LabVIEW測量內(nèi)燃機氣缸壓力虛擬儀器

LabVIEW測量內(nèi)燃機氣缸壓力虛擬儀器

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司

由于是燃料/空氣混合物的燃燒產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生了發(fā)動機的扭矩和動力，所以在發(fā)動機研發(fā)中zui重要的檢查參數(shù)就是在壓縮和做功沖程中的氣缸壓力大小及其定時。進氣歧管的臺架測試是在恒流情況下記錄一定壓降下的氣流情況。但當(dāng)安裝在發(fā)動機上后，進氣歧管的氣流就變成了受活塞運動、進氣閥面積、氣閥定時和重疊時間以及流道形狀影響的非恒流過程。這些參數(shù)的共同作用，往往會導(dǎo)致多缸發(fā)動機不同氣缸進氣差異。

優(yōu)化發(fā)動機性能的*步就是設(shè)計進氣歧管和氣閥系以zui大限度的給每一個氣缸提供等量空氣。對于給定的壓縮比和進氣口溫度，操作者可以通過測量點火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來獲得進氣信息。因為油氣混合物的燃燒是一個復(fù)雜的反應(yīng)過程，牽涉到很多氣缸的幾何因素以及其它因素，如油氣混合情況、汽油辛烷值、燃料當(dāng)量比、發(fā)動機溫度、空氣溫度和濕度，以及點火時間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得很好的性能，將是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

通過觀察氣缸壓力測量值以及峰值壓力相對活塞頂死中心（Top-dead-center, TDC）的位置，發(fā)動機技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動機調(diào)校到很好性能。由燃燒質(zhì)量分數(shù)可見，對于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動機而言，如果峰值壓力出現(xiàn)在TDC之后12到15度，并且燃燒發(fā)生在TDC附近的等容階段時，發(fā)動機將表現(xiàn)出很好性能。但在給定壓縮比和燃油辛烷值情況下，為了達到很好性能所采取的點火提前可能會因為嚴重的火花爆擊現(xiàn)象而導(dǎo)致氣閥過熱。因此，在性能優(yōu)化過程中，發(fā)動機技術(shù)人員需要檢測TDC之后的10和40度之間火花爆擊的氣缸壓力。如果檢測到爆震，點火提前必須取消，以避免活塞受損。

系統(tǒng)描述

我們選擇LabVIEW開發(fā)OPTIMIZER，是因為它在整合數(shù)據(jù)采集和分析功能方面的靈活性，*無需其它支持軟件。我們設(shè)計該系統(tǒng)用于測量氣缸壓力，并以圖形形式展示氣缸壓力測量值，從而使發(fā)動機技術(shù)人員可以評估發(fā)動機在不同運行速度和載荷情況下，設(shè)計改進和運行條件的變化對于其性能的影響。每一個氣缸的壓力分布可以在多個發(fā)動機轉(zhuǎn)速和任意數(shù)量的發(fā)動機周期中平均獲得。上一頁的圖顯示了一個經(jīng)100個周期平均而來的壓力體積對數(shù)圖。壓力分析所得的參數(shù)將被記作曲柄角度的函數(shù)，并與其標(biāo)準(zhǔn)差一起記錄在表格中。技術(shù)人員可以在其中一個低速通道中記錄測功機的扭矩，并和壓力測量計算出的制動馬力進行比較。其差值就是摩擦和泵氣的損失值。

為了開發(fā)一種低成本的基于PC的數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)用于氣缸壓力測量，我們選擇Optrand光纖壓力傳感器。這種相對廉價的傳感器已被成功運用于很多監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)中。在發(fā)動機運行和控制應(yīng)用中，單個傳感器累計會進行800多萬個周期的數(shù)據(jù) 采集。除了提供5 V的滿程電壓以外，該傳感器還有一個可用于監(jiān)測的指示信號，以確保壓力信號有效。我們使用NI的數(shù)據(jù)采集卡測量壓力傳感器信號，并使用一個分辨率為0.36度的光電編碼器來觸發(fā)信號采集。為了保證編碼器索引脈沖與發(fā)動機的TDC正確對齊，我們還使用了Philtec光纖位移傳感器在發(fā)動機測試中準(zhǔn)確判斷TDC位置。使用這種技術(shù)測量TDC將不再需要引入索引輪和標(biāo)記。

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運動控制、電子設(shè)計、視覺和射頻以及無線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

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