基于 LabVIEW的虚拟空气流量传感器设计及试验研究-论文.pdf

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1、第3期(总第212期)车用发动机No．3(SerialNo．212)2014年6月VEHICLEENGINEJun．2014基于LabVIEW的虚拟空气流量传感器设计及试验研究徐久师，蔡伟义，段莹莹，陈超(南京林业大学汽车与交通工程学院，江苏南京210037)摘要：设计了基于LabVIEW的信号模拟系统，利用PXI-4472和PXI一6251板卡进行数据采集和信号输出，对空气流量传感器正常信号和几种典型的故障信号在不同工况下进行了模拟和替换，对比了不同替换信号下进气量、喷油时间、点火提前角以及发动机运行状态的差异。试验表明，设计的系统可以快速、准确地

2、采集保存相关数据，模拟的空气流量传感器信号可以被ECU识剐，系统可应用于ECU检测开发、0BD系统研究测试等领域。关键词：虚拟；空气流量传感器；信号发生器DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2014．03．002中图分类号：TK417；TP274文献标志码：B文章编号：1001—2222(2014)03—0006—05空气流量传感器作为发动机控制的重要反馈元2空气流量传感器工作原理和典型故障件，对发动机的控制性能和排放具有很大的影响_】]，同时，也是发动机ECU设计生产、OBD系统开发检2．1工作原理测以及相关检测诊断设备设计研

3、发中涉及的重要内空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门体容。为保证产品的可靠性，需要有虚拟的传感器信之间，用于检测发动机的进气量，是维持发动机正常号用于产品的调试和检验，尤其在OBD功能开发和运转的重要元件，其信号和转速信号是控制喷油量测试过程中，还必须有传感器故障信号输入，以便检的主要信号]。常用的空气流量传感器种类很多，验ECU在线诊断系统相关性能指标是否达到要本研究所用空气流量计为HFM5热膜式空气流量求。传统信号发生器模拟信号种类有限，故障信号传感器。大都由特制失效设备产生，存在诸多弊端。本研究热膜式空气流量传感器的工作原理是：在空气利用La

4、bVIEW的虚拟仪器技术，设计模拟了空气通道中放置热膜电阻，由于其热量被空气吸走，热膜流量传感器正常信号和多种典型故障信号，具有可本身变冷，利用热膜与空气之间这种热传递现象进扩展性强、成本低、便携性好等优点，并通过试验对行空气流量测量。内置混合集成电路将热膜温度与其可靠性进行了验证。吸入空气温度差保持在100。C附近，电流增量取决1系统总体构成于发热元件的冷却程度，而热膜周围通过的空气流量越大，被带走的热量也越大，即电流大小取决于流整个系统主要由硬件部分和软件部分构成，整过传感器的空气量。当电流增大时，信号取样电阻体架构见图1。硬件部分主要由1．8T

5、AWL发动上的电压也会相应升高，即空气流量传感器在进气机、GW160电涡流测功机、PC机、信号调理电路、信量增大时，输出电压也随之增大，从而将空气流量的号采集板卡和信号输出板卡等设备构成。软件部分变化转换为电压信号的变化。则主要包括软硬件通信设置、前面板设计、数据采集2．2典型故障分析和信号模拟输出等。空气流量传感器信号出现错误后，ECU得不到正确的信号，从而不能进行正常喷油的控制，造成缸内的混合气过浓或过稀，引起发动机起动困难、怠速熄火、动力不足等故障_3]。空气流量传感器故障主要有3种：信号减弱、信号断路和信号中断。信号减图1系统整体结构框架弱是

6、指信号值小于当前传感器应产生的准确值；信收稿Et期：2013—09—08；修回日期：2014—05—15作者简介：徐久师(1987一)，男，硕士，主要从事汽车电子控制研究；xujiushi@live．cn。2014年6月徐久师，等：基于LabVIEW的虚拟空气流量传感器设计及试验研究号断路是指ECU实际接收信号恒为0V；信号中断道和电压范围；②采集标定区，具有信号采集和标定是指信号在某一时刻突变为0V，但在一定时间内功能，采集完成后将根据采集到的数据得到标定公又重新回到正常值的故障。式；③信号模拟区，主要功能是根据标定公式，仿真目前，部分车型具有针对

7、空气流量传感器的失原信号产生模拟信号，根据空气流量传感器的常见效保护功能，即当ECU没有接收到空气流量传感故障，模拟典型故障波形；④显示区，主要功能是显器信号时，启用失效保护模式，电脑存储故障码，并示当前信号电压值和模拟输出电压值；⑤其他功能取消空气流量信号作为控制参数，改用节气门位置区，主要是打开PC机自带诊断软件以及停止程序传感器信号和转速信号控制基本喷油量和点火提前的功能。角，以减小非正常信号对发动机工况的影响J。3．2信号的采集保存及标定3．2．1信号的采集保存3软件设计空气流量传感器信号是模拟量，输出电压范围软件设计是整个系统设计的核心部分

8、，它主要为0"--5V，随节气门开度的增大而增大。信号采集包括前面板设计、DAQ参数设置、数据采集标定、信保