发动机测试系统组成

为减小发动机的排气背压，实验室的排气管直径要大于 发动机排气管直径。废气应排到室外排气坑内进行消声、 防爆及一些废气过滤处理。有些时候为了模拟整车的实际 使用状况，要用节气门等节流装置改变背压。
Page 25
2.2 实验室环境系统
实验室消声与隔声系统
实验室一般只是在实验室墙壁周围装用吸音材料。另 外为降低发动机控制间的噪声，在控制台前面的观察窗 是双层、加厚、高强度的玻璃窗。
Page 13
Page 14
2.1 测试系统 测功机的选配
1. 被测发动机的工况范围应在测功机允许运行的工作范围 内，并处于性能较佳的位置 2. 测功机的响应速度和动态特性应满足被试发动机的要求 3. 在满足性能要求的前提下，应具有良好的性价比
Page 15
2.1 测试系统
测功机、发动机机组安装 1. 台架基础
汽车发动机试验
第二章 发动机台架试验系统
Page 1
发动机试验系统介绍
发动机试验系统主要组成 1. 试验测试系统——对发动机进行加载与测量装置， 包括测功机、燃料供应系统、空气供给系统、冷却 系统、控制系统和数据采集系统。 2. 实验室环境系统——保证发动机在正常环境中运行 ，避免室内外噪声和排放物的污染，包括通风系统 、发动机排气系统、消声与隔声以及隔振系统。
Page 26
结束
谢谢
Page 27
Page 19
2.1 测试系统 数据采集及处理系统 2. 数据采集处理系统的硬件
Page 20
2.1 测试系统
数据采集及处理系统 3. 数据采集处理系统的软件
主控计算机系统软 件主要任务包括传感器 及测试设备的数据采集 和计算，控制外围设备 实现法规规定的试验流 程以及原始数据及计算 结果表格的打印输出。

关键词 ：发动机控制单元 ；参数测试 ；功能测试 ；Ｔ ｓ Ｓ ａ ｄ ａ Ｗｉｄ ｗｓ Ｏ 。 ｅ ｔ ｔ ｎ ；Ｌ ｂ ｎ ｏ ／ Ｖｌ
中图分类号 ：Ｔ ３ Ｍ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—０ （ ０ ０—０ ５—０ ９ １４２１）８ ０８ ４ ０ ３ ０
Ｄｏｉ１ ３ ６ ／ ． ｓ １ ０ －０ ４． ０ ． ８．９ ： ９ ９ Ｊ ｉ ｎ． ０ ９ １ ０． ｓ ３ ２１ ０ １ ０
பைடு நூலகம்
０ 引言
发动 机控 制 单 元Ｅ Ｕ （ ｎ ｉｅＣ ｎｒｌ ｉ Ｃ Ｅ ｇｎ ｏ ｔ ｔ ｏ Ｕｎ ）
是 负 责发 动 机 控 制 功 能 的 电子 控 制 模 块 ，其 主 要
８ ）氧 传感 器 ：漏 电流 、输 入阻抗
９ Ａ ）Ｃ Ｎ总线 ：总线 电压 、箝位 电压 、协议检测 １ ）点 火 信 号 处理 ：点 火 驱 动 器 开 电压 、 回 ０
务ｌ
匐 化
发动机控制单元测试 系统的设计实现
Ｄｅｓｉ ｄ ｒ ｇｎ ａｎ ｅａｌ ａｔｏｎ ｏｆｔ ｔ ｏｒｅｎｇｉ ｉ ｚ ｉ ｅｓ ｅｒｆ ｎｅ ｃｏｎ ｒ ｔ ｏｌｕｎｉ ｔ
陈 实
ＣＨＥＮ Ｓｈ ｉ
（ 重庆大学 通信工程学 院，重庆 ４ ０ ４ ） ０ ０ ４
换精 度检 测 ６ ）爆 震信 号处理
根据 上述 要 求 ，选 用 了Ｐ 一２ ９Ｄ ＸＩ６ ２ ＡＱ，该卡 有４ 模拟 输 出 ，可产 生 测试 要求 的模 拟及 频 率输 路 入 信 号 ；４ 路 数 字Ｃ ８ ＭＯＳＴ Ｌ ／ Ｔ 电平 Ｉ ／ Ｏ控制 输 入接
７ ）Ｈａ 效 应 （ ｌ ｌ 曲轴位 置传 感器 ）输入
传感 器 （ ． — ４７ Ｖ）等 。 ０７ ５ ． ５

