发动机台架温度测试系统设计
目 录
1 绪论 1
1.1 发动机台架试验的背景意义 1
1.2 发动机台架试验的发展状况 2
1.3 主要测试温度 3
1.4 温度对发动机的影响 4
1.5 材料的选型 6
2 实验设备 7
2.1 选型理由 7
2.2 温度测试模块 7
2.3 RS-485 11
2.4 铠装热电偶 13
2.5 WZP PT100 15
3 发动机台架温度测试系统的测试过程 16
3.1 设计实验所需要的材料 16
3.2 各部件的作用 17
3.3 实验步骤 17
3.4 实验结果 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
发动机性能台架试验是常用的基本实验,在发动机工业生产中具有重要意义。发动机试验设备是进行性能试验必不可少的装备，其水平高低直接影响到能否如实反映发动机的性能，能否提供发动机设计和改进的依据，它对提高发动机的性能和质量居较重要的位置。新产品、新工艺、新材料的应用在经过理论计算后，必须通过各种试验掇供可靠的科学依据来分析和验证。在设计发动机时，通过试验可以为设计计算提供必要的原始数据，并能验证计算的正确性。在制造时通过试验可以检验整机的性能和制造质量，并提供生产的依据。
1.1 发动机台架试验的背景意义
我国的汽车工业正在飞速发展，汽车关键技术部分的自主研发已经成为汽车制造厂商工作的重之重，而发动机自主研发是汽车工业实现自主研发的标志[1]。在产品研发的过程中，当发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
动机的样品制造出来后就需要对其进行详细准确的台架实验，它不仅可以用来检测发动机整体以及相关零部件的可靠性，衡量发动机动力性和燃油经济性，还可以用来验证发动机的性能能否达到最初设计的指标，它关系到发动机设计的成功与否。
其次，即使发动机研发和制造的技术已经非常成熟，也都必须通过不断地改进来适应日益苛刻的市场需求，因此，对成熟的发动机产品进行技术考核来改进各个细节，精益求精是必要的。发动机台架实验系统水平的高低将直接影响到台架实验能否如实地反映发动机的性能，为发动机设计和改进提供依据，因此，它对提高发动机的性能和质量有着非常重要的影响。
近年来，随着国内发动机产量的快速增长和技术进步，对发动机测试设备的需求量越来越大，要求也越来越高，促使国产发动机测试设备企业也得到了快速的发展，通过技术引进和自主研发，江苏启测测功器有限公司，河南洛阳南峰机械厂，70研究所，江苏南通常通测试设备有限公司等企业的技术水平和生产能力都有了较大的提高，不但能生产水平较高的测功器，也能生产成套的发动机常规测试设备及其部分专用测试设备，但与国外先进水平相比，设备的性能，精度和质量水平还比较低，成套设备配套使用的可靠性差，协调各硬件工作的控制软件的技术水平还需要提高，科研机构研发的专项测试仪器难以商品化，无法满足汽车发动机行业的发展需求，目前各国内汽车发动机厂商用于产品研发的测试设备基本都采用进口的，所以测试系统及仪器的自主研发制造已经到了必要的关头[2]。
1.2 发动机台架试验的发展状况
发动机的台架测试技术是研究发动机各类性能的主要手段。为了和发动机的产品技术维持统一，早在20世纪中期，人们就开始了对台架测试技术的研究。由于各学科间知识相互渗透且相互联系，尤其别是计算机技术的快速发展，使发动机的台架测试技术不但用于发动机成熟产品的性能优化，而且更多的被使用在新型发动机的研发阶段。新型发动机的开发在对台架测试技术提出更加严格标准的同时，台架测试技术水平的提高也为新型发动机的研发提供了强而有力的保障[3]。
