[發(fā)明專利]基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010908054.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112067307A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙飛;丁鑫權(quán);陳毅華;沈峘;張晨;閆志偉;張耀;解軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M15/05
• 分類號(hào): G01M15/05
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制臺(tái)、空燃比分析儀、氧傳感器、缸壓傳感器、振動(dòng)傳感器、缸溫傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、編碼器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制臺(tái)包括ECU、點(diǎn)火系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)裝置和預(yù)熱裝置，用于負(fù)責(zé)待監(jiān)測(cè)小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)和停止；

所述空燃比分析儀、氧傳感器均設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管處，其中，所述氧傳感器用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的氧含量并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊，空燃比分析儀用于通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的氧含量得出發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比信號(hào)并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊，兩者配合間接反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的燃燒情況；

所述缸壓傳感器用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力的變化情況，并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述振動(dòng)傳感器用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋振動(dòng)的變化情況，并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述缸溫傳感器用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭溫度的變化，并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述編碼器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸采用帶傳動(dòng)的方式連接、與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用于通過(guò)編碼器角度值來(lái)標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角的位置，并將其傳遞給所述所述信號(hào)調(diào)理模塊；

所述信號(hào)調(diào)理模塊用于將空燃比分析儀、氧傳感器、缸壓傳感器、振動(dòng)傳感器、缸溫傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、編碼器的檢測(cè)信號(hào)調(diào)理成符合數(shù)據(jù)采集卡要求的信號(hào)后傳遞數(shù)據(jù)采集卡；

所述數(shù)據(jù)采集卡用于將信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳遞給所述計(jì)算機(jī)；

所述計(jì)算機(jī)用于通過(guò)LabVIEW分析和顯示接收到的數(shù)字信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述缸壓傳感器的采用的是直插式微型缸壓傳感器，前端通過(guò)打孔密封安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器采用的是微型壓電式加速度傳感器，通過(guò)高溫快干膠粘貼在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的隔熱平臺(tái)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述缸溫傳感器采用的是PT100，通過(guò)焊接和螺絲固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速傳感器采用的是霍爾傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁芯經(jīng)過(guò)霍爾傳感器，切割磁感線，傳感器電路中產(chǎn)生方波信號(hào)，通過(guò)對(duì)連續(xù)兩個(gè)方波信號(hào)的邊沿進(jìn)行捕獲并根據(jù)兩個(gè)方波信號(hào)的時(shí)間差值來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器采用光電編碼器，其分辨率為600P/R，能夠?qū)⒁蝗?60°等角度的分為600個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)的精度為0.6°，對(duì)應(yīng)著二沖程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)360度；將編碼器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸采用帶傳動(dòng)的方式連接，保證與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)編碼器角度值能夠標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角的位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括缸內(nèi)壓力信號(hào)處理單元、電荷轉(zhuǎn)換器和編碼器的調(diào)理電路，其中：缸內(nèi)壓力信號(hào)處理單元用于將缸壓傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合采集卡要求的電信號(hào)，電荷轉(zhuǎn)換器用于將振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合采集卡要求的信號(hào)，編碼器調(diào)理電路用于將編碼器的輸出信號(hào)調(diào)理成符合采集卡要求的信號(hào)。

8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡采用PXIe-6368數(shù)據(jù)采集卡，前端為NI SCB-68A抗噪屏蔽I/O接線盒，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出連接到NI SCB-68A抗噪屏蔽I/O接線盒，接線盒的輸出連接到PXIe-6368數(shù)據(jù)采集卡。