微机技术在汽油机燃烧循环变动特征分析中的应用

【摘 要】为了开展基于符号时间序列方法的汽油机燃烧循环变动实验研究与理论分析，研究符号时间序列方法用于汽油机燃烧循环变动分析与特征提取的理论、方法与途径，寻找有关循环变动特征参数及其影响因素的规律。需要进行了发动机燃烧时最高汽缸压力的测试，在数据采集和处理方面用到了一系列的微机技术。

【关键词】微机；汽油机；燃烧；循环变动

众所周知，影响汽车动力性、经济性和排放特性的主要因素是发动机的燃烧特性，而燃烧循环变动是汽油机燃烧过程的一大特征，它是燃烧过程变动的结果。汽油机的这种燃烧循环变动限制了其运转范围，严重地影响着它的动力性、经济性和排放特性。降低排放和油耗在很大程度上受制于由燃烧循环变动引起的发动机极限运转条件。因此，进一步深入研究汽油机的燃烧循环变动、分析其特点与影响因素，对于提高汽油机的燃油经济性，降低汽油车的总排放量具有十分明显的现实意义。

1 微机测试系统

测试系统整个过程包括信号的采集、整型、A/D转换及信号处理，对采集的数据实时显示，最后将数据给计算机进行处理。同时本设计增加了状态显示功能，根据实际需要，可以任意显示采集的数据类型。

采用PC机作为上位机，操作系统采用Windows NT 4.0，后台采用SQLserver7.0作为数据存储平台，采用Visual C++ 作为编程语言。PLC作为下位机，可实现多个汽缸的同时测试，各工况操作互不影响，具有分时控制功能和良好的实时性能。该系统包括发动机的转速、汽缸压力、汽缸温度的测试；油耗、排放测量；各种仪表准确性的测量；A/D转换采集、数据分析和管理、自动报警、文件打印等多项功能。这些任务有的在前台操作，有的在后台完成测量、并行相兼，任务间交互信息和数据。因此，必须合理的确定各任务的内容及前后台属性，解决好任务间的协调问题。

2 测试系统采用多线程技术

本测试系统要求对多个最高汽缸压力进行同步测试，各工况之间的操作互不影响，而且在数据采集时，可以自由查询历史数据，并执行打印任务。这要求整个系统采用多线程技术，进行多任务并行处理。

2.1 子线程功能

（1）用户界面线程主要用于汽缸峰值压力数据的实时显示，它通过定时程序从内存缓冲区中读取数据，以图形曲线或表格的方式加以实时显示。

（2）数据采集线程用于对象数据采集，将数据与入内存缓冲区和数据库中。

（3）数据库备份线程将数据库中的数据备份到硬盘的其他空间或光盘上。

（4）历史数据查看打印线程用于显示并打印数据库中符合查询条件的历史记录。

（5）硬盘空间处理线程用于硬盘空间处理并提示操作人员相关信息。

（6）报警事件决策通知线程通知前台操作员报警事件，并作相应决策处理，同时将报警事件写入报警事件表。

2.2 各子线程之间的协同操作

用户界面线程是系统中的主线程，由系统初始化时创建，系统退出时自动终止，其它工作者线程根据要求由操作者创建和终止。用户界面线程始终呈现在操作员面前，它通过定时显示子程序，从内存缓冲区中读取数据，并将数据以曲线或表格的方式加以实时显示。硬盘空间处理线程在整个系统运行期间均有效，它利用线程睡眠机制，每24小时唤醒一次，对硬盘进行空间扫描，当发现硬盘空间小于某一数值时，向操作者发出信息，进行硬盘空间处理。数据采集线程用于采集对象峰值压力数据，将其写入内存缓冲区和数据库中。当数据采集发生故障时，自动创建报警事件决策通知线程，并将报警事件写入数据库报警事件表中，启动决策程序并通知操作员作相应处理，完成后及时终止报警事件决策通知线程。按操作员的预先设定，当数据采集完成时，数据采集线程将自动终止。在数据采集期间，允许操作员强行终止数据采集线程。操作员可以在数据采集线程运行的同时，以交互命令的方式创建和终止数据库备份线程、历史数据查看打印线程。

2.3 数据采集线程的实现

4个不同汽缸设计了4个数据采集线程，每一个数据采集线程都开辟了一个内存缓冲区用来存放采集的数据。定义一个指向缓冲区的全局指针和一个布尔变量来协调数据采集线程对缓冲区的写操作和用户界面线程对缓冲区的读操作。

为了节约内存，将缓冲区设计成循环队列，缓冲区的最大长度定义为MAXLENGTH。定义全局整数变量p-CurrentPos，并指向缓冲区的当前位置，全局布尔变量b-Writeln用来标识缓冲区的可读性，以防止缓冲区访问冲突，指针数组Buffer[MAXLENGTH]为内存缓冲区。在数据采集线程中，通过软件延时进行数据采集，并写入内存缓冲区和数据库中；在用户界面线程中，通过定时程序将内存缓冲区中的数据取出进行实时显示。根据采样定理：采样信号的频率大于被采样信号的频率的两倍时，被采样信号可以被辨识。因此，我们将定时显示程序的频率作为采样信号的频率，数据采集线程软件延时的频率作为被采样信号的频率，设置数据采集线程中软件延时的时间略大于用户界面线程显示程序定时时间的两倍，就可以防止内存缓冲区访问冲突的前提下，进行数据采集和实时显示。在Visual C++ 中，定时程序的定时间可精确微秒级。因此，基于采样定理的数据采集、显示策略可以很好地实现。

3 结束语

采用基于多线程技术的汽车汽缸燃烧压力测试系统，其主要目标是保证系统具有多任务并行处理功能。在该系统中采用多线程技术，可以很好的提高系统数据传输的能力，确保系统具有较好的实时性和可靠性，提高汽油机燃烧循环变动特征分析的精确度。

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[责任编辑：周娜]

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