一、研究背景
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。
根据虚拟仪器的发展过程，截至目前，大致可以分成三个发展阶段：
第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以从测量仪器获得数据，并在计算机上通过各种软件工具来完成对数据的分析处理与显示。
第二阶段，开放式仪器。仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算机数据处理卡 ( plug-in PC-DAQ )；二是VXI仪器总线标准的确立。
第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。
内燃机是现代工业文明的产物。以其高功率密度代替了庞大的锅炉，以其良好的经 济性代替了蒸汽机，以其良好的适应性成为各种运输工具的动力、成为现代社会不可缺 少的动力源。汽油机由于具有功率密度大、成本低、噪声小等特点，长期以来一直是轿车、轻型货车、摩托车的主要动力。在未来很长一段时间内，汽油机将仍是轿车、轻型
货车和摩托车的主要动力。汽车工业的不断发展使汽车的数量与日俱增，对入们的生 活质量产生巨大的影响。目前，机动车辆消耗的燃料占全世界石油消耗总量的一半，加 剧了能源供应的紧张程度，同时汽车排放对大气污染的程度也日益严重。故环保和节能 成为目前人题。从环境保护的角度来看，最新的统计资料表明：在西方工业发达国家的大中城市的 大气污染物中，约54％的一氧化碳、28％的碳氢化合物和41％的氮氧化合物均来自汽车 尾气。美国南加州地区大气质量管理局的初步研究结果证明，该地区因有害气体诱发的 癌症中，由发动机排放的微粒诱发率为72％、丁二烯为12％、苯为12％。在我国，随 着国民经济的快速增长和对煤炭以及石油等燃料的开发和利用，大气污染问题日趋严重，直接危及到人们的身体健康，严重破坏了环境生态平衡。据统计，当前我国57％的城市总悬浮颗粒物超过国家环保限值，48个城市的二氧化硫浓度超过国家二级排放标准，82％的城市先后遭到不同程度的酸雨危害。600多个城市中，大气环境质量符合一级标准的不到ｌ％。这说明我国的城市污染己相当严重。环境监测数据分析表明，在这些污染物中，除烟尘和二氧化硫外，汽车尾气排放已成为城市大气污染的重要污染源。从能源的角度来看，汽车工业的快速发展使石油资源的消耗不断加剧。然而，石油又是不可再生资源，它是几亿年前沉积地下的森林经地质作用炭化而成，它的循环时 间远远超过人类的历史。这类资源越来越少，最终有桔竭的危险。为降低油耗，发达国家纷纷对汽车的燃油经济性制定了强制性法规。我国的石油储量不是十分丰富，人均剩余可采储量只有世界石油平均的1/10。从1993年开始我国成为原油净进口国，油品进口以每年800-1000万吨的幅度增加。照这个发展趋势，到2010年我国石油总需求的47%需进口。同时，我国内燃机的能源利用率比国外低得多，能源利用率与国外先进机型相比要低10%-20%，再加上这几年石油价格的快速上涨已经影响到了国民经济的发展。所有这些说明保护环境、节约能源迫在眉睫，面对这些问题国内外内燃机研究人员 对汽油机进行了各种各样的尝试，如：缸内直喷、共轨、多气门和可变气门定时、稀薄分层燃烧、电子控制点火正时、空燃比精确控制等。其中最具发展前景的应该是电控直 喷汽油机。缸内直接喷射汽油机综合传统柴油机和汽油机两方面的优点，具有较高的燃 油经济性、瞬态响应性和冷启动时具有较低的HC排放。在部分负荷时，燃油在压缩冲程后期喷入，实现混合气分层稀燃（过量空气系数达到2.0-3.0），并采用质调节避免 节气阀的节流损失，达到与柴油机相当的经济性；在大负荷时，燃油在进气冲程喷入， 实现均质预混合燃烧，保持汽油机升功率高的特点。
二、Labview虚拟平台的国内外研究情况