FC2000发动机自动测控系统的组成与故障分析处理【摘要】潍柴发动机研究院实验中心柴油机测控系统国产台架采用湘仪动力测试仪器有限公司生产的FC2000发动机自动测控系统，因其价格便宜，操作方便得到广泛的使用，所以熟悉FC2000的结构、了解常见故障，对维修人员尤为重要。

【关键词】FC2000 测控故障（一）前言FC2000发动机自动测控系统在设计过程中采用了国际最流行的单片机技术、现场总线技术和模块化技术，并将国际先进技术在发动机自动测控领域的成功经验与国内的实际情况相结合而精心设计的大型测控系统。

该系统主要用于各种类型的柴油机、汽油机、天然气、液化气发动机性能试验，出厂试验及发动机标定。

（二）FC2000的组成、控制方式的选择和内部电路的调整1）FC2000发动机自动测控系统的主要组成部分FC2010------发动机测控仪FC2020------数据采集模块FC2021------开关量控制模块FC2030------大屏幕显示器FC2110------油门、励磁驱动单元FC2210------油耗仪FC2313------油门执行器，角行程，最大力矩100 N·mFC2420TB--发动机水温（冷却液）调节装置，带补水装置，控制精度±2℃FC2440------发动机柴油温度调节装置，控制精度±1℃FC2490-----发动机中冷空气调节装置，控制精度±2℃工业控制计算机打印机铸铁安装底板与发动机支架图1FC2000系统组成示意图2）FC2010控制仪控制方式的选择针对柴油机的性能开发的试验要求，有6种自动控制模式可供选择，P1/P控制模式为测功机恒电流/油门恒位置，用于自然特性试验；M/n控制模式为测功机恒扭矩/油门恒转速控制，用于低负荷特性试验；M/P控制模式为测功机恒扭矩/油门恒位置，用于调速特性试验，即将柴油机调定在标定工况下稳定运转，使之达到热平衡，卸去全部负荷，使其转速达到最高空载转速，然后逐步增加负荷直至标定工况；n/P控制模式为测功机恒转速/油门恒位置，用于部分特性和使用外特性试验，外特性试验是将柴油机调定在标定工况下稳定运转，使之达到热平衡，然后保持油门处于最大位置不变的情况下逐步降低转速直至怠速（即最大扭矩点）；n/M控制模式为测功机恒转速/油门恒扭矩，测功机控制发动机转速，油门控制发动机扭矩，用于额定负荷特性试验；M-n2控制模式为柴油机推进特性控制。

温度、扭矩、拉压力和转速随时间变化的试车曲
线，并可实现螺旋桨的自动选择（图１）。
——
——
——一＊ｍ力一一一ｔ Ｌ一
———＿｜ｎ＊＊－＊＊卜一
豢 ———一 一ｔ一－一＊卜—＿． 萋 蛊
喜计 锋
弩虮
魁
骗 弹
——一－ｎ一－ｔ－｝＿—．． ■■
——一一ｍ一－电一卜一
图１系统原理框图 ３系统硬件组成 ３．１嵌入式微处理器系统
法。在这么多技术方法中，通过实验发现，通过调 用ＣＯＭ组件容易达到画图及数据处理的设想效
果，其它方法或者是不能脱离ＭＡｌ凡ＡＢ环境，或
者是被ＶＣ调用后绘图功能难以实现。 该发动机测试系统是集测量和数据处理为一
体的智能化系统，用于活塞式小型无人机发动机 性能测试。在发动机试车时，可对被测参数进行 实时采样、记录数据、性能计算，可输出拉压力 与转速的关系曲线、螺旋桨选择、实时跟踪试验 过程中发动机主要性能参数的变化，绘制性能曲 线，自动存盘及打印输出，实现发动机台架试验 的自动测试，具有很好的应用推广前景。 参考文献 【１】马忠梅．ＡＲＭ嵌入式处理器结构与应用基础 ［Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版社，２００２ 【２】丁力军等．无人机发动机综合测试系统的设计与 实现［Ｊ】．计算机测量与控制，２００４（５）：４５２—４５４ 【３】 ＤＡＲ ｃｏｒｐｏｒａ ｔ ｉｏｎ．ＡＡＡ Ｖｅｒｓ ｉｏｎ ２．５ Ｕｓｅｒ’ ｓ
英文刊名： 年，卷(期)：
张翔， 臧小杰， Zhang Xiang， Zang Xiaojie 中国民航大学空中交通管理学院,天津,300300
Ｍｅｄｉａ、Ｃ劬ｐａｃｔ ＦｌａＳｈ及ＮＡＮＤ ＦｌａＳｈ连接。
ＡＴ９ｌＲＭ９２００强大功能为在没有ＰＣ机的情 况下利用ＬＣＤ模块显示画图及数据存贮等功能奠 定了基础，方便了将来系统的升级扩展。

