基于Labview的汽车发动机测控平台设计

摘 要：本研究基于对发动机工作原理及常规参数的了解，采用Labview 软件对操作界面进行设计，并对上位机软件程序进行编写，在上位机与下位机之间连接RS232串口通信实现数据传输。基于虚拟仪器测控平台对测控平台进行开发，丰富了测控功能，提高了效率。利用虚拟仪器技术并配合外在硬件，构成的发动机检测设备具有完整、高效及自动化等特点，对于改进提高发动机性能具有十分重要的意义。

关键词：Labview;测控平台设计;汽车发动机

1 前言

随着经济全球化日趋明显的形式，有力促进了汽车业的发展，使我国汽车发展产生新的高度，随着对车的需求逐渐提高，明显增长了人均汽车保有量。发动机是汽车中最重要的动力总成和重要行驶动力，其很多性能参数都与发动机质量具有重要关系，因此，创建良好的汽车发动机测控平台对于提高汽车发动机性能和整车性能非常重要。本研究围绕搭建测控平台及其实现功能，分别介绍了设计Labview前面板操作界面控件和编制后面板程序，详细分析了该测控平台的功能，并阐述了编写后面板程序的主要流程。

2 基于Labview的汽车发动机测控平台界面设计

2.1 创建发动机数据测控控件

对发动机运转的监测主要有发动机左右缸头和排气温度两个主要参数，基于发动机内或排气口温度传感器中安装并向下位机数据进行传输，将数据经串口向上位机发送，实时显示在操作界面上，将其数据通过程序设计向表格中记录。采用右键选择控件的创建方式，在经典数值里选择经典温度计，再将所需名字输入到属性中，创建方式类似于温度控件。

对发动机经济性能主要采用油耗这一重要的衡量参数指标，对发动机动力性能衡量的一个重要指标就是转矩，可采用图表形式进行反映。

发动机转速与发动机有效功率或完成的单位时间内工作次数具有一定关系，也就是随着转速不同，发动机有效功率产生相应变化。由驾驶员采用通油门踏板对汽车发动机节气门进行控制，使发动机改变进气量，进而对发动机运转进行控制。

2.2 创建发动机控制控件

现代汽车喷油系统工作中，喷油脉宽是一个重要指标，主要是指每次发动机ECU控制喷油系统的持续喷油时间。

正常运行的发动机，在各种影响因素中发火时刻是发动机工作的一个重要环节。点火提前角主要是指发动机由点火时刻开始，缸内活塞向压缩上止点运行的时间内转过的曲轴角度。

3 编写测控平台后面板程序

发动机测控虚拟仪器基于LabVIEW创建，常规串口控制结构应采用VISA串口配置及写入、VISA读取及关闭4个串口函数，将其根据正常逻辑顺序排列后，将其它功能元素加入后使目标任务实现。其中，最重要和关键的就是串口配置，主要是因串口配置成功方可正确通讯。

编写整体程序应对VISA串口配置元素综合考虑，以前面板操作界面设计为基础，VISA资源名称、数据比特、波特率及停止位四项控件应连接该元素。继续连接VISA写入函数，上述介绍本程序是对点火提前角变化和喷油脉宽控制，对发动机其它参数随其变化进行记录。因此，写入部分应将喷油脉宽和点火提前角连接写入函数，应注意将数值至十进制数字符串转换过程添加到接入中，实现数值向十进制字符串的转化功能，避免写入失败。此外，还应对数值宽度添加。完成写入环节后继续连接VISA读取函数，如操作界面描述，应与排气温度、喷油次数、扭矩、油耗、提前角、转速、点火次数等元素连接。连接上述函数完成后，可到达关闭VISA阶段，应将VISA资源名称和错误输出两条线从整体框中接出到该控件左侧，另将错误输出的线从右侧接出连接error。最后对整体程序结构进行介绍，建立与大while循环内的所有过程，其控制整体程序的实现有打开串口和停止两大控件，在主程序框内存在条件结构框，程序运行应使输入输出数据正确得到重要保证，若存在错误，系统对其判断为假，将运行程序停止，在主要结构框完成后，将while循环加入在条件框內，使stop按钮未按下时程序实现一直运行状态。

编写数据记录程序的过程中，在良好测控平台中，数据记录是一个不可替代的重要元素，为使该功能得以实现，应严格按照以下步骤进行操作：对格式化日期时间字符串控件进行创建，左侧输入符号表明时间格式及缩写应显示的具体信息，再将其与连接字符串部位进行连接，在字符串内连接可加入的实验名称，并对如.txt等文件类型进行创建，再将连接字符串控件与创建路径部分相连接，最后连接这两部分及写入文本文件。

编写错误检验程序过程中，错误检验流程应加到软件最后部分，该流程应在VISA写入前添加，主要原理是对源自下位机的数据前两位与最后两位与理论值进行比较，其结果是否相等，以及下位机中间的字符求和与理论值是否相等，将与门逻辑门添加到中间用于对校验功能的实现。

4 总结

综上所述，本研究设计了发动机测控平台操作界面，初步探讨了发动机测控平台中创建编写后面板上位机程序的主要过程，详细介绍了基本原理和步骤，遵循正常逻辑顺序阐述了具体内容，可根据相关描述创建比较合理的一个程序。

参考文献：

[1]余卓平，冯源，熊璐.分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J].机械工程学报，2013，49（08）：105-114.

[2]马高峰，李刚，韩海兰.基于CarSim的四轮轮毂电机电动汽车建模方法研究[J].农业装备与车辆工程，2018.11.

[3]杨向忠，安锦文，崔文革.快速控制原型仿真技术应用[J].航天控制，2018.6.

[4]王广玮，赵津，张向南等.DSPACE快速控制原型技术在无刷直流电动机控制中的应用[J].现代制造工程，2017.9.

[5]田韶鹏，阙同亮.基于模型设计的电动车整车控制器开发研究[J].自动化与仪表，2017.16.

作者简介：李秀斌（1982-），男，辽宁庄河人，硕士，研究方向：自动控制。