作者:
劉 繼勝 -

一．  引言

duiyuguochancheqieryan，donglizongchengdengqicheguanjianhexinjishuyizhishiwomendeduanban，biansuqibufentongyangyebuliwai
，zaiyidazhongqicheweishoudehezipinpaifenfentuichuzijideshuanglihebiansuqideshihou，guochanchede4AT
、5AT明ming顯xian顯xian得de有you些xie落luo後hou
，在zai技ji術shu上shang的de努nu力li和he突tu破po對dui於yu自zi主zhu品pin牌pai而er言yan顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。同tong時shi近jin幾ji年nian自zi動dong擋dang車che型xing的de銷xiao量liang逐zhu步bu上shang升sheng，於yu此ci同tong時shi，處chu於yu燃ran油you經jing濟ji性xing的de考kao慮lv
，更geng加jia省sheng油you高gao效xiao的de自zi動dong變bian速su器qi的de需xu求qiu也ye在zai日ri益yi增zeng長chang。這zhe些xie都dou促cu使shi自zi主zhu品pin牌pai對duiDCT變速器的研發成為誌在必行之事。電磁閥作為DCT變(bian)速(su)箱(xiang)內(nei)部(bu)的(de)關(guan)鍵(jian)元(yuan)器(qi)件(jian)其(qi)性(xing)能(neng)的(de)好(hao)壞(huai)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)變(bian)速(su)箱(xiang)的(de)性(xing)能(neng)。電(dian)磁(ci)閥(fa)測(ce)試(shi)試(shi)驗(yan)台(tai)需(xu)要(yao)在(zai)實(shi)驗(yan)台(tai)架(jia)上(shang)模(mo)擬(ni)實(shi)車(che)用(yong)電(dian)磁(ci)閥(fa)的(de)工(gong)況(kuang)，通(tong)過(guo)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)、分析

、判斷電磁閥性能的各項指標，以達到更優化ＤＣＴ變速箱的設計。

二．  電磁閥測控係統的設計背景和開發理念

ＤＣＴ變速箱內電磁閥如圖１所示
，汽車正常工作時，ＴＣＵ發出命令控製電磁閥，通過對變速箱內部電磁閥的電流控製達到換擋及潤滑的要求
，電磁閥在不同的溫度環境下，其Ｐ－Ｉ，Ｑ－Ｉ特性會有不同的表現形式。在實車上應用時，要求電磁閥響應快
，可靠性高。

　　　　　　　　圖１　ＤＣＴ變速箱內部電磁閥

係統開發理念：為了盡可能的模擬實車的工況，測控係統必須搭建和實車一樣的工作環境，因此該測控係統必須滿足三個基本的條件——溫度、流量、yali。weiciyeyazhandechanshengjiuchenglecekongxitongdebiran，youyeyazhantigongheshicheleisideyouyuan。zaihuanjingtiaojianjianliwanchenghou

，duiyudiancifafakongzhixuyaoyoudianliukongzhiqi，yibianfachuheＴＣＵ功能一致的控製電流，通過對電磁閥的電流控製
，達到換擋及潤滑的要求。最後通過ＮＩ的高速數據采集卡，充分利用ＮＩ係統的實時采集功能對采集到的電流、流量、壓力三個重要的參數進行曲線擬合
，數據分析，來判斷電磁閥性能的要求。

