虚拟仪器技术在发动机部件及燃烧实验装置上的应用
发布时间：2021-04-07 16:54
发动机部件和燃油燃烧特性的研究离不开相应的试验装置,而测试系统是保证试验成功的关键,其中,人机交互界面友好、容错性和可靠性高的测控软件起着重要的作用。本文针对活塞环组摩擦力测量和定容燃烧弹试验的基本要求,分别搭建或开发测控系统的硬件系统,并基于LabVIEW开发环境设计相应的测控软件,研究内容具有重要的现实意义和实用价值。主要研究内容包括:（1）活塞环组摩擦力数据采集系统设计。利用曲轴位置传感器、电荷放大器、同步采集卡、计算机组建硬件平台,开发上位机数据采集软件,配合发动机试验台测试系统进行试验,确定不同曲轴转角下活塞环与缸套摩擦力关系,为进一步降低摩擦损失、提升发动机性能提供数据支撑。（2）定容燃烧弹试验测控系统设计。采用上、下位机协调工作方式,基于MC9S12XEP100微控制器,设计控制器硬件和相应的嵌入式系统软件,实现点火与时序控制、高速摄像机触发控制、燃烧弹内压力采集和火焰图像采集等功能。同时,人机界面交互软件具备数字通信、状态参数配置、状态显示、图像显示、数据显示与回放、故障预警等功能。（3）为明确系统设计的可靠性与可行性,在实验室开展了模拟试验分析,发现整个系统的运行状态...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮动装置结构图
与冷却水的密封层，环座上端设计有火焰凸台，能够防止火焰喷出。气缸垫的内径增加后达到与环座挡火焰凸台相同尺寸，在具有气缸盖燃气密封工作的基础上，还能够始终保持稳定状态，不会对缸套轴向浮动产生任何干扰。气压平衡孔是燃气到达缸套轴内的主要通道，集体上端增加的四个通孔为顶杆座的固定孔。缸套下部断面上的若干个圆形孔中均安装有钢珠，通过与集体的对接，形成轴承的整体结构，为缸套输出径向力，并起到一定的支撑作用，缸套在安装到机体上之后，采用螺栓进行固定。1.缸套2.传感器支座3.安装窗口4.传感器5.机体图2.2传感器的安装示意图Figure2.2Installationdiagramofthesensor测试设备装置中采用了两个拉压传感器，在周向上以均匀的间隔距离安装在气缸套的下端面中，不仅能够减少高温燃烧气体产生的影响，还能够避免缸套出现变形问题，且拆卸与安装非常方便。上下支撑均是由两个独立的螺钉固定在传感器两侧，一侧位于缸套外部，另一侧位于机体内部，两个拉压传感器安装与预设的缸体凹槽中，通过屏蔽线接入电荷放大器，信号经过放大整形之后使用采集卡采集，再显示在上位控制界面。拉压传感器具体安装方式和位置如图2.2所示。本文在研究中设计的浮动缸套单缸柴油机无论是功能还是结构均与专用的试验机存在较大差异，通过对特定立式单缸水冷柴油机的结构优化设计，即可使其在模拟工作中发挥出与真实状态相同的性能。
合肥工业大学专业硕士学位论文82.2采集系统构成在数据采集系统的设计中，本文为其配置了拉压力传感器、标定组件、电荷增益器、曲轴转角信号发生器、信号采集卡、工况控制器、功率检测器、试验台架、测试系统等。数据采集系统具有动态的数据采集和分析功能，可动态测量发动机转速参数与符合参数。采集到的信号来自于两侧线路，电荷放大器的输出电压在0～5V之间。在数据的采集方面主要采用了转向角同步采集机制，曲轴转角与信号发生器并联，编码器可进行光电信号的处理和编辑，最大转角分辨率为1°CA，发动机每完成一圈转动生成的脉冲信号数量为360个。发动机在工况状态下的转速最大值为2600r/min，信号最高频率为15.6kHz。数据模块的在工况状态下的最高采样频率为20kHz，A/D转换器的最大位数为24位，最小位数为16位，电压输入范围可基于需求在0~±10V的范围内进行选择。数据采集系统的整体架构见图2.3所示。设备型号如表2.1所示。图2.3数据采集系统结构图Figure2.3Dataacquisitionsystemstructurediagram表2.1采集系统设备选型表Table1Selectiontableofacquisitionsystemequipment2.2.1传感器和电荷放大器本文在测试台架的传感器选择方面，主要以两方面为参考：第一，活塞环与缸套之间的摩擦力会按照缸套轴向上的作用力引发缸套位移，但位移量非常小，因此，需要采用灵敏度较高的传感器；第二，机体与气缸套之间的空间较小，应试验设备采集卡拉压传感器电荷放大器编码器开关电源型号NI-DAQ6223L2002TZXY8102ADBS36EYAD3-0524-WI
