【摘 要】為了開展基于符號時間序列方法的汽油機燃燒循環(huán)變動實驗研究與理論分析，研究符號時間序列方法用于汽油機燃燒循環(huán)變動分析與特征提取的理論、方法與途徑，尋找有關(guān)循環(huán)變動特征參數(shù)及其影響因素的規(guī)律。需要進行了發(fā)動機燃燒時最高汽缸壓力的測試，在數(shù)據(jù)采集和處理方面用到了一系列的微機技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】微機；汽油機；燃燒；循環(huán)變動

眾所周知，影響汽車動力性、經(jīng)濟性和排放特性的主要因素是發(fā)動機的燃燒特性，而燃燒循環(huán)變動是汽油機燃燒過程的一大特征，它是燃燒過程變動的結(jié)果。汽油機的這種燃燒循環(huán)變動限制了其運轉(zhuǎn)范圍，嚴重地影響著它的動力性、經(jīng)濟性和排放特性。降低排放和油耗在很大程度上受制于由燃燒循環(huán)變動引起的發(fā)動機極限運轉(zhuǎn)條件。因此，進一步深入研究汽油機的燃燒循環(huán)變動、分析其特點與影響因素，對于提高汽油機的燃油經(jīng)濟性，降低汽油車的總排放量具有十分明顯的現(xiàn)實意義。

1 微機測試系統(tǒng)

測試系統(tǒng)整個過程包括信號的采集、整型、A/D轉(zhuǎn)換及信號處理，對采集的數(shù)據(jù)實時顯示，最后將數(shù)據(jù)給計算機進行處理。同時本設(shè)計增加了狀態(tài)顯示功能，根據(jù)實際需要，可以任意顯示采集的數(shù)據(jù)類型。

采用PC機作為上位機，操作系統(tǒng)采用Windows NT 4.0，后臺采用SQLserver7.0作為數(shù)據(jù)存儲平臺，采用Visual C++ 作為編程語言。PLC作為下位機，可實現(xiàn)多個汽缸的同時測試，各工況操作互不影響，具有分時控制功能和良好的實時性能。該系統(tǒng)包括發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、汽缸壓力、汽缸溫度的測試；油耗、排放測量；各種儀表準(zhǔn)確性的測量；A/D轉(zhuǎn)換采集、數(shù)據(jù)分析和管理、自動報警、文件打印等多項功能。這些任務(wù)有的在前臺操作，有的在后臺完成測量、并行相兼，任務(wù)間交互信息和數(shù)據(jù)。因此，必須合理的確定各任務(wù)的內(nèi)容及前后臺屬性，解決好任務(wù)間的協(xié)調(diào)問題。

2 測試系統(tǒng)采用多線程技術(shù)

本測試系統(tǒng)要求對多個最高汽缸壓力進行同步測試，各工況之間的操作互不影響，而且在數(shù)據(jù)采集時，可以自由查詢歷史數(shù)據(jù)，并執(zhí)行打印任務(wù)。這要求整個系統(tǒng)采用多線程技術(shù)，進行多任務(wù)并行處理。

2.1 子線程功能

（1）用戶界面線程主要用于汽缸峰值壓力數(shù)據(jù)的實時顯示，它通過定時程序從內(nèi)存緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，以圖形曲線或表格的方式加以實時顯示。

（2）數(shù)據(jù)采集線程用于對象數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)與入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫中。

（3）數(shù)據(jù)庫備份線程將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)備份到硬盤的其他空間或光盤上。

