发动机数据采集系统研究

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1、发动机数据采集系统研究ResearchofEngineDataAcquisitionSystem【摘要】本文介绍了发动机数据采集系统的概念，分析了数据采集系统的硬件组成。【关键词】数据采集系统，硬件组成【Abstract】Inthisarticle,theconceptofEngineDataAcquisitionSystemanditshardwareisindroduced.【Keywords】EngineDataAcquisitionSystem,hardware随着我国经济的高速发展，人民生活水平得到很大的提高，汽车越来越多地应用到人们的日常生活中，已经成为人们生活中不可

2、或缺的一种交通工具。汽车的使用环境非常复杂，必须满足各种恶劣路况又具有耐久性。随着环保问题越来越受到人们的关注，人们提出了汽车工业的三大主题：环保、节能与安全。这样就对发动机提出了新的要求，即研发出低排放、低噪声、低油耗、高效率的新型发动机。这些使得汽车的心脏—发动机，必须达到一个很高的技术水平。现代汽车发动机技术的发展，要求对发动机运行的各种工况参数有非常准确的了解，对工况参数的准确性、实时性以及多功能性都提出了严格的要求；因此一台高性能的发动机数据采集系统对发动机技术的研究具有重要的意义。在进行发动机新产品生产，开发和科学研究中，发动机科学试验是不可或缺、至关重要的一个环节，

3、其中试验工具占据着极其重要的地位[1]。在发动机试验中，除了要定性地观察一些物理和化学现象以外，最重要的是要对发动机运行过程中许多相关的物理量和化学量进行精确的定量测量[2]。如果没有先进的数据处理方法和相应的设备，也就没有先进的发动机试验技术。因此，一套性能优秀的发动机数据采集系统就显得尤为重要[3,4]。本文中提到的数据采集系统主要由硬件系统和软件系统两部分组成。从硬件方面来看，目前数据采集系统的结构形式主要有两种:一种是微型计算机数据采集系统;另一种是集散型数据采集系统。本系统采用微型计算机数据采集系统，下面介绍这种本系统的结构和持点。本数据采集系统是由压力传感器、A/D数

4、据采集卡、曲轴转角发生器、信号放大器、计算机及外设等部分组成。通过压力传感器将气缸压力的模拟信号经过放大处理，与光电编码器发出的曲轴转角信号和上止点信号一起送入A/D数据采集卡的采集通道中，再把转换后的数据送到计算机中去，如图1-1[5,6]。图1-1发动机数据采集系统平台硬件结构气缸压力传感器和电荷放大器的选用气缸压力传感器压力传感器用来测量气缸压力。实际上大多数传感器都难以严格分为敏感元件和转换元件两部分，它们都是将感受到的被测压力直接转换为电信号。在很多书籍或资料中，也常把传感器称为变换器或探测器，而在非电量电测技术中，通常把传感器称为能将非电信号转换为电信号的装置。压力传

5、感器按工作机理不同的分为:应变式压力传感器、压电式压力传感器、光导纤维压力传感器等。1、应变式压力传感器应变式压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力所产生的应变而变化。它的主要缺点是输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较差(见电阻应变计、半导体应变计)。但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式压力传感器仍有广泛的应用。按弹性敏感元件结构的不同,应变式压力传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式和组合式4种。2、压电式

6、压力传感器压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础的。目前广泛使用的压电材料有石英和铁酸钡等，这些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其表面上会产生电荷，若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态。这种现象就称为压电效应。如图一所示，基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求

7、。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃，是制造高温传感器的理想压电材料。图一压电式压力传感器3、光导纤维压力传感器光导纤维压力传感器与传统压力传感器相比，有其独特的优点:利用光波传导压力信息，不受电磁干扰，电气绝缘好，耐腐蚀，无电火花