基于Labview的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測控平臺(tái)設(shè)計(jì)

摘 要：本研究基于對發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理及常規(guī)參數(shù)的了解，采用Labview 軟件對操作界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對上位機(jī)軟件程序進(jìn)行編寫，在上位機(jī)與下位機(jī)之間連接RS232串口通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?；谔摂M儀器測控平臺(tái)對測控平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，豐富了測控功能，提高了效率。利用虛擬儀器技術(shù)并配合外在硬件，構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)檢測設(shè)備具有完整、高效及自動(dòng)化等特點(diǎn)，對于改進(jìn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：Labview;測控平臺(tái)設(shè)計(jì);汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化日趨明顯的形式，有力促進(jìn)了汽車業(yè)的發(fā)展，使我國汽車發(fā)展產(chǎn)生新的高度，隨著對車的需求逐漸提高，明顯增長了人均汽車保有量。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車中最重要的動(dòng)力總成和重要行駛動(dòng)力，其很多性能參數(shù)都與發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量具有重要關(guān)系，因此，創(chuàng)建良好的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測控平臺(tái)對于提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能和整車性能非常重要。本研究圍繞搭建測控平臺(tái)及其實(shí)現(xiàn)功能，分別介紹了設(shè)計(jì)Labview前面板操作界面控件和編制后面板程序，詳細(xì)分析了該測控平臺(tái)的功能，并闡述了編寫后面板程序的主要流程。

2 基于Labview的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測控平臺(tái)界面設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)測控控件

對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)測主要有發(fā)動(dòng)機(jī)左右缸頭和排氣溫度兩個(gè)主要參數(shù)，基于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)或排氣口溫度傳感器中安裝并向下位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，將數(shù)據(jù)經(jīng)串口向上位機(jī)發(fā)送，實(shí)時(shí)顯示在操作界面上，將其數(shù)據(jù)通過程序設(shè)計(jì)向表格中記錄。采用右鍵選擇控件的創(chuàng)建方式，在經(jīng)典數(shù)值里選擇經(jīng)典溫度計(jì)，再將所需名字輸入到屬性中，創(chuàng)建方式類似于溫度控件。

對發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性能主要采用油耗這一重要的衡量參數(shù)指標(biāo)，對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能衡量的一個(gè)重要指標(biāo)就是轉(zhuǎn)矩，可采用圖表形式進(jìn)行反映。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率或完成的單位時(shí)間內(nèi)工作次數(shù)具有一定關(guān)系，也就是隨著轉(zhuǎn)速不同，發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率產(chǎn)生相應(yīng)變化。由駕駛員采用通油門踏板對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門進(jìn)行控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)改變進(jìn)氣量，進(jìn)而對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。

2.2 創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)控制控件

現(xiàn)代汽車噴油系統(tǒng)工作中，噴油脈寬是一個(gè)重要指標(biāo)，主要是指每次發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制噴油系統(tǒng)的持續(xù)噴油時(shí)間。

正常運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，在各種影響因素中發(fā)火時(shí)刻是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。點(diǎn)火提前角主要是指發(fā)動(dòng)機(jī)由點(diǎn)火時(shí)刻開始，缸內(nèi)活塞向壓縮上止點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的曲軸角度。

3 編寫測控平臺(tái)后面板程序

發(fā)動(dòng)機(jī)測控虛擬儀器基于LabVIEW創(chuàng)建，常規(guī)串口控制結(jié)構(gòu)應(yīng)采用VISA串口配置及寫入、VISA讀取及關(guān)閉4個(gè)串口函數(shù)，將其根據(jù)正常邏輯順序排列后，將其它功能元素加入后使目標(biāo)任務(wù)實(shí)現(xiàn)。其中，最重要和關(guān)鍵的就是串口配置，主要是因串口配置成功方可正確通訊。

