基于MSP430的無載測(cè)功系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

　　2.2.2數(shù)據(jù)采集過程

　　動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集過程，實(shí)質(zhì)上是對(duì)飛升曲線直線段的捕捉的過程，其準(zhǔn)確性在很大程度上決定測(cè)試結(jié)果的可靠性。該過程定時(shí)器A為時(shí)基發(fā)生器，產(chǎn)生10ms信號(hào)。每10ms對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行掃描，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)C。對(duì)于數(shù)據(jù)序列，每隔[C/8]個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)取一個(gè)數(shù)據(jù)，構(gòu)成8個(gè)數(shù)據(jù)組合，為后續(xù)dn/dt的求解做準(zhǔn)備。這種數(shù)據(jù)采集方法能夠確切的表達(dá)出直線飛升過程，使提取的數(shù)據(jù)均勻分布，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　　2.2.3用最小二乘法計(jì)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(shí)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(jì)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(jìn)而使得操作方法給實(shí)驗(yàn)帶來的誤差變小。此外，應(yīng)選擇合理的工況進(jìn)行測(cè)試，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

　　由發(fā)動(dòng)機(jī)的飛升特性可知，轉(zhuǎn)速n和時(shí)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(cè)定某一時(shí)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(jì)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(cè)試方法

　　系統(tǒng)采用怠速加速法實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無載測(cè)功。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，然后突然將節(jié)流閥開到最大位置，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速猛然上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到所確定的測(cè)試轉(zhuǎn)速(測(cè)瞬時(shí)功率)時(shí)，儀表顯示出所測(cè)功率值。此后應(yīng)立即松開加速踏板，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間高速運(yùn)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(cè)試結(jié)果可靠，一般重復(fù)測(cè)量3-5次取其平均值。該測(cè)試方法既適用于汽油機(jī)(化油器式)，又適用于柴油機(jī)。

　　3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果

　　根據(jù)2.2.5節(jié)的方法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，以兩缸機(jī)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得實(shí)驗(yàn)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(jìn)行處理，以減小實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程的誤差。本試驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，平均誤差在3%以內(nèi)，證明實(shí)驗(yàn)方法正確、理論可行。通過實(shí)際檢驗(yàn)，該系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn):

　　a.傳感器接入簡(jiǎn)便，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單；

　　b.性能穩(wěn)定，故障率低，測(cè)量精度高；

　　c.適用范圍廣，可用于大部分柴、汽油機(jī)功率檢測(cè)。

表一：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　4  結(jié)束語

　　隨著我國汽車業(yè)的迅猛發(fā)展，勢(shì)必對(duì)車輛性能檢測(cè)提出更高更快更準(zhǔn)確的要求，而發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率作為車輛性能檢測(cè)中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)車輛檢測(cè)起著重要的作用。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(cè)部門和檢驗(yàn)中心，方便快捷地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行不解體檢測(cè)。

　　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(chǎng)價(jià)格約2-3千元，以市場(chǎng)年需求量2千臺(tái)計(jì)，每臺(tái)售價(jià)1500元，則年產(chǎn)量約300多萬元，因此具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。