发动机数据采集系统研究
发动机数据采集系统研究Research of Engine Data AcquisitionSystem【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】In this article ,the concept of Engine Data Acquisition System and its hardware is indroduced.【Keywords】Engine Data Acquisition System,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，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。
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，可以在高压、易燃易爆的环境中测量压力、流量、液位等。
它灵敏度高、体积小，可插入狭小的空间内进行测量。
由于压电式压力传感器的测量精度较高，技术较成熟，故本文中采用的是压电式压力传感器。
电荷放大器电荷放大器的作用一方面将来自传感器发来的低电平信号放大到A/D转换器所要求的信号电平，另一方面在放大有用信号的同时，抑制掉有害的干扰信号。
在内燃机的数据采集过程中，正确地采集数据并不是轻而易举的事情。
因为信号传输过程本身是比较复杂的，来自传感器的信号一般都是比较微弱的低电平信号，而且信号所处的环境往往是比较恶劣的，干扰和噪声很大。
放大器的作用除了将微弱的信号进行放大，增强功率外，还要能够抑制干扰和降低噪声并满足数据脉冲反应时间的需要，使得所采集的数据信号有足够大的电平，而且及时和不失真。
否则，由被检测对象发出来的微弱信号微伏级或更小)不能适应一般A/D 转换器对输入信号高达几伏的要求，而且被测对象和测量装置(如放大器)之间往往相距较远，不可避免地会有干扰信号，在干扰严重区，装置甚至不能工作。
本文中使用与压力传感器相配套的电荷放大器。
曲轴转角传感器的选用曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。
曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。
磁脉冲式传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入ECU。
光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带缝隙和光孔的信号盘组成。
信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号。
霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。
它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。
发动机瞬时缸压采集中，一般均以曲轴转角而不是时间为基准，因为内燃机的转速波动较为严重，即使在工况稳定运转时，角加速度在曲轴旋转的过程中并不为零，从而使得发动机在转过相同的角度所用的时间并不相同，简单的以时间作为变量进行瞬态数据的采集，不能准确反映曲轴旋转到某一位置时发动机的状态。
因此精确的感应曲轴转角的位置并加以测量，对发动机的瞬态测试是很重要的。
角标信号通过与发动机曲轴固定在一起的光电编码器获得。
这种编码器也称为角标信号发生器(角标仪)，它由红外线发送器、接收器和码盘组成。
如图1-2所示。
图1-2 光电式曲轴转角发生器原理示意图A∕D数据采集板的选用高速的数据采集卡是缸压采集硬件系统中的关键部件。
它决定了采集系统的最高采样频率、A/D转换精度以及采样通道数等。
