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大连理工大学硕士学位论文第二章发动机模拟试验台的组成、功能及操作2-1模拟试验台简介发动机模拟试验台主要模拟发动机台架实验和故障分析处理的全过程。 这个实验台主要是为很多做发动机实验的学生设计的。 由于实验时间、实验室条件等原因，缺乏实际操作船舶柴油机配件，大多是记录数据。 因此，很难了解发动机的性能、常见故障原因等，也很难达到目的。 实验的目的。 该模拟试验台主要利用计算机和单片机来模拟发动机的工作，帮助学生在不开机的情况下使用该模拟试验台对发动机的性能和实际运行情况有更深入的了解。 同时，还专门为学生设立了故障处理部分。 通过对故障原因的分析，学生可以对发动机有更清晰的认识。 该实验台主要用于内燃机专业教学、汽车维修、乘务人员培训等方面。 模拟试验台主要利用计算机、单片机等来模拟实际发动机试验台，在模拟试验台上基本实现实际发动机的所有功能。 模拟测试台的工作是：单片机接收来自按钮和旋钮的信号，然后将这些信号传输到计算机。 计算机对它们进行处理，计算出参数值，然后发送给单片机，单片机负责将它们显示到数码管上。 2-2 模拟试验台的组成 试验台主要由以下几部分组成： 大连理工大学硕士论文模拟试验台组成结构图 1、操作台：操作台结构如图所示。上图。 它是一个用于模拟实验的平台，上面放置了电路板、数码管、按钮等元件。
由金属板制成（考虑到屏蔽和安全问题）。 2、电路板及按钮部分：主要由电源、电路板、数码管、按钮等组成。电路板主要有两部分，一部分负责控制、通讯和显示，另一部分负责故障处理设置部分。 电路板的功能和设计见下文。 3、计算机：主要用于模拟发动机。 根据输入参数（负载、燃油供应，大连理工大学硕士论文q.1。要求qm且q<20。如果不满足此条件，则该函数中自动取q。=min{m,20 ）。 dbu是一个双精度实数一维数组，长度为3。其中：d"0)返回拟合多项式与数据点误差的平方和，即dt(2)返回拟合多项式与数据点之间的误差绝对值最大值，即 dr(2) = τｊ,G, ) Yimao -l 根据较大的误差值，jep 可以初步判断拟合是否合适。公式 3、通用特性曲线拟合仿真模型选用具有一定代表性通用特性的玉柴 模型，直线如下： 1、需要考虑的几个问题 1、从图中可以看出，通用特性线有。转速小于且功率为0.2KW时无数据，这是因为除此之外的发动机通用特性线主要用于表示任何转速和功率下的燃油经济性，因此，当转速小于时。 ，0.2KW的功率范围是没有意义的，事实上也不可能用于发动机模拟试验台。 确实需要一定的区域。
大连理工大学硕士论文附第1-L￥。 通用特性瞳线考虑了这一段情况，由于发动机模拟试验台主要用于教学目的，对精度要求不高，因此本文将通用特性线有规律地向下、向左延伸。 假设发动机怠速为。 经过推广，形成了发动机在所有工况下的通用特性曲线。 这种方法虽然损失了准确性，但并没有失去规律性，大大方便了模拟计算。 2、发动机通用特性线的上限是相应转速下的最大功率线。 此时油门处于最大功率位置，相应速度下功率达到最大。 这条曲线也需要被模拟为通用特征线的上边界。 3.关于点间隔。 理论上，点越密集，模拟公式应该越准确，但实际情况并非如此。 由于曲线的控制点增加，模拟次曲线的多项式的阶数也增加。 达到一定极限后，高次多项式曲线变得不稳定，导致模拟公式与实际曲线有很大差异。 因此，选择合适的点密度非常重要。 反复试验表明，转速应为，功率为0。05KW较为合适。 2. 通用特征线的多项式模拟 1. 如上一节所述，准备拟合程序。 整个程序用C语言编译。 假设油耗z是速度x和功率Y的函数。基于dt值相对最小的原则并考虑曲线形状的相似性。 计算得出，当油耗曲线为xy的7次多项式时，与通用特性线最为相似。