三．  電磁閥測控係統的整體設計

電磁閥測控係統包括液壓站
、機械台架、電控櫃、操作櫃共４個部分組成。設備組成結構圖如圖２所示

　　　　　　　　　　　　　圖２　設備構成圖

液壓站提供液壓動力源，模擬實車內油泵的工況

機械台架提供被測件的工作平台，包括管路、傳感器、工裝的安裝平台

控製櫃為電機等提供動力

操作櫃為圖表顯示

、被測對象的控製、數據的采集及處理

3.1  硬件的總體設計

本係統采用 PXI 總線

，在硬件資源方麵采用基於 PXI 總線功能強大的模塊化虛擬儀器，充分發揮了 PXI 總線的優勢

，從而為電磁閥進行準確、快速的測試提供硬件保障。測試係統主要由以下幾部分組成：主zhu控kong單dan元yuan主zhu要yao對dui信xin號hao進jin行xing處chu理li和he分fen析xi
，信xin號hao輸shu出chu部bu分fen是shi給gei被bei測ce對dui象xiang提ti供gong激ji勵li信xin號hao，信xin號hao采cai集ji部bu分fen是shi采cai集ji被bei測ce板ban卡ka的de輸shu出chu信xin號hao，信xin號hao調tiao理li板ban是shi對dui信xin號hao進jin行xing調tiao理li及ji接jie口kou轉zhuan換huan
，電dian源yuan部bu分fen是shi給gei被bei測ce試shi板ban卡ka、數字板卡及轉接板供電。

為(wei)了(le)實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)電(dian)磁(ci)閥(fa)及(ji)閥(fa)體(ti)控(kong)製(zhi)特(te)性(xing)的(de)測(ce)量(liang)試(shi)驗(yan)
，實(shi)驗(yan)台(tai)在(zai)設(she)計(ji)初(chu)期(qi)的(de)選(xuan)型(xing)階(jie)段(duan)就(jiu)注(zhu)意(yi)對(dui)測(ce)量(liang)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)，例(li)如(ru)本(ben)實(shi)驗(yan)台(tai)采(cai)用(yong)了(le)德(de)國(guo)KEM高精度質量流量計、Kulite壓力傳感器等，這些精度比較高的傳感器的選用能夠極大地提高實驗台的測控精度。

係統總體設計結構如圖 ３ 所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖３　測控結構圖

本係統硬件主要包括UPS，３塊測控板卡
，一個 PXI 總線機箱，一個工控機，和一台打印機等。PXI 總線機箱裏的板卡可以實現數據采集、信號輸出，頻率采集，上層軟件采用 LABVIEW 進行編程
，實現係統的自動化測試，上位機實現人機交互界麵
，打印機可以將測試結果進行打印輸出。

3.2  軟件的總體設計

本測試係統的參數設定
、儀器配置、測試激勵的產生、響應數據的采集、測試結果的判斷
、故障定位和報表生成等
，都是在係統軟件的控製下完成的。本測試係統的軟件設計遵循模塊化設計原則，采用 LabVIEW 開發環境進行編程
，采用軟件編程方式極大限度的對硬件資源進行配置和使用，使係統的通用型、可重用性以及可拓展性得到極大的提高，設計了豐富的人機交互界麵，保證試驗操作直觀簡單
，並且能實時顯示測試數據、定位故障回路。

本測試軟件主要由上位機軟件和下位機軟件兩部分構成。上位機軟件主要完成數據顯示、數據存儲
、參數設定及控製命令的發出。下位機軟件主要完成傳感器信號的采集、數據的處理及激勵信號的生成。上下位機的數據傳輸使用ＮＩ流行的共享變量的方式。共享變量的信號傳輸方式有編程簡單，傳輸速率高的特點。　

下位機軟件在整個測試軟件中占有極其重要的作用，當然最複雜的也是下位機軟件
，其主要有三大部分組成：ＡＩＯ部分
、ＤＩＯ部分及邏輯控製部分。其中的邏輯控製部分的流程圖如下圖所示

，

圖 ４  軟件流程圖

四．  測試係統開發實現及成果展示

下麵從模擬量測量及輸出詳細論述利用 NI 公司 PXI 數據采集係統以及 LabVIEW 圖形化開發平台開發電磁閥測試過程。

4.1  模擬量測量

模擬量測量主要是指傳感器信號的采集，在電磁閥測試係統中選擇的傳感器都是輸出0—10V電壓標準信號的傳感器。對於這類的傳感器無需信號變換即可輸入到NI PXI 6225 采集模塊中。模擬量采集如下圖 5 所示：

