（动力机械及工程专业论文）一种便携式发动机动态参数测量仪的研制.pdf

一种便携式发动机动态参数测量仪的研制 摘要 汽车发动机在实际运行过程r f l 大部分时间处于非稳定工况，而汽车有 害排放和燃油消耗的4 0 8 0 来自于非稳定工况。因此，对于研究发动 机各种工况下参数的瞬变特性和改善过渡过程的控制，动态参数测量起着 非常重要的作用。然而，发动机不同参数的测量对测量仪器的要求不同。 用于分析发动机工作过程的动态参数，如缸内压力等，要求很高的采样频 率，需要使用高速、高精度的专用设备；而对于发动机电控系统，受传感 器动态特性和e c u 处理能力的限制，并不要求很高的采样速率。因此，与 发动机控制相关的动态参数测量可以使用采样速率和精度市丌对较低数据 采集仪器。发动机电控系统开发或参数标定过程中，动态参数的采集只需 要与汽车上传感器的动态特性和e c u 的采样速率相一致或略高一些。 通常，发动机动态参数测量对测量仪器有两个基本要求：一是基于 由 轴转角( c r a n k s h a f ta n g l e ，c a ) 的外触发采样，即【m 轴转角域的等问隔 采样；二是旋转频率测量与模拟量的采集同步，这样才能得到瞬时转速与 被测参数的关系。目前，国内数据采集设备无论是高端产品还是低端产品， 大多数是按等时间间隔采样，难以满足旋转机械的数据采集要求。针对发 动机电控系统开发和车载实验巾动态参数采集，本文基于f r e e s c a l el6 位 双核微控制器，设计了低成本的动态参数测量仪，可以实现多通道同步采 集，通过边采样、边传送、边存储，可获得长时间内测量参数的动态信息。 主要研究内容如下： 1 ) 综合考虑发动机常用传感器的动态响应、发动机最高工作转速、基 于曲轴转角采样的角度分辨率、微控制器的最高采样频率与内存的大小、 多通道同步采集要求、网络传输速率等，确定测量仪的基本性能指标，并 进行总体结构设计。 2 ) 动态测量仪硬件电路的设计。包括主控制器的选型，核心电路、电 源模块、模拟信号调理模块、转速测量模块、通信模块、液品显示器驱动 和按键检测模块的设计等。 3 ) 动态测量仪软件的设计。包括f 1a sh 存储器读写程序、模拟信号 采集程序、转速信号测量程序、以太网通信程序、液品显示和按键n 向应程 序的设计。 4 ) 后台管理软件设计。后台管理软件的主要任务是豁控测量仪工作和 管理采集的数据，软件功能包括测量仪参数设簧、测量仪的运行与停止控 4 制、接收测量仪上传的数据并存入数据库、数据时域波形显示和历史记录 回放等。 5 ) 模拟校验与实机测试。采用多种方式对所开发的动态测量仪进行考 核：利用信号发生器输出的不同频率的模拟量信号对测量仪进行校验；采 用测量仪对l s u 4 2 宽域氧传感器闭环加热过程的温度进行测量；在夏利 37 6 发动机台架上和在配置有桑塔纳2 0 0 0 a r j 汽油机的电喷发动机自动 变速器a b s 综合试验台上进行稳态工况和加减速工况的实际测试。结果 表明，测量数据能够真实反映发动机各个参数的动态过程和循环变动，测 量仪可以满足常规发动机台架试验和整车试验的要求。 关键词：动态参数测量：同步采集；双核微控制器：嵌入式网络通信：基 于曲轴转角的采样。 d e v e l o p m e n to fap o r t a b l ed m e a s ur e me n ti ns t r u me n t y n a m i cp a r a m e t e r f o rt h ee n g i n e a b s t r a c t t h ea u t o m o b i l ee n g i n e sr u nu n d e ru n s t e a d yo p e r a t i n gc o n d i t i o n si nt h e m o s to ft i m e ，w h i c hr e s u l t si n4 0 8 0 o fe m i s s i o n sa n df u e lc o n s u m p t i o n t h e r e f o r e ，t h ed y n a m i cp a r a m e t e r sm e a s u r e m e n tp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l e i n s t u d y i n go nt r a n s i e n tc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep a r a m e t e r su n d e rd i f f e r e n t o p e r a t i n gc o n d i t i o n s o ft h ee n g i n ea n di n i m p r o v i n gt r a n s i t i o np r o c e s s c o n t r 0 1 h o w e v e r ， t h em e a s u r e m e n to fd i f f e r e n t e n g i n ep