CN101429894A - 柴油机油门位置检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柴油机油门位置检测方法，获取钢丝绳当前拉力，并从预先保存的数据列表中，获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据；所述数据列表为经标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。钢丝绳所受拉力容易测量，且受测量器件磨损、环境因素影响较小，使得钢丝绳所受拉力与油门开度之间保持严格的对应关系，有利于提高油门开度检测精度，减少标定次数。在此基础上，本发明还公开一种柴油机油门位置检测装置。
Description
技术领域
本发明涉及燃油发动机的控制领域，具体来说是柴油机油门位置检测方法及检测装置。
背景技术
在以柴油机为动力源的工程设备上，为提高设备的工作性能和工作效率，需要对柴油机转速进行控制，以实现对其转速的自动调节。在非电子调速的柴油机转速调节的实现过程中：转速控制单元通过检测柴油机实际转速和目标转速对油门执行机构中的步进电机进行控制；步进电机的输出轴经机械传动机构后，通过钢丝绳与油门调速拉杆连接；由此，通过调节油门开度，来实现对柴油机转速的控制。
众所周知，柴油机转速的大小与油门开度直接相关。为了检测柴油机转速的控制效果，有必要对柴油机油门的位置进行检测。在上述柴油机转速控制系统中，油门位置的检测方法是：通过角度传感器检测步进电机转过的角度来确定油门开度的大小；该角度传感器实质上是一具有较高精度的旋转电位计，经过标定后其输出的电压信号与实际的油门开度大小成线性关系；由于存在这种对应关系，可方便地确定油门的位置。
问题在于，经长时间使用后，旋转电位计的电阻值将在磨损、使用环境等因素影响下发生变化；这使得旋转电位计输出信号与油门开度间的线性关系发生变化，从而对检测到的油门开度信号产生影响，需要进行重新标定。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种柴油机油门位置检测方法，可提高油门开度检测精度，并减少标定次数。在此基础上，本发明还提供一种柴油机油门位置检测装置。
为解决以上技术问题，本发明提供的柴油机油门位置检测方法，其技术方案是：获取钢丝绳当前拉力，并从预先保存的数据列表中，获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据；所述数据列表为经标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
优选地，采用插值方法获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据。
优选地，采用下述标定方法：
将油门开度由最小调节到最大，取中间过程中的多个点记录钢丝绳所受拉力与油门开度大小的对应数值；
反向将油门开度由最大调节至最小，记录前次记录中相应点的钢丝绳所受拉力与油门开度大小的对应数值；
对前、后两次记录数值进行处理，得到标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
优选地，检测多组数据来标定钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
优选地，根据钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据，输出油门位置检测信号。
本发明提供的柴油机油门位置检测装置，包括：
拉力传感器，安装在连接步进电机的传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳上，用于检测并输出钢丝绳所受拉力信号；
信号接收器，用于接收所述钢丝绳所受拉力信号，获取钢丝绳当前拉力值；
存储器，用于存储标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的数据列表；
处理器，用于根据所述钢丝绳当前拉力值，从所述数据列表中获取与所述钢丝绳当前拉力值对应的油门开度值。
优选地，还包括信号产生器，用于根据所述油门开度值，输出油门位置检测信号。
优选地，所述信号接收器、处理器、信号产生器及存储器集成在一控制器中。
与现有技术相比，本发明通过获取连接步进电机传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳所受拉力来确定油门位置，可提高油门开度检测精度，并减少标定次数，这是因为：
钢丝绳所受拉力与实际油门开度大小之间存在一一对应关系，将钢丝绳所受拉力与油门开度标定后并存入一数据列表后，只要检测出钢丝绳所受拉力，就可以从该列表中获取油门开度大小；钢丝绳所受拉力容易测量，且受测量器件磨损、环境因素影响较小，使得钢丝绳所受拉力与油门开度之间保持严格的对应关系，有利于提高油门开度检测精度，减少标定次数；由此，避免原有旋转电位计因电阻磨损等原因引起检测不稳定和标定过多的问题。
附图说明
图1是本发明柴油机油门位置检测方法的流程图；
图2是本发明柴油机油门位置检测装置的示意图。
具体实施方式
本发明的基本构思是，通过获取连接步进电机传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳所受拉力来确定油门位置。
下面结合附图与实施例具体说明。
请参见图1，该图是本发明柴油机油门位置检测方法的流程图。该检测方法，包括以下步骤：
S101、标定连接步进电机传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的关系。
钢丝绳所受拉力与油门开度之间存在一一对应的关系，关键在于确定该对应关系，但两者之间的解析函数形式难以获得，故多采用数值方法确定。为此，需要通过多次试验、检测后，标定两者之间的对应关系，具体可采取以下方法：
先将油门开度由最小调节到最大，取中间过程中的多个点记录钢丝绳所受拉力与油门开度大小的对应数值；再反向将油门开度由最大调节至最小，记录前次记录中相应点的对应数值；然后，对前、后两次数据进行处理，得到钢丝绳所受拉力与油门开度二者之间的标定数据。
实际中，可检测多组数据作为标定钢丝绳所受拉力与油门开度二者关系的依据，以便进一步提高标定精度，提高置信度。
