汽車保有量的與日俱增，使汽車排氣對人類健康的危害以及對環(huán)境的污染也日甚一日,，其中以氮氧化合物NOx對人類的危害最大,，所以各國的排放法規(guī)對氮氧化合物都進(jìn)行了嚴(yán)格的限制[1]。

    廢氣再循環(huán)（EGR）降低NOx排放效果最為顯著,，而且對原機(jī)改動小,，設(shè)計(jì)自由度大，因而日益受到了人們的青睞,，EGR閥也成為了發(fā)動機(jī)必不可少的附件,。EGR技術(shù)的原理是將部分排氣引入進(jìn)氣，以提高混合氣中的廢氣成分,。國內(nèi)外市場上出現(xiàn)的EGR系統(tǒng)主要有三種：機(jī)械式,、氣電式和電控式[2],。本文介紹的真空電磁閥就是氣電式EGR系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制部件，可以用來調(diào)節(jié)EGR控制閥里的真空度,，從而可以根據(jù)發(fā)動機(jī)工況在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對EGR率的調(diào)整,能較大改善系統(tǒng)柔性[3],。而目前國內(nèi)對真空電磁閥的檢測技術(shù)還不夠成熟，只能依賴于國外價(jià)格昂貴的測試系統(tǒng),，本文提出了一種基于LabVIEW虛擬儀器的真空電磁閥的檢測平臺,，能方便地檢測真空電磁閥的性能指標(biāo)，且開發(fā)成本較低,。
1 系統(tǒng)測試原理
    真空電磁閥作為氣電式EGR系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件,，其作用是調(diào)節(jié)EGR控制閥里的真空度。本系統(tǒng)給真空電磁閥加不同頻率,、占空比,、幅值的脈沖電源以及不同的真空度來測試真空電磁閥的性能指標(biāo)及出氣口流量和壓力的關(guān)系[4]。
    圖1所示為系統(tǒng)的測試原理圖,，系統(tǒng)由PC機(jī),、脈沖電源（PWM電源）、數(shù)據(jù)采集單元,、壓力和流量傳感器,、真空筒等組成。真空筒為整個系統(tǒng)的測試提供一個可調(diào)的穩(wěn)定的真空環(huán)境,，以分析閥在不同真空度時(shí)的性能曲線,。PWM電源是一個頻率可調(diào)、占空比可調(diào),、幅度可調(diào)的脈沖電源,。不同頻率和占空比，閥的吸合程度也不相同,，可以通過調(diào)節(jié)PWM電源來實(shí)現(xiàn)出氣口壓力的調(diào)節(jié),。數(shù)據(jù)采集單元主要是采集閥工作時(shí)的電壓、電流,、出氣口壓力和流量以及進(jìn)氣口的壓力數(shù)據(jù),，最終將采集的數(shù)據(jù)通過串口上傳到電腦，進(jìn)行綜合處理分析,。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)的硬件主要由數(shù)據(jù)采集板和PWM電源等組成,，通過3個RS-232串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。
2.1 數(shù)據(jù)采集單元
　    數(shù)據(jù)采集單元是基于51單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)而成的,。共有4路采集通道,，分別采集真空電磁閥工作電流、工作電壓,、進(jìn)氣口壓力及出氣口壓力,，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,，經(jīng)過串口發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行處理和分析[5]。
2.2 PWM電源
    PWM電源是自主開發(fā)設(shè)計(jì)的一個獨(dú)立脈沖電源,，頻率范圍為1 Hz~1 000 Hz,，占空比范圍為1%~100%，輸出電壓精度高,，上位機(jī)可以通過串口控制PWM電源的頻率,、占空比和幅值，避免了現(xiàn)場對電源的復(fù)雜操作,。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)的開發(fā)建立在LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺上,，使用第三方軟件SQL Server 2000，方便地為用戶提供了便捷的操作平臺和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存取功能,。
    首先,，系統(tǒng)平臺運(yùn)行后，自動檢測斷路,、短路情況及壓力環(huán)境,，如不正常則自動報(bào)警并停止運(yùn)行。正常則依次進(jìn)行響應(yīng)時(shí)間,、打壓時(shí)間、吸合時(shí)間,、吸合電壓,、釋放電壓等性能指標(biāo)的檢測以及壓力和流量關(guān)系曲線的繪制。并且可以通過設(shè)置閥的工作次數(shù)來比較前后性能指標(biāo)的趨勢,，實(shí)現(xiàn)閥的壽命檢測,。
3.1 虛擬儀器開發(fā)平臺——LabVIEW
    LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國國家儀器公司（National Instruments）創(chuàng)立的一個功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開發(fā)工具，在試驗(yàn)測量,、工業(yè)自動化和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域起著重要作用[6],。
    虛擬儀器的核心思想是“軟件即儀器”，它的應(yīng)用程序?qū)x器硬件和可重復(fù)用庫函數(shù)等軟件結(jié)合在一起,，實(shí)現(xiàn)儀器模塊間的通信,。模塊化、開放性和靈活性是LabVIEW關(guān)鍵的特點(diǎn),也方便用戶來增減硬件,、軟件模塊,、重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)來滿足新的測試要求[7]。LabVIEW與其他編程語言相同,，既定義了數(shù)據(jù)類型,、結(jié)構(gòu)類型、語法規(guī)則等編程語言基本要素,，也提供了包括斷點(diǎn)設(shè)置,、單步調(diào)試和數(shù)據(jù)探針在內(nèi)的程序調(diào)試工具,，并且采用流程圖為源代碼作為一個問題的圖形化解決方案，圖形化的人機(jī)界面使用的都是測試工程師熟悉的旋鈕,、開關(guān),、波形圖等，非常直觀形象,。因此,，它在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于任何高級語言。
3.2 測試的軟件實(shí)現(xiàn)
3.2.1 真空環(huán)境的軟件實(shí)現(xiàn)
    系統(tǒng)測試所需的真空度是真空筒提供的,，真空筒分別連接著一個真空泵和壓力傳感器,，當(dāng)壓力傳感器檢測的壓力值低于系統(tǒng)測試所需壓力，則真空泵工作,，給真空筒打壓,，使真空筒始終處于一個穩(wěn)定的真空度中，保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。
    上位機(jī)設(shè)置測試所需的壓力范圍,，將接收到的壓力傳感器上傳的真空筒壓力值與之作比較，超出了范圍則控制真空泵為其打壓或控制真空電磁閥打開放氣,。最終使其穩(wěn)定在一個壓力范圍之內(nèi),。圖2所示為壓力環(huán)境的檢測程序[8]。