际 需 要 ，选 择 国 产 “ 世 纪 星 ” 组 态 软 件 来 开 发 Ｃ ＡＮ 总 线 系 统 的 监 控 程 序 。 为 了 将 上 位 机 人 机 界 面 程 序 与 下 位 机 数 据 采 集 与 交 换 程 序 有 机 地 结合起 来 ， 我们把 监控程 序分 成两 部分 ， 即 ： 将 服务器 一 客 户机 结 构 应 用 到 Ｃ ＡＮ 总 线 控 制 系 统
的 组态 软 件 设 计 中 ． 实现 以人 机 界 面 程 序 作 为客
具 有 光 电隔 离 的 Ｃ ＡＮ 总 线 接 口 。 Ｓ Ｊ Ａ１ ０ ０ ０ 的 发 送 输 出端 Ｔ Ｘ０ 与 接 收 输 入 端 Ｒｘ０、 Ｒ Ｘ１分 别 经 高速 集 成 光 电耦 合器 ６ Ｎ１ ３ ７隔 离 后 与 Ｃ ＡＮ 总 线 接 口驱 动 芯 片 ８ ２ Ｃ ２ ５ ０的 Ｔ ＸＤ 和 Ｒ ＸＤ 相 连 ，
维普资讯
维普资讯
产 品溅 试与 觚 决 劫
Ｃ Ａ Ｎ 总 线 的 分 布 式 测 控 系 统 是 开 放 式 的 ， 而 不 是封 闭和 专 用 的 【 １ 】 。 这 种 测 试 系 统 将 监 控 功 能
智 能 节 点 。这 里 重 点 分 析 Ｃ ＡＮ 智 能 节 点 的 结 构 组成 。
图 ２ 柴 油 发 动 机 试 车 台 ＣＡＮ 总 线 智 能 节 点 电 路 原 智 能 节 点 中 ，核 心 器 件
总线 控 制 器 ｓ Ｊ Ａ１ ０ ０ ０共 同 组 成 的 智 能 节 点 ． 它 们
的参与 ， 大 大 减 少 了数 据 的 传 输 量 ， 同 时 提 高 了 系统 的 实 时性 和 可 靠 性 。 柴 油 发 动 机 测 试 系 统 的 硬 件 设 计 主 要 涉 及 上位 机 中的 Ｐ Ｃ— Ｃ ＡＮ 适 配 卡 以 及 下 位 机 Ｃ ＡＮ

信号 （ 图 ２ ， Ｃ 根 据单 位 时问 内 收 到 的 Ｎ 见 ）Ｅ Ｕ ｅ信 号确定 发动 机转速 ．
置传 感器 为连续 变 化 的模 拟 信 号 ， 过 数控 电位 器 通 进行 模拟 ．这 些传 感 器信 号 值 的大 小 由 Ｐ Ｃ系列 计 算机 经 串行 接 口下 传 ．发 动 机 Ｅ Ｕ产 生 的 喷 油 及 Ｃ
摘
要 ：随着我 国汽 车产 业迅猛 发展 ， 汽车 Ｅ Ｕ正扮 演越 来越 重要 的 角 色．本 系统 使 用 Ｆｅｓａｅ Ｃ ｒｅｃｌ
ＭＣ Ｓ２ 系列 单 片 机 、 Ａ 数 模 变换 器 以及 数 控 电位 器 等 对 汽 丰 上 常 用 传 感 器 ， 曲 轴 位 置 传 感 ９ １Ｘ Ｄ Ｃ 如
控制 器采 用 Ｆｅｓａ ｒｅｃｌ 司带 协处理 器 Ｘ ａｅ的 ｅ公 ｇｔ ＭＣ Ｓ ２ 系列微 处理器 ， ９ １Ｘ 它拥 有 丰 富 的 ＩＯ接 口 以 ／ 及 Ｓ ＩＳ ＩＩ Ｃ ＼ Ｐ ＼ Ｃ等 总线 控制 器 ， 高 可达 ５ ｚ的 Ｉ 最 ０ＭＨ
总 线 频 率 ， 处 理 器 的 时 钟 可 达 １０ＭＨ ． 协 ０ ｚ
图２ 凸轮 轴 位 置 信 号
曲轴位 置传感 器 是发动 机控 制系 统 中用 于 准确 检测发 动机 的 曲轴 转角 ， 以得 到发 动机 转速 的信 号． 传感器 按其 形式可 分 为 ： 尔 效 应 式 曲轴 位 置 传 感 霍 ２ ３ Ｅ Ｕ输 出的喷油 和点火 信 号 ． Ｃ
ｅ ｌｔ ｔｅ ｒｎｉ ｎ ｉ ｎ ｎ ｆＥ Ｕ ｉ ａｓ ｅ ｔＥＣ ｒｉｇ ｃ ｎ ｉｏ ｓ ｏｌｃ ｉｊｃｉｎ ａ ｄ ｍｕａｅ ｈ ｕ ｔ ｍｅ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔｏ Ｃ ｎ ｃ ｒ ，ｔｓ ｏ Ｕ ｗｏｋｎ ｏ ｄｔ ｎ ，ｃ ｌ ｔ ｎｅｔ ｎ ｉ ｅ ｏ

