基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

第３７卷第１期２０１０年２月

拖拉机与农用运输车

Ｔｒａｃｔｏｒ＆ＦａｒｒｎＴｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ

Ｖ０１．３７Ｎｏ．１Ｆｅｂ．，２０１０

基于ＡＶＲ单片机的发动机转速采集系统的开发

郑轶Ｌ２，张红光２，刘

凯２，郑国勇２，王道静；

（１．北京汽车研究总院有限公司，北京１０００２１；２．北京工业大学环境与能源工程学院，北京１００１２４）

摘要：自主开发了一套简单方便的发动机转速采集系统，该系统以ＡＶＲ单片机为核心，应用ＡＴｍｅｇａ３２Ｉ，单片机进行开发，通过转速传感器输出转速信号，由发动机转速采集系统下位机进行捕捉，并保存在单片机内部，待连续采集９００个转速数据点后。通过串行通讯接口将采集到的转速数据回传给上位机，并保存在Ｅｘｃｅｌ文件内；同时，发动机转速采集系统上位机可对下位机的数据采集时刻进行控制。下住机软件程序采用ｃ语言进行编写，上位机采用Ｖｉｓｕａｌ

Ｂａｓｉｃ

６．０软件进行开发。结果表明：自主开发的发动机

转速采集系统能够实时地采集发动机的转速信号，对发动机的台架试验起到良好的辅助测试作用。

关键词：发动机；转速；信号采集；ＡＴｍｅｇａ３２Ｌ单片机中图分类号：Ｕ４６７，４

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００６一０００６ｆ２０１０）０１—０１０３—０２

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅＳｐｅｅｄＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ

（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ

ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｏｎ

ＡＶＲＭＣＵ

ＺＨＥＮＧＹｉｌ”，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ－ｇｕａｎ９２，ＬｔＵＫａｉ２，ＺＨＥＮＧＧｕｏ—ｙｏｎ９２，ＷＡＮＧＤａｏ－ｊｉｎ９２

Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２１，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ

ＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓ

ＡＶＲＭＣＵｉｓａｄｏｐｔｅｄｗｈｉｃｈｉｓｃａｐｔｕｒｅｄｂｙ

ａｓ

ｐａｐｅｒ

ａｓｅｔ

ｏｆｓｉｍｐｌｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｅｎ画ｎｅｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ．

ｏｕｔｐｕｔ

ｔｈｅ

ｃｏｒｅ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂｙｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｙｐｅｉｓＡＴｍｅｇａ３２Ｌ．Ｓｐｅｅｄｓｉｇｎａｌ

ｉｓｆｒｏｍｓｐｅｅｄ

ｓｅｎｓｏｒ，

ｌｏｗｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒｏｆｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｎｓａｖｅｄｉｎｂｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ

ｔｏｕｐｐｅｒ

ｔｈｅＭＣＵ．Ａｆｔｅｒｎｉｎｅｈｕｎｄｒｅｄ

ｓｐｅｅｄｄａｔａｈａｖｅｂｅｅｎａｃｑｕｉｒｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ，ｔｈｅｄａｔａ

ｃａｎ

ｃｏｍｐｕｔｅｒｏｆｅｎｇｉｎｅ

ｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

ｕｐｐｅｒ

ｔｈｒｏｕｇｈｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｓａｖｅｄｉｎｔｈｅｅｘｃｅｌｆｉｌｅ．ＤａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｅｎｇｉｎｅｗｉｔｈＣ

ｃａｎ‘ｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙ

ｃｏｍｐｕｔｅｒ

ｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｌｏｗｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒｏｆ

ｕｐｐｅｒ

ｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｍｐｉｌｅｄ

ｌａｎｇｕａｇｅ．ＴｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｏｆｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ

ｃａｎ

６．０．Ｔｈｅ

ａｎ

ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ

ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅＩｏｐｅｄｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ

ｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｃｑｕｉｒｅｅｎｇｉｎｅ

ｓｐｅｅｄ

ｓｉｇｎａｌａｎｄｐｌａｙ

ｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｕｘｉｌｉａｒｙｒｏｌｅｉｎｅｎｇｉｎｅ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．

ＫｅｙＷＯｒｄｓ：Ｅｎｇｉｎｅ；Ｓｐｅｅｄ；Ｓｉｇｎａｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＡＴｍｅｇａ３２ＬＭＣＵ