随着通讯方式、电子元器件以及计算机技术等在发动机台架检测技术领域的应用，使得发动机测试技术获得了极大的发展空间，并且为发动机测试技术提供了先进的测试手段，同时市场对发动机动力性、环保性、经济性、耐久性、可靠性等性能指标要求的不断提升，相应地使得对发动机的测试技术也提出了更高要求。发动机台架试验也就是将发动机各个动力系统的稳态、动态参数进行快速采集，并且准确的显示以进行发动机性能的评估以及为发动机各个系统调整提供可靠的数据依据。发动机测试的特点是可以测量的参数种类众多，测量设备、测试项目也多种多样。
国外相关的发动机测试设备的制造企业，早在20世纪中期就对发动机的台架测试技术进行了大量的研究，如今在发动机台架测试方面的技术已经十分成熟[4]。在不断发展的计算机技术与测试技术的有效结合过程中，他们成功的研制出技术相当先进的动态试验台架系统，如德国西门子公司CATS系列、奥地利AVL公司Puma-ISAC系列和申克公司DYNAS-DC系列等。这些高精度的自动控制系统不但非线性失真小，而且保持了很高的动态响应速度。当车辆在路面上行驶时，发动机所处的动态工况都可以由该系统进行准确的模拟，而且可以实时的监测发动机各个重要的参数值，测量得到的数据可以直接由该系统进行相应的分析与处理。不仅如此，在整车的主要技术参数确定之后，通过在车辆道路试验中计算得到的数值模拟加载到发动机上，一方面可以为整车选择合适的发动机，另一方面对已选用发动机的性能也可以进行有效的匹配分析以及更进一步的优化，这对整车性能的提高有着重大的意义。
近年来，我国通过不断的引进国外先进发动机台架测试技术，使国内的发动机测试水平得到了极大的提高与发展。同时，国内自主研发的台架测试系统虽在自动控制和扩展性等各方面都与国外先进技术存在着一定的差距，但随着微机技术以及单片机的应用，也很好的满足了发动机测试的严格要求[5]。例如采用激光测试技术，国内的科研机构对发动机气缸的缸内现象进行了深入的研究；通过发动机的动态台架试验，对于非稳定工况下的缸内工作过程进行了系统而全面的探讨，研究了驾驶员采取不同操作方式时对车辆动力性以及经济性的影响，同事也深入的研究了影响车辆经济性的一个十分重要的原因——驾驶员纵向操作特性；通过使用多功能的数据采集卡、微型计算机和定时计数器，对原有测控系统进行了成功的改造与完善，实现了微机自动对测试参数数据的记录与处理分析。
国内一些高等院校以及科研机构的努力，使得应用激光技术研究缸内现象的测试技术得到了快速的发展，测试方面也越来越成熟[6]。华中理工大学采用高速摄影以及激光全息技术研究柴油的喷雾场，并验证了LDV测量试验中TiO2散射粒子的跟随特性；江苏工学院采用LDV对柴油机的涡流室内流场进行了实际测量，用计算机和高速数据采集系统采集并处理得到的实验数据；北京理工大学研制出了汽车发动机电子燃油喷射系统台架测试仪，用来研究单点电控喷油的特性；70研究所将其研发的随车检测仪用于发动机的台架试验，进一步扩大了随车检测仪的应用范围；清华大学使用虚拟仪器技术构建了用于检测汽车发动机性能的出场检测系统[7]。
目前，随着计算机与微电子技术的高速发展，智能化的多类型参数的综合测控已成为了发动机台架控制系统的未来的发展方向。
1.3 主要测试温度
最后就是选择合适的材料来测量出水温度。发动机的出水温度正常在80℃到90℃之间但是发动的出水温度最高可以达到130度。出水温度主要影响发动机的散热和机油的温度，从而影响机油的粘度及润滑。如果水温过高，导致各摩擦副散热不及时，从而导致摩擦副及配合件工作不正常。同时水温过高会使机油粘度过低，机油压力降低，润滑效果变差。如果水温太低的话，机油粘度增大，机器运行阻力增大，导致发动机的功率下降。因此我们必须选用合适的温度传感器来测得发动机的出水温度，经过翻阅资料上网查询，对多种温度传感器的比较最终确定选用WZP—PT100温度传感器。
1 绪论 1
1.1 发动机台架试验的背景意义 1