編寫整體程序應(yīng)對VISA串口配置元素綜合考慮，以前面板操作界面設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，VISA資源名稱、數(shù)據(jù)比特、波特率及停止位四項(xiàng)控件應(yīng)連接該元素。繼續(xù)連接VISA寫入函數(shù)，上述介紹本程序是對點(diǎn)火提前角變化和噴油脈寬控制，對發(fā)動(dòng)機(jī)其它參數(shù)隨其變化進(jìn)行記錄。因此，寫入部分應(yīng)將噴油脈寬和點(diǎn)火提前角連接寫入函數(shù)，應(yīng)注意將數(shù)值至十進(jìn)制數(shù)字符串轉(zhuǎn)換過程添加到接入中，實(shí)現(xiàn)數(shù)值向十進(jìn)制字符串的轉(zhuǎn)化功能，避免寫入失敗。此外，還應(yīng)對數(shù)值寬度添加。完成寫入環(huán)節(jié)后繼續(xù)連接VISA讀取函數(shù)，如操作界面描述，應(yīng)與排氣溫度、噴油次數(shù)、扭矩、油耗、提前角、轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火次數(shù)等元素連接。連接上述函數(shù)完成后，可到達(dá)關(guān)閉VISA階段，應(yīng)將VISA資源名稱和錯(cuò)誤輸出兩條線從整體框中接出到該控件左側(cè)，另將錯(cuò)誤輸出的線從右側(cè)接出連接error。最后對整體程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，建立與大while循環(huán)內(nèi)的所有過程，其控制整體程序的實(shí)現(xiàn)有打開串口和停止兩大控件，在主程序框內(nèi)存在條件結(jié)構(gòu)框，程序運(yùn)行應(yīng)使輸入輸出數(shù)據(jù)正確得到重要保證，若存在錯(cuò)誤，系統(tǒng)對其判斷為假，將運(yùn)行程序停止，在主要結(jié)構(gòu)框完成后，將while循環(huán)加入在條件框內(nèi)，使stop按鈕未按下時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)一直運(yùn)行狀態(tài)。

編寫數(shù)據(jù)記錄程序的過程中，在良好測控平臺(tái)中，數(shù)據(jù)記錄是一個(gè)不可替代的重要元素，為使該功能得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行操作：對格式化日期時(shí)間字符串控件進(jìn)行創(chuàng)建，左側(cè)輸入符號(hào)表明時(shí)間格式及縮寫應(yīng)顯示的具體信息，再將其與連接字符串部位進(jìn)行連接，在字符串內(nèi)連接可加入的實(shí)驗(yàn)名稱，并對如.txt等文件類型進(jìn)行創(chuàng)建，再將連接字符串控件與創(chuàng)建路徑部分相連接，最后連接這兩部分及寫入文本文件。

編寫錯(cuò)誤檢驗(yàn)程序過程中，錯(cuò)誤檢驗(yàn)流程應(yīng)加到軟件最后部分，該流程應(yīng)在VISA寫入前添加，主要原理是對源自下位機(jī)的數(shù)據(jù)前兩位與最后兩位與理論值進(jìn)行比較，其結(jié)果是否相等，以及下位機(jī)中間的字符求和與理論值是否相等，將與門邏輯門添加到中間用于對校驗(yàn)功能的實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

綜上所述，本研究設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)測控平臺(tái)操作界面，初步探討了發(fā)動(dòng)機(jī)測控平臺(tái)中創(chuàng)建編寫后面板上位機(jī)程序的主要過程，詳細(xì)介紹了基本原理和步驟，遵循正常邏輯順序闡述了具體內(nèi)容，可根據(jù)相關(guān)描述創(chuàng)建比較合理的一個(gè)程序。

參考文獻(xiàn)：

[1]余卓平，馮源，熊璐.分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)控制發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（08）：105-114.

[2]馬高峰，李剛，韓海蘭.基于CarSim的四輪輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車建模方法研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2018.11.

[3]楊向忠，安錦文，崔文革.快速控制原型仿真技術(shù)應(yīng)用[J].航天控制，2018.6.

[4]王廣瑋，趙津，張向南等.DSPACE快速控制原型技術(shù)在無刷直流電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2017.9.

[5]田韶鵬，闕同亮.基于模型設(shè)計(jì)的電動(dòng)車整車控制器開發(fā)研究[J].自動(dòng)化與儀表，2017.16.

作者簡介：李秀斌（1982-），男，遼寧莊河人，碩士，研究方向：自動(dòng)控制。