专利名称：内燃机燃烧排放高效检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用内燃机测量仪器仪表装置，尤其是一种内燃机燃烧排放高效检测装置。
背景技术：
在各种热机和燃烧装置中，内燃机的燃烧过程是最为复杂也是最具有典型性的，因而对内燃机进行检测并进行改进是必不可少的。内燃机的燃烧过程、效率、功率、放热率排放以及机械振动、噪声等整机性能和某些局部特性都需要通过各种设备进行检测，然而目前较先进的内燃机燃烧检测设备大多数都是从国外引进，其价格昂贵且内部处理软件已被固化，无法根据用户需要进行适当修改，界面设计复杂，操作的提示信息少，只有专业技术人员才能熟练操作。·

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作容易的内燃机燃烧排放高效检测装置，可方便地应用于内燃机性能检测和实验教学。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案内燃机燃烧排放高效检测装置，主要由传感器、信号调理电路板、便携式缸压采集及燃烧分析系统和定时器、计数器组成，信号调理电路板连接便携式缸压采集及燃烧分析系统；传感器包括气缸压力传感器、扭矩传感器、曲轴转角位置传感器、温度传感器和流量传感器，气缸压力传感器经电荷放大器与信号调理电路板连接，其他传感器分别直接连接信号调理电路板；定时器、计数器经信号调理电路板与曲轴转角位置传感器连接构成转速测量系统，定时器、计数器还连接便携式缸压采集及燃烧分析系统。信号调理电路板由一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路两部分组成，一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路采集串联接线方式连接。曲轴转角位置传感器通过联轴器与曲轴自由端连接。便携式缸压采集及燃烧分析系统、定时器、计数器与PC机连接。根据内燃机燃烧排放检测的需要，发明人以PC机为平台，采用先进的虚拟仪器设计技术，构成了一种多功能信号的内燃机燃烧排放高效检测装置。该装置具备对内燃机动力性指标、经济性指标、燃烧和排放指标的检测及显示，并可将所检测的数据和波形，以数据格式和文件形式进行存取。根据检测参数(放热率、缸内平均压力、压力升高率等)变化，可衡量内燃机的整机性能，还可对内燃机的氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等排放进行预测。本实用新型操作简单、携带方便、通用性和扩充性强，能够对大多数四冲程内燃机进行燃烧和排放的检测，其主要特点如下<1>充分利用PC机独有的运算、存储、回放、调用、显示以及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合并融为一体，实现充分享用PC机资源；[0010]<2>采用虚拟仪器技术，其核心是“软件即仪器”，仪器功能增减可根据用户需要自行设定并由软件完成，灵活性强，整套装置的性价比优于传统硬件仪器；〈3>界面设计人性化，开发和维护费用低，技术更新周期短，软件在仪器中起着关键作用，在开放性、灵活性方面与计算机同步，可重复使用和配置；<4>具有较强的通用性，只需将硬件和相应软件装在PC机中，即可将PC机变成一台通用测试仪器。

图I是本实用新型内燃机燃烧排放高效检测装置的原理及结构示意图。图2是本实用新型内燃机燃烧排放高效检测装置的软件流程框图。
具体实施方式
如图I和图2所示，本实用新型的内燃机燃烧排放高效检测装置包括硬件设计和软件设计两部分，由若干个功能模块组成，由计算机统一管理，其基本组成包括传感器、信号调理模块、A/D模块、D/A模块、开关量输入/输出模块、定时/计数模块、执行机构、计算机及其测控软件等。利用计算机的计算、分析和图形显示等功能，不仅可以完成试验数据的计算、分析、曲线拟合以及保存等任务，而且还可以构造美观的人机界面，方便操作。该装置通过采集气缸压力，并结合内燃机的一些参数(气缸直径、压缩比、曲柄连杆比、行程、油耗等)来计算内燃机的指示性能指标(指示功、平均指示压力、指示功率等)和内燃机放热率、缸内平均温度、压力升高率等性能参数。然后，根据这些参数的变化，衡量内燃机的整机性能。例如，内燃机燃烧过程中的放热率在很大程度上影响内燃机的油耗、噪音、排放以及部件的负荷等，在研究改进内燃机燃烧过程中，通过测量和分析放热率曲线，可以获得一些重要的设计参数(供油规律、油嘴喷雾锥角、燃烧室形状以及空气旋流速度、燃烧持续期等)对燃烧过程的影响规律，通过对这些规律的理解，帮助人们来评价燃烧过程组织的好坏，同时也可以作为改进内燃机性能的依据。该装置可以进行氮气体积分数、氧气体积分数、二氧化碳体积分数、水蒸气体积分数等排放预测，分析和评价内燃机的排放是否满足法规要求，并依据排放预测结果对发动机提出改进意见，从而大大降低内燃机的开发成本，节约时间。