（4）歷史數(shù)據(jù)查看打印線程用于顯示并打印數(shù)據(jù)庫中符合查詢條件的歷史記錄。

（5）硬盤空間處理線程用于硬盤空間處理并提示操作人員相關(guān)信息。

（6）報警事件決策通知線程通知前臺操作員報警事件，并作相應(yīng)決策處理，同時將報警事件寫入報警事件表。

2.2 各子線程之間的協(xié)同操作

用戶界面線程是系統(tǒng)中的主線程，由系統(tǒng)初始化時創(chuàng)建，系統(tǒng)退出時自動終止，其它工作者線程根據(jù)要求由操作者創(chuàng)建和終止。用戶界面線程始終呈現(xiàn)在操作員面前，它通過定時顯示子程序，從內(nèi)存緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以曲線或表格的方式加以實時顯示。硬盤空間處理線程在整個系統(tǒng)運行期間均有效，它利用線程睡眠機制，每24小時喚醒一次，對硬盤進行空間掃描，當(dāng)發(fā)現(xiàn)硬盤空間小于某一數(shù)值時，向操作者發(fā)出信息，進行硬盤空間處理。數(shù)據(jù)采集線程用于采集對象峰值壓力數(shù)據(jù)，將其寫入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)數(shù)據(jù)采集發(fā)生故障時，自動創(chuàng)建報警事件決策通知線程，并將報警事件寫入數(shù)據(jù)庫報警事件表中，啟動決策程序并通知操作員作相應(yīng)處理，完成后及時終止報警事件決策通知線程。按操作員的預(yù)先設(shè)定，當(dāng)數(shù)據(jù)采集完成時，數(shù)據(jù)采集線程將自動終止。在數(shù)據(jù)采集期間，允許操作員強行終止數(shù)據(jù)采集線程。操作員可以在數(shù)據(jù)采集線程運行的同時，以交互命令的方式創(chuàng)建和終止數(shù)據(jù)庫備份線程、歷史數(shù)據(jù)查看打印線程。

2.3 數(shù)據(jù)采集線程的實現(xiàn)

4個不同汽缸設(shè)計了4個數(shù)據(jù)采集線程，每一個數(shù)據(jù)采集線程都開辟了一個內(nèi)存緩沖區(qū)用來存放采集的數(shù)據(jù)。定義一個指向緩沖區(qū)的全局指針和一個布爾變量來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集線程對緩沖區(qū)的寫操作和用戶界面線程對緩沖區(qū)的讀操作。

為了節(jié)約內(nèi)存，將緩沖區(qū)設(shè)計成循環(huán)隊列，緩沖區(qū)的最大長度定義為MAXLENGTH。定義全局整數(shù)變量p-CurrentPos，并指向緩沖區(qū)的當(dāng)前位置，全局布爾變量b-Writeln用來標(biāo)識緩沖區(qū)的可讀性，以防止緩沖區(qū)訪問沖突，指針數(shù)組Buffer[MAXLENGTH]為內(nèi)存緩沖區(qū)。在數(shù)據(jù)采集線程中，通過軟件延時進行數(shù)據(jù)采集，并寫入內(nèi)存緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)庫中；在用戶界面線程中，通過定時程序?qū)?nèi)存緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取出進行實時顯示。根據(jù)采樣定理：采樣信號的頻率大于被采樣信號的頻率的兩倍時，被采樣信號可以被辨識。因此，我們將定時顯示程序的頻率作為采樣信號的頻率，數(shù)據(jù)采集線程軟件延時的頻率作為被采樣信號的頻率，設(shè)置數(shù)據(jù)采集線程中軟件延時的時間略大于用戶界面線程顯示程序定時時間的兩倍，就可以防止內(nèi)存緩沖區(qū)訪問沖突的前提下，進行數(shù)據(jù)采集和實時顯示。在Visual C++ 中，定時程序的定時間可精確微秒級。因此，基于采樣定理的數(shù)據(jù)采集、顯示策略可以很好地實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

采用基于多線程技術(shù)的汽車汽缸燃燒壓力測試系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是保證系統(tǒng)具有多任務(wù)并行處理功能。在該系統(tǒng)中采用多線程技術(shù)，可以很好的提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，確保系統(tǒng)具有較好的實時性和可靠性，提高汽油機燃燒循環(huán)變動特征分析的精確度。

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[責(zé)任編輯：周娜]