一种汽车发动机的工作特性测试系统的制作方法

本实用新型属于车辆工程技术领域，尤其涉及一种汽车发动机的工作特性测试系统。

背景技术：

对汽车发动机的工作特性进行研究，是车辆工程领域进行学习、设计、开发的一个重要环节。通常研究学习时，需要针对已有的汽车发动机实物进行研究，在汽车发动机工作现场对实物进行数据采集和分析。这种研究方式过程繁琐，效率低，且完成的周期也非常长，还需耗费大量的人力和资金。

现阶段也有使用仿真模拟技术对汽车发动机特性进行研究的，但模拟可选择的参数范围较窄，不能够适应各种发动机参数测试分析的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种汽车发动机的工作特性测试系统，解决了现有技术中存在的对发动机实物进行研究效率低、周期长且需大量资金及现有汽车发动机模拟仿真技术参数选择范围窄的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种汽车发动机的工作特性测试系统，包括CPU处理器、数据采集卡和半物理仿真单元；所述半物理仿真单元表征实体发动机；所述CPU处理器的油门信号输出端、负载信号输出端分别与所述数据采集卡的油门信号输入端、负载信号输入端连接，所述数据采集卡的油门信号输出端、负载信号输出端分别和所述半物理仿真单元对应的油门信号输入端、负载信号输入端连接，所述半物理仿真单元的转速信号输出端与所述数据采集卡的转速信号输入端连接，所述 数据采集卡的转速信号输出端与CPU处理器的转速信号输入端连接。

优选地，所述半物理仿真单元包含：定时芯片、排插、电阻、电位器、第一电容和第二电容；所述排插的第一插孔分别连接有所述定时芯片的复位管脚、电源管脚；所述排插的第二插孔连接有所述电阻的一端，所述电阻的另一端和所述电位器的一端连接；所述电位器的动触点和所述定时芯片的放电管脚连接，所述电位器的另一端分别连接有所述定时芯片的高触发管脚、低触发管脚和所述第一电容的一端；所述第一电容的另一端分别和所述定时芯片的接地管脚、所述排插的接地端、所述第二电容的一端连接；所述第二电容的另一端和所述定时芯片的控制管脚连接；所述排插的第三插孔连接有所述定时芯片的输出管脚；所述排插的第一插孔、第二插孔、第三插孔还分别与所述数据采集卡的负载信号输出端、油门信号输出端、转速信号输入端对应连接。

优选地，所述定时芯片采用NE555定时芯片。

优选地，所述数据采集卡采用NI USB6009采集卡。

本实用新型的有益效果是：通过CPU处理器、数据采集卡及定时芯片构成的汽车发动机的工作特性测试系统，可在CPU处理器内通过软件设置不同的油门、负载信号值，能轻松容易地对不同型号的汽车发动机工作状态进行模拟，同时完成数据的采集、验证、测试和分析。解决了现有技术中存在的对发动机实物进行研究效率低、周期长且需大量资金及现有汽车发动机模拟仿真技术参数选择范围窄的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型的一种汽车发动机的工作特性测试系统的结构框图；

图2是图1的半物理仿真单元的电路图。

图中，1、CPU处理器；2、数据采集卡；3、半物理仿真单元；4、定时芯片；5、排插；6、电阻；7、电位器；8、第一电容；9、第二电容。

具体实施方式

参照图1，本实用新型的一种汽车发动机的工作特性测试系统，包括CPU处理器1、数据采集卡2和表征实体发动机的半物理仿真单元3；油门信号输出端、负载信号输出端分别与所述数据采集卡2的油门信号输入端、负载信号输入端连接，数据采集卡2的油门信号输出端、负载信号输出端分别和半物理仿真单元3的对应的油门信号输入端、负载信号输入端连接，半物理仿真单元3的信号输出端与数据采集卡2的转速信号输入端连接，数据采集卡2的转速信号输出端与CPU处理器1的转速信号输入端连接。