通常，数据采集卡的精度取决于它的线性度、温度误差和数字分辨率。
线性度和温度误差在12bit位)。
数字分辨率取决于测量范围。
测量范围的选取以充分利用A/D采集卡的满量程为准。
考虑到缸压测量中其他部分的误差，选用12位或14位的模数转换器是比较合理的。
如果使用12位的模数转换器，一个100bar信号的最大误差为48 mbar，相当于满量程的0. 05%。
同时，数据采集卡的A/D采集频率必须满足发动机最高转速下的转角分辨率，既要求数据采集卡的采样频率大于(发动机转速**360/转角分辨率)，式中(采样频率单位:Hz;转角分辨率单位:CA;发动机转速单位:r/s) 。
PC工2006卡是一种基于PCI总线的数据采集卡，可直接插在工BM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。
PC工2006板上装有14Bit 分辨率的A/D转换器和12位D/A转换器。
为用户提供了16双/32单的模拟输入通道和2路模拟输出通道。
输入信号幅度可以经程控增益仪表放大器调到合适的范围，保证最佳转换精度。
程控增益可选择1, 2, 4, 8倍，A/D转换器输入信号范围:士5V，士10V, 0-5V, 0-2.5V量程。
总结本文介绍了发动机数据采集系统(以采用微型计算机数据采集系统为例)的结构和持点。
重点分析了本系统的主要组成部件如压力传感器、A/D数据采集卡、曲轴转角发生器、信号放大器等的结构、功能及其选用标准。
参考文献：[1]严兆大.内燃机测试技术[M].浙江:浙江大学出版社，1999: 23-29.[2〕杨妙梁.汽车发动机与环境保护〔M].北京:中国物质出版社，2001:10-15. [3]蒋德明.内燃机原理「M].北京:机械工业出版社，1992:13-17.[4〕黎苏，黎晓鹰等.汽车发动机动态过程及其控制〔M].北京:人民交通出版社，2001:3-10.[5]张立梅等.功能内燃机分析仪的研究开发[J}.25一29.[6〕范荫等.发动机测试分析系统的研究与开发「J}.16一21.内燃机学报.1991 (9 )内燃机工程.1993 (14 )。
基于CCP 和AK 协议的ECU 数据采集系统在AVLpuma 台架上的试验研究
2.2 CCP 协议 CCP 协 议 [1]（CAN Calibration
Protocol）即 CAN 标定协议属于 CAN 通信
的应用层协议，采用主从通信的方式，该协
22 AUTO TIME
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
连接 获得 DAQ 大小
表2 协议的框架——命令行
设置 DAQ 列表
写 DAQ 列表 N
DAQ 列表是否写完 得到 S 状态（可选） 设置 S 状态（可选）
开始 / 停止采信 结束
位
1
2
功能
<STX>
/
表3 协议的框架——响应行
位
1
2
功能
<STX>
/
3...6 功能代码 Sxxx... Exxx... Axxx...
3.2.5 脚本 在脚本中，可以定义各种通用子例程 / 函数。借助这些不同的功能来控制测量装置。 脚本可以通过序列或任何其他脚本调用，这 些脚本可以支持复杂的驱动程序功能，也可 以帮助集成其他设备，通过 vbscript 的强大 功能，也可以提供数学计算、复杂验证或算法。 3.2.6 序列 序列是 CDH 设计的核心部分，它是设备 驱动程序执行的主体。 序 列 也 是 由 名 称 定 义， 序 列 由 CDP 或 PUMA 触发，由起始块、循环块和结束块组 成，所有块都是可选的。起始块包含块条目 命令列表，这些命令可以是报文、硬编码函数、 脚本子例程 / 函数或条件。开始块在开始时 执行一次，循环块还包括报文、硬编码函数、 脚本子程序 / 函数或条件，它是以定义的频 率循环执行，并在定义的结束条件变为真时 结束，结束块是在完成 OK 和完成 NotOK 时 执行的序列。 3.2.7 全局条件 全局条件适用于所有脚本和序列，无论 什么时候定义，都会执行所有脚本和序列， 由于性能原因，全局条件仅适用于输出通道。 4 联合调试 数 据 采 集 系 统 通 过 本 文 的 AK 协 议 与 AVLpuma 台架相连，将 ECU 中的参数变量 通过采集系统采集后传输到台架中并随着台 架上的测量参数一起被记录下来。图 3 为联 合调试现场图。