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降摩擦技术在发动机上的应用[J]. 马亚坛. 时代汽车. 2018(11)
[2]活塞环组摩擦力在线检测方法及结构参数研究[J]. 郑文龙,赵小勇,王星,余建. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究[J]. 侯献军,陈必成,蔡清平,Mohamed Kamal Ahmed Ali,彭辅明. 润滑与密封. 2017(03)
[4]基于LabVIEW的定容弹压力采集系统设计[J]. 史程,王腾. 汽车实用技术. 2016(05)
[5]喷雾燃油试验台定容弹设计[J]. 徐威,朱必武,罗浩. 汽车实用技术. 2015(05)
[6]基于集合经验模式分解的汽油机爆震特征提取[J]. 李宁,杨建国,周瑞. 机械工程学报. 2015(02)
[7]电控EGR台架试验设计与应用[J]. 苏栋,龚元明,李朝阳,于吉寅. 上海工程技术大学学报. 2013(03)
[8]基于LabVIEW的发动机测试系统设计[J]. 何永艳. 测控技术. 2011(09)
[9]定容燃烧弹的点火及时序控制[J]. 汪炳昌. 中国水运(下半月刊). 2011(01)
[10]基于事件的电喷汽油机喷油点火时序控制策略研究[J]. 姚栋伟,吴锋,周重光,苏万樯,俞小莉. 内燃机工程. 2009(06)
博士论文
[1]内燃机活塞—缸套系统低摩擦技术应用及摩擦力测量方法研究[D]. 宁李谱.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]活塞—缸套动态润滑建模及摩擦测量研究[D]. 鹿星晨.太原理工大学 2018
[2]基于LabVIEW的GDI燃油压力传感器检测系统研究[D]. 郭玮.长安大学 2018
[3]发动机部分零部件试验测试系统[D]. 付中伟.合肥工业大学 2018
[4]基于LabVIEW的数字信号调制识别[D]. 李蒙蒙.北京邮电大学 2018
[5]定容燃烧弹及其数据采集和控制系统的设计[D]. 周旋.浙江大学 2017
[6]基于LabVIEW的液压泵上位机测控系统设计与应用[D]. 田洪兴.湖南大学 2018
[7]发动机附件加载试验装置测控系统的研制[D]. 牟一今.合肥工业大学 2016
[8]定容燃烧试验台测控系统开发[D]. 齐楠.哈尔滨工程大学 2015
[9]基于LabVLEW的通用数据采集系统的设计[D]. 袁浩东.西南交通大学 2015
[10]基于LabVIEW的电子节气门虚拟试验台的设计及试验研究[D]. 徐久师.南京林业大学 2014
本文编号：3123836
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮动装置结构图
与冷却水的密封层，环座上端设计有火焰凸台，能够防止火焰喷出。气缸垫的内径增加后达到与环座挡火焰凸台相同尺寸，在具有气缸盖燃气密封工作的基础上，还能够始终保持稳定状态，不会对缸套轴向浮动产生任何干扰。气压平衡孔是燃气到达缸套轴内的主要通道，集体上端增加的四个通孔为顶杆座的固定孔。缸套下部断面上的若干个圆形孔中均安装有钢珠，通过与集体的对接，形成轴承的整体结构，为缸套输出径向力，并起到一定的支撑作用，缸套在安装到机体上之后，采用螺栓进行固定。1.缸套2.传感器支座3.安装窗口4.传感器5.机体图2.2传感器的安装示意图Figure2.2Installationdiagramofthesensor测试设备装置中采用了两个拉压传感器，在周向上以均匀的间隔距离安装在气缸套的下端面中，不仅能够减少高温燃烧气体产生的影响，还能够避免缸套出现变形问题，且拆卸与安装非常方便。上下支撑均是由两个独立的螺钉固定在传感器两侧，一侧位于缸套外部，另一侧位于机体内部，两个拉压传感器安装与预设的缸体凹槽中，通过屏蔽线接入电荷放大器，信号经过放大整形之后使用采集卡采集，再显示在上位控制界面。拉压传感器具体安装方式和位置如图2.2所示。本文在研究中设计的浮动缸套单缸柴油机无论是功能还是结构均与专用的试验机存在较大差异，通过对特定立式单缸水冷柴油机的结构优化设计，即可使其在模拟工作中发挥出与真实状态相同的性能。