局限性
台架测试只能模拟特定条件下的工况，无法 完全模拟实际行驶中的各种复杂情况。
缺乏实际路况信息
台架测试无法获取实际路况信息，如路面状 况、交通状况等。
改进方向
提高测试精度
01
通过改进测试系统设计和优化测试方法，提高测试结果的精度
和可靠性。
增加模拟工况种类
02
增加台架测试的模拟工况种类，以更全面地模拟汽车及发动机
在实际运行中的各种工况。
降低成本
03
通过优化设计、采用新型材料和降低维护成本等措施，降低台
架测试系统的建设和维护成本。
05
CHAPTER
汽车及发动机测试系统-台架 的实际应用案例
案例一
总结词
高效、精确、自动化
详细描述
某汽车制造公司使用发动机测试台架对新型发动机进行性能测试，包括功率、 扭矩、油耗等关键参数。该台架采用先进的数据采集和处理系统，确保测试结 果精确可靠，为产品研发和优化提供有力支持。
案例二
总结词
专业、定制化、跨领域合作
详细描述
某科研机构与多家发动机制造商合作，共同研发新型发动机性能测试台架。该台架可根据不同发动机 类型和规格进行定制化设计，满足各种复杂测试需求。通过跨领域合作，实现技术共享和优势互补， 推动发动机技术的进步。
案例三：某大学实验室的发动机测试台架应用
总结词
教学、实践、创新
趋势
未来，随着传感器技术、计算机技术、人工智能等技术的不断发展，台架测试系统将更加智能化、自动化和精细 化，能够更好地满足汽车工业的发展需求。同时，随着环保意识的提高，台架测试系统也将更加注重节能减排和 绿色环保。
02
CHAPTER
汽车及发动机测试系统-台架 的构成

管真空波形中必然隐含着丰富的与迸排气有关机构的性能信息，如配气机构、气门与活塞环等密封元件
重点介绍：
的参数变化。这必然会反映到进气歧管波形上，这样我们可以通过分析这一波形的办法实现本应拆卸发
发动机歧管真空 动机才能解决的问题，实现不解体检测。对于 D 型电控燃油喷射系统，过气压力还是计算机计量喷油量 波形、压缩压力、 的重要参数。
机异响检测的原理和步骤。
发动机主要零部件的检测工艺步骤和工艺要求。
教学难点
发动机主要零部件的检测工艺步骤和工艺要求。
教学方法及手段 导入、讲授、演示、多媒体
课外作业
1、 气缸工作压缩压力的测试原理是什么？测试时如何接线？ 2、 无分电器点火系统的点火波形有什么特点？ 3、卡尔曼涡流式空气流量计的工作原理？如何判断它是否正常工作？
本讲主要教学内容
由Hale Waihona Puke 动机主要零 部件故障诊断、 检测导入本讲内 容
引题：汽车发动 机动力性下降的 原因分析。
重点介绍：
一、活塞连杆组的装合 1、活塞连杆组的检验 （1）活塞裙-------许多活塞裙制成椭圆形，其短轴在活塞销轴线方向上。活塞圆度的检验，应在圆
度检验仪上进行。其圆度值是 0.40； （2）活塞环-------用塞尺检查活塞环与环槽的侧隙：新装时侧隙为 0.02～0.05mm，达到 0.15mm
知识点：
能力点：
掌握发动机活塞连杆组、发动机点火系；电控 学会活塞连杆组检测；发动机点火系检测；电控汽油喷
汽油喷射系统及主要部件、进气歧管真空波 射系统检测；进气歧管真空波形测试；压缩压力判断；
形、压缩压力判断、柴油机喷油压力波形、发 柴油机喷油压力波形检测；空气流量传感器检测；发动

发动机实验学院：能源与动力工程学号：1008180141姓名：阳维一、实验目的①、了解发动机实验台架主要仪器设备的功能、组成结构、工作原理；②、学习内燃机性能实验的基本方法，掌握一定的实验操作技能；③、应用课堂学习的相关理论，加深对理论的认识。

