基于VXI发动机多参数测控系统模块设计.doc

基于VXI的发动机多参数测控系统 院 别: 课程名称: 实验教室: 指导教师: 小组成员（姓名，学号）: 实验日期： 评 分： 目录 简介 - 2 - 发动机多参数测控系统组成 - 2 - 发动机多参数的测控设计 - 3 - 1、各模块需求分析 - 3 - 1.1、转速测量 - 3 - 1.2、转矩测量 - 4 - 1.3、功率测量 - 4 - 1.4、燃油/燃气消耗量 - 5 - 1.5、温度测量 - 5 - 1.6、压力测量 - 6 - 2、各模块设计方案 - 7 - 2.1、转速测量 - 7 - 2.2、转矩测量 - 9 - 2.3、功率测量 - 9 - 2.4、燃油/燃气消耗量 - 13 - 2.5、温度测量 - 15 - 2.6、压力测量 - 18 - 2.7、MCU的选择 - 20 - 3、VXI模块接口设计 - 21 - 3.1、VXI总线通信协议 - 21 - 3.2、VXI总线接口设计 - 22 - 3.3、VXI总线接口板卡设计 - 26 - 4、软件设计 - 26 - 4.1 驱动程序设计 - 26 - 4.2 应用软件设计 - 28 - 4.3 VISA配置使用 - 29 - 4.4 应用软件设计界面 - 30 - 总结 - 31 - 简介 发动机多参数测控系统组成 发动机多参数的测控 汽车发动机转速时选择正确的换挡时机提供参考，通过测量发动机的转速，及时监控转速及工作状况，使发动机保持额定转速，以减少发动机的磨损并减少油耗。 为精确测量发动机转速，同时要满足非接触测量，我们将采用霍尔式电子点火系统来测量发动机转速，其工作原理如图1-1所示，霍尔式信号发生器的触发叶轮和分火头制成一体，由分电器带动。一般有发动机配器机构凸轮轴驱动，四冲程发动机转速与分电器凸轮轴转速比为2:1。通过测量出点火信号的周期T，乘以发动机冲程就是凸轮轴转速，再乘以2就是发动机转速。 当出发叶轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，磁场便被触发叶轮的叶片旁路挡住而不能作用于霍尔元件上，因此，霍尔元件不产生霍尔电压，当触发叶轮离开永久磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，永久磁铁3的磁通便通过导磁板5作用于霍尔元件2上，此时霍尔元件便产生霍尔电压U。对信号进行处理转换形成矩形脉冲信号。这样通过测量矩形脉冲型号的周期就可以得出发动机的转速。 图1-1 霍尔式电子点火系统工作原理 根据柴油机转动特点，霍尔传感器必须满足以下条件： 电源电压范围宽； 开关速度快,无瞬间抖动； 工作频率宽（DC~100KHz）； 寿命长、体积小、安装方便 ； 能直接和晶体管及 TTL、MOS 等逻辑电路接口。 1.2、转矩测量 采用磁电式转矩仪来测量发动机的转矩，其工作原理如图1-2所示，它是依据扭力轴在受扭后产生的扭转角大小来测量外加转矩的，弹性轴转动受扭后，相距L的2只外齿轮扭转一个角度，发出的两列磁电脉冲信号产生相位差。 图1-2 磁电式转矩仪工作原理 在柴油发动机中，测量转矩需要尽可能满足以下特点： 短轴，高强度，惯性质量小，能承受高速旋转； 非接触测量，高频响，高精度，高分辨率； 抗过载能力高； 集成数字电路，抗干扰能力强； 顺时针旋转或逆时针旋转； 通过电脑可以对传感器参数进行设置。 1.3、功率测量 测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机， 由于电涡流测功机控制性能和响应速度明显优于水力测功机 ， 而价格又远低于电力测功机。故我们采用电涡流测功机。 1.4、燃油/燃气消耗量 采用智能油耗仪ET2500，其实物如图1-3所示，来测量发动机燃油/燃气