发动机的转速是评价发动机性能的一个重要参数。对于具有电控系统的发动机，由于需要控制点火正时和燃料喷射正时，因而必须精确确定发动机曲轴和凸轮轴的佗置。此时的转速信号不仪是指示发动机的工况参数，而且还是控制点火正时或燃料喷射正时的基准…。所以，转速信号的采集和处理是发动机电控系统中一项十分蕈要的工作。以发动机转速信号为核心的数据采集系统，它主要是使用单片机采集转速数据，并将其在功能更为强大的Ｐｃ机上进行数据分析，以方便研究发动机的工作状态和转速之间的内在关系。

目前，发动机转速的采集按使用的传感器类型主要可以分为磁屯式、霍尔效，菠式和光电式３种【２以Ｊ。

Ｉ）磁电式

当有凸齿的导磁体在磁铁附近旋转时，因磁阻的突然上升或下降导致磁场发生变化，使绕在磁铁上的线圈的两端产生一种与转速成正比的感应电动势并以脉冲的形式输出。磁电式转速传感器由于其输出的信号大、信噪比高、能量自给、能独屯工作、测量的转角误差在±Ｏ．５。ＣＡ的范围内，因此是一种常见的转速与曲轴位置传感器。

２）霍尔效应式

霍尔效廊式转速传感器足利用霍尔效应原理制成的。其输出信

号是矩形脉冲，很适合于数字控制系统，不仅抗干扰能力强，而且输出电压信号稳定。只要存在磁场．霍尔元件总是产生相同的电压，其大小与转速无关，即使是在发动机启动时的低转速状态下，仍能获得较高的枪测精度。

３）光电式

光电式转速传感器由发光二极管、光敏ｉ极管和遮光盘组成。其工作时，由遮光盘交替地通、断从发光一极管射向光敏三极管上的光线，使光敏－三极管导通或截止，从而产生脉冲信号。光电式转速传感器能够检测转速很低时的运行状态，精度也很高。其特点是不受电波的下扰，对环境的适应性强；其缺点是必须保持发光二极管和光敏＝三极管表面的清洁度，否则会影响光电传感器的Ｊ：作。

１

１．１

系统方案

系统构成

发动机转速采集系统的总体设计方案如图ｌ所示，由３部分组

成，即传感器信号、转速采集系统的下位机和卜位机（ＰＣ机）。其中转速信号可采用磁电式传感器或者霍尔式传感器触发，这２种传感器均是汽车工业中廊用较为广泛的传感器。图Ｉ中ａ为转速信号与发动机转速采集系统下位机的连接线柬，ｂ为发动机转速采集系统下位机与上位机之间的串行通讯接口，即ＲＳ－２３２通讯接口。

收稿【Ｉ期：２００９－０２一１２

基金项目：教育部留学凹国人员科研启动基金（３２３１０７９０２００８０１）；北京市留学人员科技活动择优资助项目（３８００５０５１２００７０１）

－１０３

万方数据

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

；一乏若菇两ｉ；一

采羹蒙銎繁茬机Ｐ

ｌ’著福６蕊湛一；一

＞

ＵＡＵＢ

Ｐ２

躞

Ｄ

；Ｖ

＿Ｊ

ＤＺ

。１．２Ｖ

Ｒ７ＺＥＮＥＲ

ｆ１∞

１０

ｋＱ．Ｕ３Ａ

Ｄ】

醚７１－－＇－ＬＭ鱼３９３

７４ＨＣｌ４

——

ＤＩ

群

图３转速信号调理电路

Ｆｉｇ．３ＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＣｉｒｃｕｉｔｏｆＳｐｅｅｄＳｉｇｎａｌ

１０４

万方数据

拖拉机与农用运输车第ｌ期２０１０年２月

冲信号，该信号可不经过任何电路的处理而被单片机所识另０，因此，

当采用霍尔式传感器时应闭环图３中的Ｐ２跳线端，即短路信号调理电路；当采用磁电式传感器时，由于输出的实际转速信号足一组近似于正弦波的模拟信号，此时应断开图３中的Ｐ２跳线端，启用转速信号调理电路。如此该转速采集系统便叮以应用于这２种转速传感器。２．２软件设计

软件程序采用ｃ语言进行编写，程序开发基于ＷｉｎＡＶＲ平台。其控制策略如下：在发动机的运转过程中，转速信号不断产生，无论采用的是磁电式传感器还是霍尔式传感器，最终转速信号经过处理后均调整为标准的０～５Ｖ数宁脉冲信号；利用ＡＴｍｅｇａ３２Ｌ单片机中计数器ｌ的捕捉功能，将这些转速信号连续地捕捉，并利用数组的方式将捕捉到的转速量值存储于ＳＲＡＭ寄存器中；通过程序设定，完成一组转速数据采集需要连续捕捉９００个数据转速点，待全部捕捉完毕后，程序自动地将捕捉到的转速数据通过ＲＳ一２３２串行通讯接口回传给卜佗机，直到全部数据回传完毕为止。在转速数据采集和回传上佗机的过程中，采用ｒ不ｆＪ的指示灯进行不同工作状态的显示，便于用户ｒ解转速采集系统的工作过程。图４为转速采集系统的Ｆ位机实物图。

