论文导读：另一方面中国2009年进口石油的数量为世界第二位，且随着外部条件的影响，油价持续走高，国内环保意识增强，对汽车的排放及耗油量有进一步要求，“既叫马儿跑的快，又叫马儿少吃草”，在这种要求下，对发动机的耗油量提出了严格的要求，国内汽车普遍采用百公里耗油量。传感器是通过发动机的燃油消耗，改变油耗仪的重量，从而反映在电压信号的变化上。另在发动机工况试验台中需配合测量耗油量的其它传感器如扭矩转速等。
关键词：虚拟仪器，发动机，油耗仪，发动机工况
0. 引言
随着中国经济的发展，汽车逐渐走进了千家万户。2009年，中国乘用车产销分别达到1038.38万辆和1033.13万辆，同比增长54.11%和52.93%。中国乘用车销售首次超越千万辆门槛，超过美国，成为世界第一大汽车市场。据统计广州平均十四人一辆车，并且随着经济的持续增长及国家政策的支持，国人购买汽车的数量会进一步增长。另一方面中国2009年进口石油的数量为世界第二位，且随着外部条件的影响，油价持续走高，国内环保意识增强，对汽车的排放及耗油量有进一步要求，“既叫马儿跑的快，又叫马儿少吃草”，在这种要求下，对发动机的耗油量提出了严格的要求，国内汽车普遍采用百公里耗油量。为了得出准确的发动机耗油量，对发动机产品的开发乃至维修都起到很关键的作用，因此本文提出以下课题：运用电涡流缓速器做负载，利用ADLINK公司的工控机和数据采集卡，以Lab VIEW软件作为开发平台，在发动机台架上测量其各种工况参数，从而为发动机产品开发、检测、维修提供依据。在发动机测试的各种参数中，耗油率和耗油量是发动机测试的重要参数，它们的大小决定着发动机的气体排放是否达到环保要求，综合特性是否达到国家标准。而从发动机万有特性图中的等耗油率曲线中也可以很容易找到发动机更加经济的负荷和转速。燃油消耗量的测量是发动机性能试验的重要组成部分，其测量精度直接影响发动机实际性能指标、各项技术参数确定和主要附件的选配及调整等。
1. 硬件系统的设计
1.1传感器的选择
发动机的耗油量有多种测量方式，通常有容积法、重量法等。根据发动机国标的试验方法，需要在稳定的工况下进行测定，容积法就是测量单位时间燃料容积的变化，再通过换算得出耗油量；另一种是称重法，通过连续采集测量燃料的重量，计算出单位时间内的重量变化得出耗油量。由于燃料的密度有差别，同种燃料的密度受温度影响也会发生变化，因此采用测量体积的方法误差较大，本系统采用的是称重法测量单位时间的燃料消耗的质量。论文参考网。称重传感器基于重量与电压的关系设定的。传感器是通过发动机的燃油消耗，改变油耗仪的重量，从而反映在电压信号的变化上。由于称重传感器为毫伏级电压信号，因此在信号采集时，通过一个隔离放大模块，它一方面可以隔离外界信号的干扰，另一方面可以放大信号，使信号大小的变化，更加明显地反应在一定的电压范围内，便于信号采集与处理，由于油耗仪工作的外部环境存在较大的电磁干扰（电涡流缓速器工作电流很大），隔离放大模块两端需加装电容，这样滤波效果会更加明显。另在发动机工况试验台中需配合测量耗油量的其它传感器如扭矩转速等。
1.2油耗仪工作原理
本系统采用油耗仪悬挂在称重传感器下，进油管连接到主油箱，出油管连接到发动机。进油管上转有两位两通电磁阀，通过继电器控制，可以使油路控制通油与截止状态，及充油状态和测量状态。系统设置继电器通控制电磁阀的通断，可以选择自动控制状态，[i]也可选择手动控制状态，达到油路的控制效果。油耗仪上设置指示灯，通过观察指示灯，可以很容易的观察到油路的通断，进而实现智能控制。在系统工作的过程中，有
有公式（1）可以通过密度转换成质量，通过公式（2）可以得出燃料的消耗率。根据实验要求，要在发动机运行稳定一分种后测量数据，且测量燃料消耗的时间不小于20s，根据以上要求，设置数据采集卡的采集一次的时间可以分为1秒、500毫秒、100毫秒不等，然后根据不同的采样时间，设置不同的参数，最终得出发动机在不同状态下的耗油参数。
1.3传感器的标定
本试验所采用的称重传感器是基于重量与电压信号的关系，因此需要通过试验找出其线性关系。将几次试验所采集出的数据，转化成线形关系时，方程往往不能较好的反应出真实的线形关系比，因此这时需要尽可能多的测量几组数据，然后根据这些数据，通过这些数据对传感器进行标定。如图（1）所示
图（1）
2. 软件开发
2.1程序的编制及数据处理
为了便于观察测得数据，我们在程序的编制过程中，添加了Waveform Chart图表，这样不但可以显示时时的测量数据，还能保留历史记录，可以更清楚的观察数据变化的曲线图。为了使测得的数据供以后观察，以方便了解发动机的性能，我们把所测数据保存在EXCEL文档里，添加实验时间等数据，这样我们观察时可以清楚的看到任何时间上的试验结果。为了更好的反映出发动机性能的好坏，有时需要绘制发动机功率特性等各种图表，这时需要把保存的数据读取出来，绘制成图表的形式，本试验设置了这项功能采用XY Graph显示出绘制的图表，具体如图（2）所示程序前面板：
图（2）
2.2安全性控制
由于发动机功率大小不同，耗油也不同，在测试油耗时，需要关闭电磁阀，油耗仪与油箱处于断开状态，这样长时间工作，有可能消耗完油箱里的油，使发动机熄火。这时就要设置安全措施，当油耗仪里的油量较少时，自动报警，在程序前面板上闪烁，提醒操作者打开电磁阀，或使其自动打开电磁阀使其通油，也可以使发动机自动熄火。这样就有利于整个试验系统的安全操作。
3. 抗干扰设计
由于系统工作环境恶劣，既有大电流如电涡流缓速器工作，交流电信号，又有发动机振动等干扰，因此抗干扰设计是油耗仪工作稳定性的重要内容。可以从以下几方面进行硬件和软件抗干扰设计：1）对各种工作线路进行滤波和屏蔽；2）对地线进行抗干扰设计，选用不同的地线；3）对系统采用隔振处理；4）采用软件滤波，滤除干扰数据。论文参考网。
4. 结论
本实验通过采用Lab VIEW作为开发平台，可直观清楚地反映出各种数据，由于采用虚拟的控制按扭，只用鼠标键盘就可以操作整个试验的进行。论文参考网。既能进行发动机的各种工况下的数据采集工作，同时由于系统软件无缝结合，因此可以方便添加其他测量数据，便于后期的开发。
参考文献：
［1］王善哲等.柴油机试验系统设计[J].车用发动机，1998，6.
［2］GB/T 18297——2001，汽车发动机.性能试验方法.
［3］范仲凯等.一种新型瞬态油耗仪的设计[J].中国内燃机学，2004年度学术年会，（328）.
［4］姜印平等.车载油耗测量系统的研究[J].电子测量与仪器学报，20l0，（190）.
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