基于虚拟仪器技术的柴油机综合性能检测系统研究

摘要

自从20世纪70年代集成电路出现以来，随着微电子技术、计算机技术、软件技术和网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，测试技术在许多方面已经突破传统测试仪器的概念。计算机技术及微电子技术的发展正在渗透到测量和仪器仪表技术领域，测试技术与计算机深层次的结合正引起测试仪器领域的一场革命，一种全新的仪器结构概念正在推动新一代仪器的出现。以计算机软件技术为核心的虚拟仪器正成为测控领域新的发展方向，它的出现使测试技术进入了一个新的发展时代。同时，柴油发动机也因其良好的动力性、经济性和安全性被广泛应用于各种机械和重型车辆，随着增压技术、中冷技术和共轨喷射技术在柴油机上的应用，噪声和排放标准的改进，柴油机被越来越广泛地应用于轿车、卡车和其它车辆。发动机是一切车辆机械的动力源，因此，发动机综合性能测试对整车性能的了解至关重要。本文针对柴油发动机性能检测的要求，重点研究了应用虚拟仪器技术、传感器技术。在虚拟仪器技术平台上实现了发动机综合性能参数的快速测量和分析，拓展了发动机检测手段和虚拟仪器的应用领域。本文主要研究内容如下： (1)分析了柴油机的发展现状，并对当前的柴油机检测的特点以及检测手段和所存在的问题进行了讨论，与传统仪器相比，虚拟仪器的优越性明显，其开发和维护费用低，技术更新周期短，软件在仪器中起着关键作用；在开放性、灵活性方面与计算机同步。将虚拟仪器作为发动机综合性能检测平台是一个经济、灵活、适用的方案。 (2)在研究柴油发动机方法综合性能特征参数及测量原理的基础上，结合传感器技术和信号处理技术，在LabVIEW环境下开发了柴油发动机综合性能虚拟仪器测量系统。该系统集成度高，由一块数据采集卡(DAQPad-6020E)、若干传感器和相应软件组成的系统便可实现多个参数的同时测量和数据分析，具备传统综合性能分析仪器的全部功能，更加有利于发挥计算机的强大计算功能，实现发动机综合性能评价，并可以进行故障分析和智能诊断功能的扩展。 (3)针对柴油发动机综合性能检测仪器的特点，采用层次化的设计思想来实现虚拟仪器系统的功能。整个测量系统分为六个部分：无外载测功率部分、高压喷油过程参数测定和分析部分、起动过程参数测定部分、进气歧管真空波形测试部分和排气分析功能部分。程序结构清晰，可读性强，可扩展性好，系统调试简便。 (4)采用不同的传感器检测高压油管油压波形、进气压力波形、起动电流波形。对波形数据通过相关性分析、傅立叶变换、功率谱分析等数学手段的处理，调用MATLAB作为计算引擎，用小波分析和神经网络为手段，可以提取数据中的特征参数，为发动机性能的综合评价和进一步的故障诊断提供必要的数据信息基础。 (5)运用LabVIEW的DataSocket技术和WebServer工具，实现基于网络的远程测控。结合网络技术的虚拟仪器仪器系统，其智能化进一步增强，标准化程度进一步提高，资源共享得以实现。把网络技术与虚拟仪器技术有机地结合，构成网络化虚拟仪器系统，是虚拟仪器系统发展的方向，利用网络上的计算机实现远程检测，成为真正意义上的虚拟仪器。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章发动机综合性能虚拟仪器检测系统概述

第三章无外载测功方法的研究

第四章喷油过程参数测试的研究

第五章进气歧管真空度波形的测试研究

第六章起动过程参数的测定

第七章排气分析功能研究

第八章网络化检测技术的研究

第九章结论与展望

参考文献

附录

致谢