一种基于LabVIEW的喷油率测试装置的控制系统及其方法

一种基于labview的喷油率测试装置的控制系统及其方法
技术领域
1.本发明属于喷油率测试技术领域，特别是涉及一种基于喷油率测试装置的控制系统、控制方法、设备和介质。


背景技术：

2.喷油规律的实验测量是研究喷油规律的主要手段，为了获得准确可靠的喷油器喷油量及喷油率，目前最常用的方法有zeuch法、bosch长管法、位移法，此外还有蜂窝法、压力升程法、压磁法、动量法、量筒式计量法、电子天平称重法、容积法等。
3.zeuch方法是将燃料注入一个充满燃料的密闭容器中，然后利用容器内压力与喷射量成比例上升的现象来计算喷射量。当向容积为v0的容器注入体积为v的燃料时，容器内液体的压力升p用下式表示：
4.其中k为液体的体积模量；
5.注入体积v用下式表示：
6.当时间为t时，通过下式得到燃油喷射速率：
[0007][0008]
labview是一种程序开发环境，类似于c和basic开发环境，但是labview与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而 labview使用的是图形化编辑语言g编写程序，产生的程序是框图的形式。


技术实现要素：

[0009]
本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于喷油率测试装置的控制系统、控制方法、设备和介质。本发明通过上位机的labview程序发出控制信号，精确控制喷油器喷油时间和压力信号采集时间的同步性，实现喷油电流曲线可控的喷油率测试。
[0010]
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于喷油率测试装置的控制系统，所述控制系统包括圆柱形压力容腔1、数据处理系统2、上位机8、下位机9、高压共轨喷油试验台5、压力传感器6、温度传感器7、卸料阀4、安全阀10、体积调节阀11和喷油器3；
[0011]
所述的上位机8与labview程序人机交互界面相连；所述的上位机8与下位机9相连；所述下位机9和喷油器3连接；所述下位机9还与数据处理系统2连接；所述的数据处理系统2和监测设备连接；所述监测设备包含温度传感器7和压力传感器6；所述的卸料阀4和数据处理系统2连接；所述的温度传感器7用于监测压力容腔1内的温度，并将其传递给数据处理系统2；所述的压力传感器4用于监测压力容腔1内的压力变化情况，并将其传递给数据处理系统2；所述安全阀10和体积调节阀11均设置在压力容腔1上；所述高压共轨喷油试验台5分别与喷油器3和卸料阀4相连接。
[0012]
进一步地，所述下位机9包含喷油器驱动板卡和信号输出板卡；所述喷油器驱动板卡和喷油器3连接；所述信号输出板卡和数据处理系统2连接；所述信号输出板卡用于将上止点tdc信号和曲轴转角ca信号转换为数字信号后传递给数据处理系统2；所述喷油器驱动板卡用于将喷油器驱动信号传递给喷油器3；所述上位机8用于通过labview分析和显示下位机9发出的tdc、ca和喷油器驱动信号。
[0013]
进一步地，所述压力容腔1内压力传感器6采用直插式动态压力传感器，前段通过打孔密封安装在定容弹腔体内；所述压力容腔1内温度传感器7采用直插式热电偶，前段通过打孔密封安装在定容弹腔体内。
[0014]
进一步地，所述信号输出板卡采用ni 9474数据输出板卡，前端为do/com接线端口，数据处理系统2上止点tdc信号输入端连接到ni 9474do1接线端口，数据处理系统2曲轴转角ca信号输入端连接到ni 9474do2接线端口；所述喷油器驱动板卡采用 ni 9751驱动板卡，前端为do/com接线端口，喷油器3的信号输入端连接到ni 9751do1 接线端口。
[0015]
进一步地，所述的数据处理系统2将采集到的压力传感器6测量的压力信号、温度传感器7测量的温度信号、下位机发出的上止点tdc信号和曲轴转角ca信号传送给数据处理与显示系统，数据处理与显示系统对采集得到的压力、温度信号进行滤波平滑处理，根据测量得到的喷油器整个喷油过程中压力容腔1内的压力、温度信号以及tdc和ca 信号，得到整个喷油过程中的喷油规律。
[0016]
本发明提出一种基于喷油率测试装置的控制系统的控制方法，所述控制方法具体包括：
[0017]
步骤一：在上位机8labview前面板信号设定模块分别输入上止点tdc信号的频率和占空比、曲轴转角ca信号的频率和占空比，并传递给下位机9，下位机9生成上止点 tdc信号方波信号和曲轴转角ca信号传递给数据处理系统2；
[0018]
步骤二：打开安全阀10，关闭卸料阀4，上位机8labview程序控制下位机9驱动喷油器3向压力容腔1内喷油，腔内气体通过腔体上侧的安全阀10排出，待腔内气体完全排出后，关闭安全阀10；
[0019]
步骤三：根据压力传感器6传递给数据处理系统2的压力值，当压力容腔1内压力即将达到背压设定值前停止喷油，并微调体积调节阀11使背压达到设定值；
[0020]
步骤四：数据处理系统2采集压力信号、温度信号、上止点tdc信号和曲轴转角ca 信号，并将其传送给数据处理与显示系统；
[0021]
步骤五：经过数据处理与显示系统处理数据，得到喷油过程的喷油规律。
[0022]
进一步地，在步骤一中，在压力设定模块输入点火触发压力值；所述在压力设定模块输入点火触发压力值的具体方法为：
