虚拟仪器在汽车发动机台架试验中的应用(毕业论文)(三)

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使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器，它包括前面板、程序框图及图标/连线板三部分。LabVIEW简化了虚拟仪器的开发过程，缩短了一起开发和调试周期，它让用户从繁琐的计算机代码编写中解脱出来，把大部分精力投入仪器设计和分析当中，而不再拘泥于程序的细节。
3.3.2 LabVIEW的特点
LabVIEW是一种图形化的编程语言，使用这种语言编程时，基本不用写程序代码，取而代之的是程序框图。LabVIEW尽可能地利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具，它可以增强用户构建自己的工程的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的边界途径，使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。[13]
LabVIEW是通过图形符号来描述程序的行为，它消除了令人烦恼的语法规则，减轻了用户编程的负担，提高了效率，LabVIEW的特点如下。
编程简单，不需要记忆编程语言，只要通过交互式图像前面板进行系统控制的结果显示，再通过程序框图进行功能模块的组合操作来制定各种功能，即可完成软件编程。
开发周期短，只需通过交互式图形前面板进行系统控制和结果显示，可省去硬件面板的制作。
高效性，这主要是以软件做保证。以功能强大的LabVIEW作为软件开发平台，诸如数据采集、数据分析、文件处理、波形处理、数学预算等，等能轻而易举地解决。
开放性，可根据实际情况进行更新扩展，发展迅速。
自定义性，工程师们可以再费城广泛的测量和控制应用中自定义芯片级硬件功能。
性价比高，一机多用。
4 试验系统硬件设计
4.1 台架部分硬件结构设计

图4.1 试验台架结构框图
4.1.1 发动机选择
选用原则：综合考虑成本，效果和维护配件方便
最终选用：大众EA111型1.6L发动机应用车型：朗逸、POLO、斯柯达明锐
详细参数如表4.1。
表4.1 大众EA111型1.6L发动机参数表
国产版1.6L
汽缸数 4
凸轮轴 DOHC
汽缸容积 1598
缸径 mm 76.5
冲程 86.9
压缩比 10.5:1
缸盖材质铝合金
缸体材质铸铁
最大功率 77kw/5000rpm
最大扭矩 155Nm/3800rpm
4.1.2 测功仪选择
选用原则：转矩：由被测电动机或电动工具额定参数，计算出电机额定转矩。根据此转矩的二倍值，在测功机系列表中选择相近一档转矩量程的测功机。计算公式如下：

如：120瓦电动机转速为1400r/min(额定值)
Mh=0.82Nm；0.82X2=1.64Nm
在测功机系列表选择测功机转矩量程为2Nm。
转速：电机的空载转速必须低于测功机允许的最高转速。
功率：电机的最大功率必须低于测功机允许的最大连续功率，若只做特性测试，需要段时间大功率运行，此时不可超过测功机允许的5分钟最大运行功率。做温升试验必须小于测功机的连续运行功率。
由此，在测功机系列表中选出合适的测功机型号。
注意：测功机的最大运行功率不等于最大转矩乘以最高转速不可能一台测功机全包了工厂的所有产品电机规格的测试，按产品分档，选多台测功机，而仪器部分均为通用的。
由发动机最大功率P为77KW，60kw<P<250KW，综合考虑，选用启东市波峰测功器厂的YP120水力测功机，具体参数如表4.2。
表4.2 YP60 YP120 YP250水力测功机参数比较表
水力测功器型号 YP60 YP120 YP250
最大吸收功率(kw) 60 120 250
扭距测量精度 ±0.2% ±0.2% ±0.2%
测速精度 ±0.5% ±0.5% ±0.5%
主轴旋转方向单向单向单向
制动力测定范围(N) 0~180 0~550 0~1000
最大制动力矩(N.m) 172 525 980
最大耗水量(Kg/h) 1200 2400 5000
排水最高温度(°C) 70 70 70
主轴总长度(mm) 448 510 550
主轴中心高 255 300 300
测功器外型尺寸 450X400X370 655X530X430 640X536X460
底座外型尺寸 640X400X90 640X394X110 640X400X100
测功器净重(Kg) 170 180 200
轴最高转速(r/min) 9000 7500 7500
转动惯量(Kg·M2) 0.012 0.041 0.065
4.1.3 油耗仪选择
选用原则：综合考虑成本、量程、灵敏度需求。本实验中所需要的油耗仪对于量程无较高要求，但应具有较高的灵敏度以保证较高的测量精度。
最终选用：长沙高新技术产业开发区湘仪动力测试仪器有限公司的FC2212L-01流量油耗仪。FC2212L流量油耗仪是“湘仪普联”精心设计的FC2000系列发动机自动测控系统中的一个子系统。流量油耗仪采用科里奥利（coriolis）技术生产的发动机瞬时油耗测量仪，无论对汽油、柴油、液化气（LPG）、天然气（CNG）燃料的发动机FC2212L流量油耗仪均可提供精确的测量；无论是对小功率发动机还是对大功率发动机，FC2212L流量油耗仪均能提供精确的测量结果。同时FC2212L流量油耗仪独特的原理和结构设计，特别使用于测量电喷汽油机、柴油机的燃油消耗。油耗仪采用一体化设计技术，油耗测量和显示仪表基于一体，可以独立完成发动机燃油消耗的测量。
FC2212L流量油耗仪采用先进的CANBUS现场总线技术，具有网络特性，使多台测试仪器可以联网，可方便的与通用微星计算机或其它智能仪表组成更高级的测试系统，或实现远程控制。技术指标如表4.3。
表4.3 FC2212L流量油耗仪参数表
流量油耗仪型号 FC2212L-01 FC2212L-02
推荐的测量范围（密度840KG/m3） 0.1~70kg/h 0.1~83L/h 5~500kg/h 5~595L/h
系统测量不确定性 Us≤0.12% Us≤0.2%
密度测量不确定性 ≤0.0005g/cm3 ≤0.0005g/cm3
油耗量（kg/h）模拟输出 0~10V（对应满量程可设定） 0~10V（对应满量程可设定）
发动机功率（kw）模拟输出 0~10V（对应满量程可设定） 0~10V（对应满量程可设定）
流体介质柴油、汽油柴油、汽油
仪器尺寸（长x宽x高） 450x370x530mm
仪表电源 AC220V±11V 50Hz AC220V±11V 50Hz
工作环境温度和湿度 0~50℃ ≤85%RH 0~50℃ ≤85%RH
4.2 虚拟仪器系统总线形式选择
4.2.1 虚拟仪器系统组建方案
虚拟仪器的突出成就是不仅可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，更重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自动测试系统。虚拟仪器系统按硬件构成方式，可有以下几种组建方案：
GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成GPIB系统。
VXI仪器与计算机组成VXI系统。

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