一種發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)的研究設(shè)計(jì)

王振　凌秀軍　智淑亞　諸鑫瑞　付香梅　王菲菲

摘 要： 本研究設(shè)計(jì)的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能（包括轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、瞬時(shí)油耗、中缸溫度等）進(jìn)行一項(xiàng)綜合測(cè)試，并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速并實(shí)時(shí)輸出它的怠速和瞬時(shí)油耗，便于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，快速省力，這樣不需要人工去逐項(xiàng)性能測(cè)試記錄數(shù)據(jù)，在測(cè)試過程中如果遇到特殊情況（如溫度過高、油耗過大、轉(zhuǎn)速過快等有安全威脅問題）還可以發(fā)出報(bào)警

信號(hào)和自動(dòng)停止工作，安全實(shí)用。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；平臺(tái)；性能；綜合測(cè)試

1 前言

汽車作為現(xiàn)代交通工具已經(jīng)成為我們生活中的重要部分。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的核心，在汽車中起到重要作用，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響了整個(gè)汽車的安全性和可靠性。隨著人們對(duì)環(huán)保觀念的增強(qiáng)，汽車節(jié)能越來越顯示其重要性，這要求我們應(yīng)掌握發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行狀態(tài)，雖然目前國內(nèi)外已有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的測(cè)試裝置，但市面上沒有一整套相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的系統(tǒng)，有的都是相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)某一性能的測(cè)試儀器，而且都必須通過人工去測(cè)試記錄數(shù)據(jù)，工序較繁瑣，為此需要設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)，來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一系統(tǒng)綜合測(cè)試，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確測(cè)試。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)平臺(tái)上有發(fā)動(dòng)機(jī)、負(fù)載輪、扭矩傳感器和制動(dòng)器，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸與扭矩傳感器一側(cè)的轉(zhuǎn)軸相連，扭矩傳感器另一側(cè)的轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸相連，脈沖接收器在發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓包線路上，負(fù)載輪在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)輪的一側(cè)，負(fù)載輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)輪通過鏈條相連，扭矩傳感器上方安裝有溫度儀，溫度儀的檢測(cè)端對(duì)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)下方有流量計(jì)，流量計(jì)在臺(tái)架內(nèi)。

本測(cè)試平臺(tái)可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能包括轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、瞬時(shí)油耗、中缸溫度等進(jìn)行一項(xiàng)綜合測(cè)試，并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度并實(shí)時(shí)輸出它的速度和瞬時(shí)油耗，從而便于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，快速省力。各部分組成及功用，見圖 1。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)具體設(shè)計(jì)方案

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)框架

該發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)包括臺(tái)架（ 1）、發(fā)動(dòng)機(jī)（2）、負(fù)載輪（ 3）、扭矩傳感器（ 4）、制動(dòng)器（ 5）、溫度儀（ 6）、流量計(jì)（ 7）、脈沖接收器、鏈條（ 8）和控制器，其特征在于：所述臺(tái)架（ 1）上有發(fā)動(dòng)機(jī)（ 2）、負(fù)載輪（ 3）、扭矩傳感器（ 4）和制動(dòng)器（5），所述發(fā)動(dòng)機(jī)（ 2）的曲軸與扭矩傳感器（ 4）一側(cè)的轉(zhuǎn)軸相連，所述扭矩傳感器（ 4）另一側(cè)的轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)器（ 5）的轉(zhuǎn)軸相連，所述脈沖接收器在發(fā)動(dòng)機(jī)（ 2）的高壓包線路上，所述負(fù)載輪（ 3）在發(fā)動(dòng)

1-總開關(guān)，作用：控制總電源；2-急停開關(guān)，作用：控制制動(dòng)器；3-點(diǎn)火開關(guān)，作用：控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)；4-報(bào)警指示燈，作用：表示任何異常情況出現(xiàn)；5-溫度顯示屏，作用：將溫度儀的實(shí)時(shí)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)顯示出來；6-轉(zhuǎn)速顯示屏，作用：將脈沖接收器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速信息顯示；7-油耗顯示屏，作用：將流量計(jì)測(cè)得的油耗信息顯示；8-負(fù)載顯示屏，作用：將設(shè)置負(fù)載輪的負(fù)載顯示；9-扭矩顯示屏，作用：將扭矩傳感器測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩顯示；10-功率顯示屏，作用：根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速，根據(jù)扭力 *轉(zhuǎn)速 *n=功率將發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)功率顯示；11-曲線顯示屏，作用：通過單片機(jī)將油耗和轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)化為曲線顯示；12-打印出口。

本發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)將發(fā)動(dòng)機(jī)2的曲軸和扭矩傳感器4、制動(dòng)器5相連接，扭矩傳感器4可以測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，制動(dòng)器 5保證突發(fā)情況下可以緊急制動(dòng)，再通過負(fù)載輪3將發(fā)動(dòng)機(jī)2與負(fù)載輪3通過帶傳動(dòng)相連接，負(fù)載輪可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加載，再在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油管道中連接流量計(jì)7，以測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)各種狀態(tài)下的油耗。

本發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)控制器如圖3和 4所示，該控制器包括開關(guān)、單片機(jī)、顯示屏，單片機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門，并根據(jù)流量計(jì)的油耗信息和所測(cè)的轉(zhuǎn)速信息輸出轉(zhuǎn)速-油耗曲線圖。

作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，可測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

（2）將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和扭矩傳感器、制動(dòng)器相連接，扭矩傳感器可以測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，制動(dòng)器保證突發(fā)情況下可以緊急制動(dòng)；設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)載輪，將發(fā)動(dòng)機(jī)與負(fù)載輪通過帶傳動(dòng)相連接，負(fù)載輪可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加載。

（3）在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油管道中連接流量計(jì)，可以測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)各種狀態(tài)下的油耗。

（4）設(shè)置數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，見圖 1。該系統(tǒng)包括開關(guān)、單片機(jī)、顯示屏，單片機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門，并根據(jù)流量計(jì)的油耗信息和所測(cè)的轉(zhuǎn)速信息輸出轉(zhuǎn)速 -油耗曲線圖。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

（1）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能（包括轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、瞬時(shí)油耗、中缸溫度等）進(jìn)行一項(xiàng)綜合測(cè)試；

（2）該測(cè)試平臺(tái)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速并實(shí)時(shí)輸出它的怠速和瞬時(shí)油耗，便于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，快速省力；

（3）該測(cè)試平臺(tái)不需要人工去挨項(xiàng)性能測(cè)試記錄數(shù)據(jù)；

（4）該測(cè)試平臺(tái)在測(cè)試過程中如果遇到特殊情況（溫度過高、油耗過大、轉(zhuǎn)速過快等有安全威脅問題）還可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)和自動(dòng)停止工作，安全實(shí)用。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)的平臺(tái)可以彌補(bǔ)目前國內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的測(cè)試裝置的缺漏，這一整套發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能包括轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、瞬時(shí)油耗、中缸溫度等進(jìn)行一項(xiàng)綜合測(cè)試，并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度并實(shí)時(shí)輸出它的速度和瞬時(shí)油

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