LabVIEW測量內(nèi)燃機(jī)氣缸壓力虛擬儀器

LabVIEW測量內(nèi)燃機(jī)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(dòng)機(jī)的扭矩和動(dòng)力，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)。進(jìn)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(dòng)機(jī)上后，進(jìn)氣歧管的氣流就變成了受活塞運(yùn)動(dòng)、進(jìn)氣閥面積、氣閥定時(shí)和重疊時(shí)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(huì)導(dǎo)致多缸發(fā)動(dòng)機(jī)不同氣缸進(jìn)氣差異。

優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能的*步就是設(shè)計(jì)進(jìn)氣歧管和氣閥系以zui大限度的給每一個(gè)氣缸提供等量空氣。對于給定的壓縮比和進(jìn)氣口溫度，操作者可以通過測量點(diǎn)火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來獲得進(jìn)氣信息。因?yàn)橛蜌饣旌衔锏娜紵且粋€(gè)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(dòng)機(jī)溫度、空氣溫度和濕度，以及點(diǎn)火時(shí)間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得很好的性能，將是一個(gè)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(dòng)機(jī)技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)校到很好性能。由燃燒質(zhì)量分?jǐn)?shù)可見，對于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)到很好性能所采取的點(diǎn)火提前可能會(huì)因?yàn)閲?yán)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(dòng)機(jī)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(diǎn)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?yàn)樗谡蠑?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(jì)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(dòng)機(jī)技術(shù)人員可以評估發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行速度和載荷情況下，設(shè)計(jì)改進(jìn)和運(yùn)行條件的變化對于其性能的影響。每一個(gè)氣缸的壓力分布可以在多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和任意數(shù)量的發(fā)動(dòng)機(jī)周期中平均獲得。上一頁的圖顯示了一個(gè)經(jīng)100個(gè)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(gè)低速通道中記錄測功機(jī)的扭矩，并和壓力測量計(jì)算出的制動(dòng)馬力進(jìn)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(jià)的傳感器已被成功運(yùn)用于很多監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)中。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和控制應(yīng)用中，單個(gè)傳感器累計(jì)會(huì)進(jìn)行800多萬個(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)機(jī)的TDC正確對齊，我們還使用了Philtec光纖位移傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)、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(jì)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(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運(yùn)動(dòng)控制、電子設(shè)計(jì)、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(rèn)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)。

    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品，更為您提供LabVIEW軟件服務(wù)。在NI產(chǎn)品使用過程中，或者由于時(shí)間關(guān)系，或者NI產(chǎn)品本身功能比較復(fù)雜，導(dǎo)致工作無法順利開展。這些都可以交給我們來解決。我們不僅僅是代理，更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設(shè)備開發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，為您提供完整的解決方案。可以提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、有機(jī)玻璃設(shè)計(jì)與加工、電路設(shè)計(jì)、機(jī)箱選型、開孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務(wù)。

    經(jīng)過多年的積累，目前北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司產(chǎn)品已有多個(gè)品種，包括：防護(hù)時(shí)間測試儀、高速粒子沖擊試驗(yàn)機(jī)、工業(yè)用*（人工肺）、氣密阻力測試儀、皮秒級時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、多通道移相信號源，從項(xiàng)目策劃階段，我們就會(huì)介入，一起討論，并提供我們的建議供參考。