a r a m e t e r sh a s d i f f e r e n tr e q u i r e m e n t so nt h em e a s u r i n gi n s t r u m e n t d y n a m i cp a r a m e t e r sf o r a n a l y z i n gw o r k i n gp r o c e s so ft h ee n g i n e ，s u c ha si n c y l i n d e rp r e s s u r e ，n e e d ad e d i c a t e d e q u i p m e n t w i t h h i g hs a m p i i n gf t e q u e n c ya n dh i g h s p e e d ， h i g h a c c u r a c y w h e r e a s ，t h e r ei sn on e e d so fav e r yh i g hs a m p l i n gr a t ef o r e l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e mo ft h ee n g i n e ，a si ti sc o n s t r a i n e db yt h es e n s o r d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ee c up r o c e s s i n gc a p a b i l i t y t h e r e f o r e ，t h e d a t aa c q u i s i t i o ne q u i p m e n tw i t hl o w e rs a m p l i n gr a t ea n d1 0 w e ra c c u r a c yc a n b eu s e dt om e a s u r ed y n a m i cp a r a m e t e r sr e l a t e dt o e n g i n ec o n t r 0 1 i nt h e d e v e l o p m e n t o rp a r a m e t e rc a l i b r a t i o n p r o c e s so ft h e e l e c t r o n i cc o n t r o l s y s t e mo ft h ee n g i n e ，t h ea c q u i s i t i o no fd y n a m i cp a r a m e t e r so n l yn e e d st ob e i na g r e e n a e n tv v i t ht h ed y n a n ：1 i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h es e n s o r si nt h ev e h i c l e a n dt h es a m p l i n gr a t eo ft h ee c uo rt ob es l i g h t l yh i g h e rr a t e i ng e n e r a l ，t h ee n g i n e sd y n a m i cp a r a m e t e rm e a s u r e m e n th a st w ob a s i c r e q u i r e m e n t so nt h em e a s u r i n gi n s t r u m e n t ：o n ei st h ec r a n k s h a f t a n g l e ( c a ) b a s e de x t e r n a lt r i g g e rs a m p l i n g ，t h a ti s ，t h ee q u a li n t e r v a ls a m p l i n gi nc r a n k a n g l ed o m a i n ；t h eo t h e ri sr o t a t i o n “e q u e n c ym e a s u r e m e n ti ns y n c h r o n i s m w i t ha n a l o ga c q u i s i t i o nt oo b t a i nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ei n s t a n t a n e o u s s p e e da n dt h em e a s u r e dp a r a m e t e r s a tp r e s e n t ，t h em o s to fd o m e s t i cd a t a a c q u i s i t i o ne q u i p m e n t ，n om a t t e rw h a tt h eh i g h e n dp r o d u