基于MSP430的无载测功系统的设计研究

　　2.2.2数据采集过程

　　动态数据采集过程，实质上是对飞升曲线直线段的捕捉的过程，其准确性在很大程度上决定测试结果的可靠性。该过程定时器A为时基发生器，产生10ms信号。每10ms对转速进行扫描，同时记录数据和数据个数C。对于数据序列，每隔[C/8]个数据点取一个数据，构成8个数据组合，为后续dn/dt的求解做准备。这种数据采集方法能够确切的表达出直线飞升过程，使提取的数据均匀分布，提高计算结果的准确性。

　　2.2.3用最小二乘法计算dn/dt

　　之所以采用最小二乘法来求dn/dt是为了避免操作方法(如猛加油门过程)不合理而造成的误差。加油门时必须一踩到底，使转速响应过程接近于二阶系统的阶跃响应曲线(飞升曲线)，否则，飞升曲线直线段不理想，由此计算出的结果误差很大。采用最小二乘法后，能够减弱操作给飞升曲线带来的影响，进而使得操作方法给实验带来的误差变小。此外，应选择合理的工况进行测试，以保证测量的准确性。

　　由发动机的飞升特性可知，转速n和时间t之间存在着良好的线性关系，即n=b+at,式中a=dn/dt。通过测定某一时刻转速值，经过曲线拟合，即可求出dn/dt。

　　由上面分析可知，其矩阵表示形式为：

 　　2.2.4主程序结构

　　系统设计采用模块化程序结构[6]，由主程序模块、数据采样处理模块、键盘扫描及处理模块、显示模块组成。系统的主要流程如图4所示。

图4 软件流程

　　2.2.5测试方法

　　系统采用怠速加速法实现发动机无载测功。发动机在怠速下稳定运转，然后突然将节流阀开到最大位置，发动机转速猛然上升，当转速达到所确定的测试转速(测瞬时功率)时，仪表显示出所测功率值。此后应立即松开加速踏板，以避免发动机长时间高速运转。记下或打印出读数后，按“清零”键使指示装置清零。为保证测试结果可靠，一般重复测量3-5次取其平均值。该测试方法既适用于汽油机(化油器式)，又适用于柴油机。

　　3 试验数据和结果

　　根据2.2.5节的方法实现实验过程，以两缸机为例进行实验，测得实验数据。将数据采集过程采集的数据按2.2.2节的方法进行处理，以减小实验数据处理过程的误差。本试验中取J = 0.025 kg*m2 ，将其带入系统模型可求得转速、加速度和瞬时功率。如此重复3-5次，求平均值。数据如表一所示。

　　从实验结果来看，平均误差在3%以内，证明实验方法正确、理论可行。通过实际检验，该系统有如下优点:

　　a.传感器接入简便，系统操作简单；

　　b.性能稳定，故障率低，测量精度高；

　　c.适用范围广，可用于大部分柴、汽油机功率检测。

表一：实验数据

　　4  结束语

　　随着我国汽车业的迅猛发展，势必对车辆性能检测提出更高更快更准确的要求，而发动机输出功率作为车辆性能检测中的一项重要指标，对车辆检测起着重要的作用。本系统的设计成功可提高以往这种仪器存在的不稳定性，减小误差，适合于汽车检测部门和检验中心，方便快捷地对发动机进行不解体检测。

　　另外，由于该仪器的制造成本较低，其材料成本不到500元，而具有类似功能的仪器市场价格约2-3千元，以市场年需求量2千台计，每台售价1500元，则年产量约300多万元，因此具有较好的经济效益。