1.2 发动机台架试验的发展状况 2
1.3 主要测试温度 3
1.4 温度对发动机的影响 4
1.5 材料的选型 6
2 实验设备 7
2.1 选型理由 7
2.2 温度测试模块 7
2.3 RS-485 11
2.4 铠装热电偶 13
2.5 WZP PT100 15
3 发动机台架温度测试系统的测试过程 16
3.1 设计实验所需要的材料 16
3.2 各部件的作用 17
3.3 实验步骤 17
3.4 实验结果 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
发动机性能台架试验是常用的基本实验,在发动机工业生产中具有重要意义。发动机试验设备是进行性能试验必不可少的装备，其水平高低直接影响到能否如实反映发动机的性能，能否提供发动机设计和改进的依据，它对提高发动机的性能和质量居较重要的位置。新产品、新工艺、新材料的应用在经过理论计算后，必须通过各种试验掇供可靠的科学依据来分析和验证。在设计发动机时，通过试验可以为设计计算提供必要的原始数据，并能验证计算的正确性。在制造时通过试验可以检验整机的性能和制造质量，并提供生产的依据。
1.1 发动机台架试验的背景意义
我国的汽车工业正在飞速发展，汽车关键技术部分的自主研发已经成为汽车制造厂商工作的重之重，而发动机自主研发是汽车工业实现自主研发的标志[1]。在产品研发的过程中，当发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
动机的样品制造出来后就需要对其进行详细准确的台架实验，它不仅可以用来检测发动机整体以及相关零部件的可靠性，衡量发动机动力性和燃油经济性，还可以用来验证发动机的性能能否达到最初设计的指标，它关系到发动机设计的成功与否。
其次，即使发动机研发和制造的技术已经非常成熟，也都必须通过不断地改进来适应日益苛刻的市场需求，因此，对成熟的发动机产品进行技术考核来改进各个细节，精益求精是必要的。发动机台架实验系统水平的高低将直接影响到台架实验能否如实地反映发动机的性能，为发动机设计和改进提供依据，因此，它对提高发动机的性能和质量有着非常重要的影响。
近年来，随着国内发动机产量的快速增长和技术进步，对发动机测试设备的需求量越来越大，要求也越来越高，促使国产发动机测试设备企业也得到了快速的发展，通过技术引进和自主研发，江苏启测测功器有限公司，河南洛阳南峰机械厂，70研究所，江苏南通常通测试设备有限公司等企业的技术水平和生产能力都有了较大的提高，不但能生产水平较高的测功器，也能生产成套的发动机常规测试设备及其部分专用测试设备，但与国外先进水平相比，设备的性能，精度和质量水平还比较低，成套设备配套使用的可靠性差，协调各硬件工作的控制软件的技术水平还需要提高，科研机构研发的专项测试仪器难以商品化，无法满足汽车发动机行业的发展需求，目前各国内汽车发动机厂商用于产品研发的测试设备基本都采用进口的，所以测试系统及仪器的自主研发制造已经到了必要的关头[2]。
1.2 发动机台架试验的发展状况
发动机的台架测试技术是研究发动机各类性能的主要手段。为了和发动机的产品技术维持统一，早在20世纪中期，人们就开始了对台架测试技术的研究。由于各学科间知识相互渗透且相互联系，尤其别是计算机技术的快速发展，使发动机的台架测试技术不但用于发动机成熟产品的性能优化，而且更多的被使用在新型发动机的研发阶段。新型发动机的开发在对台架测试技术提出更加严格标准的同时，台架测试技术水平的提高也为新型发动机的研发提供了强而有力的保障[3]。