c t so rt h el o w e n d p r o d u c t s ， a r e e q u a l i n t e r v a ls a m p l i n g ， w h i c hc a nh a r d l ym e e tt h ed a t a a c q u i s i t i o nr e q u i r e m e n t s o ft h e r o t a t i n gm a c h i n e r y a i m e da t d y n a m i c p a r a m e t e r sa c q u i s i t i o no nt h ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e m o ft h ee n g i n ea n di nv e h i c l ee x p e r i m e n t s ，al o w c o s td y n a m i cp a r a m e t e r s m e a s u r e m e n ti n s t r u m e n tw a sd e s i g n e db a s e do nt h ef r e e s c a l e16 - b i t 6 d u a l 。c o r en a l c r o c o n t r o l l e r ，w h l c hc a na c h i e v em u l t i c h a n n e l s y n c h r o n o u s a c q u i s i t i o na n do b t a i nd y n a m i ci n f o r m a t i o no ft h em e a s u r e dp a r a m e t e r s w i t h i nal o n gt i m e t h r o u g hp e r f o r m i n g t h es a m p l i n g ， t r a n s m i s s i o na n d s t o r a g ea tt h es a m et i m e t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： 1 )c o n s i d e r i n ge n t i r e l yd y n a m i cr e s p o n s eo ft h ec o m m o n l yu s e ds e n s o r s ， m a x i m u me n g i n e s p e e d ，a n g l er e s 0 1 u t i o no ft h ec r a n k s h a f t a n g l eb a s e d s a m p l i n g ， t h em a x i m u ms a m p l i n gf r e q u e n c ya n dm e m o r ys i z eo ft h e m i c r o c o n t r o l l e r ， m u l t i c h a n n e l s y n c h r o n o u sa c q u i s i t i o nr e q u i r e 盯 1 e n t s ， n e t w o r kt r a n s m i s s i o nr a t ee t c t h ep e r f o r m a n c ei n d e xo ft h em e a s u r e m e n t i n s t r u m e n tw a sd e t e r m i n e d ，a n do v e r a l ls t r u c t u r ew a sd e s i g n e d 2 ) h a r d w a r ed e s i g no ft h ed y n a m i cm e a s u r e m e n ti n s t r u m e n t i ti n c l u d e st h e s e l e c t i o no ft h em a i nc o n t r o l l e ra n dt h ec o r ec i r c u i td e s i g n ，t h ep o w e r s u p p l ym o d u l e sd e s i g n ，t h ea n a l o gs i g n a lc o n d i t i o n i n gm o d u l e sd e s i g n ， t h es p e e dm e a s u r e m e n tm o d u l e sd e s i g n ，t h ec o m m u n i c a t i o nm o d u l e s d e s i g n ，t h el c dd r i v e r sd e s i g na n dk e y - p r e s sd e t e c t i o nm o d u l e sd e s