CN104677636A - 一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，包括被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，其特征在于：还包括有单片机（1），与单片机（1）相连接的测控仪（4）和功率分析仪（2），与测控仪（4）相连接的油门驱动仪（5），与功率分析仪（2）相连接的电机控制器（3），与被测发动机相连接的数据采集仪（7）和转矩传感器（6），与数据采集仪（7）相连接的信号处理***（8），以及与信号处理***（8）相连接的分析仪（9）；所述测控仪（4）还与被测发动机相连接，转矩传感器（6）与信号处理***（8）相连接；本发明可以对发动机在瞬态工况下的各项参数进行测试，而且还能确保其测试精度和***的稳定性。

Description

一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***

技术领域

本发明涉及一种综合性能测试***，具体是指一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***。

背景技术

人们对汽车的可靠性、安全性和绿色性等方面的要求不断提高，而发动机作为汽车的心脏部件，其技术水平直接影响到其动力性、经济性和排放等性能指标，发动机发生故障的频率也是最高的。而发动机综合性能测试是判定发动机技术状况好坏的主要手段，也是汽车检测和维修工作的重要内容，因此发动机性能测试越来越受到人们的重视。传统的发动机综合性能测试***大都是针对某一特定稳态工况下发动机的性能进行测试，而汽车在实际运行中多处于起动、加速和减速等瞬态工况，其转速和转矩随时间发生改变，混合气形成和燃烧等不断地发生变化，导致发动机动力性能、经济性能和排放性能以及其他性能指标与通常稳态工况下的指标有很大的差异。因此提供一种可以测试发动机瞬态特性的综合性能测试***则是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的发动机综合性能测试***无法对发动机在瞬态工况下的性能进行测试的缺陷，提供一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，包括被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，还包括有单片机，与单片机相连接的测控仪和功率分析仪，与测控仪相连接的油门驱动仪，与功率分析仪相连接的电机控制器，与被测发动机相连接的数据采集仪和转矩传感器，与数据采集仪相连接的信号处理***，以及与信号处理***相连接的分析仪；所述测控仪还与被测发动机相连接，转矩传感器与信号处理***相连接；

所述所信号处理***由前置放大电路，与前置放大电路相连接的低通滤波电路，与低通滤波电路相连接的缓冲电路，与缓冲电路相连接的差分变换电路，以及同时与差分变换电路和缓冲电路相连接的A/D转换电路组成。

所述的前置放大电路由三极管VT1，三极管VT2，场效应管Q，负极与三极管VT1的基极相连接、正极作为***一输入端的极性电容C1，正极经电阻R5后与三极管VT2的发射极相连接、负极经电阻R2后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C3，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R3，与极性电容C3相并联的电阻R6，一端与场效应管Q的栅极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R7，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT2的集电极相连接的电阻R1，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与低通滤波电路相连接的极性电容C2组成；所述场效应管Q的漏极和源极均与低通滤波电路相连接，电阻R1和电阻R4的连接点与场效应管Q的漏极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的基极相连接。

所述的低通滤波电路由放大器P一端与放大器P的正极相连接、另一端与极性电容C2的负极相连接的电阻R8，一端与放大器P的负极相连接、另一端接地的电阻R9，正极与缓冲电路相连接、负极经极性电容C4后与场效应管Q的漏极相连接的极性电容C7，正极与放大器P的负极相连接、负极与极性电容C7的负极相连接的极性电容C5，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与极性电容C7的负极相连接的电阻R10，以及正极与放大器P的输出极相连接、负极接地的极性电容C6组成；所述放大器P的输出极还与缓冲电相连接。

所述的缓冲电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端经电阻R12后接地的电阻R11，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电阻R13，N极与极性电容C7的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的极性电容C10，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则经电阻R18后与差分变换电路相连接的电阻R17，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端接地的电阻R19，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与差分变换电路相连接的电阻R16，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C8，以及与极性电容C8相并联的极性电容C9组成；所述的三极管VT3的基极同时与电阻R11和电阻R12的连接点以及放大器P的输出极相连接、集电极与三极管VT4的基极相连接、发射极与差分变换电路相连接，三极管VT5的基极与二极管D1的N极相连接、集电极则同时与二极管D1的N极以及A/D转换电路相连接。

