微機(jī)技術(shù)在汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)特征分析中的應(yīng)用

【摘 要】為了開(kāi)展基于符號(hào)時(shí)間序列方法的汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究與理論分析，研究符號(hào)時(shí)間序列方法用于汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)分析與特征提取的理論、方法與途徑，尋找有關(guān)循環(huán)變動(dòng)特征參數(shù)及其影響因素的規(guī)律。需要進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)最高汽缸壓力的測(cè)試，在數(shù)據(jù)采集和處理方面用到了一系列的微機(jī)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)；汽油機(jī)；燃燒；循環(huán)變動(dòng)

眾所周知，影響汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性的主要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性，而燃燒循環(huán)變動(dòng)是汽油機(jī)燃燒過(guò)程的一大特征，它是燃燒過(guò)程變動(dòng)的結(jié)果。汽油機(jī)的這種燃燒循環(huán)變動(dòng)限制了其運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，嚴(yán)重地影響著它的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性。降低排放和油耗在很大程度上受制于由燃燒循環(huán)變動(dòng)引起的發(fā)動(dòng)機(jī)極限運(yùn)轉(zhuǎn)條件。因此，進(jìn)一步深入研究汽油機(jī)的燃燒循環(huán)變動(dòng)、分析其特點(diǎn)與影響因素，對(duì)于提高汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低汽油車(chē)的總排放量具有十分明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

1 微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)試系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程包括信號(hào)的采集、整型、A/D轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理，對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，最后將數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。同時(shí)本設(shè)計(jì)增加了狀態(tài)顯示功能，根據(jù)實(shí)際需要，可以任意顯示采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

采用PC機(jī)作為上位機(jī)，操作系統(tǒng)采用Windows NT 4.0，后臺(tái)采用SQLserver7.0作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，采用Visual C++ 作為編程語(yǔ)言。PLC作為下位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)汽缸的同時(shí)測(cè)試，各工況操作互不影響，具有分時(shí)控制功能和良好的實(shí)時(shí)性能。該系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、汽缸壓力、汽缸溫度的測(cè)試；油耗、排放測(cè)量；各種儀表準(zhǔn)確性的測(cè)量；A/D轉(zhuǎn)換采集、數(shù)據(jù)分析和管理、自動(dòng)報(bào)警、文件打印等多項(xiàng)功能。這些任務(wù)有的在前臺(tái)操作，有的在后臺(tái)完成測(cè)量、并行相兼，任務(wù)間交互信息和數(shù)據(jù)。因此，必須合理的確定各任務(wù)的內(nèi)容及前后臺(tái)屬性，解決好任務(wù)間的協(xié)調(diào)問(wèn)題。

2 測(cè)試系統(tǒng)采用多線程技術(shù)

本測(cè)試系統(tǒng)要求對(duì)多個(gè)最高汽缸壓力進(jìn)行同步測(cè)試，各工況之間的操作互不影響，而且在數(shù)據(jù)采集時(shí)，可以自由查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，并執(zhí)行打印任務(wù)。這要求整個(gè)系統(tǒng)采用多線程技術(shù)，進(jìn)行多任務(wù)并行處理。

2.1 子線程功能

（1）用戶(hù)界面線程主要用于汽缸峰值壓力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，它通過(guò)定時(shí)程序從內(nèi)存緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，以圖形曲線或表格的方式加以實(shí)時(shí)顯示。

（2）數(shù)據(jù)采集線程用于對(duì)象數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)與入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)備份線程將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)備份到硬盤(pán)的其他空間或光盤(pán)上。

（4）歷史數(shù)據(jù)查看打印線程用于顯示并打印數(shù)據(jù)庫(kù)中符合查詢(xún)條件的歷史記錄。

（5）硬盤(pán)空間處理線程用于硬盤(pán)空間處理并提示操作人員相關(guān)信息。

（6）報(bào)警事件決策通知線程通知前臺(tái)操作員報(bào)警事件，并作相應(yīng)決策處理，同時(shí)將報(bào)警事件寫(xiě)入報(bào)警事件表。