i g n e t c 3 ) s o f t w a r ed e s i g no ft h ed y n a m i cm e a s u r e m e n ti n s t r u m e n t i ti n c l u d e st h e f l a s hm e m o r yr e a d i n g w r i t i n gp r o g r a m sd e s i g n ， t h ea n a l o g d a t a a c q u i s i t i o np r o g r a md e s i g n ， t h es p e e ds i g n a lm e a s u r e m e n tp r o c e d u r e s d e s i g n ，t h e ：e t h e r n e tc o m m u n i c a t i o np r o g r a md e s i g n ，t h el c dd i s p l a ya n d t h ek e y p r e s sr e s p o n s ep r o g r a md e s i g n 4 ) t h ed e s i g no ft h eb a c k g r o u n dm a n a g i n gs o f t w a r e m a i nt a s ko ft h e b a c k g r o u n dm a n a g i n g s o f t w a r ei st om o n i t o rr u n n i n gs t a t u so ft h e m e a s u r i n g i n s t r u m e n ta n dt om a n a g ec 0 1 1 e c t e d d a t a t h es o f t w a r e f u n c t i o n si n c l u d e p a r a m e t e rs e t t i n g o ft h e m e a s u r i n gi n s t r u m e n t ， r u n n i n g a n d s t o p p i n gc o n t r o lo ft h em e t e r ，r e c e i v i n gt h ed a t au p l o a d e db y t h em e a s u r i n gi n s t r u m e n ta n ds t o r i n gt h e mi nt h ed a t a b a s e ，t i m e d o m a i n w a v e f o r md i s p l a yo ft h ed a t aa n dp l a y b a c ko ft h eh i s t o r yd a t ae t c 5 1s i m u l a t i o nv e r i f i c a t i o na n dr e a lt e s t i n g d e v e l o p e dd y n a m i cm e a s u r i n g i n s t r u m e n ti st e s t e db yv a r i o u sw a y s ： t h em e a s u r e m e n ti n s t r u m e n ti s v e r i f i e du s i n gt h ea n a l o gs i g n a l si nd i f f e r e n tf r e q u e n c i e sd e r i v i n gf r o m t h es i g n a l g e n e r a t o r t h em e a s u r i n gi n s t r u m e n ti su s e d t om e a s u r e t e m p e r a t u r eo ft h ew i d e r a n g eo x y g e ns e n s o rl s u 4 2i n t h ec l o s e d 一1 0 0 p h e a t i n gp r o c e s s t h ea c t u a lt e s t su n d e rt h es t e a d y s t a t eo p e r a t i n g c o n d i t i o n sa n dt h ea c c e l e r a t i o n d e c e l e r a t i o no p e r a t i n gc o n d i t i o n s a r e p e r f o r m e do nt h et e s tb e n c he q u i p p e dw i t hx i a l i3 7 6e n g i n ea n do nt h e 7 k e yw o r d s ：d y n a m i cp a r a m e t e r sm e a s u r e m e n t ： d u a l c o