[0023]
①
通过上位机8在fpga程序面板中添加i/o节点，单击选择mod3/do0关联ni 9474 数据输出板卡，输出上止点tdc信号；选择mo4/do0关联ni 9474数据板卡，输出曲轴转角ca信号；
[0024]
②
在rt程序前面板输入上止点tdc信号的频率和占空比，输入曲轴转角ca信号的频率和占空比；
[0025]
③
在顺序结构里的第一帧，触发信号经过“反馈节点”函数控件后，和前一次循环的触发信号通过“与”运算，使触发信号保持为“真”，触发“条件结构”；
[0026]
④“
条件结构”添加“方波发生器”，设置上止点tdc信号频率和点火信号占空比，输出上止点tdc方波信号到“i/o节点”关联ni 9474板卡，ni 9474板卡输出上止点tdc信号给数据处理系统2；
[0027]
⑤
顺序结构第二帧，触发信号保持为“真”，触发“条件结构”，“条件结构”添加“方波发生器”，设置曲轴转角ca信号频率和占空比，输出曲轴转角ca方波信号到“i/o节点”关联ni 9474板卡，ni 9474板卡输出曲轴转角ca信号给数据处理系统2；
[0028]
⑥
在触发信号为“真”的同时，ni 9751喷油驱动板卡接收到喷油信号，驱动喷油器3 喷射燃油。
[0029]
进一步地，单击“保存”布尔按钮触发“条件结构”函数控件，将显示压力信号和温度信号曲线的波形图表“历史数据”属性节点写入到excel表格并保存。
[0030]
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于喷油率测试装置的控制方法的步骤。
[0031]
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述一种基于喷油率测试装置的控制方法的步骤。
[0032]
本发明的有益效果为：
[0033]
(1)本发明基于labview编程，可以使得系统在数据的采集、仪器的控制、信号分析以及处理时能够提供通用率很高的底层函数协议，提高编程效率；采用本发明的控制系统和控制方法可以使得喷油、信号采集精度和响应速度更高。
[0034]
(2)本发明中上止点tdc信号的频率和占空比可控，曲轴转角ca信号的频率和占空比可控，可以根据不同情况下的需求，传递给dsp信号处理中心不同频率和占空比的方波信号，实现不同转速的喷油率测量，省去了使用两个函数发生器的繁复操作，使测量过程更加简洁，操作更方便，设备更精简。
[0035]
(3)本发明中喷油信号的脉宽、次数和喷油间隔时间可调，可以调节喷油器的提拉电压和驱动电流，实现多种喷油率曲线和驱动不同品牌型号的喷油器。
[0036]
(4)本发明中对于压力和温度信号有很高的采样率，可以精确记录压力容腔内的压力变化，且压力信号、温度信号和喷油信号在时序上具有高度的一致性。
附图说明
[0037]
图1为本发明的硬件组成图；
[0038]
图2为本发明系统运行流程图；
[0039]
图3为本发明信号时序图；
[0040]
图4为本发明压力模块程序框图；
[0041]
图5为本发明前面板设置图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
结合图1-图5，本发明提出一种基于喷油率测试装置的控制系统，所述控制系统包括圆柱形压力容腔1、数据处理系统2、上位机8、下位机9、高压共轨喷油试验台5、压力传感器6、温度传感器7、卸料阀4、安全阀10、体积调节阀11和喷油器3；
[0044]
所述的上位机8与labview程序人机交互界面相连；所述的上位机8与下位机9相连；所述下位机9和喷油器3连接；所述下位机9还与数据处理系统2连接；所述的数据处理系统2和监测设备连接；所述监测设备包含温度传感器7和压力传感器6；所述的卸料阀4和数据处理系统2连接；所述的温度传感器7用于监测压力容腔1内的温度，并将其传递给数据处理系统2；所述的压力传感器4用于监测压力容腔1内的压力变化情况，并将其传递给数据处理系统2；所述安全阀10和体积调节阀11均设置在压力容腔1上；所述高压共轨喷油试验台5分别与喷油器3和卸料阀4相连接。
[0045]
为了准确的获得喷油规律，所述的上位机8与labview程序人机交互界面相连；上位机及人机交互界面用于对压力容腔内的温度和压力、喷油器喷油参数、上止点tdc信号和曲轴转角ca信号参数的设置以及控制效果曲线的显示。
[0046]
所述下位机9包含喷油器驱动板卡和信号输出板卡；所述喷油器驱动板卡和喷油器3 连接；所述信号输出板卡和数据处理系统2连接；所述信号输出板卡用于将上止点tdc 信号和曲轴转角ca信号转换为数字信号后传递给数据处理系统2；所述喷油器驱动板卡用于将喷油器驱动信号传递给喷油器3；所述上位机8用于通过labview分析和显示下位机9发出的tdc、ca和喷油器驱动信号。
[0047]
所述压力容腔1内压力传感器6采用直插式动态压力传感器，前段通过打孔密封安装在定容弹腔体内；所述压力容腔1内温度传感器7采用直插式热电偶，前段通过打孔密封安装在定容弹腔体内。
[0048]
所述信号输出板卡采用ni 9474数据输出板卡，前端为do/com接线端口，数据处理系统2上止点tdc信号输入端连接到ni 9474do1接线端口，数据处理系统2曲轴转角ca信号输入端连接到ni 9474do2接线端口；所述喷油器驱动板卡采用ni 9751驱动板卡，前端为do/com接线端口，喷油器3的信号输入端连接到ni 9751do1接线端口。