基于MC9S12DG128的发动机仪表数据采集系统
ＭＳ Ａ ２模 块 则 是 ＭＳ ＡＮ 在 Ｍห้องสมุดไป่ตู้ ＨＣ ２ 系 列 ｃ Ｎ１ Ｃ ８ １
ＭＣ 上 的具 体 体现 。它遵循 ｃ Ｕ ＡＮ２ ０Ａ／ ． Ｂ协议 ，集
成 了除收发 器 外 Ｃ ＡＮ 总 线控 制器 的所 有 功能 。此 外 它 还采用 先进 的缓 冲器 布置 改善 了实 时性能 ，简化 了 应 用软件 的设 计 。 Ｎ 报 文发 送 时 ， Ｐ 将数 据送 入 ＣＡ Ｃ Ｕ 发送 缓 冲区 ，然后 通过设 置 寄存器 发 出命 令 ；数据组 装 成报文 后通 过发 送 引擎送 到 ＴＸ ＡＮ，再 经过 外部 Ｃ 收发 器送 到总线 。报 文接 收 时 ，收发 引擎通 过外 部 收 发器将 总线 上 的数据 位流 引入 Ｒ Ｃ Ｘ ＡＮ， 过解码 、 经 错
Ｍ６ ＨＣ ２系列 ｌ ８ １ ６位单 片机 中的一种 ，其 内部结 构 主 要 由单 片机 基本 部分 和 Ｃ ＡＮ 功 能模 块部 分 组成 。基
本 结 构 包 括 ： 中 央 处 理 器 单 元 ＨＣ １ （ Ｐ 、 ２个 异 Ｓ ２ Ｃ Ｕ）
的发动 机数据 采集 系统 ，其 主要 包括 两个部 分 ：① 由 笔 记本 电脑 构成 的上位 机 ， 通过软 件编 写显示 界 面 ， 提
采集 电路 ，用 于实 现对 发动机 数据 的实 时采集 ，并利 用 高速 的 Ｃ ＡＮ 总 线协 议 来实 现 与上 位机 的 实 时数据
传送 。 ２ 系 统 总体 方 案 设 计
以及 ４ ９个 独立 数 字ＩＯ 口（ 中 ２ ／ 其 ０个 具 有外 部 中断
及 唤 醒 功 能 ） 在 片 内 还 拥 有 １ ８ｋ 。 ２ Ｂ的 Ｆ ａｈ Ｒ ｌｓ ＯＭ ，
发动机数据采集系统
汽车发动机转速信号采集系统
一．传感器
目前发动机转速采集按传感器类型主要分电磁感应式、霍尔效应式和光电式3种。
其中霍尔效应转速传感器是利用霍尔效应原理制成的。
其输出的信号是矩形脉冲信号,很适合于数字控制系统,抗干扰能力强,而且输出电压信号稳定,只要存在磁场,霍尔元件总是产生相同的电压,其大小与转速无关,即使是在发动机起动的低转速状态下,仍能够获得较高的检测精度。
开关式霍尔元件，遮磁转子位于曲轴上，当转子位于永磁体与霍尔元件之间时，无磁通量穿过霍尔元件，则不产生霍尔电势。
反之，则在电路中产生一个霍尔电势脉冲。
二．信号处理电路
考虑到霍尔元件的实际输出信号特征，信号处理电路共分为三部分组成。
1.集成运放差分放大器
放大来自霍尔元件的微弱信号，同时可抑制霍尔元件的零点漂移，以提高测量精度。
2.二阶有源低通滤波器
信号放大后，经过低通滤波器滤去电路自身高频噪音。
二阶有源低通滤波器相对于一阶滤波器，衰减快，易调节。
3.施密特触发器
霍尔元件输出的是类似正弦波的电压信号，其幅值变化不定，属于模拟信号。
要用单片机或者ECU处理的话，需要由施密特触发器将其转换为对应电平的方波。
信号处理电路整体如下
三．后续处理
其后可将测量电路接入单片机或ECU，按时钟频率计数，计算发
动机转速。
整车低温冷起动数据采集系统的研究
• 99•开发了一种在实验室大型步入式高低温湿热试验箱内，对暴露于低温环境条件下（-40℃）的整车进行低温冷启动的通用型试验数据采集系统。