使用 绘制该多项式的图形。 结果如下图所示。 从图中可以看出，模拟的通用特性线与实际发动机曲线规律非常相似，反映了发动机功率、转速和油耗之间的基本规律。 实际运行表明，该模拟结果非常合适。 大连理工大学硕士论文3_4等烟度曲线和等排气温度特征线的拟合柴油机的烟度值也是发动机性能的重要参数，对于发动机故障诊断是不可或缺的。 大连理工大学的硕士论文采用了类似于通用特性的模拟方法来模拟烟气强度和排烟温度曲线。 下图为模拟烟雾曲线。 模拟发动机烟度曲线 3-5 水力测功机曲线拟合释义《rpa 大连理工大学硕士学位论文 6-2 教学演示模块程序设计 1.模拟试验台功能界面 发动机模拟试验台主界面如下 发动机模拟试验台主界面如图所示，发动机模拟试验台主程序包括原理演示、模拟测试、故障诊断和帮助信息四个部分。原理演示和故障诊断属于教学演示模块。模拟试验进入发动机模拟试验台控制程序原理演示部分分为以下几个部分：发动机原理概述、曲柄连杆大连理工大学硕士论文结构、燃油喷射系统、进排气系统、冷却系统、各部分包括动画演示部分和文字说明部分。 动画演示部分主要利用动画来形象地讲解引擎各部分的原理，文字描述部分则是对各部分进行简单的文字描述。
发动机原理概述描述了发动机的基本循环（以四冲程内燃机为例）。 通过四冲程内燃机的动画演示，形象地描述了发动机的基本工作过程：吸气、压缩、膨胀、排气冲程。 曲柄连杆机构冷却系统动画演示部分主要讲解曲柄连杆机构的关节工作过程，并采用三维动画演示曲柄连杆机构的动力学模型（取六张图） -以气缸内燃机为例）。 曲轴连杆机构是整个发动机的核心部件。 曲轴由一根或多根曲轴组成。 每个曲轴由三部分组成：曲臂、主轴颈和连杆轴颈。 大连理工大学硕士学位论文曲轴用来驱动机械旋转的一端称为动力输出端。 通常在曲轴的动力输出端安装飞轮。 曲轴的另一端称为自由端。 在大多数内燃机上，机器本身的辅助机构，如配气机构、油泵、冷却水泵等船舶电子与信息设备保养，都是由曲轴的自由端通过传动齿轮或链轮驱动的。 活塞、活塞环和活塞销共同构成活塞组。 连杆将活塞连接到曲轴。 连杆小端与活塞销连接，随活塞作往复运动； 连杆大端与曲轴曲柄连接并随曲轴作旋转运动。 连杆的其余部分进行复杂的平面运动。 作用在活塞上的力通过连杆传递到曲轴。 该部分使用3Dmax制作的曲轴、连杆和活塞的三维动画进行演示。 燃油喷射系统主要描述喷油器的结构和工作原理。 喷油器的主要作用是将喷油泵输送的燃油喷入燃烧室。
喷射的燃油射流应符合燃烧室的形状和雾化要求。 从燃油泵输送的燃油首先经过滤器过滤，然后进入喷油器本体上的钻孔，通向喷油器下部的高压储油室。 在燃油高压的作用下，当针阀下部的压力大于其上部的弹簧压力时，针阀抬起，使燃油流入喷油器下方的喷孔。燃油喷射开始。 Flash动画演示了喷油器的整个喷油过程。 同时，通过喷油器的剖视图，学生还可以了解喷油器的基本结构和组成。 以柴油机进排气系统为例对进排气系统进行说明。 柴油机进排气机构是实现柴油机通风过程的控制机构。 其任务是按照配气时序的要求，在规定的时间排出废气并充入新空气，保证工作循环的顺利进行。 该测试台基于四冲程内燃机。 它通常使用空气阀。 凸轮通风机最基本的部件有凸轮、挺杆、挺杆、摇臂、气门弹簧、气门等。气门由凸轮驱动，通过挺杆等杠杆机构控制进、排气门的开闭和摇臂。 Flash动画图像演示了发动机的进气和排气过程，也呈现了发动机进排气部分的基本结构。 大连理工大学硕士论文的冷却系统是基于发动机的大、小循环进行论证的。 内燃机的冷却方式有两种：风冷和水冷。 这里以水冷为例。 水冷系统由水泵、节温器、散热器和风扇等几部分组成。节温器是水冷系统的关键部件。 ，导致水温变化时冷却水循环回路发生变化。
