汽车燃油经济性测试系统的设计与研究

2018-01-25赵海宾王爱兵杜荣张玉泉

汽车实用技术 2018年1期

赵海宾，王爱兵，杜荣，张玉泉

（河北交通职业技术学院汽车系，河北石家庄 050035）

引言

当前，汽车测试领域中，传统的测试系统由于本身所固有的诸多弊端变得越来越不能适应现代测试的要求。同时随着计算机和软件技术的快速发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向。为提高测试效率、降低测试成本,适应在速度、准确度、数据分析以及现场实用性等方面日益提高的测试要求，结合 NI公司的软、硬件构建了汽车燃油经济性测试分析系统。

1 测试系统建立的理论依据

发动机燃油供给系统普遍采用了电子控制燃油喷射系统，该电喷系统采用电磁喷油器直接向气缸喷射燃油，并利用激励信号的通断控制喷油器的开闭。单次喷射量的计算模型为：

对于固定型号的喷油器，其流量系数 μn和喷油嘴面积Fn都是定值。而由于燃油压力调节的作用，使喷油嘴的喷油压力与进气歧管的压力差（Pt- Pb）保持恒定，所以喷油器的每次喷油量仅与其通电时间成正比，因此每个工作循环需要的燃油量，可以通过控制喷油时间来确定。即：

式中：K—常数（对特定的喷油器）；

T—喷油时间。

对于已知特定的喷油嘴来说，喷油量是由喷油时间来决定的，所以对喷油量的控制问题已经转化为对喷油时间的控制问题。

2 测试系统的设计构想

根据电控燃油喷射系统中的喷油器的工作原理，从喷油器电磁线圈两端采集驱动电压信号，经过专门的后续电路处理就可以得到ECU发出的方波脉冲信号，根据具体喷油器参数进行计算，可以得到瞬时喷油量。再根据速度传感器测的车速，即可得到百公里油耗。同时，与汽车的实时车速联系起来，绘制不同工况下的等速百公里油耗曲线，进而分析汽车的燃油经济特性。

3 测试系统的组成

汽车燃油经济性测试分析系统是通过虚拟仪器技术来完成对传感器发出的速度信号的采集、处理和分析。借助软件来实现采集、显示、分析等功能。该系统由软件和硬件两部分构成。

3.1 系统的硬件部分

硬件部分主要由 OES-Ⅱ非接触测长测速传感器、DAQcard-AI-16E-4(NI-6041E)数据采集卡、SC-2040数据保持卡、自行设计制作的电压转换器和笔记本电脑组成。

测试系统硬件结构如图1所示。

图1 系统硬件结构图

3.2 系统的软件部分

软件部分是测试系统的核心部分，软件编写的目的就是要实现速度传感器信号的采集、分析并显示车辆行驶的实时速度、路程、最大加速度。测试系统以 LabVIEW 虚拟仪器程序(VI)为工具编写汽车燃油经济性测试系统程序。

3.2.1 燃油经济性信号采集界面设计

信号采集界面的设计，便于在实车道路实验时记录下实验的原始信号，并能直观地查看信号采集合理程度以及滤波信号理想程度，对此次实车道路实验信号采集和滤波情况作一个整体的评价，用以决定此次实验结果是否适合进行事后分析。

3.2.2 等速百公里油耗随车测试程序设计

百公里油耗随车测试程序的设计体现了即时测试即时显示结果的优点。通过该功能模块对汽车经济性的检测，可以在实验现场显示汽车的百公里油耗。百公里油耗随车测试程序显示界面如图2所示：

图2 百公里油耗测试程序显示界面

3.2.3 经济性事后分析程序设计

经济性事后分析程序主要是为了在采集了经济性信号数据后，对数据进行分析而设计的。操作时，在发动机参数设定区输入喷油嘴型号、燃油标号、发动机缸数等参数。各参数设定好以后打开屏幕左上角的程序运行开关，再打开界面的程序运行开关，跳出两个对话框，分别选择要读取的动力性、经济性信号文件路径后，程序运行。数据分析结束后程序自动停止，并在显示区内显示出运行结果，同时绘制出等速百公里油耗曲线图。