不用通过电脑连接整车OBD接口进行ECU的数据读取，而是通过采集发动机运行时的振动加速度信号，测量发动机转速，自动计算拖动时间，同时，布置温度传感器、电压传感器和电流传感器采集温度、电瓶电压、启动电流等数据，并上传给上位计算机绘制出各参数的运行曲线，实现携带的便携性、安装的方便性、使用的通用性。
该系统测量的转速、电流、电压等参数都经过计量校准，满足GB/T 12535-2007《汽车起动性能试验方法》整车低温冷启动的要求和GJB150.4A-2009《军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验》低温环境条件（-40℃）要求，同时，也兼顾单体柴油发电机的低温冷启动测试，并彻底解决了在无法获得整车ECU接口权限下低温冷启动试验的数据采集。
低温几乎对所有的机体材料都产生影响，GJB150.4A-2009《军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验》中对于暴露于低温环境的装备，由于低温会改变组成材料的物理特性，因此可能会对其工作性能造成暂时或永久性的损害。
所以，只要整车暴露于低于标准大气条件的温度下，特别是军用整车在进行各型试验时，低温工作的试验温度低至-40℃，必须进行低温冷启动试验，采集冷启动试验时的各项参数，用以评价整车在低温环境下的适应性。
在整车低温冷启动试验时，启动的操作过程可能只有短短的几秒钟，而在这几秒钟需要同时记录下多个参数，目前针对低温冷启动的数据采集主要有如下三种方案：（1）第一种方案是通过电脑连接车辆OBD接口，读取ECU中的数据，通过软件可以转换成各参试的运行曲线，但行车ECU没有经过计量校准，采集的数据无法进行溯源，同时，除非每次试验都有整车厂家携带专用设备现场支持，否则无法获得行车ECU读取权限，以及读取软件，其通用性和溯源性得不到保证；（2）第二种方案是使用秒表人工记录从起动机啮合至发动机稳定运转所用的时间（实际在大型步入式高低温湿热试验箱内因环境噪音影响，一般采用从扭动钥匙开始计时，到钥匙复位截止），虽然秒表经过计量校准可以溯源，但是人工掐秒表误差太大、测得的数据准确度不高，也无法绘制运行曲线，可用性不强；（3）第三种方案只针对单体的柴油机，虽然可以测量电压、电流、温度和发动机转速，但此系统没有自动计算启动时间的功能，只是单纯的采集数据，无法满足军用整车冷启动（整车低温冷启动需要采集设备耐低温和高温，并且其传感器安装也与单体柴油机不一样，整车安装更加困难）的要求，功能单一，使用范围有限。
汽车发动机装配线数据采集追溯系统的架构设计
Ａ级 ： 安 全等 级 ， 即会导致 生命 危险 的级别 。
Ｂ级 ： 质量 等 级 ， 即有 可 能影 响 汽车 的使 用 和
功能 。
却水 、 防冻 液泄漏 ， 重则 导致冷 却系统 工作 不 良 ， 发
动机 散热不 畅 。
Ｃ级 ： 客 户定 义 等 级 ， 即会 对汽 车局 部 产 生 影 响， 但 是不会 影 响汽车 的正常使 用 。
对上述 的螺 栓 拧 紧数 据 、 关 键 零 部 件 条 码 信 息、 密封测 试数据 与发 动机号 、 工位 号 、 零件 名称 进 行捆 绑 ， 再 加上 时间标 签 ， 组 成完整 的数据 流 ， 对 发
当螺 栓 在拧 紧完成 后 如果 没 有达 到 需要 的扭
矩 和 角度 时 ， 汽 车运行 过程 中不断 的载荷 变化将 可 能导致 螺栓松 动 或脱落 ， 进而 可能危 急生命 。因此
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月 第４ ２卷 第 １ ０期
机械设计与制造工程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
０ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３ Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． １ ０
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ６— ２ ７
系统硬 件结构 如 图 １所示 。 ａ ． 螺栓 拧紧数 据采集 。
为 了保证 发动 机装 配 的合 格率 ， 关 键工 位都 配
备 了高精度 电动螺 栓拧 紧机 ， 通过 内置 的螺栓拧 紧
作者简介 ： 叶水珍 （ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 湖南双峰人， 上海大众汽车有限公 司工程师 ， 硕士 ， 主要研究方 向为汽车生产工艺、 设备管理 。
航空发动机试验数据管理系统设计
航空发动机试验数据管理系统设计一、引言二、系统需求分析1.数据采集：系统需要能够实时采集发动机试验数据，并将数据存储在数据库中。
2.数据存储：系统需要能够对采集到的数据进行分组存储，以便后续的数据分析和检索。
3.数据查询：系统需要提供多种查询功能，包括按照时间、试验类型、试验参数等条件进行查询。
4.数据分析：系统需要提供数据分析功能，包括数据曲线绘制、趋势分析、异常检测等功能。
5. 数据导出：系统需要支持将数据导出为Excel等常见格式，以方便用户进行进一步的分析。
三、系统设计1.数据采集系统通过与发动机试验设备进行接口通信，实时获取发动机试验数据。
采集到的数据以采样频率进行存储，每个数据点包含时间戳和相应的试验参数值。
2.数据存储系统使用关系型数据库来存储采集到的数据。
数据库中的表结构包括试验编号、试验时间、试验类型、试验参数等字段。
同时，系统还需要设计试验设备管理表和用户管理表，用于管理试验设备信息和用户权限。
3.数据查询系统提供了多种查询功能，用户可以根据试验时间、试验类型、试验参数等条件进行查询。
系统通过SQL查询语言来实现数据的高效检索。
4.数据分析系统提供数据分析功能，包括数据曲线绘制、趋势分析、异常检测等功能。
用户可以选择不同的试验参数进行分析，并将结果图表化展示。
系统通过调用数据分析算法实现这些功能。
5.数据导出系统支持将查询到的数据导出为Excel等常见格式。
用户可以选择导出的试验参数和时间范围，并将导出的数据用于进一步的分析。
四、系统实施和应用系统的实施需要开发人员进行程序编写，并确保系统的稳定性和可靠性。
系统可以部署在本地服务器或云服务器上，用户可以通过浏览器或客户端进行访问。
该系统可以广泛应用于航空发动机试验数据管理领域。
试验工程师可以通过系统对试验数据进行管理和分析，在发动机设计和性能优化中发挥重要作用。
同时，该系统还可以用于故障排除和质量控制等方面。
五、总结航空发动机试验数据管理系统的设计与实施对于提高发动机研发效率和质量具有重要意义。
利用数据采集系统研究斯特林发动机热效率
低 温 工 程
ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳ
Ｎｏ２ ２０２０ Ｓｕｍ Ｎｏ２３４
利用数据采集系统研究斯特林发动机热效率
秦 哲 １ 杨 广 武 ２ 张 艳 峰 １ 王 亚 如 １
（１ 中国民航大学中欧航空工程师学院 天津 ３００３００ （２ 天津中德应用技术大学基础实验实训中心 天津 ３００３５０）