r e m i c r o c o n t r o l l e r ；e m b e d d e dn e t w o r k a n g l eb a s e ds a m p l i n g 8 s y n c h r o n o u sa c q u i s “i o n ； c o m m u n i c a t i o n ；c r a n k s h a f t m 叫一m 咄w c 吣 叩 o d 圮 0捌銮吣 l c l 吲 蛾 瞅 m “ r ” e a b t “m n川虮一瑚谢 蚤 蚵舭“ = 鬈一 一 唧州h 吼 峨删 一川 ： y 财 一篡州吨 钏对 柚 钯 ，削 “ p h 坨叭 协 m m l 眦似詈暑 瑚 n 卧孔出“b 盯= 三舞 砌一 一吣 黑= 一 一砌恤霎 一 致谢 能够在滕勤副教授的指导下攻读硕士学位并完成毕业论文是我人生当巾最 荣幸的一件事情，导师的生活上的关心，学术上的引导和鼓励是我能够很好完 成硕士论文的强大动力。从论文的选题、构思和定稿，每一个环节都倾注着导 师的心血。导师渊博的知识、敏锐的学术洞察力、严谨的治学作风、忘我的工 作精神、诲人不倦的育人态度时刻感染并激励着我，令我受益终生。值此论文 完成之际，谨向导师致以最诚挚的谢意和最深切的敬意! 感谢王国华老师、谈建老师、左承基老师、刘一鸣老师、孙军老师、汪春 梅老师、钱叶剑老师、程晓章老师、陈汉玉老师、徐天玉老师和路苏君老师的 教育、帮助和支持! 感谢师兄张健、安鹏、韩呜、胡颖智为我树立了榜样，在课题研究及生活 上给予的无私帮助! 感谢研究生刘井生、花志远、陈永全、李亮、孙飞、李悦、朱黄龙、欧丽 郡等同学在学习、生活r f l 的帮助! 感谢师弟宫向、于峰、张文明、刘兴、张建波、李英、李甫光、张贽贽、 庄新路在实验和生活中的帮助! 特别感谢父母的养育之恩及亲戚朋友给予的无私关怀、支持和帮助! 感谢我成长路上的每一位老师! 感谢关心和帮助过我的所同学和朋友1 9 作者：罗军 2 0 1 2 年4 月2 4 日 插图清单 图2 1系统硬件结构图1 0 图2 21 4 4 引脚封装的m c 9 s 1 2 x e 7 6 8 单片机1 2 图2 3m c 9 s 1 2 x e p 7 6 8 总体框图1 3 图2 4品振的两种不同接法1 4 图2 5 主控制器核心电路原理图1 4 图2 6电源滤波电路1 5 图2 7a d 转换器的电源和参考电压电路1 5 图2 8模拟信号采集模块结构图15 图2 9信号调理电路原理图1 6 图2 1 0 转速传感器结构图1 7 图2 1 1 转速传感器信号波形1 7 图2 1 2 转速调理电路原理图1 7 图2 一1 3m a x 2 3 2 引脚封装图1 9 图2 1 4m a x 2 3 2 电平转换电路原理图1 9 图2 1 5r t l 8 0 1 9 a s 内部结构图1 9 图2 1 6r t l 8 0 1 9 a s 接收缓冲区结构图2 1 图2 1 7r t l 8 0 1 9 a s 与主控制器的接口电路2 4 图2 1 8r t l 8 0 1 9 a s 与主控制器连接的原理图2 4 图2 1 9 液品显示器结构图2 6 图2 2 0 液晶显示器与主控制器的接线图2 6 图2 2 1 按键与主控制器的接线图2 6 图3 1主程序流程图2 9 图3 2 软件设置芯片工作模式3 1 图3 3 设置单片机总线时钟流程图3 3 图3 4c p u 或x g a t e 的中断路径3 4 图3 5s c i 通信模块初化流程图3 5 图3 6r t l 8 0 1 9 a s 网络控制芯片初始化流程图3 7 图3 7m c 9 s 1 2 x e p 7 6 8a d 转换模块结构图3 9 图3 8m c 9 sl2 x e p 7 6 8 增强型定时器模块结构图4 0 图3 9 基于时问的模拟信号采集程序流程图4 1 图3 10 基于转角的模拟信号采集程序流程图4 2 图3 1 l 瞬时转速测量程序流程图4 3 图3 12 平均转速测量程序流程图4 3 图3 - 13a r p 请求帧数据格式4 3 图3 14a r p 应答帧数据格式4 4 图3 15u d p 报头格式4 4 图3 16p c 方数据处理程序流程图4 6 图3 17 闪存擦除与写入的步骤4 9 图4 1管理软件结构图5 2 图4 2v i s u a lb a s i c 网络通信测试软件前而板5 3 图4 3管理软件与仪器通信的流程图5 3 图4 4 后台管理软件主窗体5 4 图4 。5主窗体巾的主菜单5 4 图4 6通讯测试前的运行菜单5 4 图4 7通讯测试后的运行菜单5 5 图4 8仪器开始采集后的运行菜单5 5 图4 9 通信测试前的参数设置菜单5 5 图4 10 通信测试成功后的参数设簧菜单5 5 图4 一1 1 实时采集模式采集参数设簧窗体5 6 图4 12 基于时间动态采集模式采集参数设置窝休5 7 图4 13 基于转角动态采集模式采集参数设置窗体5 7 图4 14 仪器通道开闭设置窗体5 7 图4 15 模拟信号的时域波形5 8 图4 16 转速信号的时域波形5 8 图4 17 显示数据记录5 9 图5 。