车用发动机输出功率测试系统开发与应用
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究目的 1
1.2 发动机测功方法及功率相关参数的测量 1
1.2.1 发动机测功方法 1
1.2.2 发动机功率相关参数的测量 2
1.3 本课题的研究方法与内容 7
2 车用发动机输出功率测试系统的建立 8
2.1 试验样机的选用 8
2.2 测试用传感器及数据采集卡的选用 8
2.2.1 转速传感器与转速采集仪的选用 10
2.2.2 扭矩传感器的选用 12
2.2.3 数据采集卡的选用 14
2.3 转矩传感器的标定 15
2.3.1 传感器的标定方法 15
2.3.2 转矩传感器的标定 15
2.4 数据采集系统的建立 19
3 车用发动机输出功率实机试验 22
4 测试数据处理分析 23
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 课题背景及研究目的
当今世界对汽车的需求是越来越大。汽车作为一种便捷的代步方式已经被世人广泛接纳。汽车的出现，让社会的发展步伐加快，让经济的发展速度迅猛增长。但是由于汽车是个相对复杂的机械系统，所以对于其技术的改进和发展也是值得关注的一大焦点。随着汽车行驶距离的增加以及使用时间的延长，它的技术情况会逐渐变差从而影响驾驶人员的驾驶，以及乘坐人员的舒适性和安全性。所以汽车的动力性是判别汽车技术状况的参数之一，而作为汽车动力性基础的发动机输出功率则是评价汽车和内燃机性能的关键因素。
发动机自问世以来，一直受到世人的广泛关注，同时也得到了迅速的发展、推广和使用。目前，各个国家广泛应用的是以小型的发动机为主要动力的设备，因此，各个国家对发动机相关动力性、稳定性等研究显得非常的重要。在车辆研究领域，研究车辆发动机性能最关键的一步是测量发动机的功率，包括发动机的输出功率、有效功率等。所以说，研究出在车辆发动机各个状态，各种路况下都能稳定测试的发动机测试系统是至关重要的。
本课题结合工作实际，以CA6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的广泛关注，同时也得到了迅速的发展、推广和使用。目前，各个国家广泛应用的是以小型的发动机为主要动力的设备，因此，各个国家对发动机相关动力性、稳定性等研究显得非常的重要。在车辆研究领域，研究车辆发动机性能最关键的一步是测量发动机的功率，包括发动机的输出功率、有效功率等。所以说，研究出在车辆发动机各个状态，各种路况下都能稳定测试的发动机测试系统是至关重要的。
本课题结合工作实际，以CA6102型号发动机为例，对其工作特征进行研究。根据发动机的各项工作参数选取合适的转速传感器、转矩传感器、电阻应变片，通过进行实机试验，获取有关的试验数据，并且对这些数据进行处理和分析，改掉其中不足之处，对发动机输出功率系统进行改进。
1.2 发动机测功方法及功率相关参数的测量
1.2.1 发动机测功方法
测试发动机输出功率的方法有两种，即动态测功与静态测功。
动态测功：发动机与传动系分隔开时，将发动机从怠速或者某一低转速急加速至节气门的最大开度，那么这台发动机产生的功率来克服所有阻力力矩和运动惯性力矩作用，发动机的速度将达到最大空载速度。对于发动机的结构，我们可以把它的动件和附件的惯性矩作为一个固定的值，只要我们在指定的速度范围内测试发动机加速的平均加速度，就可以清楚明了的知道发动机的动力性；可以这么说，通过发动机某一定转速时的瞬时加速度，就能够简略确定发动机功率的大小。
稳态测功：也称为负载测试工作或有外部负载测试，它是发动机在节气门开度，速度和其他参数保持稳定状态的情况下，功率计测量发动机输出功率的方法。
本文采用动态测功的方式测量发动机输出功率，选择这种方法的优点是：简单便捷，测试结果相对准确，而且节省实验成本。
在一定条件下，测量了输出转矩，计算出了测量的速度，根据以下公式计算就可以得到发动机的输出功率。公式为
（1-1）
式中 :发动机的输出功率，KW；