二、实验概述发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。

利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。

衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。

由于发动机转速是经常变化的，需要测定发动机不同转速下的负荷特性，才能全面评价不同转速和不同负荷下发动机的燃油经济性。

发动机负荷特性的读取在试验台架上进行。

以汽油机为例，启动发动机后逐渐开启节气门，直至最大，同时调节载荷使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率及燃油消耗量。

然后再关小节气门，调整载荷使发动机保持转速不变再测定。

如此依次进行下去，直到发动机能保持稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷和转速下的燃油消耗量。

不同转速下的发动机负荷特性曲线变化的趋势是差不多，只是具体数值的不同。

图2.1发动机负荷特性三、实验原理及方法发动机原理实验系统框图如图3.1所示。

测控系统通过测功机调节发动机的运行工况，同时测控系统可以实时监测发动机的各种运行参数。

图3.1实验系统框图四、实验仪器设备与条件发动机原理实验所使用的汽车动力装置实验台架为南京理工大学“211”建设项目之一，主要有电涡流测功机，转速转矩测试仪，油耗仪，冷却系统以及测控系统等组成，用于进行汽车发动机（最大功率为100KW，最高转速为6000r/min），变速器等汽车动力装置部件或总成性能及其控制的实验研究，可测试经济性，动力性以及传动效率等性能。

匹配其他相关设备或传感器后，还可测量发动机排气成分，发动机示工图等。

统 电源 、 信号调理板 和各 种传感器 ， 如图 ２和
图 ３所 示 。
摘要
介绍一种 用于航 空小型动 力装置
台架试 验 的测 试 系统 ， 系统 可 以进 行 动 力装 该
置的各 种运 行 状 态试 验 ， 制发 动机 的 运行 状 控
３ １ 发 动机 推力 测 试 ．
采用杠杆结构 ， 螺旋桨 中心线和传感器轴 线与杠杆支点对称 ， 即力 臂一样 ， 传感器 读出
机工作 台、 供油部分和温度传感器支架。
３ 电气部分设计
制 调理板输出 占空 比可调的脉宽调制信号对
油 门和风 门舵 机 进行 控制 。 ４ 软件设 计
测试系统 的电气部分主要包括计算机 、 系
一
】 一 ３
维普资讯
航空与航天 ２０ 年第 ４ ０６ 期
基于 Ｏ Ａ Ｌ Ｒ Ｃ Ｅ的 Ｃ Ｐ Ａ Ｐ和 Ｅ Ｐ实现数据分区存储 朱川 肖菊香 陈骏 Ｒ
Ｔ Ｂ Ｅ（ｒ一 ｓｒ ｎ ｓｏｄｒ Ａ Ｌ ，Ｉｕｅ．ｉｐ＿ｒｅ． ｅ）
Ｉ ｔ ｍ ｓｒ ｒ ） ｎ ｐｏｄ ． ； ｅ
—
性 能等提供 了有利保证。
数据分区技术 为企业大数据 量数据 的存 储与管理提供了重要手段 ， 应用数据库数据分
号 送 给调理 板 。
系统组成如图 １ 所示 ， 该测试系统由计算 机、 试验台架 、 信号调理板和电源组成。
便携 工控机
３４ 发动机转速测试 ． 转速信号采用霍尔元件测量 ， 利用发 动机 转子上点火用的永久磁铁对霍尔元件 的周期
Ｉ 硒亟稠 ｌ 圈
图 １ 测 试 系统组 成原 理框 图
数 据 采 集 测 试
选用红外线热 电偶 ， 配合二次数字温度显 示仪 ， 通过 Ｒ ４５总线将测试 结果传递 给上 Ｓ８

航空发动机性能优化与测试系统设计航空发动机是飞机的核心部件，对于飞行性能和安全性至关重要。

为了确保航空发动机的性能优化和可靠性，设计一套完善的航空发动机性能优化与测试系统是必要的。

本文将详细介绍航空发动机性能优化与测试系统的设计。

首先，航空发动机性能优化与测试系统的设计应考虑到以下几个核心要素：1. 系统结构设计：航空发动机性能优化与测试系统应采用分层结构设计，主要包括数据采集层、数据处理层和结果输出层。

