随着汽车工业的发展,越来越多的人开始从事于汽车相关的行业并对汽车知识和技术进行学习和研究。而发动机是汽车的心脏,熟悉发动机的运转情况、研究发动机的性能并解决发动机常见故障对行业内人士来说具有重要意义。要想具备这些能力必须进行不断的实验,而现实中往往由于各种条件的约束从而难以满足我们的实验诉求。针对这些局限性本文提出了内燃机仿真实验室的设计与实现。内燃机仿真实验室主要由软件部分和硬件部分组成。软件部分实现对内燃机工作过程的模拟,使用者可以根据自己的实际需求去设计、修改内燃机各参数,设计出相应的发动机模型再基于此模型进行内燃机实验。硬件部分通过设计外部控制器实现对模型的控制和使用,本次设计制作了两种外部控制器,一种是不带显示屏的简易控制器,另一种是带有串口液晶显示屏的控制器。内燃机仿真实验室的设计开发分为电脑软件程序的设计和外部控制器操作设备的开发。本次设计采用的程序语言为C++编程语言,程序的开发借助于Visual Studio编译器编写代码,使用Qt designer图形设计软件制作仿真实验室的人机交互界面。外部控制器的开发,一方面基于界面开发软件USART HMI的全界面可视化编辑来设计触摸显示屏,另一方面基于Atmega16单片机设计控制器的控制程序。其中显示屏的开发借助软件自身提供的指令集结合C语言编写控件,单片机的编写、烧录则是通过Atmel Studio、串口调试器等软件来完成的。内燃机仿真实验室主要包括以下功能:(1)用户可以自定义理想的内燃机模型,包括对:缸径、压缩比、飞轮质量、活塞行程、曲柄连杆比、排气门直径、排气门锥角、进气提前角、排气迟闭角等众多参数的自主设定。(2)通过外部控制器可以对自定义的内燃机模型进行实验、测试,显示的性能参数有:转速、扭矩、功率、油耗量、烟度、排温、水温、机油压力、机油温度等。(3)可以通过故障设置按钮给仿真内燃机设定故障,用户观察性能参数的变化、故障现象的描述及最终连接故障检测仪读取OBD-II故障码来排查故障,如果使用者选择的故障解决方案不合理,系统会自动记录该次故障以便使用者查看、复习。(4)用户能够系统地学习内燃机各种常见故障的排查方法,内燃机仿真实验室提供故障现象、故障原因、故障诊断与排除步骤的详细说明。