:测定的输出扭矩，Nm；
:实际测得的发动机转速，r/min。
根据式（1-1）可知，发动机的输出功率和发动机的输出扭矩与实际测得的发动机转速的乘积是正比例函数的关系。在发动机的功率测量中，基本的物理量有两个，一个是扭矩M，另一个是转速n，扭矩的测量对功率测量精度是有一定的影响的，如果要测量发动机的输出功率的话，那么首先就要测得的是发动机的实际转速与发动机的输出扭矩[1]。
1.2.2 发动机功率相关参数的测量
目前，测量转速主要有两种方法，第一种方法是测周法，另一种方法是频测法。测周法又被称作是定数计时法，这种方法测量的是发射器发射信号脉冲规定个数所需要的时间。测频法的另一种叫法是定时计数法，它测量的是单位时间t内发射器发射脉冲的信号个数。
可以假设当转动轴转动一周时，测速盘将会发射出M个脉冲信号。在单位采集信号时间t内，累计得出测速盘总共发射出了k个脉冲信号，将测试装置与发动动机转速轴相连接，启动发动机使之在预设条件下运转，测得的发动机转速为
（1-2）
测量转速的方法最常用的主要有两种，第一种是磁电式，另一种则是光电式。磁电式测转速的原理主要是利用铁磁材料的尺码盘进行测试的。尺码盘上的转齿的转动会在磁场中间歇的切割磁感应线，使之产生变化的磁场，从而相应会产生感应电动势，这样的话就可以通过测量产生的感应电动势的频率获得发动机的转速[2]。具体的工作原理可以从图1-1看出：
图1-1 磁电式转速测试原理
反射式光电转速传感器是一种使用比较方便的传感器，它测试主要是通过在发动机测试的转轴上贴上特定的反射标记（比如说反光条），在转轴转动的时候，用光源照射转动轴。这样，通过反光片会反射光线，从而得到一个相应的反射信号。在光线穿过透镜和半透膜照射到转动轴上的时候，由于轴是不停的转动的，那么反射标记（反光条）对光线的折射率就会有一定的变化。通过安装在光电式转速传感器内的光敏元件来感知反射率的变化，从而发射出相应的脉冲信号，但是感光元件是不能被察
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究目的 1
1.2 发动机测功方法及功率相关参数的测量 1
1.2.1 发动机测功方法 1
1.2.2 发动机功率相关参数的测量 2
1.3 本课题的研究方法与内容 7
2 车用发动机输出功率测试系统的建立 8
2.1 试验样机的选用 8
2.2 测试用传感器及数据采集卡的选用 8
2.2.1 转速传感器与转速采集仪的选用 10
2.2.2 扭矩传感器的选用 12
2.2.3 数据采集卡的选用 14
2.3 转矩传感器的标定 15
2.3.1 传感器的标定方法 15
2.3.2 转矩传感器的标定 15
2.4 数据采集系统的建立 19
3 车用发动机输出功率实机试验 22
4 测试数据处理分析 23
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 课题背景及研究目的
当今世界对汽车的需求是越来越大。汽车作为一种便捷的代步方式已经被世人广泛接纳。汽车的出现，让社会的发展步伐加快，让经济的发展速度迅猛增长。但是由于汽车是个相对复杂的机械系统，所以对于其技术的改进和发展也是值得关注的一大焦点。随着汽车行驶距离的增加以及使用时间的延长，它的技术情况会逐渐变差从而影响驾驶人员的驾驶，以及乘坐人员的舒适性和安全性。所以汽车的动力性是判别汽车技术状况的参数之一，而作为汽车动力性基础的发动机输出功率则是评价汽车和内燃机性能的关键因素。
发动机自问世以来，一直受到世人的广泛关注，同时也得到了迅速的发展、推广和使用。目前，各个国家广泛应用的是以小型的发动机为主要动力的设备，因此，各个国家对发动机相关动力性、稳定性等研究显得非常的重要。在车辆研究领域，研究车辆发动机性能最关键的一步是测量发动机的功率，包括发动机的输出功率、有效功率等。所以说，研究出在车辆发动机各个状态，各种路况下都能稳定测试的发动机测试系统是至关重要的。