圖 5  模擬量采集功能框圖

對dui於yu傳chuan感gan器qi信xin號hao的de接jie線xian方fang式shi，使shi用yong了le差cha分fen接jie法fa，對dui抑yi製zhi幹gan擾rao起qi到dao了le很hen好hao的de作zuo用yong，同tong時shi因yin電dian磁ci閥fa需xu要yao做zuo微wei觀guan性xing能neng分fen析xi
，其qi通tong道dao的de采cai樣yang率lv設she定ding為wei6K

，這樣就很好的保證了測量的準確性及微觀分析要求。

4.2  模擬量輸出

     模擬量輸出是指電磁閥激勵信號的輸出，通過NI PXI 6723板卡輸出0—10V電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)驅(qu)動(dong)電(dian)磁(ci)閥(fa)控(kong)製(zhi)器(qi)
，電(dian)磁(ci)閥(fa)控(kong)製(zhi)器(qi)輸(shu)出(chu)一(yi)個(ge)根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)信(xin)號(hao)生(sheng)成(cheng)的(de)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)，通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)機(ji)來(lai)觀(guan)察(cha)電(dian)磁(ci)閥(fa)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)激(ji)勵(li)電(dian)流(liu)下(xia)的(de)波(bo)形(xing)曲(qu)線(xian)。模(mo)擬(ni)量(liang)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)：

                   圖6  模擬量輸出功能框圖

4.3  人機交互界麵開發

係統軟件界麵如圖7 所示：

圖 7  電磁閥測控係統主界麵

其操作功能包括：

(1)  開始運行：進入測試係統

，開始采集傳感器信號；

(2)  實驗開始：對被測件的各項工況設定完成後，開始進行電磁閥實驗；

(3)  數據保存：點擊該按鈕，數據將以TDMS的格式保存在硬盤中
；            (4)  退出：退出測控程序。

4.4  實驗數據

   本測試係統采集的數據都是以TDMS格式存儲在上位機，然後導入到DIAdem軟件中進行數據分析，如下圖所示：

                   圖8  數據記錄及分析

五．  結論

采用 PXI係(xi)統(tong)為(wei)硬(ying)件(jian)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)，通(tong)過(guo)對(dui)電(dian)磁(ci)閥(fa)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)技(ji)術(shu)需(xu)求(qiu)分(fen)析(xi)和(he)對(dui)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)組(zu)成(cheng)原(yuan)理(li)的(de)研(yan)究(jiu)
，完(wan)成(cheng)了(le)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)及(ji)係(xi)統(tong)信(xin)號(hao)調(tiao)理(li)板(ban)的(de)設(she)計(ji)。軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)， 采用 LabVIEW  軟件遵循模塊化設計方法

， 完成了測試程序及測試界麵的設計，人機交互可視化界麵的設計
，包括係統啟動初始化界麵、試驗實施界麵、手shou動dong測ce試shi界jie麵mian，管guan理li主zhu數shu據ju界jie麵mian等deng。測ce試shi人ren員yuan通tong過guo對dui人ren機ji交jiao互hu界jie麵mian的de操cao作zuo
，可ke以yi實shi現xian對dui測ce試shi子zi程cheng序xu的de調tiao用yong，最zui終zhong完wan成cheng對dui電dian路lu板ban的de測ce試shi，同tong時shi可ke對dui測ce試shi結jie果guo進jin行xing保bao存cun和he打da印yin。實shi際ji的de測ce試shi結jie果guo驗yan證zheng了le本ben係xi統tong的de可ke行xing性xing與yu可ke靠kao性xing
，達da到dao了le預yu期qi的de設she計ji目mu標biao。NI 公司提供的軟硬件產品為電磁閥性能的研究及DCT變速箱的開發提供了高效、便捷和靈活的支持，縮短了開發的周期

，受到用戶的一致好評。