所述的差分变换电路包括变换芯片U，电阻R14，电阻R15，电阻R22，电阻R23，极性电容C11，极性电容C14，电感L1；电阻R14的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与变换芯片U的PGND管脚相连接，极性电容C11的正极与电阻R16相连接、负极与变换芯片U的ADJ管脚相连接，电阻R15与极性电容C11相并联，电感L1的一端与变换芯片U的ISENSE管脚相连接、另一端则经电阻R22和电阻R23后接地，极性电容C14的正极与A/D转换电路相连接、其负极则与变换芯片U的FB管脚相连接，变换芯片U的VIN管脚与电阻R18相连接、PGATE管脚与其PGND管脚相连接、FB管脚与电阻R22和电阻R23的连接点相连接、GND管脚接地，电感L1和电阻R22的连接点与A/D转换电路相连接。

所述的A/D转换电路由转换芯片U1，负极接地、而正极顺次经电阻R21和电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C12，正极与转换芯片U1的CONT管脚相连接、负极与电感L1和电阻R22的连接点相连接的极性电容C13，N极与转换芯片U1的TR管脚相连接、P极与极性电容C14的正极相连接的二极管D3，N极与转换芯片U1的VCC管脚相连接、P极与转换芯片U1的RS管脚相连接的二极管D2，转换芯片U1的THR管脚与极性电容C12的正极相连接、DIS管脚与电阻R20和电阻R21的连接点相连接、GND管脚接地、VCC管脚接电源。

所述的变换芯片U为LM3485型集成电路，而转换芯片U1为NE555型集成电路。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明可以对发动机在瞬态工况下的各项参数进行测试。

（2）本发明设置有信号处理***，其可以对采集来的数据做处理，使发动机瞬态特性检测结果更精确、更稳定。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号处理***电路结构示意图。

以上附图中的附图标记名称为：

1—单片机，2—功率分析仪，3—电机控制器，4—测控仪，5—油门驱动仪，6—转矩传感器，7—数据采集仪，8—信号处理***，9—分析仪，81—前置放大电路，82—低通滤波电路，83—缓冲电路，84—差分变换电路，85—A/D转换电路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明包括被测动力平台，固定在被测动力平台上的被测发动机。为了对被测发动机的瞬态特性进行综合测试，本发明还包括有单片机1，与单片机1相连接的测控仪4和功率分析仪2，与测控仪4相连接的油门驱动仪5，与功率分析仪2相连接的电机控制器3，与被测发动机相连接的数据采集仪7和转矩传感器6，与数据采集仪7相连接的信号处理***8，以及与信号处理***8相连接的分析仪9。所述测控仪4还与被测发动机相连接，转矩传感器6与信号处理***8相连接。

其中，单片机1作为本发明的控制***，电机控制器3用于控制被测电机的启停，功率分析仪2用于检测被测发动机的输出功率，油门驱动仪5用于为被测发动机的燃油发动机部分提供燃油，并通过测控仪4来显示和控制其燃油输出量。当改变被测发动机供油量时，被测发动机的工况则发生改变，这时由数据采集仪7对被测发动机瞬态工况下的温度、压力等数据进行采集并输送给信号处理***8，而转矩传感器6则对被测发动机的瞬态转矩进行检测，检测信号由信号处理***8进行处理后再由分析仪9对数据信号进行分析。

信号处理***8为本发明的发明点，如图2所示，其由前置放大电路81，与前置放大电路81相连接的低通滤波电路82，与低通滤波电路82相连接的缓冲电路83，与缓冲电路83相连接的差分变换电路84，以及同时与差分变换电路84和缓冲电路83相连接的A/D转换电路85组成。