1示波器采集的信号( 峰峰值2 v ) 6 1 图5 2示波器采集的信号( 峰峰值4 v ) 6 1 图5 3测量仪采集的信号( 峰峰值4 v ) 6 1 图5 4测量仪采集的信号( 峰一峰值2 v ) 6 2 图5 5示波器的数据( 峰峰值2 v ) 6 2 图5 6示波器的数据( 峰峰值4 v ) 6 2 图5 7测量仪的数据( 峰一峰值2 v ) 6 3 图5 8测量仪的数据( 峰峰值4 v ) 6 3 图5 9时域波形对比( 信号峰峰值2 v ) 6 3 图5 1 0 时域波形对比( 信号峰峰值2 v ) 6 3 图5 1 1 频率2 1 h z 峰峰值4 1 2 v 信号6 4 图5 1 2 频率8 0 9 5 h z 峰峰值1 2 3 v 信号6 4 图5 。1 3 测量仪测量的信号频率( 2 1 h z ，峰峰值4 1 2 v ) 6 4 图5 1 4 测量仪测量的信号频率( 8 0 9 5 k h z ，峰一峰伉1 2 3 v ) 6 5 1 4 图5 15 图5 16 图5 17 图5 18 图5 19 图5 2 0 图5 2 1 动态参数测量仪记录的l s u 4 2 传感器加热过程的温度变化曲线6 5 节气门正阶跃各个传感器信号6 7 节气门负阶跃各个传感器信号6 8 电喷发动机自动变速器a b s 综合试验台6 8 动态参数采集仪记录的节气门增加时的各个传感器信号7 0 进气流量随曲轴转角的变化关系7 0 转速随曲轴转角的变换关系7 0 表格清单 表1 1电控发动机上使用的几利，关键传感器性能指标5 表2 1r t l 8 019 a s 接口类型2 1 表2 2r t l 8 0l9 a s 跳线工作方式下引i o 地址的配置2 2 表3 1控制器工作模式与模式选择引脚对应关系3 0 表3 2r t l 8 019 a s 寄存器结构3 6 表3 3f l a s h 通用指令对像寄存器( f c c o b ) 与f c c o b i x 寄存器值的对 应关系4 8 1 6 第一章绪论 1 1研究背景 随着科学技术的不断发展，测试技术已经成为人类认识并改造世界的 重要手段。尤其在电子信息技术不断发展的今天，测试技术在围民经济和 科学技术发展r f l 作用日益明显。 内燃机测试技术在上个世纪巾叶已经成为一门相对独立的科学，促进 并支撑内燃机技术快速发展，为高水平的内燃机的研制提供了有力的保 证。纵观内燃机的发展历史，内燃机技术发展的每一个新阶段都伴随着内 燃机测试技术的飞跃。上世纪6 0 年代，以晶体管为代表的电子技术的广 泛应用使得内燃机测试技术产生了质的跨越；7 0 年代以激光为代表的光 学技术大量应用又使内燃机测试技术发生了一次革命；8 0 年代微型计算 机技术的广泛应用使得内燃机稳态测试到内燃机动态测试成为现实。内燃 机测试技术的发展，提高了内燃机各类参数的测量精度，为研制更高水平 的内燃机提供了保证。 电子控制技术是当前发动机技术发展的重要方向之一。它可以降低 发动机油耗、改善排放，提高舒适性和安全性。早在2 0 世纪7 0 年代，许 多科技领先的国家早已竞相开发发动机电子控制技术。到目前为止，几乎 所有乘用车发动机都实现了电控化，客车和货车也在逐步实现电控化。与 此同时，发动机电控制系统的配套商还在不断研究提高发动机电控制系统 的性能，以使车辆达到更低的油耗和排放。 发动机的电子控制从根本上依赖于离散采样技术，原因很多，其巾两 个主要的原因是： 1 ) 当今发动机控制策略非常复杂( 大量的脉谱表和非线性的控制策略 等) ，以纯模拟器件的电子装备不可能实现。 2 1 由于e c u 的开发成本和开发时间的原因，希望控制策略改变时硬件 系统不变，因此控制策略只能采用代码形式实现。 要实现发动机的完善控制，必须钊+ 对不同工况条件采用不同的控制策 略和控制参数，因此，通过试验获取描述发动机工作状态的数据变得至关 重要。但是，发动机的工作过程非常复杂，要获得准确描述发动机工作状 态的参数并不容易，特别是在瞬态工况下。例如，对于汽油发动机，歧管 压力和进气流量是关键的控制参数之一，但受泵气脉动和变工况时充气效 应影响1 很难通过直接测量获得准确值。要获得得这些参数的准确值，必 须通过大量实验研究其规律。 实际上，对于发动机控制而言，动态参数的测量无需很高的时问分辨 率，只要能够与汽车上传感器的动态特性 2 ，3 】和e c u 的采样速率【4 】相一致 或略高一些，足以满足大多数企业应用的需要，这样可以避免大容量数据 存储和高采样速率带来的仪器价格的上升。另外，与其它应用不同的是， 发动机动态参数的测量设备有两个基本要求：一是外触发采样，以便实现 角度域等问隔采样；二是频率测量，且与模拟量的采样同步，以便得到瞬 时转速与被测参数的关系。 1 2 发动机动态测量技术研究现状 1 2 1 国外现状 在市场竞争和环境保护的双重压力下，国外内燃机产品的综合技术水 平有了很大提高。一方面，内燃机的研发对测试技术提出了更高的要求； 另一方面，测试水平的提高又为开发高水平的内燃机提供了可靠的保证。 因此，国外各发动机研究机构和生产厂商都十分重视发展和提升各种测试 技术。 近年来，国外内燃机行业已经广泛采用内燃机动态测量技术。目前， 国外内燃机研究机构和生产厂家基本上都拥有先进的整机动态试验系统。 