[发明专利]发动机气门升程及配气相位自动测试装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及发动机气门位移测试装置，具体是一种气门升程和配气相位自动测试仪，属于发动机测试技术发动机测试技术领域。

二、背景技术

气门升程是影响发动机进气量的重要指标之一，气门配气相位直接决定了发动机的动力性能好坏，气门升程和配气相位测试都是在发动机起动前进行静态测量。在发动机运行过程中，由于机械磨损和润滑质量的不同，气门实际工作状态与静态时相比存在差异，导致气门升程和配气相位会发生变化。随着对发动机性能要求以及控制精度的提高，动态测量气门升程和配气相位，监控发动机进气量和进、排气时刻，对提高发动机的性能指标和运行可靠性至关重要。

传统的气门升程和配气相位测试在发动机静止状态，采用塞尺测量气门升程，塞尺法测量气门升程会因塞尺升程不一或读数误差产生测量误差，造成最大气门升程误差。采用光透法或固定转角计算法测量配气相位，光透法判断气门开启或关闭时刻，通过飞轮的角度确定的，其精度只能达到1度。

目前的发动机电控气门装置虽然实现了对气门运动控制，但这种控制是一种开环控制，不能实时测量气门位移进行修正，实时监测气门升程和配气相位不仅是优化发动机进/排气量主要手段，而且还是发动机在不同环境下保持性能指标的手段之一，气门升程的自适应控制对气门升程实时测量要求更高，自动化测试气门升程和配气相位必不可少。

常规的气门升程及配气相位自动测试仪是由压电位移传感器、采集卡和计算机组成，包括气门升程、配气相位的数据采集和数据离线分析，这种测试仪附件多，体积较大，在系统体积和配置上难以满足发动机的动态要求。基于数字信号处理器(DSP)的气门升程和配气相位自动测试，简化采集系统的配置，减小系统体积，不仅能实现车载气门升程和配气相位数据采集及显示，而且能实时检测发动机气门的故障。

三、发明内容

本发明的目的是克服上述不足，填补车载发动机气门升程和配气相位自动测试仪空白，气门升程和配气相位自动测试装置在高性能微处理器的基础上，完成前后台多任务操作。前台微处理器完成采集数据、处理数据，进行数据传输，后台计算机完成监控和显示任务。数字信号处理器(DSP)具有强大的数据处理能力，而且运算速度高，为动态采集提供了硬件基础。在采集方法、计算机处理和数据通讯上有不同的要求。

1.采集方法

由于单片机的数据空间远远小于计算机，数据文件是单片机采集系统所必须解决的瓶颈，不同采样循环、曲轴转角分辨率、采集范围的数据文件大小明显不同，气门数据文件容量如表1所示，

表1不同采集条件下气门位移数据文件容量

选择在进气行程的上止点前25℃A至进气行程下止点后50℃A的局部曲轴转角范围作为气门位移数据采集段，既能大大地降低数据量，又能很好地反映进气门开闭过程；动态采集的参数如表2所示。

表2动态采集参数

2.局部采集触发信号

光电编码器的光栅盘的部分刻度区域内设置光栅，用于产生触发信号，测试范围可灵活改变。

3.采集工作原理

由于DSP的工作是按分时串行进行的，在气门升程测试中，高密度连续采集会增加A/D口负荷，致使DSP无法进行其它工作。DSP的工作时序如附图6所示，在一个工作循环中，只有进气行程的上止点前25℃A(crankshaft angle)至进气行程下止点后50℃A的255℃A范围内时，由光电编码器的同步信号和角标信号触发DSP的A/D功能，，进行AD转换，由DSP完成气门位移测试，其余时间DSP可以进行升程数据的均化、数据传送。

4.数据通讯

用高曲轴转角分辨率采集气门升程和相位的数据较多，选择合适的数据通讯方式。异步串行通讯(SCI)、CAN总线通讯和高速数据传输(USB)方式是单片机的主要通讯方式。SCI的发送波特率较小，数据传输速度低，因此SCI在传输小数据文件具有优势。而USB传输方式由于具有相应的智能控件，传输速率能达到12～480MBPS，特别适合于大数据量的传输。

在气门升程和配气相位监控模式中，只传送气门升程、配气相位等参数，传送数据量小，采用异步串行通讯SCI方式能节省CPU时间；在气门升程和配气相位测量模式中，要传送进气门升程及相位全部数据，采用高速数据传输USB方式。

四、附图说明

图1为气门升程和配气相位自动测试组成图

图2为气门升程和配气相位自动测试装置实图

图3为光电解码器产生的脉冲触发信号