前置放大电路81用于对采集来的数据信号进行放大，其由三极管VT1，三极管VT2，场效应管Q，负极与三极管VT1的基极相连接、正极作为***一输入端的极性电容C1，正极经电阻R5后与三极管VT2的发射极相连接、负极经电阻R2后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C3，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R3，与极性电容C3相并联的电阻R6，一端与场效应管Q的栅极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R7，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT2的集电极相连接的电阻R1，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与低通滤波电路82相连接的极性电容C2组成；所述场效应管Q的漏极和源极均与低通滤波电路82相连接，电阻R1和电阻R4的连接点与场效应管Q的漏极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的基极相连接。

因采集到的数据信号会有很多不需要的频率，而低通滤波电路82则可以对不需要的频率时行过滤。其由放大器P一端与放大器P的正极相连接、另一端与极性电容C2的负极相连接的电阻R8，一端与放大器P的负极相连接、另一端接地的电阻R9，正极与缓冲电路83相连接、负极经极性电容C4后与场效应管Q的漏极相连接的极性电容C7，正极与放大器P的负极相连接、负极与极性电容C7的负极相连接的极性电容C5，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与极性电容C7的负极相连接的电阻R10，以及正极与放大器P的输出极相连接、负极接地的极性电容C6组成。所述放大器P的输出极还与缓冲电83相连接，放大器P优选为OPA603型放大器。

缓冲电路83由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端经电阻R12后接地的电阻R11，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电阻R13，N极与极性电容C7的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的极性电容C10，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则经电阻R18后与差分变换电路84相连接的电阻R17，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端接地的电阻R19，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与差分变换电路84相连接的电阻R16，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C8，以及与极性电容C8相并联的极性电容C9组成；所述的三极管VT3的基极同时与电阻R11和电阻R12的连接点以及放大器P的输出极相连接、集电极与三极管VT4的基极相连接、发射极与差分变换电路84相连接，三极管VT5的基极与二极管D1的N极相连接、集电极则同时与二极管D1的N极以及A/D转换电路85相连接。

差分变换电路84包括变换芯片U，电阻R14，电阻R15，电阻R22，电阻R23，极性电容C11，极性电容C14，电感L1。连接时，电阻R14的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与变换芯片U的PGND管脚相连接，极性电容C11的正极与电阻R16相连接、负极与变换芯片U的ADJ管脚相连接，电阻R15与极性电容C11相并联，电感L1的一端与变换芯片U的ISENSE管脚相连接、另一端则经电阻R22和电阻R23后接地，极性电容C14的正极与A/D转换电路85相连接、其负极则与变换芯片U的FB管脚相连接，变换芯片U的VIN管脚与电阻R18相连接、PGATE管脚与其PGND管脚相连接、FB管脚与电阻R22和电阻R23的连接点相连接、GND管脚接地，电感L1和电阻R22的连接点与A/D转换电路85相连接。变换芯片U优选为LM3485型集成电路。

所述的A/D转换电路85由转换芯片U1，负极接地、而正极顺次经电阻R21和电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C12，正极与转换芯片U1的CONT管脚相连接、负极与电感L1和电阻R22的连接点相连接的极性电容C13，N极与转换芯片U1的TR管脚相连接、P极与极性电容C14的正极相连接的二极管D3，N极与转换芯片U1的VCC管脚相连接、P极与转换芯片U1的RS管脚相连接的二极管D2，转换芯片U1的THR管脚与极性电容C12的正极相连接、DIS管脚与电阻R20和电阻R21的连接点相连接、GND管脚接地、VCC管脚接电源，其OUT管脚和三极管VT5的集电极一起作为***的两个输出端，并与分析仪9相连接。该转换芯片U1为NE555型集成电路。

信号经过信号处理***8处理后再传输给分析仪9，由分析仪9对被测发动机的瞬态特性进行分析，这样分析的结果更加准确。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，包括被测动力平台，以及设置在被测动力平台上的被测发动机，其特征在于：还包括有单片机（1），与单片机（1）相连接的测控仪（4）和功率分析仪（2），与测控仪（4）相连接的油门驱动仪（5），与功率分析仪（2）相连接的电机控制器（3），与被测发动机相连接的数据采集仪（7）和转矩传感器（6），与数据采集仪（7）相连接的信号处理***（8），以及与信号处理***（8）相连接的分析仪（9）；所述测控仪（4）还与被测发动机相连接，转矩传感器（6）与信号处理***（8）相连接；

