基于MSP430的無載測功系統(tǒng)的設(shè)計研究

　　2.2.2數(shù)據(jù)采集過程

　　動態(tài)數(shù)據(jù)采集過程，實質(zhì)上是對飛升曲線直線段的捕捉的過程，其準確性在很大程度上決定測試結(jié)果的可靠性。該過程定時器A為時基發(fā)生器，產(chǎn)生10ms信號。每10ms對轉(zhuǎn)速進行掃描，同時記錄數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)個數(shù)C。對于數(shù)據(jù)序列，每隔[C/8]個數(shù)據(jù)點取一個數(shù)據(jù)，構(gòu)成8個數(shù)據(jù)組合，為后續(xù)dn/dt的求解做準備。這種數(shù)據(jù)采集方法能夠確切的表達出直線飛升過程，使提取的數(shù)據(jù)均勻分布，提高計算結(jié)果的準確性。

　　2.2.3用最小二乘法計算dn/dt

　　之所以采用最小二乘法來求dn/dt是為了避免操作方法(如猛加油門過程)不合理而造成的誤差。加油門時必須一踩到底，使轉(zhuǎn)速響應(yīng)過程接近于二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(飛升曲線)，否則，飛升曲線直線段不理想，由此計算出的結(jié)果誤差很大。采用最小二乘法后，能夠減弱操作給飛升曲線帶來的影響，進而使得操作方法給實驗帶來的誤差變小。此外，應(yīng)選擇合理的工況進行測試，以保證測量的準確性。

　　由發(fā)動機的飛升特性可知，轉(zhuǎn)速n和時間t之間存在著良好的線性關(guān)系，即n=b+at,式中a=dn/dt。通過測定某一時刻轉(zhuǎn)速值，經(jīng)過曲線擬合，即可求出dn/dt。

　　由上面分析可知，其矩陣表示形式為：

 　　2.2.4主程序結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化程序結(jié)構(gòu)[6]，由主程序模塊、數(shù)據(jù)采樣處理模塊、鍵盤掃描及處理模塊、顯示模塊組成。系統(tǒng)的主要流程如圖4所示。

圖4 軟件流程

　　2.2.5測試方法

　　系統(tǒng)采用怠速加速法實現(xiàn)發(fā)動機無載測功。發(fā)動機在怠速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，然后突然將節(jié)流閥開到最大位置，發(fā)動機轉(zhuǎn)速猛然上升，當轉(zhuǎn)速達到所確定的測試轉(zhuǎn)速(測瞬時功率)時，儀表顯示出所測功率值。此后應(yīng)立即松開加速踏板，以避免發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)。記下或打印出讀數(shù)后，按“清零”鍵使指示裝置清零。為保證測試結(jié)果可靠，一般重復(fù)測量3-5次取其平均值。該測試方法既適用于汽油機(化油器式)，又適用于柴油機。

　　3 試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果

　　根據(jù)2.2.5節(jié)的方法實現(xiàn)實驗過程，以兩缸機為例進行實驗，測得實驗數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)采集過程采集的數(shù)據(jù)按2.2.2節(jié)的方法進行處理，以減小實驗數(shù)據(jù)處理過程的誤差。本試驗中取J = 0.025 kg*m2 ，將其帶入系統(tǒng)模型可求得轉(zhuǎn)速、加速度和瞬時功率。如此重復(fù)3-5次，求平均值。數(shù)據(jù)如表一所示。

　　從實驗結(jié)果來看，平均誤差在3%以內(nèi)，證明實驗方法正確、理論可行。通過實際檢驗，該系統(tǒng)有如下優(yōu)點:

　　a.傳感器接入簡便，系統(tǒng)操作簡單；

　　b.性能穩(wěn)定，故障率低，測量精度高；

　　c.適用范圍廣，可用于大部分柴、汽油機功率檢測。

表一：實驗數(shù)據(jù)

　　4  結(jié)束語

　　隨著我國汽車業(yè)的迅猛發(fā)展，勢必對車輛性能檢測提出更高更快更準確的要求，而發(fā)動機輸出功率作為車輛性能檢測中的一項重要指標，對車輛檢測起著重要的作用。本系統(tǒng)的設(shè)計成功可提高以往這種儀器存在的不穩(wěn)定性，減小誤差，適合于汽車檢測部門和檢驗中心，方便快捷地對發(fā)動機進行不解體檢測。

　　另外，由于該儀器的制造成本較低，其材料成本不到500元，而具有類似功能的儀器市場價格約2-3千元，以市場年需求量2千臺計，每臺售價1500元，則年產(chǎn)量約300多萬元，因此具有較好的經(jīng)濟效益。