数据采集层负责采集发动机运行过程中的相关数据，包括温度、压力、转速等。

数据处理层负责对采集到的数据进行处理和分析，通过算法模型来优化发动机性能。

结果输出层负责将优化后的性能参数输出给相关部门或工程师。

2. 界面设计：航空发动机性能优化与测试系统的设计应注重界面友好性和易用性。

界面设计应清晰简洁，操作简单直观，方便用户使用。

同时，应提供实时监控功能，使用户能够随时获取发动机的运行状态和性能数据。

3. 数据采集与处理：航空发动机性能优化与测试系统应能够实时采集和保存发动机运行数据。

数据采集过程应为稳定可靠，能够自动记录和存储数据，同时具备异常数据检测和报警功能。

数据处理方面，系统应具备数据预处理、数据清洗、数据分析等功能，以便更准确地优化发动机的性能参数。

4. 性能优化算法：航空发动机性能优化与测试系统应配备先进的优化算法，以有效地提高发动机的性能。

优化算法可包括基于遗传算法的参数优化、基于神经网络的模型预测、基于机器学习的自适应控制等方法。

这些算法能够通过实时的数据分析和优化，提高发动机的燃烧效率、降低能耗和减少排放。

5. 安全性与稳定性：航空发动机性能优化与测试系统设计应注重系统的安全性和稳定性。

保证数据的可靠性和完整性，防止数据丢失或被篡改。

同时，系统应具备良好的可扩展性和高可用性，能够适应不同规模和复杂度的发动机性能优化任务。

总之，航空发动机性能优化与测试系统的设计要充分考虑到系统结构、界面设计、数据采集与处理、性能优化算法以及安全性与稳定性等方面的需求。

发动机ECU模拟测试系统霍亮生;薛迟;崔岩岩【摘要】With the rapid development of automobile industry,automobile electronic control unit is playing an increasingly important role.The system adopts Freescale MC9S12X series MCU,digital analog converter and digitally controlled Potentiometer as researching tools to simulate signals of sensor in cars,emulate the runtime environment of ECU in cars,test ECU working conditions,collect injection and ignition signals released by ECU and make a further analysis of them.The results show that it can be used in practice and development of engine ECU.At the same time it brings new idea to car repair.%随着我国汽车产业迅猛发展,汽车ECU正扮演越来越重要的角色.本系统使用Freescale MC9S12X系列单片机、DAC数模变换器以及数控电位器等对汽车上常用传感器,如曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器等信号进行模拟,仿真汽车ECU的运行环境,测试ECU工作状况并采集ECU输出的喷油和点火信号加以分析.结果显示,发动机ECU测试系统产生的各种传感器信号可用于实际车辆检测和发动机ECU开发,同时也为汽车维修带来新的解决方案.【期刊名称】《北京建筑工程学院学报》【年(卷),期】2011(027)003【总页数】4页(P32-35)【关键词】发动机ECU;传感器仿真;MC9S12X微控制器;数模变换器;数控电位器【作者】霍亮生;薛迟;崔岩岩【作者单位】北京工商大学机械工程学院,北京100048;北京工商大学机械工程学院,北京100048;北京工商大学机械工程学院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】U464发动机电子控制单元(ECU)的功用是对空气流量计等各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向火花塞输出点火控制信号以及向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量.ECU作为控制系统的核心，在硬件结构上分为三个部分，即外部传感器、汽车电脑(ECU)和执行机构.外部传感器一般包括发动机转速传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、爆燃传感器等.执行器主要有喷油器、点火信号等[1-3].发动机ECU模拟测试系统的工作原理是根据需要模拟不同转速下的曲轴位置信号，冷却液温度信号、进气温度信号、空气流量信号、节气门位置信号、氧传感器信号等，并将这些信号输入发动机ECU，采集ECU输出给执行器的信号并加以分析，从而评判ECU的工作状况.1 发动机ECU模拟测试系统工作原理发动机ECU模拟测试系统主要对发动机转速、曲轴位置、凸轮轴位置、进气温度、进气流量、冷却液温度以及节气门位置等传感器信号进行模拟，并可采集ECU的喷油脉宽和点火时刻信号.控制器采用Freescale公司带协处理器Xgate的MC9S12X系列微处理器，它拥有丰富的I/O接口以及SCI\SPI\IIC等总线控制器，最高可达50 MHz的总线频率，协处理器的时钟可达100 MHz[4].