所述所信号处理***（8）由前置放大电路（81），与前置放大电路（81）相连接的低通滤波电路（82），与低通滤波电路（82）相连接的缓冲电路（83），与缓冲电路（83）相连接的差分变换电路（84），以及同时与差分变换电路（84）和缓冲电路（83）相连接的A/D转换电路（85）组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的前置放大电路（81）由三极管VT1，三极管VT2，场效应管Q，负极与三极管VT1的基极相连接、正极作为***一输入端的极性电容C1，正极经电阻R5后与三极管VT2的发射极相连接、负极经电阻R2后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C3，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R3，与极性电容C3相并联的电阻R6，一端与场效应管Q的栅极相连接、另一端与极性电容C3的负极相连接的电阻R7，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT2的集电极相连接的电阻R1，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与低通滤波电路（82）相连接的极性电容C2组成；所述场效应管Q的漏极和源极均与低通滤波电路（82）相连接，电阻R1和电阻R4的连接点与场效应管Q的漏极相连接，三极管VT1的集电极与三极管VT2的基极相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的低通滤波电路（82）由放大器P一端与放大器P的正极相连接、另一端与极性电容C2的负极相连接的电阻R8，一端与放大器P的负极相连接、另一端接地的电阻R9，正极与缓冲电路（83）相连接、负极经极性电容C4后与场效应管Q的漏极相连接的极性电容C7，正极与放大器P的负极相连接、负极与极性电容C7的负极相连接的极性电容C5，一端与场效应管Q的源极相连接、另一端与极性电容C7的负极相连接的电阻R10，以及正极与放大器P的输出极相连接、负极接地的极性电容C6组成；所述放大器P的输出极还与缓冲电（83）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的缓冲电路（83）由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端经电阻R12后接地的电阻R11，一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电阻R13，N极与极性电容C7的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的极性电容C10，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则经电阻R18后与差分变换电路（84）相连接的电阻R17，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端接地的电阻R19，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与差分变换电路（84）相连接的电阻R16，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C8，以及与极性电容C8相并联的极性电容C9组成；所述的三极管VT3的基极同时与电阻R11和电阻R12的连接点以及放大器P的输出极相连接、集电极与三极管VT4的基极相连接、发射极与差分变换电路（84）相连接，三极管VT5的基极与二极管D1的N极相连接、集电极则同时与二极管D1的N极以及A/D转换电路（85）相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的差分变换电路（84）包括变换芯片U，电阻R14，电阻R15，电阻R22，电阻R23，极性电容C11，极性电容C14，电感L1；电阻R14的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端与变换芯片U的PGND管脚相连接，极性电容C11的正极与电阻R16相连接、负极与变换芯片U的ADJ管脚相连接，电阻R15与极性电容C11相并联，电感L1的一端与变换芯片U的ISENSE管脚相连接、另一端则经电阻R22和电阻R23后接地，极性电容C14的正极与A/D转换电路（85）相连接、其负极则与变换芯片U的FB管脚相连接，变换芯片U的VIN管脚与电阻R18相连接、PGATE管脚与其PGND管脚相连接、FB管脚与电阻R22和电阻R23的连接点相连接、GND管脚接地，电感L1和电阻R22的连接点与A/D转换电路（85）相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的A/D转换电路（85）由转换芯片U1，负极接地、而正极顺次经电阻R21和电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C12，正极与转换芯片U1的CONT管脚相连接、负极与电感L1和电阻R22的连接点相连接的极性电容C13，N极与转换芯片U1的TR管脚相连接、P极与极性电容C14的正极相连接的二极管D3，N极与转换芯片U1的VCC管脚相连接、P极与转换芯片U1的RS管脚相连接的二极管D2，转换芯片U1的THR管脚与极性电容C12的正极相连接、DIS管脚与电阻R20和电阻R21的连接点相连接、GND管脚接地、VCC管脚接电源。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的变换芯片U为LM3485型集成电路。

8.根据权利要求6所述的一种基于发动机瞬态特性的综合性能测试***，其特征在于：所述的转换芯片U1为NE555型集成电路。