摘 要 ：利 用 位 移 和 压 强 传 感 器 以 及 数 据 采 集 处 理 系 统 ，获 取 斯 特 林 发 动 机 在 实 际 工 作 过 程 中 压 强、体积以及温度等实时数据信息，绘制循环过程的压强体积图，并由数据处理软件 得出斯特 林发动 机 每 次 循 环 对 外 做 功 的 数 值 ，对 斯 特 林 发 动 机 实 际 工 作 过 程 的 热 效 率 进 行 了 研 究 。 结 果 表 明 ，实 际 循 环过程中的压强体积图，并不 像 理 想 斯 特 林 发 动 机 工 作 过 程 是 两 条 等 温 线 和 两 条 等 体 线 的 简 单 组 合 ，而 是 一 条 过 度 比 较 平 滑 的 封 闭 曲 线 。 通 过 实 验 发 现 ，斯 特 林 发 动 机 在 有 负 载 情 况 下 循 环 周 期 小 于 空载情况下的循环周期，有负载时 每 个 循 环 周 期 内 系 统 对 外 做 功 相 比 空 载 提 高 １７．６％，热 效 率 比 空 载情况提高 ４．３％。
ＱｉｎＺｈｅ１ ＹａｎｇＧｕａｎｇｗｕ２ ＺｈａｎｇＹａｎｆｅｎｇ１ ＷａｎｇＹａｒｕ１
（１ＳｉｎｏＥｕｒｏｐｅａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｖｉａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｔＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＴｉａｎｊｉｎＳｉｎｏＧｅｒｍａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３５０，Ｃｈｉｎａ）
电喷发动机油耗测量仪数据采集系统的设计
ｖ ｎ ｅ ｔｗｉｈ ｕ ｕ １ｔ ｂ ｅ ｖ １ Ｔｈ ｔｒｃ ｌ ｉｅ ｔ ｅａ ｃ ｅ ｉｎ ｔ ｏ ｔｆ ｅ ｕ ｅ ｒｍｏ ａ． ｅ ｍｅ ｅ ｏｕｄ ｇｖ ｈ ｃ ｕｍｕａ ｅ ｎ ｎｓａ ｔ（ ｅ ｏ ｒ ｕ ｌｔ ｄ ａ ｄ ｉ ｔ ｎ ｐ ｒ ｈ ｕ ）ｆ — ｅ ｏｎ ｕ ｔｏ ｏ ｌｃｉ ｇ，ｃ ｌ ｒ ｔｎ ｎ ａ ｃ ｌｔｏ ｈ ｉ ｓ ｐｐ ｙ ｉ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｆｏ ｅ ｇｎｅｃ ｎ ｌｃ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｂｙ ｃ ｌ ｔｎ ｅ ａ ｉ ａ ｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｔ ｅｏ ｌ ｕ ｌ ｎｆ ｒ ｔｏ ｒ ｍ ｎ ｉ ｏ — ｂ
Ｄａ ａ ａ ｑｕ ｓ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｕ ｌｃ ｎ ｕ ｐｔｏ ｅ ｅ ｓ ｕ ｅ ｔ ｃ ｉ ｉｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｆ ｅ ｏ ｓ ｍ ｉ ｎ ｍ ｔｒ ｓ ｄ
ｏ ｎ ｉｅ ｔ ｌｃｒｃｌ ｕ ｌ ｎ ｔ ｎ ｓｓｅ ｎ ｅ ｇｎ ｓｗｉ ｅｅｔｉａ ｅ ｉｊｃｉ ｙｔｍ ｈ ｆ ｅ ｏ
油耗 测量 系统 实 验 中所 需 的参 数 主要 是喷 油 脉 冲宽度 ． 电子控 制 单 元 （ Ｃ 给 予 驱 动 电路 一 Ｅ Ｕ） 系列 的喷 油脉 冲 信 号来 控 制 喷油 器 ， 集 该 信 号 采 并 对 它进 行必 要 的 处 理 后 ， 以最 大 限 度 地 还 原 可 电控 汽油 喷 射 系统 的电 子控 制单 元根 据各 传
ｅｅ ｔｉａ ｆ ｅ ｉｊｃｉｎ （ Ｉ ｙ ｔｍ．Ｔｈｓｉ ｎ ｔｏ ｌ ｎ ｏ ｖ ｎｅ ｔｂ ｔａｓ ｓｅｏ ｕ １ ｌｃｒｃ１ ｕ １ ｎｅｔ ｏ ＥＦ ）ｓ ｓｅ ｉ Ｓ ｏ ｎｙ ｉｃ ｎ ｅ ｉ ｕ ｌｏ ｗａ ｔ ｆｆ ｅ．Ａ ｕ １ ｎ ｆｅ
ｃ ｎ ｕ ｐ ｉ ｎ ｍ ｅ ｅ ｔ ｕ ｕ １ｓ ｎ ｏ ｓｄ ｓｇ ｄ Ｔ ｈ ｎ ｔ ｌａ ｉｎ ｏ ｈ ｅ ｅ Ｓｆ ｓ ｎ ｏ — ｏ ｓ ｍ ｔｏ ｔ ｒ ｗｉｈｏ ｔｆ ｅ ｅ ｓ ｒ ｗａ ｅ ｉｎｅ ． ｅ ｉｓ ａｌ ｔ ｆｔ ｅ ｍ ｔ ｒｉ ａ ｔａ ｄ ｃ ｎ ｏ
