基于Labview的汽車發(fā)動機測控平臺設計

摘 要：本研究基于對發(fā)動機工作原理及常規(guī)參數(shù)的了解，采用Labview 軟件對操作界面進行設計，并對上位機軟件程序進行編寫，在上位機與下位機之間連接RS232串口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?；谔摂M儀器測控平臺對測控平臺進行開發(fā)，豐富了測控功能，提高了效率。利用虛擬儀器技術(shù)并配合外在硬件，構(gòu)成的發(fā)動機檢測設備具有完整、高效及自動化等特點，對于改進提高發(fā)動機性能具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：Labview;測控平臺設計;汽車發(fā)動機

1 前言

隨著經(jīng)濟全球化日趨明顯的形式，有力促進了汽車業(yè)的發(fā)展，使我國汽車發(fā)展產(chǎn)生新的高度，隨著對車的需求逐漸提高，明顯增長了人均汽車保有量。發(fā)動機是汽車中最重要的動力總成和重要行駛動力，其很多性能參數(shù)都與發(fā)動機質(zhì)量具有重要關(guān)系，因此，創(chuàng)建良好的汽車發(fā)動機測控平臺對于提高汽車發(fā)動機性能和整車性能非常重要。本研究圍繞搭建測控平臺及其實現(xiàn)功能，分別介紹了設計Labview前面板操作界面控件和編制后面板程序，詳細分析了該測控平臺的功能，并闡述了編寫后面板程序的主要流程。

2 基于Labview的汽車發(fā)動機測控平臺界面設計

2.1 創(chuàng)建發(fā)動機數(shù)據(jù)測控控件

對發(fā)動機運轉(zhuǎn)的監(jiān)測主要有發(fā)動機左右缸頭和排氣溫度兩個主要參數(shù)，基于發(fā)動機內(nèi)或排氣口溫度傳感器中安裝并向下位機數(shù)據(jù)進行傳輸，將數(shù)據(jù)經(jīng)串口向上位機發(fā)送，實時顯示在操作界面上，將其數(shù)據(jù)通過程序設計向表格中記錄。采用右鍵選擇控件的創(chuàng)建方式，在經(jīng)典數(shù)值里選擇經(jīng)典溫度計，再將所需名字輸入到屬性中，創(chuàng)建方式類似于溫度控件。

對發(fā)動機經(jīng)濟性能主要采用油耗這一重要的衡量參數(shù)指標，對發(fā)動機動力性能衡量的一個重要指標就是轉(zhuǎn)矩，可采用圖表形式進行反映。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機有效功率或完成的單位時間內(nèi)工作次數(shù)具有一定關(guān)系，也就是隨著轉(zhuǎn)速不同，發(fā)動機有效功率產(chǎn)生相應變化。由駕駛員采用通油門踏板對汽車發(fā)動機節(jié)氣門進行控制，使發(fā)動機改變進氣量，進而對發(fā)動機運轉(zhuǎn)進行控制。

2.2 創(chuàng)建發(fā)動機控制控件

現(xiàn)代汽車噴油系統(tǒng)工作中，噴油脈寬是一個重要指標，主要是指每次發(fā)動機ECU控制噴油系統(tǒng)的持續(xù)噴油時間。

正常運行的發(fā)動機，在各種影響因素中發(fā)火時刻是發(fā)動機工作的一個重要環(huán)節(jié)。點火提前角主要是指發(fā)動機由點火時刻開始，缸內(nèi)活塞向壓縮上止點運行的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的曲軸角度。

3 編寫測控平臺后面板程序

發(fā)動機測控虛擬儀器基于LabVIEW創(chuàng)建，常規(guī)串口控制結(jié)構(gòu)應采用VISA串口配置及寫入、VISA讀取及關(guān)閉4個串口函數(shù)，將其根據(jù)正常邏輯順序排列后，將其它功能元素加入后使目標任務實現(xiàn)。其中，最重要和關(guān)鍵的就是串口配置，主要是因串口配置成功方可正確通訊。