S102、将标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据存入一数据列表。
将前述标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据存入一数据列表，以便进行油门位置检测。实际使用中，获取钢丝绳拉力，就可经进一步计算后得到油门开度大小的具体值。
S103、获取钢丝绳当前拉力。
通过测量钢丝绳当前拉力，就可通过数值计算方法获得当前油门开度的大小数据，一般而言，采用高精度拉力传感器可准确测得钢丝绳当前拉力。
S104、从所述数据列表中，获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据。
具体采用插值方法获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据：如直接搜索到所述钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据，输出该油门开度数据；否则，选取合适的插值方法(如拉格朗日插值、牛顿插值、含密尔顿插值、分段多项式插值及样条插值等)，从所述数据列表中插值获得油门开度数据。
优选地，根据油门开度数据，输出油门位置检测信号，以便进一步进行控制。
S105、判断是否继续检测油门位置，
若是，返回步骤S103；
若否，进入步骤S106。
S106、结束油门位置检测。
本实施例中，通过获取连接步进电机传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳所受拉力来确定油门位置，可提高油门开度检测精度，并减少标定次数，这是因为：
钢丝绳所受拉力与实际油门开度大小之间存在一一对应关系，将钢丝绳所受拉力与油门开度标定后并存入一数据列表后，只要检测出钢丝绳所受拉力，就可以从该列表中获取油门开度大小；钢丝绳所受拉力容易测量，且受测量器件磨损、环境因素影响较小，使得钢丝绳所受拉力与油门开度之间保持严格的对应关系，有利于提高油门开度检测精度，减少标定次数；由此，避免原有旋转电位计因电阻磨损等原因引起检测不稳定和标定过多的问题。
在上述柴油机油门位置检测方法的基础上，以下对本发明柴油机油门位置检测装置进行说明。
请参见图2，该图是本发明柴油机油门位置检测装置的示意图。如图2所示，步进电机1与将步进电机圆周运动转换成直线运动的传动机构2连接，再通过软钢丝绳3与油门调速拉杆(图未示)相连接，该检测装置包括：
拉力传感器4，安装在连接步进电机1的传动机构2和油门调速拉杆的钢丝绳3上，用于检测并输出钢丝绳所受拉力信号；
信号接收器5，用于接收所述钢丝绳所受拉力信号，获取钢丝绳当前拉力值；
存储器8，用于存储标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的数据列表；
处理器6，用于根据所述钢丝绳当前拉力值，从所述数据列表中获取与所述钢丝绳当前拉力值对应的油门开度值；
信号产生器7，根据所述油门开度值，输出油门位置检测信号。
优选地，信号接收器5、处理器6、信号产生器7及存储器8集成在控制器9中，以充分利用现有控制器，以便减少投资。
上述检测装置中，在连接步进电机1的传动机构2和油门调速拉杆的钢丝绳3上安装拉力传感器4，从而替换原安装在步进电机1转轴上的旋转电位计，实现油门位置检测，具体而言：
初次安装后，对拉力传感器4的输出值与实际油门开度大小间的关系进行标定；标定后，将有关数据存入钢丝绳所受拉力与油门开度之间的数据列表；根据获取的钢丝绳当前拉力值，从所述数据列表中获取与所述钢丝绳当前拉力值对应的油门开度值后，就可输出油门位置检测信号。
拉力传感器4测力方便，且受测量器件磨损、环境因素影响较小，可使得钢丝绳所受拉力与油门开度之间保持严格的对应关系。这有利于提高油门开度检测精度，减少标定次数，从而避免原有旋转电位计因电阻磨损等原因引起检测不稳定和标定过多的问题。
在实际使用中，控制系统获得该油门位置检测信号后，通过控制步进电机驱动器使步进电机1转过相应的角度，对步进电机1进行转速调节；在经传动机构2、钢丝绳3及与油门调速拉杆后，最终实现柴油机转速调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种柴油机油门位置检测方法，其特征在于，获取钢丝绳当前拉力，并从预先保存的数据列表中，获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据；所述数据列表为经标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
2、如权利要求1所述的柴油机油门位置检测方法，其特征在于，采用插值方法获取与钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据。
3、如权利要求1所述的柴油机油门位置检测方法，其特征在于，采用下述标定方法：
将油门开度由最小调节到最大，取中间过程中的多个点记录钢丝绳所受拉力与油门开度大小的对应数值；
反向将油门开度由最大调节至最小，记录前次记录中相应点的钢丝绳所受拉力与油门开度大小的对应数值；
对前、后两次记录数值进行处理，得到标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
4、如权利要求3所述的柴油机油门位置检测方法，其特征在于，检测多组数据来标定钢丝绳所受拉力与油门开度之间的对应数据。
5、如权利要求1-4任一项所述的柴油机油门位置检测方法，其特征在于，根据钢丝绳当前拉力对应的油门开度数据，输出油门位置检测信号。
6、一种柴油机油门位置检测装置，其特征在于，包括：
拉力传感器，安装在连接步进电机的传动机构和油门调速拉杆的钢丝绳上，用于检测并输出钢丝绳所受拉力信号；
信号接收器，用于接收所述钢丝绳所受拉力信号，获取钢丝绳当前拉力值；
存储器，用于存储标定后的钢丝绳所受拉力与油门开度之间的数据列表；
处理器，用于根据所述钢丝绳当前拉力值，从所述数据列表中获取与所述钢丝绳当前拉力值对应的油门开度值。
7、如权利要求6所述的柴油机油门位置检测装置，其特征在于，还包括信号产生器，用于根据所述油门开度值，输出油门位置检测信号。
8、如权利要求7所述的柴油机油门位置检测装置，其特征在于，所述信号接收器、处理器、信号产生器及存储器集成在一控制器中。
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