当水温较低时。 节温器主阀完全关闭，所有冷却水通过水泵进入机体，不经过散热器。 此时循环水的路线是水从水泵进入机体，通过节温器辅助阀从机体出来发动机工作原理动画，进入水泵再返回。 这是冷却水的小循环。 随着发动机运转，水温迅速升高。 当高于一定值时，温控器主阀打开，辅助阀关闭。 所有的冷却水都流入散热器。 当经散热器冷却时，冷却水冷却下来，然后被送回水泵并进入机体。 这个过程称为大循环。 冷却系统演示部分生动地演示了发动机冷却系统的组成部分以及大、小冷却循环的工作过程。 教学演示的另一个重要部分是故障诊断分析部分。 本部分主要介绍发动机常见故障、故障原因及排除方法。 介绍了十二种常见故障：柴油机无法启动、柴油机运转不稳、柴油机功率不足且功率突然下降、柴油机运转时发出异响、排气烟色异常、油温不正常等。过高、机油压力不足、冷却水出口温度过高、喷油泵故障、喷油器故障、调速器故障、柴油机突然停车。 还分别描述了这些故障的原因及排除方法。 2、教学演示模块的编程整个教学演示模块采用三维建模动画软件3DMAX、平面动画制作软件Flash和多媒体课件等软件联合制作。 Flash作为公司的一款多媒体矢量动画软件，具有很强的交互性。
本文中使用的大部分动画都是使用 Flash 创建的。 3Dmax是一款优秀的三维动画制作软件。 本文的三维动画部分为43大连理工大学硕士论文。 使用3Dmax制作的是一款优秀的基于流程图标的交互式多媒体制作软件。 它允许开发者利用文本、图片、动画、声音、数字电影等信息来创建交互式应用程序，是一款以图形流程线逻辑编辑为主，辅助工具为辅助的“无需编程”的面向对象的多媒体工具软件。函数变量，并使用动态链接库（DLL）作为扩展机制。 整个教学演示模块主要使用进行连接和合成。 下图是原理概述部分的流程图： 大连理工大学硕士学位论文 6-3 仿真试验台控制程序编程 一、正常运行部分的程序设计 1、程序功能概述。 该部分主要模拟一台发动机，接受控制台传来的控制参数（启动、加减冷却水、加减负载、加减燃油等），并计算出其他相应参数（转速、功率、排气温度） 、烟雾等）程度等）。 下图是仿真试验台控制程序的主界面。 模拟试验台控制程序界面在主界面中有两个组成部分：故障维护部分和发动机运行动画显示部分（该部分也可以更改为转速、功率等参数值随时间的变化曲线）。 当发动机启动时，该视图随着发动机转速的变化而变化。 上图是停止状态下的视图。
同时设置了音响部分。 随着发动机转速、负荷等参数的变化，声音也会随之变化。 2、编写模拟试验台正常运行的一些程序。 这部分主要包括以下四个部分：计算部分、声音处理过程、串行通信线程和图像处理部分。 这四个部分之间的关系可以用下图来表示。 单片机仿真测试台四个模块的关系图。 整个程序用 C++编译。 C++——一直是环境下最重要的应用程序开发系统。 它是C++语言的集成开发系统，与Win32紧密相连。 可以完成各种程序开发（从底层软件到直接面向用户的上层软件），功能强大。 发动机模拟试验台控制程序主要由以下几类组成： 类-模拟计算处理 CComm类-串行通信 类-串行通信线程 lDoc类-菜单和线程管理 类-图像处理 大连理工大学大学硕士论文 类 - 故障排除 声音处理由单独的进程处理。 (1)发动机模拟计算模块。 这部分由类完成。 包含以下子功能、删除等。 水温计算子程序 蚰ction-主计算程序 该模块的基本工作过程在第三章发动机试验台仿真方案中详细讨论。
(2)串行通讯模块。 这部分主要由CComm和两个类完成。 其中CComm负责串口通信。 从微控制器发出的信号由十二个字组成，还有一个握手信号。 发送到微控制器的信号由三十个字组成发动机工作原理动画，还设置了一个握手字。 串口需要初始化，波特率为2400，八位字节长度，无优先级，一位停止位。 函数负责读取串口，函数负责读取串口
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