参照图2，半物理仿真单元3包含：定时芯片4、排插5、电阻6、电位器7、第一电容8和第二电容9；排插5的第一插孔S1分别连接有数据采集卡2的负载信号输出端和定时芯片4的复位管脚R端、电源管脚VCC端；排插5的第二插孔S2连接有电阻6的一端，电阻6的另一端和电位器7的一端连接，电位器7的动触点和定时芯片4的放电管脚DE端连接，电位器7的另一端分别连接有定时芯片4的高触发管脚THR端、低触发管脚TRIG端和第一电容8的一端；第一电容8的另一端分别和定时芯片4的接地管脚GND端、排插5的第四插孔S4(即接地端)和第二电容9的一端连接；第二电容9的另一端和定时芯片4的控制管脚CVoL端连接；排插5的第三插孔S3连接有定时芯片4的输出管脚Q端。排插5的第一插孔、第二插孔、第三插孔还分别与所述数据采集卡2的负载信号输出端、油门信号输出端、转速信号输入端对应连接。

其中，数据采集卡2采用NI USB6009采集卡，该采集卡具有8路模拟输入通道，14位分辨率，12条数字I/O线，2路模拟输出通道，1个计数器。在LabVIEW 软件驱动下，能够高速完成数据的采集。

定时芯片4采用NE555定时芯片，NE555定时芯片操作电源范围大，输出供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载，且计时精确度高、温度稳定度佳，价格便宜。

电位器7用来调整输出频率，电阻6起限流作用。

测试时，测试员先通过CPU处理器1中的LabVIEW软件设定一个油门信号值和一个负载信号值。然后利用LabVIEW软件的DAQ助手驱动数据采集卡2，将设定的油门信号值、负载信号值分别通过数据采集卡2输入半物理仿真单元3中的定时芯片4，定时芯片4的输出管脚Q端输出一组代表发动机的转速的频率给数据采集卡2，数据采集卡2再将代表转速的频率传给CPU处理器1，CPU处理器1通过LabVIEW软件生成负载、油门及转速的特性曲线。

当输出的油门信号值不变时，负载信号从数据采集卡2输出后，被加载在定时芯片4的复位管脚R端和电源管脚VCC端，影响定时芯片4的输出状态；负载值越大，从定时芯片4的输出管脚Q端输出的代表发动机转速的脉冲频率越低，则表示发动机的转速越慢；负载值越小，从定时芯片4的输出管脚输出的脉冲频率越高，则发动机的转速越高。

油门信号从数据采集卡2输出后，经过电阻6和电位器7，分别和定时芯片4的高触发管脚THR端、低触发管脚TRIG端及第一电容8连接；从而影响第一电容8的充电时间；输入的油门信号值越大，定时芯片4输出的代表发动机转速的脉冲频率越高，则发动机的转速越高；输入的油门信号值越小，定时芯片4输出的脉冲频率越低，发动机的转速越低。

根据本实用新型的汽车发动机的工作特性测试系统生成的负载、油门及转速的特性曲线，由公式：

$P_e=\frac{M_e\×n}{9550},$

$g_e=\frac{G_T}{P_e}\×{10}^3,$

可计算出发动机有效功率值P_e和燃油消耗率为g_e，其中，M_e为发动机负载信号值、G_T为油门信号值、n为转速信号值。

本实用新型通过由CPU处理器1、数据采集卡2及定时芯片4构成的汽车发动机工作特性测试系统，可在CPU处理器1内通过LabVIEW软件设置不同的油门、负载信号值，能轻松容易地对不同型号的汽车发动机工作状态进行模拟，同时完成数据的采集、验证、测试和分析。解决了现有技术中存在的对发动机实物进行研究效率低、周期长且需大量资金及现有汽车发动机模拟仿真技术参数选择范围窄的问题。且方法新颖，实施条件简单，实用性强，具有很强的可操作性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。