图４转速采集系统下位机

Ｆｉｇ．４

ＬｏｗｅｒＣｏｍｐｕｔｅｒｏｆＳｐｅｅｄＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

发动机转速采集系统的卜位机采用Ｖｉｓｕａｌ

Ｂａｓｉｃ

６．０软件进行，．

发【５Ｊ。该软件ＩＪＪ将卜．位机凹传的９００个转速数据进行存储，并保存在新建的Ｅｘｃｅｌ文件内，便于进行发动机台架试验数据的离线分析；其次，该软件可以向下位机发送控制指令，并利用快捷键控制Ｆ位机实时地进行新一轮的转速数据采集工作，且町以反复操作；除此之外，该软件还町以对发动机的Ｔ况参数进行实时监控，以便ｊ：用户了解发动机＿［作状况。图５为转速采集系统卜位机的工作界面。

图５转速采集系统上位机

Ｆｉｇ．５ＵｐｐｅｒＣｏｍｐｕｔｅｒｏｆＳｐｅｅｄＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

发动机转速采集系统的调试是在发动机台架试验卜完成的。试１．０１２

Ｌ，压缩比为９．６，缸径为６５．５ｍｌ／Ｉ。经过改造后，加装了一套

（下转第“０页）

３上位机设计

４系统测试

验使用的发动机型号为ＪＬ４６５Ｑ５，该发动机原机为汽油机．排鼙为

完橙的天然气供给系统和电控系统。台架试验使用的燃料为天然气，转速信号由位于分电器处的霍尔式传感器进行输出。试验表明，发动机转速采集系统可完整地记录发动机的启动以及怠速过程，完

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

拖拉机与农用运输车第１期２０１０年２月

从原理卜讲，只要有电源，故障检测仪ＳＴＡＲＤｉａｇｎｏｓｉｓ就应该能进入该系统进行故障检测诊断。根据该思路。首先榆测电源系统。检测电熔丝Ｌ５，没有熔断；打开车门内饰板，测量控制单元的电源也正常。

用示波器单独测量左前门的ｆＪ控电脑Ｎ６９／１（如图４所示）的

ＣＡＮ

在奔驰Ｗ２２０轿车ＣＡＮ总线网络中，分为ＣＡＮＢ和ＣＡＮＣ两个相对独屯的数据系统，其中ＣＡＮＢ为中等速度网络，ＣＡＮＣ为高速网络。ＣＡＮＢ为车身网络，ＣＡＮＣ为发动机动力传输及底盘系统网络。由于发动机在运转时必须控制点火正时和喷油顺序等，再加之发动机电脑的高速执行时间，如果利用传输速度比较慢的ＣＡＮ是无法完成的。

对于该车的故障，根据奔驰Ｗ２２０轿车的ＣＡＮ总线网络系统的工作原理，可以判定其是凶门控电脑Ｎ６９／１损坏从而导致故障检测仪ＳＴＡＲＤｉａｇｎｏｓｉｓ无法通过ＣＡＮＢ网络进入Ｎ６９／１电脑进行系统诊断，Ｈ｜其他控制单元和它也无法进行通信对话。例如，当组合开关Ｎ８０发送来指令征它执行点亮后视镜背面的转向灯时，它无法接受该指令；而当拨动电动座椅开关时，它也无法向其他控制单元发送指令，最终致使车门电脑部分功能失去控制。

３）故障排除：将车¨电脑Ｎ６９／１打开榆查其电路板，经检测ＣＰＵ没有供电电源。根据电路板上的主电源和电脑内的稳压电源的输出端，顺着印刷电路去找，结果在电路板的正面和反面的电源连接孔有断路情况。经过仔细分析，该线是给ＣＡＮ总线数据处理器的电源，并且在连接孔周围有很多水浸过的痕迹，用酒精清洗１二净，并用电烙铁焊好。接上电源用示波器洲壁，在拨动某个开关时，从示波器上町以看出有 串串的ＣＡＮＢ数据指令输出，上车试验一切止常。