2.2 各子線程之間的協(xié)同操作

用戶(hù)界面線程是系統(tǒng)中的主線程，由系統(tǒng)初始化時(shí)創(chuàng)建，系統(tǒng)退出時(shí)自動(dòng)終止，其它工作者線程根據(jù)要求由操作者創(chuàng)建和終止。用戶(hù)界面線程始終呈現(xiàn)在操作員面前，它通過(guò)定時(shí)顯示子程序，從內(nèi)存緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以曲線或表格的方式加以實(shí)時(shí)顯示。硬盤(pán)空間處理線程在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行期間均有效，它利用線程睡眠機(jī)制，每24小時(shí)喚醒一次，對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行空間掃描，當(dāng)發(fā)現(xiàn)硬盤(pán)空間小于某一數(shù)值時(shí)，向操作者發(fā)出信息，進(jìn)行硬盤(pán)空間處理。數(shù)據(jù)采集線程用于采集對(duì)象峰值壓力數(shù)據(jù)，將其寫(xiě)入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)數(shù)據(jù)采集發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)創(chuàng)建報(bào)警事件決策通知線程，并將報(bào)警事件寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)警事件表中，啟動(dòng)決策程序并通知操作員作相應(yīng)處理，完成后及時(shí)終止報(bào)警事件決策通知線程。按操作員的預(yù)先設(shè)定，當(dāng)數(shù)據(jù)采集完成時(shí)，數(shù)據(jù)采集線程將自動(dòng)終止。在數(shù)據(jù)采集期間，允許操作員強(qiáng)行終止數(shù)據(jù)采集線程。操作員可以在數(shù)據(jù)采集線程運(yùn)行的同時(shí)，以交互命令的方式創(chuàng)建和終止數(shù)據(jù)庫(kù)備份線程、歷史數(shù)據(jù)查看打印線程。

2.3 數(shù)據(jù)采集線程的實(shí)現(xiàn)

4個(gè)不同汽缸設(shè)計(jì)了4個(gè)數(shù)據(jù)采集線程，每一個(gè)數(shù)據(jù)采集線程都開(kāi)辟了一個(gè)內(nèi)存緩沖區(qū)用來(lái)存放采集的數(shù)據(jù)。定義一個(gè)指向緩沖區(qū)的全局指針和一個(gè)布爾變量來(lái)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集線程對(duì)緩沖區(qū)的寫(xiě)操作和用戶(hù)界面線程對(duì)緩沖區(qū)的讀操作。

為了節(jié)約內(nèi)存，將緩沖區(qū)設(shè)計(jì)成循環(huán)隊(duì)列，緩沖區(qū)的最大長(zhǎng)度定義為MAXLENGTH。定義全局整數(shù)變量p-CurrentPos，并指向緩沖區(qū)的當(dāng)前位置，全局布爾變量b-Writeln用來(lái)標(biāo)識(shí)緩沖區(qū)的可讀性，以防止緩沖區(qū)訪問(wèn)沖突，指針數(shù)組Buffer[MAXLENGTH]為內(nèi)存緩沖區(qū)。在數(shù)據(jù)采集線程中，通過(guò)軟件延時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并寫(xiě)入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫(kù)中；在用戶(hù)界面線程中，通過(guò)定時(shí)程序?qū)?nèi)存緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取出進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)采樣定理：采樣信號(hào)的頻率大于被采樣信號(hào)的頻率的兩倍時(shí)，被采樣信號(hào)可以被辨識(shí)。因此，我們將定時(shí)顯示程序的頻率作為采樣信號(hào)的頻率，數(shù)據(jù)采集線程軟件延時(shí)的頻率作為被采樣信號(hào)的頻率，設(shè)置數(shù)據(jù)采集線程中軟件延時(shí)的時(shí)間略大于用戶(hù)界面線程顯示程序定時(shí)時(shí)間的兩倍，就可以防止內(nèi)存緩沖區(qū)訪問(wèn)沖突的前提下，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)顯示。在Visual C++ 中，定時(shí)程序的定時(shí)間可精確微秒級(jí)。因此，基于采樣定理的數(shù)據(jù)采集、顯示策略可以很好地實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用基于多線程技術(shù)的汽車(chē)汽缸燃燒壓力測(cè)試系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是保證系統(tǒng)具有多任務(wù)并行處理功能。在該系統(tǒng)中采用多線程技術(shù)，可以很好的提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，確保系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性，提高汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)特征分析的精確度。

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[責(zé)任編輯：周娜]