赵海发，李小伟

(济源职业技术学院电气工程系，河南 济源459000)

作者简介：赵海发（1979—），男，副教授，主要从事车辆信息化等方面的设计研发工作，4440267@qq.com.

摘要：为了对发动机进行准确的测试和性能分析，以最大程度地减少测量误差，设计了基于LabVIEW的发动机试验台控制系统。系统使用数据采集卡（DAC）将现有发动机的性能参数实时传输到计算机，此外还开发了一个用户界面，用于通过LabVIEW执行必要的过程。实验结果表明，在发动机测试过程中，控制系统可以精确调整测功机的负载、油耗和所需的转速，可在界面上看到负载、燃料消耗和温度值（发动机进排气口温度、燃料温度和环境温度），并实时记录到计算机，可以满足预期要求。

关键词：发动机；试验台；测功机；负载；数据采集卡

中图分类号：U463.6   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)06-0047-05

近年来，随着我国机动车数量的急剧增加，节能减排、环境保护、安全需求等新问题也被提上了议事日程。由此对乘用车发动机性能的要求也相应提高。不论是发动机设计与制造，还是发动机批量化生产，甚至发动机维修，都需要完整的发动机功能测试标准与设备，因此很多研究人员将重点放在了新测试设备的开发上。在发动机测试期间，研究人员必须同时控制多个参数，并且需要记录大量数据，如能使用计算机控制的、自动化的发动机测试单元，可更快捷方便地进行高精度测试。

LabVIEW是一种功能强大的工程图形化编程环境，在全球范围内已得到广泛使用^［1］。由于LabVIEW可以连接多个数据采集卡，并且它是基于数据流执行程序的，因此LabVIEW被广泛用于数据采集、数据分析和数据控制。使用LabVIEW可以创建可视的、灵活的和可扩展的实验室程序^［2］。计算机控制的发动机测试单元应具有大量的模拟量I/O和数字量I/O。有鉴于此，本文选择数据采集卡作为计算机I/O设备，选择LabVIEW作为编程环境。

基于计算机控制的发动机动态测试与控制可用于发动机传动部件的仿真，这对排放分析和减排技术的实际发展具有重要的参考价值。在不使用发动机测试装置的情况下，汽车尾气排放分析存在统计误差和系统误差^［3］。通过使用计算机控制的发动机测试和控制单元，创建和执行一些仿真程序，是一种准确和稳健的排放分析方法。

文献^［4］设计了一个控制单元，实现了对发动机试验装置和测功机的控制，并且已经在设计的控制单元上对柴油机进行了测试，获得了成功的实验结果。文献^［5］设计了一个用户系统来控制发动机测试单元上的测功机，设计的系统可以在不同的工作条件下实现自动化。文献^［6］在LabVIEW程序中设计了一个接口用于发动机测试。该系统基本实现了点火控制、步进电机控制和节气门位置控制3种功能。文献^［7］开发了一种用于发动机控制系统的软件/硬件环境，开发的动态发动机试验台能够通过使用快速神经网络建立适当的发动机行为模型来制定优化策略。文献^［8］根据发动机的运行工况建立了合理的发动机燃烧模型和相关的子模型，并分析了各工况条件和过程不可逆损失的影响规律。文献^［9］设计并开发了一种基于Kingtec标准诊断协议的诊断工具，结果表明，所开发的工具可以实现准确、快速的数据通信、在线诊断管理，实时和动态的数据更新测量，在线编程数据。文献^［10］通过实验了解每种燃料样品在提高现代自然吸气式SI（火花点火）发动机方面的性能，在节气门和部分负荷均处于打开状态的条件下，对每个燃料样品进行测量。

为了分析发动机的性能并进行准确的测试，本文设计了基于LabVIEW的发动机试验台控制系统，该系统是一种低成本的全自动发动机测试控制系统，基于LabVIEW强大的工程图形化编程环境，通过使用数据采集卡将发动机的性能参数传输到计算机终端。为了验证所开发的控制系统性能，分别在不同转速下对发动机的性能进行了测试。