如图I所示，该装置的硬件部分主要由传感器、信号调理电路板、便携式缸压采集及燃烧分析系统和定时器、计数器组成，信号调理电路板连接便携式缸压采集及燃烧分析系统；传感器包括气缸压力传感器、扭矩传感器、曲轴转角位置传感器、温度传感器和流量传感器，气缸压力传感器经电荷放大器与信号调理电路板连接，其他传感器分别直接连接信号调理电路板；定时器、计数器经信号调理电路板与曲轴转角位置传感器连接构成转速测量系统，定时器、计数器还连接便携式缸压采集及燃烧分析系统；信号调理电路板由一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路两部分组成，一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路采集串联接线方式连接；曲轴转角位置传感器通过联轴器与曲轴自由端连接；便携式缸压采集及燃烧分析系统、定时器、计数器与PC机连接。硬件部分各传感器布置到内燃机相应位置，硬件主要作用是采集内燃机的气缸压力信号和曲轴转角信号，气缸压力传感器主要是用来采集气缸压力；电荷放大器主要是把气缸压力传感器采集到信号进行放大，并把采集到的电压信号转变为对应的压力信号，便于软件部分的计算；曲轴转角位置传感器主要是用来控制开始采集的位置和采集气缸压力的步长；便携式缸压采集及燃烧分析系统主要是用来把采集的数据传给电脑，便于电脑通过软件进行数据的处理和显示。图2显示的是该装置软件部分的流程框图，其软件部分主要由采集模块，数据处理模块，定时/计数模块、计算模块以及数据、图像显示模块组成。软件程序启动后，先运行采集模块，再运行数据处理模块，最后运行定时/计数模块、计算模块以及数据、图像显示模块。软件编写应用虚拟仪器软件平台所提供的控件。其中，计算模块根据采集的气缸压力，智能判断内燃机压缩上止点位置，并可根据内燃机放热率峰值的变化来确定计算模块的迭代次数。内燃机燃烧排放高效检测装置的应用检测前，将内燃机燃烧排放高效检测装置的各个传感器与内燃机连接。内燃机运行平稳后，先通过安装在曲轴减震皮带轮上的曲轴转角位置传感器发射触发脉冲和曲轴转角脉冲，触发脉冲用来控制开始采集气缸压力的起始位置，曲轴转角脉冲用来控制采样间隔，即由曲轴转角脉冲控制间隔多少度曲轴转角进行一次采样。比如说，如果设置曲轴转角脉冲间隔O. 5度发射一次脉冲，那么曲轴转一圈就可以发射720个脉冲。曲轴转角位置传感器发射曲轴转角脉冲，这些脉冲信号被便携式缸压采集及燃烧分析系统检测到，便携式缸压采集及燃烧分析系统通过脉冲信号来控制气缸压力传感器进行气缸压力数据的采集。例如，曲轴转角位置传感器发射一次曲轴转角脉冲时，便携式缸压采集及燃烧分析系统就通过气缸压力传感器采集一个气缸压力信号。如果设置曲轴转角位置传感器O. 5度发射一次脉冲，则曲轴转一圈360度，曲轴转角位置传感器就发射720个脉冲，便携式缸压采集及燃烧分析系统就可以通过气缸压力传感器采集到720个气缸压力信号。那么，内燃机一个循环曲轴转两圈，就可以采集到1440个气缸压力信号。然后把采集到的气缸压力数据通过便携式缸压采集及燃烧分析系统传给PC机，再由PC机通过预先设计并安装好的软件进行气缸压力数据的处理，从而计算出各种表征内燃机性能的指标。其中电荷放大器主要是对气缸压力传感器采集到的信号进行放大，便于便携式缸压采集及燃烧分析系统采集。扭矩传感器用来感知发动机的输出扭矩大小。
权利要求1.一种内燃机燃烧排放高效检测装置，其特征在于主要由传感器、信号调理电路板、便携式缸压采集及燃烧分析系统和定时器、计数器组成，信号调理电路板连接便携式缸压采集及燃烧分析系统；所述传感器包括气缸压力传感器、扭矩传感器、曲轴转角位置传感器、温度传感器和流量传感器，气缸压力传感器经电荷放大器与所述信号调理电路板连接，其他传感器分别直接连接所述信号调理电路板；定时器、计数器经信号调理电路板与曲轴转角位置传感器连接构成转速测量系统，定时器、计数器还连接便携式缸压采集及燃烧分析系统。
2.根据权利要求I所述的内燃机燃烧排放高效检测装置，其特征在于所述信号调理电路板由一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路两部分组成，一阶低通滤波电路和二阶低通滤波电路采集串联接线方式连接。
3.根据权利要求2所述的内燃机燃烧排放高效检测装置，其特征在于所述曲轴转角位置传感器通过联轴器与曲轴自由端连接。
4.根据权利要求3所述的内燃机燃烧排放高效检测装置，其特征在于所述便携式缸压采集及燃烧分析系统、定时器、计数器与PC机连接。
专利摘要本实用新型公开了一种内燃机燃烧排放高效检测装置，主要由传感器、信号调理电路板、便携式缸压采集及燃烧分析系统和定时器、计数器组成，信号调理电路板连接便携式缸压采集及燃烧分析系统；传感器包括气缸压力传感器、扭矩传感器、曲轴转角位置传感器、温度传感器和流量传感器，气缸压力传感器经电荷放大器与信号调理电路板连接，其他传感器分别直接连接信号调理电路板；定时器、计数器经信号调理电路板与曲轴转角位置传感器连接构成转速测量系统，定时器、计数器还连接便携式缸压采集及燃烧分析系统。本实用新型操作简单、携带方便、通用性和扩充性强，能够对大多数四冲程内燃机进行燃烧和排放的检测。
文档编号G01M15/05GK202676462SQ201220320879
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者黄豪中, 卢丰翥, 黄锦成, 莫春兰, 李会芬, 何云信 申请人:广西大学