航空发动机数据采集与监控系统设计
航空发动机数据采集与监控系统设计李宝安;邓大伟;张帆【摘要】根据航空发动机主要技术参数检测和试车需求，构建了以DSP采集板为核心的现场采集单元，并开发了相应的数据采集软件。
采用现场RS422串口转网络的通信方式，完成了现场采集单元与上位计算机的数据传输。
在上位机利用Visual Basic 6.0设计并实现了发动机地面试车的监控系统的界面及发动机地面试车的其它功能要求。
最终实现了数据采集系统的总体规划以及状态监控系统的设计与实现。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)016【总页数】5页(P38-42)【关键词】航空发动机;DSP;数据采集;监控系统【作者】李宝安;邓大伟;张帆【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191【正文语种】中文【中图分类】V241.70 引言航空发动机数据采集在航空工业中占据重要地位，是航空发动机试验研究中极重要的技术工作，贯穿于整个试验研究全过程。
发动机试验依靠数据采集获得精确可靠的试车数据，用来判断和识别发动机是否工作正常，如果没有先进的数据采集技术，想独立发展和建立现代化航空工业是难以想象的。
随着现代航空技术的不断发展，军民用飞机型号和数量越来越多，亟需功能完善、性能可靠、维护使用方便的航空发动机数据采集系统[1]。
航空发动机数据采集与监控硬件系统的任务是要完成试车过程中各个工作参数的测量，并对测量的数据进行监控。
这个过程要完成各个工作参数从原始非电信号到工程值的转换[2]，需要经过以下三个步骤：1）由传感器把原始测量信号转化为易于传输和转换的模拟信号或频率信号；2）数据采集设备把传感器的输出信号转换为计算机可以识别的数字信号；3）计算机通过软件来对这些数字信号进行处理，以得到原始测量信号的工程值大小。
LPG 发动机微机控制点火与数据采集系统的研究
曲轴转角信号
图 １ 点 火 系 电控 原 理 图
１１ ．． 点 火基 准 １
点火基准的设置在上止点 ７ 。 ０。为 了提高点 火控制精度 ，本微机控制点火系的点火基准的确
定采取曲轴位置传感器 （ Ｇ信号 ） 与曲轴转角传感 器 （ ｅ 信 号配合 ， Ｎ） 在发 动机 曲轴上 安装 了两 个 Ｈ Ｌ０ 型霍尔式传感器 。其 中一个提供曲轴的 Ｚ２ １ 位 置信号 （ 了方便 ， 为 称为 曲轴位 置传 感器 ） 另 ， 个提供曲轴转角信号（ 为了方便 ， 称为曲轴转角 传感器 ） 发动机工作时 ， Ｃ 。 Ｅ Ｕ主控芯片只要把 Ｇ
点火系下位机软件采用 Ｍ Ｓ ５ 汇编语言编 Ｃ一 １ 制， 主要包括系统监控模块 、 曲轴位置采样模块 、 曲轴转角采样模块 、 点火控制模块 、 节气门位置采 样模块和串口通信管理模块。
１ ． 点 火控 制模 块 ．１ ２
供 电， 使得 系统工作电源稳定 、 可靠 ， 而且价格便
开环控制 ，通过查表找到适合 当前工况的点火提 前角和导通角 ，迅速控制发动机的点火。并实时 向上位机即监控计算机发送发动机工况数据及 电 控单元参数 ，通过上位机可以改变相关 的电控参 数。 另外 ， 整个系统供电采用 Ｐ Ｃ机标准开关 电源
图 ２ 点 火 控 制 器 电 路 图
１２ 微机 控 制点 火 系统 软件 设计 ．
计 和软件 设 计两 部 分组 成 。
作者简介 ： 黄启锋（ ９ ６ ， ， １７ ～）男 福建连城人 ， 师， 讲 研究方 向： 动 发 机性能 改进及环保。
— —
１ 微机控制点火 系统的电控装置 ． １
４ ． ０—
黄启锋 等 ： Ｐ ＬＧ发动机微机控 制点火与数据采集 系统 的研究