本课题结合工作实际，以CA6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的广泛关注，同时也得到了迅速的发展、推广和使用。目前，各个国家广泛应用的是以小型的发动机为主要动力的设备，因此，各个国家对发动机相关动力性、稳定性等研究显得非常的重要。在车辆研究领域，研究车辆发动机性能最关键的一步是测量发动机的功率，包括发动机的输出功率、有效功率等。所以说，研究出在车辆发动机各个状态，各种路况下都能稳定测试的发动机测试系统是至关重要的。
本课题结合工作实际，以CA6102型号发动机为例，对其工作特征进行研究。根据发动机的各项工作参数选取合适的转速传感器、转矩传感器、电阻应变片，通过进行实机试验，获取有关的试验数据，并且对这些数据进行处理和分析，改掉其中不足之处，对发动机输出功率系统进行改进。
1.2 发动机测功方法及功率相关参数的测量
1.2.1 发动机测功方法
测试发动机输出功率的方法有两种，即动态测功与静态测功。
动态测功：发动机与传动系分隔开时，将发动机从怠速或者某一低转速急加速至节气门的最大开度，那么这台发动机产生的功率来克服所有阻力力矩和运动惯性力矩作用，发动机的速度将达到最大空载速度。对于发动机的结构，我们可以把它的动件和附件的惯性矩作为一个固定的值，只要我们在指定的速度范围内测试发动机加速的平均加速度，就可以清楚明了的知道发动机的动力性；可以这么说，通过发动机某一定转速时的瞬时加速度，就能够简略确定发动机功率的大小。
稳态测功：也称为负载测试工作或有外部负载测试，它是发动机在节气门开度，速度和其他参数保持稳定状态的情况下，功率计测量发动机输出功率的方法。
本文采用动态测功的方式测量发动机输出功率，选择这种方法的优点是：简单便捷，测试结果相对准确，而且节省实验成本。
在一定条件下，测量了输出转矩，计算出了测量的速度，根据以下公式计算就可以得到发动机的输出功率。公式为
（1-1）
式中 :发动机的输出功率，KW；
:测定的输出扭矩，Nm；
:实际测得的发动机转速，r/min。
根据式（1-1）可知，发动机的输出功率和发动机的输出扭矩与实际测得的发动机转速的乘积是正比例函数的关系。在发动机的功率测量中，基本的物理量有两个，一个是扭矩M，另一个是转速n，扭矩的测量对功率测量精度是有一定的影响的，如果要测量发动机的输出功率的话，那么首先就要测得的是发动机的实际转速与发动机的输出扭矩[1]。
1.2.2 发动机功率相关参数的测量
目前，测量转速主要有两种方法，第一种方法是测周法，另一种方法是频测法。测周法又被称作是定数计时法，这种方法测量的是发射器发射信号脉冲规定个数所需要的时间。测频法的另一种叫法是定时计数法，它测量的是单位时间t内发射器发射脉冲的信号个数。
可以假设当转动轴转动一周时，测速盘将会发射出M个脉冲信号。在单位采集信号时间t内，累计得出测速盘总共发射出了k个脉冲信号，将测试装置与发动动机转速轴相连接，启动发动机使之在预设条件下运转，测得的发动机转速为
（1-2）
测量转速的方法最常用的主要有两种，第一种是磁电式，另一种则是光电式。磁电式测转速的原理主要是利用铁磁材料的尺码盘进行测试的。尺码盘上的转齿的转动会在磁场中间歇的切割磁感应线，使之产生变化的磁场，从而相应会产生感应电动势，这样的话就可以通过测量产生的感应电动势的频率获得发动机的转速[2]。具体的工作原理可以从图1-1看出：
图1-1 磁电式转速测试原理
反射式光电转速传感器是一种使用比较方便的传感器，它测试主要是通过在发动机测试的转轴上贴上特定的反射标记（比如说反光条），在转轴转动的时候，用光源照射转动轴。这样，通过反光片会反射光线，从而得到一个相应的反射信号。在光线穿过透镜和半透膜照射到转动轴上的时候，由于轴是不停的转动的，那么反射标记（反光条）对光线的折射率就会有一定的变化。通过安装在光电式转速传感器内的光敏元件来感知反射率的变化，从而发射出相应的脉冲信号，但是感光元件是不能被察
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1603.html
