專利名稱：一種電子調(diào)速試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種試驗儀，特別是關(guān)于一種電子調(diào)速器的試驗儀。
背景技術(shù)：
實際應用的柴油機調(diào)速系統(tǒng)總體是由轉(zhuǎn)速給定輸入、燃油泵供油量調(diào)節(jié)的齒條 位移輸出和柴油機轉(zhuǎn)速反饋構(gòu)成的，柴油機的進排氣壓力、油壓、溫度等條件只是 起到輔助調(diào)節(jié)和保護作用。因此，對于需綜合考慮柴油機各因素的調(diào)速系統(tǒng)，必須 對柴油機物理模型進行必要而合理的簡化，使之既能反映出柴油機的動態(tài)特性，又 不過于復雜，便于實施應用。
本實用新型建了一個簡單有效的模擬柴油機工作的數(shù)學模型，并將其在硬件上 實現(xiàn)，進而形成一個試驗裝置，它與電子調(diào)速器進行配合使用，能夠動態(tài)模擬柴油 機各種運行工況。對于柴油機電子調(diào)速系統(tǒng)初期的應用試驗、控制參數(shù)的設(shè)定和改 善系統(tǒng)的自適應性等都具有重要的意義。 發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種測試柴油機電子調(diào)速器的試驗儀。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案 一種電子調(diào)速試驗儀，其特 征在于它包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分包括單缸扭矩單元、供油齒條、 曲軸輸出單元、累加滯后單元和柴油機轉(zhuǎn)動單元，所述單缸扭矩單元包含至少一個 單片機，單片機的數(shù)目為柴油機的缸數(shù)；所述累加滯后單元包括累加放大模塊和滯 后環(huán)節(jié)，所述柴油機轉(zhuǎn)動單元包括累加單元、積分環(huán)節(jié)和V/F變換器；所述單缸扭 矩單元的兩個輸入端分別連接所述供油齒條和所述曲軸輸出單元的輸出端，所述單 缸扭矩單元的輸出連接所述累加滯后單元的輸入，所述累加滯后單元的輸出控制所 述柴油機轉(zhuǎn)動單元，所述曲軸輸出單元的輸入連接所述柴油機轉(zhuǎn)動單元的輸出；所 述軟件部分包括所述單缸扭矩單元每缸扭矩量的形成部分和所述曲軸輸出單元中 的柴油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換部分。
本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、由于本實用新型模 擬實際柴油機的調(diào)速運行狀況，所以柴油機電子調(diào)速系統(tǒng)的應用試驗無需真正柴油 機的配合，同時整個系統(tǒng)具有較好的自適應性。本實用新型可廣泛應用于柴油機調(diào) 速系統(tǒng)。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖
圖2是本實用新型的柴油機氣缸壓力示功圖具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型進行詳細的描述。
如圖1所示，本實用新型的硬件部分包括單缸扭矩單元1、供油齒條2、曲軸 輸出單元3、累加滯后單元4和柴油機轉(zhuǎn)動單元5。單缸扭矩單元1由若干相對獨 立的單片機組成，單片機的數(shù)目為柴油機的缸數(shù)。累加滯后單元4包括累加放大模 塊和滯后環(huán)節(jié)，累加放大模塊用以實現(xiàn)各缸扭矩的疊加，滯后環(huán)節(jié)模擬柴油機的燃 燒滯后，經(jīng)過滯后單元后可獲得所模擬的柴油機的總扭矩量。柴油機轉(zhuǎn)動單元5 包括累加單元、積分環(huán)節(jié)和V/F變換器，累加單元實現(xiàn)總扭矩輸出、柴油機機械損 耗量以及隨轉(zhuǎn)動慣量動態(tài)變化的載荷量求和，并對該和量進行P (比例)調(diào)節(jié)，積 分環(huán)節(jié)模擬柴油機的轉(zhuǎn)動慣量，V/F變換器將轉(zhuǎn)動慣量變換為柴油機轉(zhuǎn)速。單缸扭 矩單元1的輸入分別連接供油齒條2和曲軸輸出單元3的輸出，單缸扭矩單元1 的輸出連接累加滯后單元4的輸入，累加滯后單元4的輸出控制柴油機轉(zhuǎn)動單元5， 曲軸輸出單元3的輸入連接柴油機轉(zhuǎn)動單元5的輸出。
對柴油機而言，理論上可以假定各缸的輸出扭矩是相同的；但實際應用中，因 為各缸的發(fā)火時刻不同，所以各缸輸出扭矩之間存在著一定的相位差，該相位差即 為缸與缸之間的發(fā)火間隔角。將各缸的輸出扭矩疊加，可得到柴油機總的輸出扭矩。 每缸的輸出扭矩與膨脹沖程中氣缸內(nèi)的氣體壓力成正比，所以可根據(jù)氣缸內(nèi)的氣體 變化情況(如圖2所示)獲得每缸的輸出扭矩，由柴油機的總輸出扭矩得出柴油機 的瞬時轉(zhuǎn)速。
