[其他]单片计算机化车用发动机多参数测量装置

说明书

本实用新型属于汽车测试技术领域。

现有的各种汽车技术参数测试设备多为模拟信号处理方式和单功能型。其中：车用发动机功率测量装置广泛采用吸能式和传递式的机电类测功器。使用中能耗大，须将发动机与机动车身解体后装于台架检测，而且机械示读装置误差大；拉压力传感器输出模拟电信号难以数字化，测量误差大。

现有的汽油发动机分电器闭合角测量装置采用模拟电压平均值比较法，测量精度低，测量条件亦难以掌握。

本实用新型的目的是，应用单片计算机技术实现车用发动机不解体无拆卸检验，对驻车发动机输出功率、扭矩、转速、分电器闭合角进行全数字化自动测量；显示、打印输出数据。

具有以下特点：

1、测量装置能耗极小，可车载使用。发动机保持原安装位置实施检验。

2、对发动机各参数进行全数字化综合测量。自动判断发动机工况，是智能型测量装置。

3、实现测量设备低成本，装置成本仅为原测量设备成本的八分之一。

适用于装有汽油、柴油发动机的机动车辆制造、使用、修理过程中的技术检验；车辆交通监理技术检验。

本实用新型的内容如下：测量装置基于8位单片微型计算机。对上述四参数同步测量。测量功率、扭矩时，不须将发动机与车身解体。发动机脱离负载，以自身回转部件的转动惯量为负荷，在其加速过程中，计算机高速采集，计算发动机转速变化率。按照发动机动力学差分方程计算角加速度，据予先输入计算机中的转动惯量常数和热力状态差值常数计算扭矩和功率。

测量发动机功率以下面的动力学方程为基础：

N_e＝A (Me·n)/716.2 ……………………（1）

式中：N_e－发动机有效功率；PS。

A－发动机稳定工况与非稳定工况的热力状态差值系

数。试验决定。

Me－发动机脱离外负载加速过程的扭矩；

n－发动机脱离外负载加速过程的转速；rmp

其中：

Me＝I (dω)/(dt) ……………………（2）

式中：I－发动机回转部件转动惯量；kg.m²。

(dω)/(dt) －发动机曲轴角加速度；rαd／s²。

由（1）、（2）式可知，热力状态系数A和转动惯量I为予知常数。转速n和角加速度 (dω)/(dt) 为即时变数。而 (dω)/(dt) 又是n的函数，只要测知转速及其变化率便可解出（1）、（2）式。

为适合计算机处理，将（2）式离散化为差分方程：

M_ek＝I( (ω_n-ω_n-1)/(T) )…………（3）

式中：ω_n－发动机曲轴即时角速度：rαd／s。

ω_n－1－发动机曲轴前一转速区段的角速度：rαd／s。

T－采样周期：S。

发动机加速过程中，瞬时角加速度的波动显著，采样周期过短将不能如实反映加速度的变化情况。可以发动机的每一转（2π弧度）为采样单位。采样周期为：

T＝ (T_n+T_n-1)/2 ………………（4）

式中：T_n－发动机即时一转的周期；s。

T_n－1－发动机前一转的周期；s。

将（3）、（4）式及n＝ 60/(T_n) ，ω_x＝ (2π)/(T_X) 代入（1）式则有功率差分方程：

N_ek＝1.052AJ (T_n-1-T_n)/(T_n·T_n-1(T_n+T_n-1)) ……（5）

定义：△T＝T_n－1－T_n为加速度因子，其反映了发动机转速变化率。测量过程中，装置内计算机以中断方式始终监测记录发动机转速变化，实时运算比较最大速度变化率，逐点搜索最大功率值，做存储和相应处理。并对予定的十个测试点进行运算比较，存储处理相应数据。测量结束时，计算机自动判断工况，将全部数据打印输出。

分电器闭合角测量计算依据下式：