摘要
研發(fā)新的燃油涉及到一家石油公司的多個領(lǐng)域以及多種試驗，包括基于底盤測功機的車輛排放試驗以及基于發(fā)動機臺架試驗室的發(fā)動機性能試驗。尤其是對于柴油以及汽柴油混合燃料，一個重要的試驗就是評估車輛冷起動過程中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲線。
在該工作中，對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲線分析，技術(shù)人員研發(fā)了一個系統(tǒng)通過使用發(fā)動機飛輪齒圈信息以及一臺標(biāo)準(zhǔn)筆記本電腦的音頻輸入端口來獲取信息。同時，研發(fā)了一套精確的軟件來分析所獲得的信號。該系統(tǒng)可以給出發(fā)動機起動過程的許多重要信息，如起動電機開始運行時間，停止時間以及發(fā)動機怠速。所有這些信息都通過一個廉價的儀器裝備被采集。這個系統(tǒng)同樣可以分析，發(fā)動機的某個轉(zhuǎn)速，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的微小波動。
因此，本文推薦了一種可以用于不同車輛以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速分析的簡單以及廉價的程序，任何試驗室都可以實施的。

說明
新燃油混合物的研究包含多種基于臺架發(fā)動機試驗以及基于車輛自身的試驗。其中的一些試驗包括排放試驗，氣門沉積物，動力性試驗等等。其中的一項為發(fā)動機冷起動評估瞄準(zhǔn)確定排放物，如參考文獻[1]和[2]中所示，以及冷起動后發(fā)動機達到穩(wěn)定怠速的時間。考慮到這些，該研究提出了一種方法以及一套系統(tǒng)來獲取發(fā)動機起動初始階段的轉(zhuǎn)速。下文中將介紹研發(fā)的系統(tǒng)如何獲取轉(zhuǎn)速信號，起動過程信號的理論研究以及定性起動過程的重要參數(shù)。最終，討論了該系統(tǒng)的新的可能性。

方法
本部分描述如何獲取以及處理飛輪齒圈信號的方法，以確定發(fā)動機冷起動過程中的轉(zhuǎn)速曲線。第一步，需要確定傳感器的型號及其在車輛上的安裝位置。在該項工作中，車輛有一個霍爾傳感器。第二步，需要研發(fā)新的硬件來獲取車輛轉(zhuǎn)速信號并將其發(fā)送至電腦。最后，通過兩個軟件來獲取轉(zhuǎn)速曲線：一個獲取信號，另一個用來處理信號。接下來的章節(jié)將會介紹更加詳細的情況。

霍爾傳感器
霍爾傳感器是一種當(dāng)磁場變化時，輸出電壓會發(fā)生變化的傳感器,參考文獻[3]。在汽車工業(yè)中，這種傳感器被廣泛應(yīng)用在車輛上來獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機活塞在機體內(nèi)的位置。一般情況下，這種傳感器直接附屬于飛輪齒圈。在本論文中，它被應(yīng)用到柴油機皮卡上，傳感器位于車輛前部的發(fā)動機下面。
飛輪齒圈有一組磁性齒牙，當(dāng)這些齒牙經(jīng)過傳感器時可以在霍爾傳感器中產(chǎn)生電壓。因此，當(dāng)發(fā)動機一開始轉(zhuǎn)動，傳感器就會產(chǎn)生脈沖，通過脈沖寬度能夠得出發(fā)動機轉(zhuǎn)速。圖1距離說明了這種傳感器，飛輪齒圈以及產(chǎn)生的脈沖信號。在飛輪中，同時存在一些非磁性齒牙，用來確定活塞在燃燒室內(nèi)的位置。所以，磁性齒牙以及非磁性齒牙的數(shù)量是進行信號分析前最先需要確定的事情。


硬件
試驗用到的硬件僅僅是一根線纜和一個電路，用來降低通過終端的電壓，證明文章前面提到過的這是一個廉價系統(tǒng)。這根線纜一端裝有一個相容的P2插頭用來連接筆記本電腦，另一端是一對鱷魚嘴夾子，用來連接傳感器。
用來降低電壓的電路是一個由兩個電阻構(gòu)成的簡單的電壓分配回路，其中R1的阻值為33kΩ，R2的阻值為270Ω。選擇這樣兩個電阻是為了確保以下兩個方面：
電壓分配應(yīng)該降低電壓至10，這意味著R2/(R1+R2)=1/10，同時；
該電路必須具有高阻抗以保證不會干擾車輛的正常功能，這意味著R1與R2的取值要很大。
圖2給出了電壓分配電路的示意圖。


軟件
軟件由兩部分構(gòu)成：其中一部分用來獲取數(shù)據(jù)，另一部分用來處理信號。獲取的轉(zhuǎn)速信號使用Windows的“錄音機”應(yīng)用程序進行處理，如圖3所示。用戶需要起動錄音機而后發(fā)動車輛。記錄一分鐘的數(shù)據(jù)，必須保存記錄數(shù)據(jù)。


在保存對話框里，可以將采集到的數(shù)據(jù)存為WAV格式。此外，可以設(shè)置成其他一些音頻參數(shù)，如：樣本率，單聲道或立體聲等等，如圖4所示。在本文中，設(shè)置為單聲道，樣本率為48kHz。


聲音文件處理是通過一個用MATLAB編寫的程序參考文獻[4]計算的。通過改程序載入WAV文件，計算并測量脈沖寬度，并計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速。最后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速被顯示給用戶。圖5給出了該系統(tǒng)的示意圖。

識別齒牙數(shù)量
飛輪齒圈磁性及非磁性齒牙數(shù)量是通過一個簡單的試驗來確定的。起動發(fā)動機同時采集霍爾傳感器信號。信號與圖6中所示的相似。

很明顯，圖中顯示出了一種圖案包含幾個短的脈沖緊接著一個長的脈沖，代表每個磁性齒牙經(jīng)過霍爾傳感器的情形。長脈沖信號代表沒有在霍爾傳感器中產(chǎn)生感應(yīng)的非磁性齒牙。