４）小结：由于奔驰Ｗ２２０轿车的Ｉ‘Ｊ控电脑极易进水，特别足在洗车和做美容的时候，这种情况卜．一般会造成电脑失控，严重时则会损

Ｂ信号。拔下ｌ号插头，将３脚的ＣＡＮ—ＢＬ和４脚的ＣＡＮ—ＢＨ

线（分别是白线和绿线）取出，插上电源插头。将示波器探头一端搭铁，一端连纠３脚或４脚，在拨动某个开关时应该自．数据指令信号传出．而检测结果是没有数据指令信号传出。至此，基本町以判定此故障是由于门控电脑ＣＡＮＢＵＳ数据网络不能接受或输出指令，从而造成门控电脑和其他电脑不能对活。

ｉ……№唑…．．：：……磐９些…一一

图４车门控制单元部分电路图

Ｆｉｇ．４

ＰａｒｔｉａｌＣｉｒｃｕｉｔＤｉａｇｒａｍｏｆＶｅｈｉｃｌｅ

ＤｏｏｒＣｏｎｔｍｌＵｎｉｔ

坏电路板。

参考文献：

［１］鲁植雄．奔驰系列轿车维修保养手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６．［２］

朱双华．汽车ＣＡＮ系统故障诊断与榆测技术【ＭＪ．长沙：国防科技大学出版社，２００８．

要想弄清楚故障原闲，还需要对该车的ＣＡＮ总线系统有足够的了解。新款奔驰Ｗ２２０轿车所有的电路均以ＣＡＮ网络连接，简称ＣＡＮ—ＢＵＳ。其系统中有Ｈ和Ｌ线路即高位ＣＡＮ线和低佗ＣＡＮ线，其传输速率可达１０Ｍｂｉｔ／ｓ。ＣＡＮ总线系统由车上安装的电脑及互相通信的数据总线、每个系统的控制单元和收发器等元件组成，Ｉ川时接受某个控制甲Ｉ元发出的命令，个别处理、分析及接受输入信号，并且根据指令去控制输出组件。

（编辑姜洪君）

作者简介：朱甄华（１９７３一），男，汽乍修理高级技师，副教授，副主任，硕士，研究方向为汽乍局域网控制技术。

｛１５带｛窑秘幺秘！‘筇：｛鸶带｛！；．带出．带２乔出矛出尔出开池尔也稍乖出矛烛锛也乔也不出秘些乔≈竺带出尔趟ｆ．蒋出．秘易尔出尔也乔也尔出尔也：带出看＠乖出乖出秽乖出秘凇乖出乖出秘凇乖出币北币出乖出乖

（上接第１０４页）

动和ｌ

２００

，

全可以成为发动机转速研究的一个辅助测试丁具。图６为发动机启

ｒ／ｍｉｎ怠速时的转速采集情况。

２２ｌ

转速采集系统能够为发动机台架试验提供辅助帮助，是一种方便、低廉的发动机台架试验测试Ｊ：具。

参考文献：

［１］舒华，姚围平．汽车电了．控制技术【Ｍ］．北京：人民交通ｆｆ｛版社，２００１．

ｆｌ

暑ｌ

ｉ

［２］于春发．刘必华，张幽彤。等．天然气发动机电控系统转速采集的研究［Ｊ】．车用发动机，２０００（１２）：２５—２７．

砉１

浆

［３］

汪云．发动机转速测试系统中转速采集的研究［Ｊ］．小型内燃机与摩托车，２００４（２）：１５～１７．

［４］

０

１００

２００

吴双力，崔剑。土伯岭，ＡＶＲ－ＧＣＣ与ＡＶＲ单片机Ｃ语言开发［Ｍ］．北

京：北京航天航夺大学出版社．２００４．

３叫４００５００６【）０

转速记录点＿Ｐ

７００８００９００

图６转速采集记录

Ｆｉｇ．６ＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＲｅｃｏｒｄｏｆＳｐｅｅｄ

［５］郑国勇。张红光，刘凯，等．１ｉ用ＣＮＧ发动机监控系统的开发［Ｊ］．小型内

燃机与摩托车．２００８（３）：１—３．

５结论

自主开发的发动机转速采集系统实用可行，不仅可以实时准确地对发动机转速信号进行采集，而且试验数据可以存储在Ｅｘｃｅｌ文件内。便ｊ：进行后期的离线数据分析；上位机功能完善，口ｒ实现对发动机‘Ｉ：况监控和数据存储等功能，且人机界面友好，操作简单。发动机

