一種便攜式發(fā)動機動態(tài)參數(shù)測量儀的研制.pdf

1、汽車發(fā)動機在實際運行過程中大部分時間處于非穩(wěn)定工況，而汽車有害排放和燃油消耗的40%～80%來自于非穩(wěn)定工況。因此，對于研究發(fā)動機各種工況下參數(shù)的瞬變特性和改善過渡過程的控制，動態(tài)參數(shù)測量起著非常重要的作用。然而，發(fā)動機不同參數(shù)的測量對測量儀器的要求不同。用于分析發(fā)動機工作過程的動態(tài)參數(shù)，如缸內(nèi)壓力等，要求很高的采樣頻率，需要使用高速、高精度的專用設備；而對于發(fā)動機電控系統(tǒng)，受傳感器動態(tài)特性和ECU處理能力的限制，并不要求很高的采樣速率

2、。因此，與發(fā)動機控制相關的動態(tài)參數(shù)測量可以使用采樣速率和精度相對較低數(shù)據(jù)采集儀器。發(fā)動機電控系統(tǒng)開發(fā)或參數(shù)標定過程中，動態(tài)參數(shù)的采集只需要與汽車上傳感器的動態(tài)特性和ECU的采樣速率相一致或略高一些。
　　通常，發(fā)動機動態(tài)參數(shù)測量對測量儀器有兩個基本要求：一是基于曲軸轉(zhuǎn)角(Crankshaft Angle，CA)的外觸發(fā)采樣，即曲軸轉(zhuǎn)角域的等間隔采樣；二是旋轉(zhuǎn)頻率測量與模擬量的采集同步，這樣才能得到瞬時轉(zhuǎn)速與被測參數(shù)的關系。目前，國

3、內(nèi)數(shù)據(jù)采集設備無論是高端產(chǎn)品還是低端產(chǎn)品，大多數(shù)是按等時間間隔采樣，難以滿足旋轉(zhuǎn)機械的數(shù)據(jù)采集要求。針對發(fā)動機電控系統(tǒng)開發(fā)和車載實驗中動態(tài)參數(shù)采集，本文基于Freescale16位雙核微控制器，設計了低成本的動態(tài)參數(shù)測量儀，可以實現(xiàn)多通道同步采集，通過邊采樣、邊傳送、邊存儲，可獲得長時間內(nèi)測量參數(shù)的動態(tài)信息。主要研究內(nèi)容如下：
　　1)綜合考慮發(fā)動機常用傳感器的動態(tài)響應、發(fā)動機最高工作轉(zhuǎn)速、基于曲軸轉(zhuǎn)角采樣的角度分辨率、微控制器的

4、最高采樣頻率與內(nèi)存的大小、多通道同步采集要求、網(wǎng)絡傳輸速率等，確定測量儀的基本性能指標，并進行總體結(jié)構(gòu)設計。
　　2)動態(tài)測量儀硬件電路的設計。包括主控制器的選型，核心電路、電源模塊、模擬信號調(diào)理模塊、轉(zhuǎn)速測量模塊、通信模塊、液晶顯示器驅(qū)動和按鍵檢測模塊的設計等。
　　3)動態(tài)測量儀軟件的設計。包括Flash存儲器讀/寫程序、模擬信號采集程序、轉(zhuǎn)速信號測量程序、以太網(wǎng)通信程序、液晶顯示和按鍵響應程序的設計。
　　4)后

5、臺管理軟件設計。后臺管理軟件的主要任務是監(jiān)控測量儀工作和管理采集的數(shù)據(jù)，軟件功能包括測量儀參數(shù)設置、測量儀的運行與停止控制、接收測量儀上傳的數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)時域波形顯示和歷史記錄回放等。
　　5)模擬校驗與實機測試。采用多種方式對所開發(fā)的動態(tài)測量儀進行考核：利用信號發(fā)生器輸出的不同頻率的模擬量信號對測量儀進行校驗；采用測量儀對LSU4.2寬域氧傳感器閉環(huán)加熱過程的溫度進行測量；在夏利376發(fā)動機臺架上和在配置有桑塔納2000