/50W直流电源；供油泵工作使用的电源为+12V/40W直流电源。
3 控制系统工作方式
单片机系统的工作方式影响着喷油嘴的检测和超声清洗工作，由于本控制系统是由单片机8031与外围电路组合而成，因此根据实际的需要以及本系统的自身要求，可设计出超声清洗控制和电动喷油嘴检测控制等几种工作方式。
3.1 超声清洗控制工作方式
首先设定超声清洗的时间，然后单片机控制系统会根据程序的设定启动超声波清洗控制单元，控制系统会根据需要控制电动喷油嘴按照一定的占空比进行动作，从而达到清洗电动喷油嘴的目的。
3.2 电动喷油嘴检测控制等控制工作方式
汽车电动喷油嘴的工作状态包括雾化、泄漏、怠速、中速、高速等，因此单片机控制系统可模拟电动喷油嘴的这些工作状态，并根据系统的要求进行实时的检测，保证喷油嘴的工作正常进行，一旦发生堵塞等情况可以及时发现并清洗。
4 系统控制软件设计
控制系统的软件程序包括主控程序，工作方式选择程序，时间控制程序等，
每个程序需要不同的程序模块来执行并完成，在单片机8031外部扩展了16k的程序存贮器来存贮控制程序，以弥补单片机无内部存贮器的缺憾。
4.1 主控程序
在系统开机或重启后首先进入主控程序，此时系统的各I/O口以及芯片都被重置，处于待命状态，等待键盘输入各项指令并进行系统工作控制，其工作原理框图如图1a所示。
4.2 工作方式选择程序
工作方式选择程序主要是根据实际情况的需要来选择系统应当进行超声清洗工作还是进行检测工作，并对相应的工作对应的工作参数进行确定，其工作原理框图如图1b所示。
4.3 时间控制程序
时间控制程序的主要功能就是为喷油嘴的超声清洗工作或者检测工作提供计时控制，并根据系统设定的参数判断当计时时间到之后将要进行的下一步工作，其工作原理框图如图1c所示。
5 结束语
综上，用超声波清洗汽车喷油嘴并对喷油嘴工作状态进行检测必须要设计一种可靠的电路和控制系统，通过对超声波发生器、单片机系统控制电路以及对控制系统进行设计，得到一种运行稳定、清洗效果较好、测试精度高并且成本较低的设计方案，希望能给汽车喷油嘴清洗和检测工作提供一定的帮助。
参考文献
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