（编辑刘红云）

作者简介：井轶（１９８３一），男，工程师，主要研究方向为发动机电子控制、试验‘ｊ测试技术；张红光（１９７０一），男，博上，教授，主要研究方向为发动机电子控制、代用燃料以及定容燃烧弹等。

ｌｌＯ

万方数据

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

作者：作者单位：

郑轶， 张红光， 刘凯， 郑国勇， 王道静， ZHENG Yi， ZHANG Hong-guang， LIU Kai， ZHENG Guo-yong， WANG Dao-jing

郑轶,ZHENG Yi(北京汽车研究总院有限公司,北京,100021;北京工业大学环境与能源工程学院,北京,100124)， 张红光,刘凯,郑国勇,王道静,ZHANG Hong-guang,LIU Kai,ZHENG Guo-yong,WANG Dao-jing(北京工业大学环境与能源工程学院,北京,100124)拖拉机与农用运输车

TRACTOR & FARM TRANSPORTER2010，37(1)0次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

参考文献(5条)

1.舒华.姚国平 汽车电子控制技术 2001

2.王春发.刘兴华.张幽彤 天然气发动机电控系统转速采集的研究[期刊论文]-车用发动机 2000(6)3.汪云 发动机转速测试系统中转速采集的研究[期刊论文]-小型内燃机与摩托车 2004(2)4.吴双力.崔剑.王伯岭 AVR-GCC与AVR单片机C语言开发 2004

5.郑国勇.张红光.刘凯.郑轶.王道静.宫卫东.吴迪 车用CNG发动机监控系统的开发[期刊论文]-小型内燃机与摩托车 2008(3)

相似文献(10条)

1.期刊论文 金长星.蔡广新.刘皓宇 感应式发动机数字转速表 -石油矿场机械2001,30(6)

在有关发动机教学、科研和汽车检修中,经常需要测量发动机的转速.当实验室不具备发动机实验台的条件或在室外测量时,传统方法一般是使用光电式转速表测量发动机的转速[1].在测量中,须在发动机传动轴(或其他传动部位)上贴光标纸,这不仅麻烦,而且在测量中光标纸容易脱落,使测量中断;其次,由于受转速表灵敏度限制,要求转速表与传动轴的距离很近,手持转速表的测试人员必须格外注意人身安全;另外,由于手持转速表容易抖动,致使测量准确度较低.为此,笔者研制了感应式汽油机数字转速表,有效地克服了光电式转速表的弊端.

2.学位论文 冯启山 混合动力汽车发动机调速系统建模及应用研究 2005

日益苛刻的环保法规和匮乏的能源成为汽车技术革命的主要推动力。混合动力汽车同时采用发动机和电机驱动，使发动机在高效区域工作以降低油耗和排放，并通过电机回收制动工况的能量，从根本角度提高燃油利用率，混合动力汽车以其低能耗低排放特性越来越引起人们的重视。在混合动力汽车开发过程中发动机转速振荡使AMT(AutomaticManualTransmission)换档时间加长并在驱动ISG(IntegratedStarterGenerator)发电过程中转速振荡，不仅破坏了整车的乘坐舒适性，还导致燃油消耗增加、排放恶化，失去了混合动力汽车清洁和高效的优势，因此需要对混合动力汽车发动机调速系统进行深入研究。本文结合国家“863”电动汽车重大专项课题“EQ7200HEV混合动力轿车开发”项目，开发基于混合动力汽车发动机的电子调速系统以消除转速振荡，减少整车换档时间，提高动力性、燃油经济性和乘坐舒适性。

为从整车角度综合考核发动机调速系统动力学特性，本文建立了发动机的瞬态动力学调速模型以及ISG和整车动力学模型。在建立面向发动机调速系统的动力学模型时，学者往往采用均值模型。这类模型忽略发动机运转过程中复杂的能量转换和动力学过程，对发动机内部各主要部件的相互作用关系描述不清，且与发动机设计参数无关。因此这类均值动力学模型精确性受到影响，适用范围也相对小。为此本文建立精确的瞬态动力学模型，以曲轴转角来描述每一瞬间发生在发动机内部能量转换和力学关系。提出基于气缸压力-曲轴转速(p-ω)的发动机动力学模型，采用FFT无量纲模型重构气缸压力变化过程，根据曲柄-滑块机构确定发动机指示扭矩，应用拉格朗日方程分析发动机瞬时转动惯量并求得往复惯性扭矩，以曲轴转速和气缸压力为主要影响因素建立了摩擦扭矩瞬态模型。