随着通讯方式、电子元器件以及计算机技术等在发动机台架检测技术领域的应用，使得发动机测试技术获得了极大的发展空间，并且为发动机测试技术提供了先进的测试手段，同时市场对发动机动力性、环保性、经济性、耐久性、可靠性等性能指标要求的不断提升，相应地使得对发动机的测试技术也提出了更高要求。发动机台架试验也就是将发动机各个动力系统的稳态、动态参数进行快速采集，并且准确的显示以进行发动机性能的评估以及为发动机各个系统调整提供可靠的数据依据。发动机测试的特点是可以测量的参数种类众多，测量设备、测试项目也多种多样。
国外相关的发动机测试设备的制造企业，早在20世纪中期就对发动机的台架测试技术进行了大量的研究，如今在发动机台架测试方面的技术已经十分成熟[4]。在不断发展的计算机技术与测试技术的有效结合过程中，他们成功的研制出技术相当先进的动态试验台架系统，如德国西门子公司CATS系列、奥地利AVL公司Puma-ISAC系列和申克公司DYNAS-DC系列等。这些高精度的自动控制系统不但非线性失真小，而且保持了很高的动态响应速度。当车辆在路面上行驶时，发动机所处的动态工况都可以由该系统进行准确的模拟，而且可以实时的监测发动机各个重要的参数值，测量得到的数据可以直接由该系统进行相应的分析与处理。不仅如此，在整车的主要技术参数确定之后，通过在车辆道路试验中计算得到的数值模拟加载到发动机上，一方面可以为整车选择合适的发动机，另一方面对已选用发动机的性能也可以进行有效的匹配分析以及更进一步的优化，这对整车性能的提高有着重大的意义。
近年来，我国通过不断的引进国外先进发动机台架测试技术，使国内的发动机测试水平得到了极大的提高与发展。同时，国内自主研发的台架测试系统虽在自动控制和扩展性等各方面都与国外先进技术存在着一定的差距，但随着微机技术以及单片机的应用，也很好的满足了发动机测试的严格要求[5]。例如采用激光测试技术，国内的科研机构对发动机气缸的缸内现象进行了深入的研究；通过发动机的动态台架试验，对于非稳定工况下的缸内工作过程进行了系统而全面的探讨，研究了驾驶员采取不同操作方式时对车辆动力性以及经济性的影响，同事也深入的研究了影响车辆经济性的一个十分重要的原因——驾驶员纵向操作特性；通过使用多功能的数据采集卡、微型计算机和定时计数器，对原有测控系统进行了成功的改造与完善，实现了微机自动对测试参数数据的记录与处理分析。
国内一些高等院校以及科研机构的努力，使得应用激光技术研究缸内现象的测试技术得到了快速的发展，测试方面也越来越成熟[6]。华中理工大学采用高速摄影以及激光全息技术研究柴油的喷雾场，并验证了LDV测量试验中TiO2散射粒子的跟随特性；江苏工学院采用LDV对柴油机的涡流室内流场进行了实际测量，用计算机和高速数据采集系统采集并处理得到的实验数据；北京理工大学研制出了汽车发动机电子燃油喷射系统台架测试仪，用来研究单点电控喷油的特性；70研究所将其研发的随车检测仪用于发动机的台架试验，进一步扩大了随车检测仪的应用范围；清华大学使用虚拟仪器技术构建了用于检测汽车发动机性能的出场检测系统[7]。
目前，随着计算机与微电子技术的高速发展，智能化的多类型参数的综合测控已成为了发动机台架控制系统的未来的发展方向。
1.3 主要测试温度
最后就是选择合适的材料来测量出水温度。发动机的出水温度正常在80℃到90℃之间但是发动的出水温度最高可以达到130度。出水温度主要影响发动机的散热和机油的温度，从而影响机油的粘度及润滑。如果水温过高，导致各摩擦副散热不及时，从而导致摩擦副及配合件工作不正常。同时水温过高会使机油粘度过低，机油压力降低，润滑效果变差。如果水温太低的话，机油粘度增大，机器运行阻力增大，导致发动机的功率下降。因此我们必须选用合适的温度传感器来测得发动机的出水温度，经过翻阅资料上网查询，对多种温度传感器的比较最终确定选用WZP—PT100温度传感器。
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