电磁式曲轴位置信号为频率不同的模拟正弦信号，曲轴每转一圈，有58个正弦波周期以及两个消隐周期作为位置识别标记.此信号用DAC将MCU所发出的数字信号转为模拟信号，通过运算放大器进行输出匹配，缓冲后输出到汽车发动机ECU控制单元的转速传感器输入端.进气温度、进气流量、冷却液温度以及节气门位置传感器为连续变化的模拟信号，通过数控电位器进行模拟.这些传感器信号值的大小由PC系列计算机经串行接口下传.发动机ECU产生的喷油及点火信号通过MCU采集经串行端口上传至PC机显示.在上位机选择节气门开度等信号后，便可在上位机界面看到此时发动机的工作状态(喷油周期及脉宽，点火周期及提前角等).2 发动机ECU输入输出信号分析发动机ECU输入信号主要包括发动机转速信号、曲轴位置信号、冷却液温度信号、进气温度信号、空气流量信号、节气门位置信号、氧传感器信号、爆燃信号等.2.1 发动机转速与曲轴位置信号曲轴位置传感器是发动机控制系统中用于准确检测发动机的曲轴转角，以得到发动机转速的信号.传感器按其形式可分为：霍尔效应式曲轴位置传感器、磁电式曲轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器.本系统模拟桑塔纳2000型轿车的电磁式曲轴位置传感器[3]，信号波形如图1.图1 曲轴位置信号2.2 凸轮轴位置信号电磁式转速及曲轴位置传感器可分为上下两部分，上部为凸轮轴位置传感器，由一个带凸齿的G转子和两个感应线圈G1和G2组成，用以产生第一缸上止点基准信号(G信号)，下部为曲轴位置传感器，由一个带58个凸齿的Ne转子和Ne感应线圈组成，用以产生曲轴转角信号.G转子是用以产生第一缸上止点基准信号的转子，ECU据G1和G2确定第一缸上止点位置.Ne信号是曲轴每转两圈在Ne感应线圈中产生与Ne 转子凸齿数量相等的脉冲信号(见图2)，ECU根据单位时间内收到的Ne 信号确定发动机转速.图2 凸轮轴位置信号2.3 ECU输出的喷油和点火信号发动机油路中燃油压力是一定的，因此单位时间的喷油量也是一定的，发动机一个工作循环总喷油量可通过喷油持续时间来进行控制，由于电喷发动机喷油器是通过电磁阀来控制开闭，而发动机转速较高时，喷油时间很短，因此ECU给出的喷油信号是一个脉冲宽度变化的信号，脉冲宽度与喷油量成正比，如图3.图3 喷油脉冲信号发动机ECU与点火线圈连接，需要控制点火线圈初级绕组充储电能的时间和断电时刻(即点火提前角)，如图4.图4 点火脉冲信号3 发动机ECU模拟系统硬件系统硬件系统方框图如图5.图5 系统电路的硬件结构电源管理电路需产生+5 V以及±12 V 稳定电压，为降低成本，电源部分采用线性工频变压器，输出端分别经LM7812、LM7805和LM7912分别将电压稳压至+12 V、+5 V和-12 V.X95840是InterSil公司低噪声、低功耗、两线制8位数控电位器，用来产生模拟信号，X95840电路原理如图6.图6 X95840电路原理图4 发动机ECU模拟系统软件设计4.1 软件设计环境程序的编写和调试采用了MetroWorks公司的CodeWorrier.这款软件可以支持多种语言的编辑，调试，以及编译下载等.4.2 软件整体设计方案上位机通过SCI串口向单片机发送转速及各传感器数据，MC9S12X接收并分离这些数据到相应变量.由SPI模块驱动AD5624产生曲轴位置信号，曲轴位置信号经转速信号计算生产，每58个周期后跟随两个消隐周期.每60个周期凸轮轴位置传感器信号变换一次.MC9S12X的IIC总线控制数控电位器，最多可产生8组电位信号.喷油信号和点火信号通过CPU的增强型定时器的输入捕捉功能采集，并计算喷油周期和脉宽及点火周期等.这些数据再通过SCI传至上位机.4.3 曲轴位置信号的产生由于通过软件产生正弦波计算量过大，故用计算相对简单的三角波代替.产生一个波形的程序如下：(其中s是代表步长的12位二进制数，它标示了波形产生的频率，s越高，所产生信号质量越高)，循环执行后产生的三角波如图7.图7 循环执行后产生的曲轴位置信号为了保证消隐周期的同步性，故采用了相同的算法，就是每60个信号中，有两个不输出.曲轴转动一周包括58个正弦波信号已经2个消隐信号.4.4 电位信号的产生电位信号通过MC9S12X的IIC模块驱动X95840产生.8组电位信号由上位机传至单片机，处理后，每一秒钟刷新一次8组数控电位器，有效地减小了微控制器的负担，又能满足系统的实时性要求.4.5 喷油及点火信号的采集喷油和点火信号分别通过MC9S12X微控制器IOC0和IOC1采集，IOC0设置为跳沿捕捉，可捕捉喷油信号的每一次跳变，再根据跳变时的电平状态判断出喷油的时间和空闲时间.IOC1用于采集上跳沿变化的点火信号.为数据准确，均取最近8次采集到数据的平均值.5 结语发动机ECU测试系统不仅可以测试发动机电子控制单元(ECU)是否可以正常工作，其产生的各种传感器信号可用于实际车辆检测，可用于发动机ECU开发工作.此外如怀疑氧传感器故障，可用测试系统产生的信号代替原信号，观察故障是否消失，为汽车维修带来新的解决方案.参考文献：[1] 寇国瑷，杨生辉.汽车电器与电子控制系统[M].北京:人民交通出版社,2003:237-240,256-273[2] 麻友良.汽车电路构成与阅读理解[M].北京:人民交通出版社,2005:104-118[3] 李宪民.桑塔纳和桑塔纳2000轿车的结构与维修[M].北京:机械工业出版社,2000:10-31[4] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京：清华大学出版社，2007:37。