德国申克公司研发的x o n e 系列发动机试验系统可以进行动态试验、车 辆底盘试验和道路模拟试验，还配备标准的排放设备接口，已被世界各地 发动机研究机构和生产厂家广泛采用；a v l 公司最新研发的p u m a 系列 发动机试验系统，具有先进的动态、瞬态和道路负荷模拟模块，可逼真地 再现实际试验工况。此外，各种高精度传感器、瞬态应变测量技术、模态 分析技术、振动、噪声测量技术等也有了较大发展。瑞士奇石乐公司研发 的一款新型压力传感器，被广泛应用于内燃机缸内爆发压力及示功图的测 量，其重量仅为350 9 ，测量范围为0 2 5 m p a ，误差小于士1 。a v l 研发 的o h t 敏感元件被应用于无冷却微型压力传感器，使传感器尺寸大大减 小，并且可以达到高水平燃烧和热力学分析所需要的精度。 国外内燃机测试技术发展的另一个重要特征是测试设备智能化，以计 算机为基础集高速数据采集、处理、分析和自动控制于一体的各种试验设 备相继问世，功能越来越强，应用越来越广泛，并不断向高精度和小型化 方向发展。如a v l 8 4 5 故障诊断分析仪，可以通过测量高压油管压力波来 检测发动机供油系统故障。 1 2 2 国内现状 在国际先进内燃机测试技术的影响下，我国内燃机测试技术也取得了 长足的进步。表现在通过引进、消化吸收和白行研制开发相结合，紧跟国 际内燃机测试技术的发展方向，形成了一批以高等院校、研究所和企业为 主力军的测试技术研发队伍。建立了我围内燃机测试技术的研究、教学、 2 生产专业化体系。 国内内燃机测试仪器研发和生产厂家已由五年前的十几家发展到现 在的几十家，他们瞄准国际先进水平，不断吸收和创新。上海内燃机研究 所早期产品包括温度、压力、转速等各种测量仪器，随后又研制了喷油提 前角、点火提前角测试仪、针阀升程测试仪、漏气测量仪和各种发动机控 制台及试验数据分析处理系统。长沙普联动力检测仪器有限公司与高等院 校合作研究开发了全数字测控仪，具有网络性化的f c 2 0 0 0 发动机自动控 制系统和通用动力机械测试组态软件。f c 2 0 0 0 系列的控制精度为：模拟 量数据采集精度0 15 ，转速测量精度0 9 9 9 9r m i n 土1r m i n ，扭矩测量 精度士0 4 f s ，油耗测量精度士0 4 f s ，其各项精度满足国标要求，代表了国 内测试水平。r f l 国北方发动机研究所开发了爆发压力测试仪、全封闭式油 耗仪、增压器转速传感器及各种控制仪表等。 此外，国内一些高等院校也开展了发动机测试技术和测量仪器的研 究，例如，合肥工业大学研制了便携式发动机空燃比测量仪。，山东理工 大学进行了热线式空气流量计的测量技术的研究哺3 ；昆明理工大学进行了 发动机动态参数测量与分析系统关键问题的研究1 。 1 3 汽车用传感器及其特性 1 3 1 汽车用传感器概述 传感器是汽车电子控制系统的关键组成部件。最初汽车传感器主要用 来测量油压、燃油液而、冷却液温度等，2 0 世纪7 0 年代，为了满足排放 法规，开始使用基于微控制器的汽车发动机控制模块。这些系统需要新的 传感器，如歧管压力( m a p ) 传感器、进气温度传感器和废气空燃比传感 器等。随后，对传感器的需求与日剧增。例如，l9 9 5 年用于发动机控制 系统的传感器有10 种，2 0 01 年已增至3 0 余种1 8 j 。汽车应用巾对传感器 的性能要求越来越高。例如，要求汽车用传感器在其工作温度和测量范围 内综合误差不得超过3 。 1 3 2 常用发动机传感器及其特性 当前发动机上常用传感器包括歧管压力和温度传感器、大气压力传感 器、共轨汽油柴油发动机燃油系统的燃油压力传感器、电控柴油机喷油 泵压力传感器、排气温度传感器、爆震传感器、空气流量传感器、废气氧 传感器、e g r 阀位置传感器、节气门及加速踏板位置传感器、l f n 轴和凸 轮轴转速相位传感器、冷却液温度和液位传感器等。典型的车用发动机 传感器特性概述如下。 ( 1 ) 压力传感器压力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、 半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容 式压力传感器及谐振式压力传感器等。以b o s c h 公司的压力传感器为例， 其主要特性如下： _ 用于测量进气歧管与某一基准压力之差的微机械差压传感器( b2 61 2 6 0314 ) ，其量程在10 0 5o k p a 之问，精度1 ，响应时问为1m s ； _ 用于测量油箱压力的差压式传感器( 02 6 12 3 00l5 ) ，量程为2 5 3 7 5 k p a ，精度1 ，响应时问为0 2 m s ； _ 用于测量大气压力的绝对压力传感器( 02 612 300 0 4 ) ，量程为6 0 1 15 k p a ，精度1 ，响应时间小于1m s ； _ 带温度补偿的进气歧管绝对压力的微机械混合压力传感器( b2 612 6 0 5 0 8 ) ，测量范围为5 0 4 0 0 k p a ，精度1 ，响应时问1m s ； _ 测量柴油机高压共轨压力的压力传感器( 02 810 0 25 3 4