基于VXI的发动机多参数测控系统模块设计.doc

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1、基于VXI的发动机多参数测控系统院别:课程名称:实验教室:指导教师:小组成员（姓名，学号）:实验日期：评分：目录论文总页数：31页简介-2-发动机多参数测控系统组成-2-发动机多参数的测控设计-3-1、各模块需求分析-3-1.1、转速测量-3-1.2、转矩测量-4-1.3、功率测量-4-1.4、燃油/燃气消耗量-5-1.5、温度测量-5-1.6、压力测量-6-2、各模块设计方案-7-2.1、转速测量-7-2.2、转矩测量-9-2.3、功率测量-9-2.4、燃油/燃气消耗量-13-2.5、温度测量-15-2.6、压力测量-18-2.7、MCU的选择

2、-20-3、VXI模块接口设计-21-3.1、VXI总线通信协议-21-3.2、VXI总线接口设计-22-3.3、VXI总线接口板卡设计-26-4、软件设计-26-4.1驱动程序设计-26-4.2应用软件设计-28-4.3VISA配置使用-29-4.4应用软件设计界面-30-总结-31-简介VXI总线以其标准化、通用化、系列化、模块化等显著特点，在电子测量、航空航天、工业等领域得到了广泛应用。发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来

3、自发动机。根据所用的燃料不同,常见的发动机可分为汽油发动机(简称汽油机)和柴油发动机(简称柴油机)两种。汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。发动机多参数测

4、控系统组成发动机自动测控系统是为满足各种不同类型的柴油机、汽油机、天然气、液化气发动机性能试验和出厂试验而精心设计的大型测控系统。它可与国内外各种不同的水力、电涡流、电力测功机配套，用于控制和测量发动机的转速、转矩、功率、燃油/燃气消耗量、温度、压力、流量等各种不同类型的参数。发动机自动测控系统由测控仪、油门励磁(水门)驱动仪、数据采集仪、智能油耗仪、油门执行器、多参数显示屏、DW/DWD系列电涡流测功机、系统软件等组成。发动机多参数的测控设计1、各模块需求分析1.1、转速测量汽车发动机转速时选择正确的换挡时机提供参考，通过测量发动机的转速，及时

5、监控转速及工作状况，使发动机保持额定转速，以减少发动机的磨损并减少油耗。为精确测量发动机转速，同时要满足非接触测量，我们将采用霍尔式电子点火系统来测量发动机转速，其工作原理如图1-1所示，霍尔式信号发生器的触发叶轮和分火头制成一体，由分电器带动。一般有发动机配器机构凸轮轴驱动，四冲程发动机转速与分电器凸轮轴转速比为2:1。通过测量出点火信号的周期T，乘以发动机冲程就是凸轮轴转速，再乘以2就是发动机转速。当出发叶轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，磁场便被触发叶轮的叶片旁路挡住而不能作用于霍尔元件上，因此，霍尔元件不产生霍尔电

6、压，当触发叶轮离开永久磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，永久磁铁3的磁通便通过导磁板5作用于霍尔元件2上，此时霍尔元件便产生霍尔电压U。对信号进行处理转换形成矩形脉冲信号。这样通过测量矩形脉冲型号的周期就可以得出发动机的转速。图1-1霍尔式电子点火系统工作原理根据柴油机转动特点，霍尔传感器必须满足以下条件：电源电压范围宽；开关速度快,无瞬间抖动；工作频率宽（DC~100KHz）；寿命长、体积小、安装方便；能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口。1.2、转矩测量采用磁电式转矩仪来测量发动机的转矩，其工作原理如图1-2所示，它是依据扭力轴在受扭后

7、产生的扭转角大小来测量外加转矩的，弹性轴转动受扭后，相距L的2只外齿轮扭转一个角度，发出的两列磁电脉冲信号产生相位差。图1-2磁电式转矩仪工作原理在柴油发动机中，测量转矩需要尽可能满足以下特点：短轴，高强度，惯性质量小，能承受高速旋转；非接触测量，高频响，高精度，高分辨率；抗过载能力高；集成数字电路，抗干扰能力强；顺时针旋转或逆时针旋转；通过电脑可以对传感器参数进行设置。1.3、功率测量测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机，由于电涡流测

8、功机控制性能和响应速度明显优于水力测功机，而价格又远低于电力测功机。故我们采用电涡流测功机。1.4、燃油/燃气消耗量采用智能油耗仪ET2