編寫整體程序應對VISA串口配置元素綜合考慮，以前面板操作界面設計為基礎，VISA資源名稱、數(shù)據(jù)比特、波特率及停止位四項控件應連接該元素。繼續(xù)連接VISA寫入函數(shù)，上述介紹本程序是對點火提前角變化和噴油脈寬控制，對發(fā)動機其它參數(shù)隨其變化進行記錄。因此，寫入部分應將噴油脈寬和點火提前角連接寫入函數(shù)，應注意將數(shù)值至十進制數(shù)字符串轉(zhuǎn)換過程添加到接入中，實現(xiàn)數(shù)值向十進制字符串的轉(zhuǎn)化功能，避免寫入失敗。此外，還應對數(shù)值寬度添加。完成寫入環(huán)節(jié)后繼續(xù)連接VISA讀取函數(shù)，如操作界面描述，應與排氣溫度、噴油次數(shù)、扭矩、油耗、提前角、轉(zhuǎn)速、點火次數(shù)等元素連接。連接上述函數(shù)完成后，可到達關(guān)閉VISA階段，應將VISA資源名稱和錯誤輸出兩條線從整體框中接出到該控件左側(cè)，另將錯誤輸出的線從右側(cè)接出連接error。最后對整體程序結(jié)構(gòu)進行介紹，建立與大while循環(huán)內(nèi)的所有過程，其控制整體程序的實現(xiàn)有打開串口和停止兩大控件，在主程序框內(nèi)存在條件結(jié)構(gòu)框，程序運行應使輸入輸出數(shù)據(jù)正確得到重要保證，若存在錯誤，系統(tǒng)對其判斷為假，將運行程序停止，在主要結(jié)構(gòu)框完成后，將while循環(huán)加入在條件框內(nèi)，使stop按鈕未按下時程序?qū)崿F(xiàn)一直運行狀態(tài)。

編寫數(shù)據(jù)記錄程序的過程中，在良好測控平臺中，數(shù)據(jù)記錄是一個不可替代的重要元素，為使該功能得以實現(xiàn)，應嚴格按照以下步驟進行操作：對格式化日期時間字符串控件進行創(chuàng)建，左側(cè)輸入符號表明時間格式及縮寫應顯示的具體信息，再將其與連接字符串部位進行連接，在字符串內(nèi)連接可加入的實驗名稱，并對如.txt等文件類型進行創(chuàng)建，再將連接字符串控件與創(chuàng)建路徑部分相連接，最后連接這兩部分及寫入文本文件。

編寫錯誤檢驗程序過程中，錯誤檢驗流程應加到軟件最后部分，該流程應在VISA寫入前添加，主要原理是對源自下位機的數(shù)據(jù)前兩位與最后兩位與理論值進行比較，其結(jié)果是否相等，以及下位機中間的字符求和與理論值是否相等，將與門邏輯門添加到中間用于對校驗功能的實現(xiàn)。

4 總結(jié)

綜上所述，本研究設計了發(fā)動機測控平臺操作界面，初步探討了發(fā)動機測控平臺中創(chuàng)建編寫后面板上位機程序的主要過程，詳細介紹了基本原理和步驟，遵循正常邏輯順序闡述了具體內(nèi)容，可根據(jù)相關(guān)描述創(chuàng)建比較合理的一個程序。

參考文獻：

[1]余卓平，馮源，熊璐.分布式驅(qū)動電動汽車動力學控制發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].機械工程學報，2013，49（08）：105-114.

[2]馬高峰，李剛，韓海蘭.基于CarSim的四輪輪轂電機電動汽車建模方法研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2018.11.

[3]楊向忠，安錦文，崔文革.快速控制原型仿真技術(shù)應用[J].航天控制，2018.6.

[4]王廣瑋，趙津，張向南等.DSPACE快速控制原型技術(shù)在無刷直流電動機控制中的應用[J].現(xiàn)代制造工程，2017.9.

[5]田韶鵬，闕同亮.基于模型設計的電動車整車控制器開發(fā)研究[J].自動化與儀表，2017.16.

作者簡介：李秀斌（1982-），男，遼寧莊河人，碩士，研究方向：自動控制。