内燃机燃烧分析系统是研究内燃机燃烧过程的关键工具,它通过采集瞬态缸内压力数据计算出缸内放热率、温度、燃烧速度等燃烧特征参数,为内燃机设计开发提供理论指导。虽然国外著名内燃机研发机构已开发出燃烧分析系统,但价格昂贵。国内高校研发的燃烧分析系统,其数据采集设备绝大部分使用商用数据采集卡,燃烧分析软件使用LabVIEW语言或C++语言开发,导致系统接线复杂和采集通道数量不足,操作界面不友好。最近几年嵌入式技术获得飞速发展,特别是ARM微处理器功能迅速提升,依托ARM微处理器设计开发专门用于内燃机燃烧的数据采集电路成为可能。本文利用ARM微处理器中的STM32F103ZET6芯片设计一款用于内燃机试验的数据采集设备,其关键电路设计包括电压跟随器接收电荷放大器输出信号模块、电压比较器接收光电脉冲信号模块、电压跟随器和差分放大器接收温度信号模块和电压跟随器接收压阻式压力传感器信号模块。缸压传感器负责采集缸内压力数据,并转递模拟信号到电荷放大器,由数据采集设备按光电脉冲信号同步采集电荷放大器放大信号,同时采集进气和排气的温度和压力、机油的温度和压力、冷切水出口温度等。并开发出数据采集运行程序,实现多通道模数转换、外部中断、串口通信等功能。燃烧分析软件基于C#编程语言开发,采用迭代法计算放热率、具有串口通信、数据平均化和光顺化处理、Excel文件保存数据等功能。为了检验本系统设计的合理性,将系统输出的放热率、累积放热量与德维创公司开发的燃烧分析仪做对比。结果表明:本系统得出的放热率峰值略低于德维创的放热率峰值,后燃期放热率略高于德维创;放热始点、放热规律与德维创基本吻合;累积放热量略高于德维创的累积放热量,但其更接近理论值,表明本系统设计合理,数据测量及计算结果精确可靠。