文献综述
- 研究背景
电控发动机结构越来越复杂，内部各系统之间关系变得更加微妙，产生的故障更加繁杂，这给电控发动机故障诊断带来了更大的难度，单一的故障诊断技术或诊断方法已无法完全满足现代电控发动机故障诊断的需要。为了能快速、准确的查找出故障原因，促使人们将汽车发动机故障诊断的研究重心向着多种诊断技术、多种诊断方法相结合的多元化和综合化诊断方向倾斜。通过对国内外发动机检测系统发展状况的分析，可以知道：随着计算机技术的发展，发动机检测系统自动化、智能化程度越来越高、功能越来越完善，而利用虚拟仪器开发发动机测控系统必将成为今后一个重要的发展方向。
虚拟仪器是近十几年才发展起来的，是测试仪器的发展趋势。它通过应用程序将通用计算机与仪器硬件结合起来，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都被计算机软件代替，运用虚拟仪器开发平台开发的检测系统，工作性能更加稳定，测试结果精度更高，而成本却较低。因此，运用虚拟仪器开发平台建立发动机无负荷测功器具有实用价值。
- 国内外研究情况
多年来人们都在不断尝试研制新的发动机功率检测方法与仪器。20世纪中叶，工业化发达国家形成了以性能调试为主的功率单项检测技术，运用简单仪表检测出相关的电流、电压、温度等值并通过计算得出发动机功率。60年代末，随着发动机工业的发展，发动机功率检测也获得较大的发展，出现了示波器转速表、功率表等发动机功率检测仪器。70年初，随着计算机技术、传感器技术的发展，发动机检测向控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化方向发展。80年代末，一些发达国家的现检测诊断技术已达到广泛应用的阶段。
目前国内外发动机功率检测仪器仍以有负荷测功器为主，常见的有负荷测功器有底盘测功器、水力测功器、电涡流测功器、液压测功器、电力测功器等。与有负荷测功器相比，无负荷测功器的种类与数量相对较少，目前虽已有单一功能的便携式无负荷测功器，但更多的无负荷测功仪则是与发动机综合测试仪做成一体，因此不能够满足发动机工作现场技术状态检测的要求。
随着发动机工业的发展，发动机测功正向智能化和自动化、可移动式检测、动态性测试方向发展，作为测试仪器发展趋势的虚拟仪器，正好满足发动机测功器发展要求。因此近年来国内外均在运用虚拟仪器技术研究发动机测功方法与仪器，并在有负荷测功器的改进、测功器系统的模型仿真方面取得了一定成果。如有用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发的汽油发动机综合检测仪。但运用虚拟仪器开发发动机无负荷测功仪的研究还较少，所开发检测仪器的智能化还有待进一步的完善和提高。总之，运用虚拟仪器开发的发动机无负荷测功仪在数量与种类上还远远不能满足现代发动机检测的需要。
2.1 国外研究现状
美国MDI公司开发了ADAMS软件平台，其中的CAR模块是MDI公司在宝马，奥迪，雷诺和沃尔沃等公司合作开发的整车模拟软件包，集成了多家公司在汽车设计，开发等方面的经验。利用该模块，设计人员可以快速建造高精度的整车虚拟样机，包括发动机，传动系统，转向机构，制动系统，悬架，车身等，并可以完成动态仿真实验，通过高速动画直观地显示在各种试验工况下（例如：环境状况，道路状况，驾驶经验）整车的动力学响应，输出标志操纵稳定性，制动性，舒适性和安全性的特征参数，从而减少对实际样机的依赖程度。
2.2国内研究现状
宋云波以大众桑塔纳2000AJR发动机为基础，在不影响原车发动 机各种性能的前提下，对其电控系统进行改造，并增加了多媒体信号采集系统，最终设计了一套可进行试验、教学及实际故障检测演示的汽车发动机测控教学系统。 通过系统的信号测控箱、电控元件运行动态显示板及基于虚拟仪器技术的软件平台，可实现发动机电控系统主控信号的模拟，常见故障的设置以及各信号的波形和参 数的动态显示，同时也具有故障检测功能。吴伟斌介绍了由DAQ卡、PC机、执行机构等组成的一个基于虚拟仪器技术的汽油发动机ECU仿真测 试系统。系统界面由LabVIEW设计,能模拟出实车上各种传感嚣、开关等信号。
苏新认为汽油机电控技术己经成为节能和控制排气污染必不可少的技术手段，采用电控技术可以实现内燃机的综合控制和最优控制，通过采集发动机的曲轴转速信号和凸轮轴基准信号，运用一定控制策略对发动机的点火时刻进行控制。点火提前角根据转速自动调节，其原理是根据最小二乘法原理采用LabVIEW语言编写曲线拟合程序，拟合出点火提前角和转速的函数关系，确定不同转速下的最佳点火提前角。 电控系统主体设计包括硬件和软件设计两部分。硬件设计部分包括采集卡及传感器选择、传感器输入信号处理电路、点火模块驱动电路、电源电路设计等。软件设计部分包括转速计算模块、点火时间计算模块、点火控制模块和曲线拟合等的程序编写。 在控制系统前面板上，可以根据要求设定发动机工作所需要的点火参数，即可在线调节点火提前角和充电时间，并对点火提前角、充电时间、转速等进行显示。该系统具有良好的人机对话界面。同时为保证系统运行的可靠性和稳定性，对系统进行了抗干扰设计。 最后对电控系统的软硬件功能进行了验证。借助信号发生器和示波器分别进行软件和硬件调试之后，进行了模拟仿真实验。对实验结果分析表明，本电控系统点火精确、可靠，各项功能都达到了预期的设计目标，实现了发动机的点火要求。付仙兰以工控机为主控单元，利用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW来设计开发发动机综合性能检测系统将充分发挥虚拟仪器技术的优势，使系统具有人机界面友好、操作简单方便、功能完善、成本低、效率高以及开发周期短的特点。
3.本人研究思路
目前汽油机上常用的点火系包括传统点火系、电子点火系和微机控制点火系等等,虽然它们在结构和工作方式上有差异,但产生点火高压的工作原理相似。因此本人利用点火系测试与诊断的发动机综合性能检测仪及示波器等仪器功能和设计原理,结合汽车故障诊断理论,包括故障树分析法、波形图像模版匹配与特征模式状态识别等,应用虚拟仪器技术（LabVIEW）对发动机点火系的测试与诊断方法进行检测,并且通过分析研究检测点火电压波形和点火提前角的测试与诊断原理,设计了基于虚拟仪器技术的点火系测试与诊断系统，进行故障诊断的仿真试验研究。
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