合肥工业大学专业硕士学位论文82.2采集系统构成在数据采集系统的设计中，本文为其配置了拉压力传感器、标定组件、电荷增益器、曲轴转角信号发生器、信号采集卡、工况控制器、功率检测器、试验台架、测试系统等。数据采集系统具有动态的数据采集和分析功能，可动态测量发动机转速参数与符合参数。采集到的信号来自于两侧线路，电荷放大器的输出电压在0～5V之间。在数据的采集方面主要采用了转向角同步采集机制，曲轴转角与信号发生器并联，编码器可进行光电信号的处理和编辑，最大转角分辨率为1°CA，发动机每完成一圈转动生成的脉冲信号数量为360个。发动机在工况状态下的转速最大值为2600r/min，信号最高频率为15.6kHz。数据模块的在工况状态下的最高采样频率为20kHz，A/D转换器的最大位数为24位，最小位数为16位，电压输入范围可基于需求在0~±10V的范围内进行选择。数据采集系统的整体架构见图2.3所示。设备型号如表2.1所示。图2.3数据采集系统结构图Figure2.3Dataacquisitionsystemstructurediagram表2.1采集系统设备选型表Table1Selectiontableofacquisitionsystemequipment2.2.1传感器和电荷放大器本文在测试台架的传感器选择方面，主要以两方面为参考：第一，活塞环与缸套之间的摩擦力会按照缸套轴向上的作用力引发缸套位移，但位移量非常小，因此，需要采用灵敏度较高的传感器；第二，机体与气缸套之间的空间较小，应试验设备采集卡拉压传感器电荷放大器编码器开关电源型号NI-DAQ6223L2002TZXY8102ADBS36EYAD3-0524-WI
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降摩擦技术在发动机上的应用[J]. 马亚坛. 时代汽车. 2018(11)
[2]活塞环组摩擦力在线检测方法及结构参数研究[J]. 郑文龙,赵小勇,王星,余建. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究[J]. 侯献军,陈必成,蔡清平,Mohamed Kamal Ahmed Ali,彭辅明. 润滑与密封. 2017(03)
[4]基于LabVIEW的定容弹压力采集系统设计[J]. 史程,王腾. 汽车实用技术. 2016(05)
[5]喷雾燃油试验台定容弹设计[J]. 徐威,朱必武,罗浩. 汽车实用技术. 2015(05)
[6]基于集合经验模式分解的汽油机爆震特征提取[J]. 李宁,杨建国,周瑞. 机械工程学报. 2015(02)
[7]电控EGR台架试验设计与应用[J]. 苏栋,龚元明,李朝阳,于吉寅. 上海工程技术大学学报. 2013(03)
[8]基于LabVIEW的发动机测试系统设计[J]. 何永艳. 测控技术. 2011(09)
[9]定容燃烧弹的点火及时序控制[J]. 汪炳昌. 中国水运(下半月刊). 2011(01)
[10]基于事件的电喷汽油机喷油点火时序控制策略研究[J]. 姚栋伟,吴锋,周重光,苏万樯,俞小莉. 内燃机工程. 2009(06)
博士论文
[1]内燃机活塞—缸套系统低摩擦技术应用及摩擦力测量方法研究[D]. 宁李谱.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]活塞—缸套动态润滑建模及摩擦测量研究[D]. 鹿星晨.太原理工大学 2018
[2]基于LabVIEW的GDI燃油压力传感器检测系统研究[D]. 郭玮.长安大学 2018
[3]发动机部分零部件试验测试系统[D]. 付中伟.合肥工业大学 2018
[4]基于LabVIEW的数字信号调制识别[D]. 李蒙蒙.北京邮电大学 2018
[5]定容燃烧弹及其数据采集和控制系统的设计[D]. 周旋.浙江大学 2017
[6]基于LabVIEW的液压泵上位机测控系统设计与应用[D]. 田洪兴.湖南大学 2018
[7]发动机附件加载试验装置测控系统的研制[D]. 牟一今.合肥工业大学 2016
[8]定容燃烧试验台测控系统开发[D]. 齐楠.哈尔滨工程大学 2015
[9]基于LabVLEW的通用数据采集系统的设计[D]. 袁浩东.西南交通大学 2015
[10]基于LabVIEW的电子节气门虚拟试验台的设计及试验研究[D]. 徐久师.南京林业大学 2014
本文编号：3123836
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