汽車燃油經濟性測試系統的設計與研究

趙海賓，王愛兵，杜榮，張玉泉

（河北交通職業技術學院汽車系，河北 石家莊 050035）

引言

當前，汽車測試領域中，傳統的測試系統由于本身所固有的諸多弊端變得越來越不能適應現代測試的要求。同時隨著計算機和軟件技術的快速發展，虛擬儀器正在逐漸成為測試領域的發展方向。為提高測試效率、降低測試成本,適應在速度、準確度、數據分析以及現場實用性等方面日益提高的測試要求，結合 NI公司的軟、硬件構建了汽車燃油經濟性測試分析系統。

1 測試系統建立的理論依據

發動機燃油供給系統普遍采用了電子控制燃油噴射系統，該電噴系統采用電磁噴油器直接向氣缸噴射燃油，并利用激勵信號的通斷控制噴油器的開閉。單次噴射量的計算模型為：

對于固定型號的噴油器，其流量系數 μn和噴油嘴面積Fn都是定值。而由于燃油壓力調節的作用，使噴油嘴的噴油壓力與進氣歧管的壓力差（Pt- Pb）保持恒定，所以噴油器的每次噴油量僅與其通電時間成正比，因此每個工作循環需要的燃油量，可以通過控制噴油時間來確定。即：

式中：K—常數（對特定的噴油器）；

T—噴油時間。

對于已知特定的噴油嘴來說，噴油量是由噴油時間來決定的，所以對噴油量的控制問題已經轉化為對噴油時間的控制問題。

2 測試系統的設計構想

根據電控燃油噴射系統中的噴油器的工作原理，從噴油器電磁線圈兩端采集驅動電壓信號，經過專門的后續電路處理就可以得到ECU發出的方波脈沖信號，根據具體噴油器參數進行計算，可以得到瞬時噴油量。再根據速度傳感器測的車速，即可得到百公里油耗。同時，與汽車的實時車速聯系起來，繪制不同工況下的等速百公里油耗曲線，進而分析汽車的燃油經濟特性。

3 測試系統的組成

汽車燃油經濟性測試分析系統是通過虛擬儀器技術來完成對傳感器發出的速度信號的采集、處理和分析。借助軟件來實現采集、顯示、分析等功能。該系統由軟件和硬件兩部分構成。

3.1 系統的硬件部分

硬件部分主要由 OES-Ⅱ非接觸測長測速傳感器、DAQcard-AI-16E-4(NI-6041E)數據采集卡、SC-2040數據保持卡、自行設計制作的電壓轉換器和筆記本電腦組成。

測試系統硬件結構如圖1所示。

圖1 系統硬件結構圖

3.2 系統的軟件部分

軟件部分是測試系統的核心部分，軟件編寫的目的就是要實現速度傳感器信號的采集、分析并顯示車輛行駛的實時速度、路程、最大加速度。測試系統以 LabVIEW 虛擬儀器程序(VI)為工具編寫汽車燃油經濟性測試系統程序。

3.2.1 燃油經濟性信號采集界面設計

信號采集界面的設計，便于在實車道路實驗時記錄下實驗的原始信號，并能直觀地查看信號采集合理程度以及濾波信號理想程度，對此次實車道路實驗信號采集和濾波情況作一個整體的評價，用以決定此次實驗結果是否適合進行事后分析。

3.2.2 等速百公里油耗隨車測試程序設計

百公里油耗隨車測試程序的設計體現了即時測試即時顯示結果的優點。通過該功能模塊對汽車經濟性的檢測，可以在實驗現場顯示汽車的百公里油耗。百公里油耗隨車測試程序顯示界面如圖2所示：

圖2 百公里油耗測試程序顯示界面

3.2.3 經濟性事后分析程序設計

經濟性事后分析程序主要是為了在采集了經濟性信號數據后，對數據進行分析而設計的。操作時，在發動機參數設定區輸入噴油嘴型號、燃油標號、發動機缸數等參數。各參數設定好以后打開屏幕左上角的程序運行開關，再打開界面的程序運行開關，跳出兩個對話框，分別選擇要讀取的動力性、經濟性信號文件路徑后，程序運行。數據分析結束后程序自動停止，并在顯示區內顯示出運行結果，同時繪制出等速百公里油耗曲線圖。

4 結束語

經模擬實驗測試，該系統可實現實時油耗顯示、實時車速顯示并繪制不同工況下的等速百公里油耗曲線，實現對汽車經濟性的評價。系統基于虛擬儀器技術，操作簡單，縮短了儀器開發周期，大大降低了成本。

[1] 嚴一平.虛擬儀器技術和發展趨勢〔J〕.上海計量測試,2010,(03):16～ 17.

[2] 趙海賓.基于虛擬儀器的汽車測試系統的研究與開發:[碩士學位論文].天津:河北工業大學,2007.

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