行过程 中， 往往会存在多种误差 ， 比如 说系统 误差、 随机误 试 中 ， 无法对相应 的转矩和功率等进行测量 ， 因此 ， 便需要 差和粗大误差。 因此 ， 为 了能够 更好地 确保发动机 的性能 利用插值和拟合等数学 方法描绘 出比较直观的 曲线。 在 发
满 足 需 求 ，对 其 测 试 中 的 误 差进 行 有 效 处 理 是 不 容 忽 视 动 机 测试 中 ， 由于 其 所 涉 及 的数 据 常 伴 有 测试 误 差 ， 因此 ，
（ Ａ Ｖ Ｉ Ｃ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇ Ａ ｅ ｒ ｏ — Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ （ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ） Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ ３ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘要 ： 在发 动机测试过程中 ， 试验数据精度 的高低 直接影响着发 动机 的性 能。本丈便对发动机测试 中误差处理 的几种方法进行 介绍， 以此来从根本上提 高发动机 测试 的有效性 。
・
３ ｌ ０・
价值工程
发 动 机 测试 中误 差 处 理 技 术
Ｅｒ ｒ ｏ ｒ Ｈａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｔｅ ｓ ｔ
阎凝 Ｙ ＡＮ Ｎｉ ｎ ｇ
（ 中航 工 业 沈 阳 黎 明航 空发 动 机 （ 集团 ） 有 限 责任 公 司 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ３ ４）
的规 律。如 果利用插值法来获取近似 表达式 ， 那 么必定会 降低其使用价值。面对这种情况 ， 测试 人员如果想要确保 曲线的形状符合发动机 的变化规律 ， 那么便可 以选用 曲线
拟合 技 术来 完成 曲线 的描 绘 。 ２ 发 动 机 测 试 实 例

囫圈 圈困
摘 要 ： 绍 了 发 动 机 质 心 测 试 系 统 的基 本 构 成 以 及 其 软 硬 件 的 设 计 实 现 。 介 关 键 词 ： 动 机 ； 心 ； 试 系 统 发 质 测
中图分 类号 ： ＴＰ２ ６ １ １ ． 文献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ２６ ６ （ ０ ６ ０ —０ ９０ １ ０ — ０ １ ２ ０ ） ４０ ４ — ３
图 １ 系 统 构 成 图
图 ２ 测 试 系 统 组 成 框 图
１ １ 主 控 制 器 ．
称 重仪 表 选用 上 海耀 华 称 重 系统 有 限 公 司生 产 的 Ｘ １ ０Ａ１ 主 要 参 数 如 下 ： 确 度 ： Ｋ３ ９ 一 ， 准 Ⅲ级 ， 一３ ０ ； ０ ０
主 控单 片 机选用 意 法 公 司的 ￣ Ｓ ２ １ Ｐ Ｄ３ ５ 。主控 制 器 对 伺 服 电 机位 置 进 行 控 制 ， 时 将 光 栅 表 和 称 重 仪 表 同
采 样 速率 ： ～ ２ ５ ５次 ／ ； 感 器 灵 敏 度 范 围 ： ． ～ ３ ｓ传 １５
的读 数传 递 给上 位 机 。
电机选 用 日本 安川 （ ＹＡＳ ＫＡｗ Ａ） 的交 流伺 服 电 机
Ｓ ＧＭＡＨ一４ ０ ＡＡＡ４ ， 容 量 为 ０ ４ ｋ ， 高 转 速 为 １其 ． Ｗ 最
维普资讯
计 测 技 术
计 算 机技 术 与应 用
・ ９・ ４
发 动机 质 Ｊ ｌ￣系统 软 硬 件 设 计 ｌＪ Ｌ ｉ Ｉ
李 国文 ， 国 良 ， 千 军 胡 孙
（ 国 一航北 京 长城 计量 测试 技术研 究所 ， 京 １０ ９ ） 中 北 ０ ０ ５
机通 过 ＵＡＲＴ１通信 ； 主控 制器 与光 栅 表 和称重 仪 表 通