[0049]
所述的数据处理系统2将采集到的压力传感器6测量的压力信号、温度传感器7测量的温度信号、下位机发出的上止点tdc信号和曲轴转角ca信号传送给数据处理与显示系统，数据处理与显示系统对采集得到的压力、温度信号进行滤波平滑处理，根据测量得到的喷油器整个喷油过程中压力容腔1内的压力、温度信号以及tdc和ca信号，得到整个喷油过程中的喷油规律。
[0050]
本发明提出一种基于喷油率测试装置的控制系统的控制方法，所述控制方法具体包括：
[0051]
步骤一：在上位机8labview前面板信号设定模块分别输入上止点tdc信号的频率和占空比、曲轴转角ca信号的频率和占空比，并传递给下位机9，下位机9生成上止点 tdc信号方波信号和曲轴转角ca信号传递给数据处理系统2；
[0052]
步骤二：打开安全阀10，关闭卸料阀4，上位机8labview程序控制下位机9驱动喷油器3向压力容腔1内喷油，腔内气体通过腔体上侧的安全阀10排出，待腔内气体完全排出后，关闭安全阀10；
[0053]
步骤三：根据压力传感器6传递给数据处理系统2的压力值，当压力容腔1内压力即
将达到背压设定值前停止喷油，并微调体积调节阀11使背压达到设定值；
[0054]
步骤四：数据处理系统2采集压力信号、温度信号、上止点tdc信号和曲轴转角ca信号，并将其传送给数据处理与显示系统；
[0055]
步骤五：经过数据处理与显示系统处理数据，得到喷油过程的喷油规律。
[0056]
所述数据处理系统2为dsp数据处理系统。
[0057]
在步骤一中，在压力设定模块输入点火触发压力值；所述在压力设定模块输入点火触发压力值的具体方法为：
[0058]
①
通过上位机8在fpga程序面板中添加i/o节点，单击选择mod3/do0关联ni9474数据输出板卡，输出上止点tdc信号；选择mo4/do0关联ni9474数据板卡，输出曲轴转角ca信号；
[0059]
②
在rt程序前面板输入上止点tdc信号的频率和占空比，输入曲轴转角ca信号的频率和占空比；
[0060]
③
在顺序结构里的第一帧，触发信号经过“反馈节点”函数控件后，和前一次循环的触发信号通过“与”运算，使触发信号保持为“真”，触发“条件结构”；
[0061]
④“
条件结构”添加“方波发生器”，设置上止点tdc信号频率和点火信号占空比，输出上止点tdc方波信号到“i/o节点”关联ni9474板卡，ni9474板卡输出上止点tdc信号给数据处理系统2；
[0062]
⑤
顺序结构第二帧，触发信号保持为“真”，触发“条件结构”，“条件结构”添加“方波发生器”，设置曲轴转角ca信号频率和占空比，输出曲轴转角ca方波信号到“i/o节点”关联ni9474板卡，ni9474板卡输出曲轴转角ca信号给数据处理系统2；
[0063]
⑥
在触发信号为“真”的同时，ni9751喷油驱动板卡接收到喷油信号，驱动喷油器3喷射燃油。
[0064]
数据记录的具体方法为：单击“保存”布尔按钮触发“条件结构”函数控件，将显示压力信号和温度信号曲线的波形图表“历史数据”属性节点写入到excel表格并保存。
[0065]
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于喷油率测试装置的控制方法的步骤。
[0066]
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述一种基于喷油率测试装置的控制方法的步骤。
[0067]
本技术实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(readonlymemory，rom)、可编程只读存储器(programmablerom，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyeprom，eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(staticram，sram)、动态随机存取存储器(dynamicram，dram)、同步动态随机存取存储器(synchronousdram，sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(doubledataratesdram，ddrsdram)、增强型同步动态随机存取存储器(enhancedsdram，esdram)、同步连接动态随机存取存储器(synchlinkdram，sldram)和直接内存总线随机存取存储器(directrambusram，drram)。应注意，本发明描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型
的存储器。
[0068]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，dvd))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disc，ssd))等。
[0069]
以上对本发明所提出的一种基于喷油率测试装置的控制系统、控制方法、设备和介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。