在不同工況下，柴油機氣缸的最高爆發(fā)壓力不同，但是瞬間工作曲線的形狀具 有相似性。由柴油機的工作原理可知，在柴油機的工作過程中，柴油機氣缸瞬時工 作壓力與循環(huán)供油量有關(guān)，而單位時間內(nèi)的供油量不僅取決于噴油泵供油齒條2 的位移，還與柴油機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。當時間尺度為曲軸轉(zhuǎn)角時，可認為循環(huán)供油量只 與供油齒條2的位移成正比，因此可由氣缸示功圖基本曲線所對應的各個瞬時值與 供油齒條位移量的乘積模擬不同工況下的氣缸壓力示功圖。
本實施例對12缸柴油機進行模擬，可根據(jù)實際情況對單片機數(shù)目和缸數(shù)進行 相應的增減，采用數(shù)值表格形式將示功圖簡化為示功表格，根據(jù)曲軸輸出單元3 輸出的瞬時曲軸轉(zhuǎn)角，由單缸扭矩單元1將此刻的供油齒條2的位移量與示功表格 中的相應數(shù)值相乘積，即為單缸輸出扭矩的模擬值；經(jīng)累加滯后單元4處理后，輸出柴油機總輸出扭矩，經(jīng)柴油機轉(zhuǎn)動單元5后獲取柴油機的轉(zhuǎn)速量，此處的轉(zhuǎn)速量 為柴油機輸出端盤車機構(gòu)處可測量的轉(zhuǎn)速，曲軸輸出單元3根據(jù)盤車機構(gòu)齒數(shù)將柴 油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成曲軸轉(zhuǎn)角速，該曲軸轉(zhuǎn)角度數(shù)反饋到每個單缸扭矩單元l，作為各 單缸扭矩單元1模擬每缸輸出扭矩的輸入量。
本實用新型的軟件部分包括單缸扭矩單元1每缸扭矩量的形成部分和曲軸輸
出單元3中的柴油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換部分，通過單片機對供油齒條2的位移和曲軸輸出單 元3的曲軸轉(zhuǎn)角的處理得到每缸扭矩量，柴油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換部分通過單片機將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 換為曲軸轉(zhuǎn)角。
在調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試中，本實用新型必須與實際控制中所處理的柴油機具有相 同的瞬態(tài)行為和時間尺度，并盡可能滿足調(diào)速系統(tǒng)硬件動態(tài)實時性的要求，而且要
盡可能簡單，即本實用新型必須反映出柴油機的瞬態(tài)行為，也就是說其輸出必須 是瞬時轉(zhuǎn)速；時間尺度必須是以曲軸轉(zhuǎn)角來定義的；應呈現(xiàn)出柴油機為非自衡對象 這一工作特性，也就是說，柴油機的真正動力輸入(供油量)與轉(zhuǎn)速成正比。
盡管為說明目的公開了本實用新型的具體實施例和附圖，其目的在于幫助理解 本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本實用 新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的。因此， 本實用新型不應局限于最佳實施例和附圖所公開的內(nèi)容，要求保護的范圍以權(quán)利要 求書界定的范圍為準。
權(quán)利要求1. 一種電子調(diào)速試驗儀，其特征在于它包括單缸扭矩單元、供油齒條、曲軸輸出單元、累加滯后單元和柴油機轉(zhuǎn)動單元，所述單缸扭矩單元包含至少一個單片機，單片機的數(shù)目為柴油機的缸數(shù)；所述累加滯后單元包括累加放大模塊和滯后環(huán)節(jié)，所述柴油機轉(zhuǎn)動單元包括累加單元、積分環(huán)節(jié)和V/F變換器；所述單缸扭矩單元的兩個輸入端分別連接所述供油齒條和所述曲軸輸出單元的輸出端，所述單缸扭矩單元的輸出連接所述累加滯后單元的輸入，所述累加滯后單元的輸出控制所述柴油機轉(zhuǎn)動單元，所述曲軸輸出單元的輸入連接所述柴油機轉(zhuǎn)動單元的輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種電子調(diào)速儀，它包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括單缸扭矩單元、供油齒條、曲軸輸出單元、累加滯后單元和柴油機轉(zhuǎn)動單元，單缸扭矩單元的輸入分別連接供油齒條和曲軸輸出單元的輸出，單缸扭矩單元的輸出連接累加滯后單元的輸入，累加滯后單元的輸出控制柴油機轉(zhuǎn)動單元，曲軸輸出單元的輸入連接柴油機轉(zhuǎn)動單元的輸出。軟件部分包括單缸扭矩單元的每缸扭矩量形成部分和曲軸輸出單元中的柴油機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換部分。本實用新型改善了柴油機電子調(diào)速系統(tǒng)的應用試驗，使得整個系統(tǒng)具有較好的自適應性。本實用新型可廣泛應用于柴油機調(diào)速系統(tǒng)。
文檔編號G01M15/04GK201130098SQ20072016991
公開日2008年10月8日 申請日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者慕元鵬, 穎 蕭 申請人:北京東風機車電器廠