3.2.2 對PWM電源的控制
    電源的頻率與真空電磁閥的彈片吸合頻率一致,，頻率越大,，彈片吸合次數(shù)也就越多，閥的導(dǎo)通時(shí)間就越大,，輸出的氣體壓力就隨之增大,。電源的占空比與真空電磁閥的彈片吸合時(shí)間成正比，占空比越大,，吸合時(shí)間越長,，閥的導(dǎo)通時(shí)間就越大，輸出的氣體壓力也隨之增大,。因此,，在幅值不變的情況下，調(diào)節(jié)電源的頻率和占空比可以改變閥的出氣口壓力,。
    上位機(jī)通過VISA實(shí)現(xiàn)與PWM電源的通信,，為用戶提供友好簡潔的操作界面，直接在上位機(jī)控制電源的參數(shù),，圖3所示為電源控制模塊的程序框圖,。

3.2.3 數(shù)據(jù)采集
    在出氣口安裝的流量傳感器可以精確檢測出氣口的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。根據(jù)協(xié)議,，首先將奇偶校驗(yàn)位置為Mark,，發(fā)送幀頭字節(jié),，再將奇偶校驗(yàn)位置為Space，開始發(fā)送命令字符串,，即可接收從傳感器返回的數(shù)據(jù),。圖4所示為流量傳感器的數(shù)據(jù)采集程序。

3.2.4 數(shù)據(jù)存儲
    系統(tǒng)檢測的大量數(shù)據(jù)需要?dú)v史查詢和分析,，這就不可避免地需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,，系統(tǒng)利用LabSQL庫函數(shù)與SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫建立連接并訪問。圖5所示為LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的連接程序,。

4 系統(tǒng)測試結(jié)果與分析
    為測試檢測系統(tǒng)的性能,，用真空電磁閥進(jìn)行了多次試驗(yàn)。在試驗(yàn)中,，壓力環(huán)境設(shè)置在-700 mbar~-800 mbar,。圖6所示為電源占空比在90%時(shí),頻率在200 Hz~800 Hz均勻變化時(shí)流量和壓力的曲線圖。圖7所示為電源頻率為900 Hz,，占空比在30%~80%均勻變化時(shí)流量和壓力的曲線圖,。圖8所示為電源頻率為1 000 Hz，占空比為90%,，幅值為12 V時(shí)真空電磁閥的性能指標(biāo),。

    從以上結(jié)果可以看出，隨著電源頻率或占空比的增大,，出氣口流量和壓力的值也在緩慢增大,。這是因?yàn)椋髁亢驼伎毡鹊脑龃?，閥的吸合程度要相對較大,，導(dǎo)通的時(shí)間加長了所致,。而且經(jīng)過多個閥的實(shí)驗(yàn)證明,，合格閥其性能指標(biāo)基本保持不變，而不合格閥其性能指標(biāo)出現(xiàn)較大偏差,，能快捷有效地檢測出閥的質(zhì)量問題,。
    基于LabVIEW的真空電磁閥測試平臺充分利用了LabVIEW的強(qiáng)大功能，開發(fā)出了界面友好,、功能完備的測試系統(tǒng),，能實(shí)時(shí)記錄并保存采集的數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)的橫向和縱向分析提供了依據(jù),。
        經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,，本系統(tǒng)測試精度和測試效率高，且系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng),，大大降低了測試人員的工作強(qiáng)度,，有效地實(shí)現(xiàn)了真空電磁閥的自動檢測,。
參考文獻(xiàn)
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[2] 杜常清.用EGR技術(shù)降低柴油機(jī)NOx排放的研究發(fā)展[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2005(2):59-61, 64.
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[7] 楊樂平,，李海濤,趙勇，等.LabVIEW高級程序設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,，2004.
[8] 楊樂平,，李海濤，楊磊.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,，2005.