发动机测试仪方案

发动机测试仪方案

1． 发动机综合测试系统

发动机分析仪根据发动机点火初级、次级电压值、点火波形特征进行检测及其故障诊断,分析影响发动机点火性能的参数,从而确定发动机的点火系统故障的位置。 1.1 发动机综合性能检测系统基本组成

发动机分析仪综合性能检测系统包括信号提取系统、信息处理系统、计算机显示系统和测控软件。如图1所示。

图1 发动机综合性能检测系统

1.1.1 信号提取系统

信号提取系统任务是用各种传感器提取发动机被测点的信号参数值。

1.1.2 信号处理系统

信号预处理系统是发动机综合性能计算机检测系统的关键部分，其作用相当于多路测试系统中的多功能二次仪表的集合。 1.1.3 计算机测控与显示系统

该系统是仪器的核心部分，采用PC机做主机，彩色液晶显示器，操作系统采用WINDOWS，配备功能强大的测控软件。

1.2 发动机分析仪的功能 1.2.1 发动机分析仪主菜单

发动机分析仪的主菜单包括：汽油机性能检测、电控发动机参数、柴油机性能检测、故障分析、实用工具、系统设置、系统退出、系统帮助、显示菜单、清除数据、显示报表。示意图如图2所示。

图2 发动机分析仪主菜单示意图

汽油机性能检测 可以对点火系统、动力平衡、汽缸效率等进行各项测试。

电控发动机参数 可以对各种传感器信号、转速信号、真空度等进行测试获取电控系统的运行信息。

柴油机性能检测 可以对柴油机的喷油压力、喷油提前角、转速稳定性等进行测试。

故障分析 可以显示以前所测所有车的测试结果记录,这样可对测试车辆进行定性分析,也可作修车档案以备查询,并可以把以往测试结果打印成报表。

1.2.2 汽油机主要检测项目

空载电瓶电压、电瓶内阻(电瓶电压波形) 、启动电压、启动电流、启动转速、各缸相对缸压比、各缸不均匀度(起动电压波形)，各种转速下的充电电压、充电电流(充电电压波形)；

初级点火波形、闭合角、重叠角、发火时间(初级点火波形) 、次级点火波形、次级点火高压、分缸点火高压(次级点火波形)； 单缸断火后的转速下降值、单缸转速降比(单缸转速降波形)； 发动机无负载加速时间、减速时间、平均功率、在设定转速下的瞬时功率,扭矩(最大功率波)； 进气管真空度(真空度波形)； 正时法提前角； 温度。

1.2.3 柴油机主要检测项目

空载电瓶电压、电瓶内组(电瓶电压波形)，启动电压、启动电流、启动转速、各缸相对缸压比、各缸不均匀度(启动电压波形)，各种转速下的充电电压、充电电流(充电电压波形)；

高压油管供油波形(卡式供油波形) 、最大供油压力、油阀开启油压、供油提前角(串式油压波形)；

单缸断火后的转速下降值、单缸转速降比(单缸转速降波形)； 发动机无负载加速时间、减速时间、平均功率、在设定转速下的瞬时功率、扭矩(最大功率波形)； 柴油机喷油提前角。

1.2.4 示波器检测项目

在检测过程中，如果需要对一些信号进行检测，可选择示波器功能。示波器通道1设定为:通用探针(输入电压不得超过50 V)，通道2 设定为内置通道，可有选择性的显示分析仪传感器所测得的波形(使用通用探针时必须把电瓶电压夹依红+ 、黑- 夹在电瓶的正负极上) 。 1.2.5 电喷发动机主要检测项目

电喷发动机主要检测项目有：转速(相位)；温度传感器；进气管内真空度；节气门位置；爆震信号；氧传感器信号；空气流量计；喷油脉冲信号；车速传感器。

2． 汽油机测试系统

电喷发动机传感器的输出信号一般为电压信号和频率信号, 万用表、示波器及发动机综合测试仪等仪器只能测量而不能模拟输出传感器的信号。

2.1 电喷发动机测试仪的功能

电喷发动机测试仪不仅能测试电压型（二线式和三线式）传感器、频率型传感器的性能，也能够模拟产生在不同工况下传感器的输出信号，为电喷发动机的测试和诊断提供方便。 2.2 电喷发动机的结构