本文根据发动机转速-扭矩-节气门开度关系，采用HCU控制发动机管理系统并调节节气门，建立了调速模块与混合动力汽车电控系统的拓扑结构，使调速系统在复杂的混合动力汽车电控系统中得以实现。根据调速工况的基本控制策略，将PID控制策略引入Fuzzy控制，构成Fuzzy-PID双模复合控制方法，发挥PID良好的稳态性能和Fuzzy快速的动态性能。以转速差和转速差变化率最小隶属度为加权系数，保持控制器在模式切换时连续输出。

建立了混合动力汽车发动机调速系统动力学模型及控制模型后，对模型进行了稳态仿真和动态仿真。稳态仿真表明，发动机气缸压力除了决定指示扭矩的大小和形状外，还影响发动机摩擦扭矩，因此对曲轴角加速度及转速起到决定性的作用。由于曲柄连杆机构复杂的运动方式，往复惯性扭矩和瞬时转动惯量的变化对动力学特性有非常显著的影响，也是过去研究中常常被忽视的。对瞬态模型研究发现发动机点火顺序对指示扭矩的形状有很大的影响。分别采用PID控制方法和Fuzzy-PID方法对各种工况下转速响应情况进行了对比仿真，在Fuzzy-PID控制下系统转速响应迅速，超调较小，同时在极限工况下能够满足大转速的阶跃响应。

为标定并验证调速系统动力学模型，结合相关试验标准设计了调速性能试验方案。试验包括发动机稳态性能试验、PID参数整定试验、发动机空载调速性能试验、换档调速试验和发动机带动ISG低负荷发电试验及混合驱动试验等。试验表明，不同的切换阈值对于双模Fuzzy-PID影响较大，当阈值设定较小时，PID控制器调整范围缩小，转速响应速度快，超调量小，当阈值较大时发动机转速的响应特性变差。发动机空载试验工况在高速情况下，响应速度更快，超调小；带动ISG发电低负荷发电工况转速基本恒定，稳态波动率较低，对整车舒适性影响可以忽略。换档过程中，发动机转速能够在较短时间内调整到理想的换档速度，且减少了转速振荡。与未经调速的时换档试验相比，换档速度有很大提高，动力性明显改善，能够满足整车设计需要。 通过本文研究，消除了混合动力汽车发动机运行过程中的转速振荡，改善了转速的响应品质，提高了乘员舒适性和整车燃油经济性。同时本文建立的调速系统瞬态动力学模型丰富了前人的研究成果，并对建模方法进行了修正，提出的基于p-ω发动机动力学模型，建立了包括ISG及整车模型在内的混合动力汽车调速系统模型为系统的优化、参数标定和控制系统仿真提供了理论依据，为此类研究提供参考。

3.期刊论文 郭全.李小奇.田野.Guo Quan.Li Xiaoqi.Tian Ye 某型飞机发动机转速表的检测与研究 -电子测量技术2008,31(2)

飞机发动机转速表是由发动机转速传感器测量发动机转速,并将转速转化为频率可变的交流信号,驱动转速表转动,因此检测发动机转速表需要启动发动机,耗费大量的人力和财力.本文介绍一种用新的计算机-单片机通信方式,通过单片机提供三相控制信号来代替飞机的传感器测量信号,驱动仪表的转动.这种方法已经成功地对某型飞行发动机转速仪表进行检测,同时这种方法还可以用于其他各频率类仪表的检测.

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

4.期刊论文 冯兆强.FENG Zhao-qiang 发动机转速对高压点火波形影响的研究 -汽车电器2007,""(11)

发动机点火系统工作性能的好坏,直接影响到汽车的动力性、经济性、安全性、噪声和废气排放.从点火波形分析入手,研究发动机转速变化对高压点火波形的影响.通过定性定量分析,找出点火次级波形各参数的变化规律,为点火系统故障诊断提供理论依据.

5.学位论文 张玉玺 驾驶模拟器车速表和发动机转速表模拟系统的研究 2005

随着计算机的性能、计算机图形学和虚拟现实技术的发展，汽车驾驶模拟器已成为用于汽车新产品开发、“人——车——环境”交通特性研究或驾驶培训的一种重要工具。近年来研究开发驾驶模拟器已经成为国际上的一个重要的发展方向。昆明理工大学道路交通模拟实验室已经建立了面向交通的固定式高级驾驶模拟器。本模拟器采用的是真实的夏利轿车的驾驶舱，但是该驾驶舱里的车速表和发动机转速表还没有充分的利用起来。原先是将发动机转速和车速通过编程显示在屏幕上，这样就不能够真实的反映驾驶员的操作行为，所以有必要将动力学模型计算出来的发动机转速和车速真实的反映到驾驶舱的仪表上，以减小驾驶员操作行为的失真程度。本文主要介绍了车速里程表和发动机转速表模拟系统的研究和开发。

