汽車燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

趙海賓，王愛兵，杜榮，張玉泉

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，河北 石家莊 050035）

引言

當(dāng)前，汽車測(cè)試領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)由于本身所固有的諸多弊端變得越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)試的要求。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬儀器正在逐漸成為測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展方向。為提高測(cè)試效率、降低測(cè)試成本,適應(yīng)在速度、準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)分析以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性等方面日益提高的測(cè)試要求，結(jié)合 NI公司的軟、硬件構(gòu)建了汽車燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試分析系統(tǒng)。

1 測(cè)試系統(tǒng)建立的理論依據(jù)

發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)普遍采用了電子控制燃油噴射系統(tǒng)，該電噴系統(tǒng)采用電磁噴油器直接向氣缸噴射燃油，并利用激勵(lì)信號(hào)的通斷控制噴油器的開閉。單次噴射量的計(jì)算模型為：

對(duì)于固定型號(hào)的噴油器，其流量系數(shù) μn和噴油嘴面積Fn都是定值。而由于燃油壓力調(diào)節(jié)的作用，使噴油嘴的噴油壓力與進(jìn)氣歧管的壓力差（Pt- Pb）保持恒定，所以噴油器的每次噴油量?jī)H與其通電時(shí)間成正比，因此每個(gè)工作循環(huán)需要的燃油量，可以通過控制噴油時(shí)間來確定。即：

式中：K—常數(shù)（對(duì)特定的噴油器）；

T—噴油時(shí)間。

對(duì)于已知特定的噴油嘴來說，噴油量是由噴油時(shí)間來決定的，所以對(duì)噴油量的控制問題已經(jīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)噴油時(shí)間的控制問題。

2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想

根據(jù)電控燃油噴射系統(tǒng)中的噴油器的工作原理，從噴油器電磁線圈兩端采集驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，經(jīng)過專門的后續(xù)電路處理就可以得到ECU發(fā)出的方波脈沖信號(hào)，根據(jù)具體噴油器參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可以得到瞬時(shí)噴油量。再根據(jù)速度傳感器測(cè)的車速，即可得到百公里油耗。同時(shí)，與汽車的實(shí)時(shí)車速聯(lián)系起來，繪制不同工況下的等速百公里油耗曲線，進(jìn)而分析汽車的燃油經(jīng)濟(jì)特性。

3 測(cè)試系統(tǒng)的組成

汽車燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試分析系統(tǒng)是通過虛擬儀器技術(shù)來完成對(duì)傳感器發(fā)出的速度信號(hào)的采集、處理和分析。借助軟件來實(shí)現(xiàn)采集、顯示、分析等功能。該系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分構(gòu)成。

3.1 系統(tǒng)的硬件部分

硬件部分主要由 OES-Ⅱ非接觸測(cè)長(zhǎng)測(cè)速傳感器、DAQcard-AI-16E-4(NI-6041E)數(shù)據(jù)采集卡、SC-2040數(shù)據(jù)保持卡、自行設(shè)計(jì)制作的電壓轉(zhuǎn)換器和筆記本電腦組成。

測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)的軟件部分

軟件部分是測(cè)試系統(tǒng)的核心部分，軟件編寫的目的就是要實(shí)現(xiàn)速度傳感器信號(hào)的采集、分析并顯示車輛行駛的實(shí)時(shí)速度、路程、最大加速度。測(cè)試系統(tǒng)以 LabVIEW 虛擬儀器程序(VI)為工具編寫汽車燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試系統(tǒng)程序。

3.2.1 燃油經(jīng)濟(jì)性信號(hào)采集界面設(shè)計(jì)

信號(hào)采集界面的設(shè)計(jì)，便于在實(shí)車道路實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄下實(shí)驗(yàn)的原始信號(hào)，并能直觀地查看信號(hào)采集合理程度以及濾波信號(hào)理想程度，對(duì)此次實(shí)車道路實(shí)驗(yàn)信號(hào)采集和濾波情況作一個(gè)整體的評(píng)價(jià)，用以決定此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否適合進(jìn)行事后分析。

3.2.2 等速百公里油耗隨車測(cè)試程序設(shè)計(jì)

百公里油耗隨車測(cè)試程序的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了即時(shí)測(cè)試即時(shí)顯示結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)。通過該功能模塊對(duì)汽車經(jīng)濟(jì)性的檢測(cè)，可以在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)顯示汽車的百公里油耗。百公里油耗隨車測(cè)試程序顯示界面如圖2所示：

圖2 百公里油耗測(cè)試程序顯示界面

3.2.3 經(jīng)濟(jì)性事后分析程序設(shè)計(jì)

經(jīng)濟(jì)性事后分析程序主要是為了在采集了經(jīng)濟(jì)性信號(hào)數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析而設(shè)計(jì)的。操作時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定區(qū)輸入噴油嘴型號(hào)、燃油標(biāo)號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)等參數(shù)。各參數(shù)設(shè)定好以后打開屏幕左上角的程序運(yùn)行開關(guān)，再打開界面的程序運(yùn)行開關(guān)，跳出兩個(gè)對(duì)話框，分別選擇要讀取的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性信號(hào)文件路徑后，程序運(yùn)行。數(shù)據(jù)分析結(jié)束后程序自動(dòng)停止，并在顯示區(qū)內(nèi)顯示出運(yùn)行結(jié)果，同時(shí)繪制出等速百公里油耗曲線圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)油耗顯示、實(shí)時(shí)車速顯示并繪制不同工況下的等速百公里油耗曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)。系統(tǒng)基于虛擬儀器技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，縮短了儀器開發(fā)周期，大大降低了成本。

[1] 嚴(yán)一平.虛擬儀器技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)〔J〕.上海計(jì)量測(cè)試,2010,(03):16～ 17.

[2] 趙海賓.基于虛擬儀器的汽車測(cè)試系統(tǒng)的研究與開發(fā):[碩士學(xué)位論文].天津:河北工業(yè)大學(xué),2007.

[3] National Instruments Corp.Signal Processing Toolset Reference Man-ual.Austin, Texas USA.January 1999.25 ～85.