电喷发动机由传感器、电控单元(ECU)和执行器组成（图3）。传感器为发动机ECU实时提供发动机的工况； ECU 根据内部储存的发动机各种运行工况下的最佳点火时间和喷油量等数据, 通过调整执行器来进行最佳控制。

图3 电喷发动机结构

2.3 测试仪的设计

测试仪的信号测量和输出系统可选用单片微机为核心, 主要包括单片机模块、频率测量与模拟输出模块、电压测量与模拟输出模块、键盘与显示模块、电源模块。如图4所示。

图4 测试仪系统结构框图

2.3.1 单片机模块设计

单片机模块由单片机、地址锁存器、程序存储器和数据存储器组成。单片微机是测试仪的控制核心, 主要完成数据的采集、运算及频率信号和PWM信号的输出。

2.3.2 频率处理模块设计

频率模块的主要功能是测量和模拟频率型传感器(如空气流量计) 的信号频率。

2.3.3 电压处理模块设计

电压模块由电压测量、电压模拟输出和二、三线控制三部分组成。 2.3.4 键盘与显示模块设计

键盘用于操作命令的输入, LCD 液晶作为显示器, 用于显示测

量或模拟输出的数据。 2.3.5 电源模块的设计

测试仪用12V 电瓶电压作为电源, 经稳压电路和转换电路输出

±5 V 电压, 供单片机系统和其它模块使用。

3． 柴油机测试系统

测试仪用于PT燃油系统的检测和故障判断。 3.1 基本功能

1）可测定发动机的实际功率、转速和温度； 2）发动机PT系统参数测定和进气压力波动的测试； 3）利用启动电压降测气缸压缩压力。 3.2 总体方案

图5 柴油机测试系统结构框图

A/D转换接口对模拟信号处理，用以测定电压、压力（PT泵压力、环境压力、进气管压力等）、温度（环境、零件表面、排气温度等），数字量直接送单片机；在程序控制下进行测量、存储并显示，送微机进行数据保存及绘制曲线，通过打印机打印出测量结果。 3.3 主要传感器的选择及安装

1）转速传感器选用E6B-CWZ3E型光电编码器（表1），它本身带有一联轴器（由于光电编码器轴不能承受径向力和轴向力），联轴器前段设计一叉轴与发动机计数器联接，从而取得发动机转速信号。 2）压力传感器选用KYB-4型（表2），检测进气（含增压机型）压力、PT泵出口压力、机油压力等。该传感器带放大器，输出电压信号直流1～5V。输出线性很好。直接连在PT泵出油口、进气歧管（加阻尼）等处。

表1 E6B-CWZ3E主要参数

表2 KYB-4型压力变换器主要参数

3.4 主要功能的测试方法

1）利用启动电压降测量气缸压力。

2）发动机功率的测定是利用无负载加速侧功法，即

P=A/∆t

式中 P——发动机实际功率，kw A——发动机固有系数

Δt——无负载情况下，油门全开是发动机由n1(一般取1000r/min)升至额定转速n0所需的时间（时间单位以s计） 3）测发动机功率的同时，可按程序设定测量与转速n对应的PT泵出油压力及进油真空度，用于发动机故障的分析。

4）利用温度传感器检测各排气缸歧管温度以判断每个气缸工作状况。

5）进气歧管压力的测定，能充分反映配齐系统及气缸工作状况。 3.5 软件设计

1)启动过程中起动机电压降变化的测量。

2)利用无外载加速测量原理，测量发动机功率的程序。 3）检测PT泵p-n关系程序。

4）检测进气压力（动、静态）变化的程序。 5）温度检测。