在车速里程表和发动机转速表模拟系统中，首先利用多功能数据采集转换板PCI7483，结合用VC编写的数据采集转换程序，将由汽车动力学模型计算出来的发动机转速和车速进行数据处理和D/A转换，形成两个电压量，将车速转换来的电压通过变频器控制一个电机的转速，用该电机来带动车速表的软轴转动，从而驱动车速里程表。而由发动机转速转换来的电压通过电压/频率转换电路转换成脉冲量，用脉冲量来驱动发动机转速表。以此建立了汽车驾驶模拟器车速和发动机转速表模拟系统。本文对该模拟系统的试验结果进行了误差分析，最后还讨论了该模拟控制系统的实时性的问题。 本模拟系统运行情况稳定，操纵控制方便，选择的方案比较经济，运行精度高，实际应用表明该系统满足驾驶模拟器的要求

6.期刊论文 XIE Xian-ping.王旭东.WU Xiao-gang.余腾伟.XIE Xian-ping.WANG Xu-dong.WU Xiao-gang.YU Teng-wei 车辆起步过程发动机恒转速自适应模糊控制研究 -系统仿真学报2008,20(16)

车辆起步发动机恒转速控制是一种有效的起步控制策略,如何实现发动机转速跟随目标转速曲线变化以提高起步性能是一个难点.针对这一问题,制定了离合器接合控制原则,设计了以发动机转速及其目标转速、离合器行程为控制参数的自适应模糊控制及相应协调规则构成的控制系统.仿真试验表明在不同工况下该控制策略均能保证发动机基本无超调地达到目标转速,实现了发动机恒转速起步,离合器滑摩功小,能够反映驾驶员起步意图,提高了车辆起步性能.

7.会议论文 杨东 直升机发动机转速表系统测试设备的设计 2007

直升机通常配备有发动机涡轮转速表,通过该仪表,飞行员能够得到相关的飞行信息,是直升机上重要的仪表设备。本文就针对该仪表论述一种采用单片机技术对其进行测试的测试设备的设计方法。

8.期刊论文 张玉玺.熊坚.陈蜀乔.ZHANG Yu-xi.XIONG Jian.CHEN Shu-qiao 汽车驾驶模拟器车速里程表和发动机转速表模拟系统的研究 -昆明理工大学学报（理工版）2005,30(4)

介绍了汽车驾驶模拟器中车速里程表和发动机转速表模拟系统的建立过程及方法.在这个系统中,首先利用D/A转换板卡,采用Visual C++6.0编程技术将动力学模型中的发动机转速和车速两个数字量进行D/A转换和处理成电压量.然后分别将车速的电压量通过变频器来控制电机的转速,通过电机来驱动车速表;将发动机转速的电压量转换成脉冲来驱动发动机转速表,以此来建立汽车驾驶模拟器车速里程表和发动机转速表模拟系统.

9.学位论文 耿琦 车速里程表和发动机转速表寿命试验系统的研究和开发 2004

在计算机和电子技术飞速发展的今天随着国内汽车电子化水平的快速提高，特别是计算机技术在汽车仪表中的广泛应用，汽车仪表逐渐走出了传统的电气式仪表的模式，正向数字化和智能化方向发展。汽车仪表电子化的趋势和发展，要求我们的测试技术手段也不断地发展，也利于我们利用现代的电子和计算机技术来完成仪表的测试和实验。信息时代为测试和评估技术的发展提供了先进的技术手段和发展空间。通过对现有汽车仪表测试技术的分析，结合国内外测试技术的发展趋势，提出本课题的测试技术的方案设计、关键点和发展方向。

本文通过对试验对象——当前汽车上使用的车速里程表和发动机转速表的结构原理和测试手段的分析，不仅提出了新的试验原理，而且从不断增长的车型工况的实际情况和用户的方便性出发，设计了能够进行设定工况，编辑和输入工况数据处理和工况显示的用户系统，为了保证信号输出的准确性和实时性，设计了与用户通过USB口进行数据通讯的单片机应用系统。

这个课题的研制和开发，不仅解决了在不断增加的车型工况下自动完成车速里程表和发动机转速表的可靠性试验的问题，为试验部门提供了比较科学的测试手段和鉴定标准，而且对于提高仪表厂家的产品质量，对实验人员建立比较完善的试验方法和工况标准有着重要的意义。

本系统主要解决的技术问题是开发智能式车速里程表和发动机转速表的可靠性试验台，用软件进行仪表工况的分别选择和设定；数据通讯和数据通讯接口模块的设计和应用；数据处理；实现计算机完成工况实验等。 本论文做了如下的工作：

状，阐述本论文的研究目的和进行的主要工作。在对车速里程表和发动机转速表的可靠性试验中，我们以往采用的手动调整模拟车速信号和发动机转速信号输入的脉冲信号的频率的方式无法满足实际的比较复杂的工况要求。另外，引进的实验台也无法满足不断变化的不同车型的工况，而车速里程表和发动机转速表的可靠性试验又是国家强制的，作为汽车上电气产品必做的检测项目，所以，开发一个能自动完成不同车型工况的车速里程表和发动机转速表的可靠性试验台成为一汽技术中心汽车电气仪表试验部门迫切需求。在分析了国内外汽车组合仪表及其试验技术的发展和国内外现状后，说明我们所要实现的系统的功能和结构组成，以及确定我们所要进行的主要工作有三方面：用户系统的开发、通讯端口的应用和单片机应用系统的开发。 2.对汽车上常用仪表的结构和原理进行了分析。

本文对当前汽车上常用组合仪表及其传感器的结构进行了仔细的分析，比照在里程表和转速表试验中以往使用的测试方式和控制原理，利用现代计算机技术设计出简单而有效的基本控制原理—数字式变频扫描电路。除此之外，也对另外三种表的结构进行了分析，同时设计出用变化D/A的输出来控制电子式负载电流的方式达到模拟真正仪表传感器从而对仪表进行测试试验的目的。为未来完成全部五种组合仪表试验台的研制奠定了基础。 3.用户系统的开发

用户系统的是以486DELL微计算机为处理器，以Borlandc++Builder作为软件开发环境的面向用户的试验系统。用户系统要完成对不同车型的工况的选择，录入和存储，完成工况试验的实时显示和监控；完成按照所选择的工况所对应扫描频率的转换和输出；完成与单片机用户系统的数据通讯并按照工况要求通过USB口发送给应用系统要输出的频率值和控制命令。在用户系统中测重的是界面的设计，工况文件的操作和工况的设定以及数据通讯和工况显示。运用到了很多编程技术和VCL所提供的功能复杂的控件。程序设计力争图表化，结构化，做到直观，方便，准确，可靠。

首先了解标准串口USB的特点和结构，对其工作原理和总线协议也作了大概的了解，在此基础上，掌握USB100通用串行总线模块的特性结构，与单片机的硬件连接和在上下微机系统之间通讯的编程方式。从而充分利用USB在通讯中高速性和方便性来解决程序中数据传输的端口问题 5.应用系统的开发

应用系统是以AT89C2051单片机为中央处理器的变频扫描信号发生器。包括数据传输接口USB100通用串行总线模块，定时计数器8253、输入输出接口8255作为控制接口、稳压电源块7805、触发器74Is74、输出驱动三极管C9013。其中USB100与单片机相连，作为计算机与单片机之间的数据通讯接口，单片机接受微机的指令在每隔一定时间就产生的外部中断中改变控制8253产生变频信号，经过驱动电路来驱动里程表和发动机转速表进行试验。 6.系统试验

这套系统已经在电气实验室进行了多种车型的仪表的抗疲劳实验，比如轻型车和中型改装车的实验等等，也建立了多种不同仪表的工况文件，经试验人员证明，用户界面方便美观，其中仪表工况设定给试验人员带来了方便和实验的准确性，成为同行业仪表实验方法的一种独创。

10.期刊论文 王登峰.刘学广.刘宗巍.梁杰 基于发动机转速的车内有源消声控制策略和自适应算法 -公路交通科技2004,21(10)

在测试分析某轻型客车车内噪声特性的基础上,根据车内噪声主要峰值频率与发动机转速密切相关的特点,提出以发动机转速信号来构造车内有源消声系统初始次级声源参考信号的方法,研究基于该方法的车内有源消声控制策略和自适应控制算法,构建车内有源消声系统.通过对某轻型客车进行有源消

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

声的试验研究表明,该系统结构简单、易于实现,并可显著降低由发动机振动和噪声辐射引起的车内低频噪声频谱中主要峰值处的噪声,在不同发动机转速下,使驾驶员耳旁噪声降低10dB(Lin)左右.

本文链接：/Periodical_tljynyysc201001040.aspx授权使用：湖南大学(hunandx)，授权号：dd35e704-2e79-47ad-9e46-9e1d012adc33

下载时间：2010年10月28日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ajqj.html