CN101539061A - 一种基于工控机的内燃机电控开发系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工控机的内燃机电控开发系统，包括有：输入信号调理电路、控制信号产生模块、CPLD信号逻辑合成模块、功率驱动模块。本发明公开的内燃机电控开发系统，能够为电控单元ECU的开发前期阶段提供参数支持，能够灵活、方便控制内燃机的运行，采集发动机相关运行参数，且造价低廉，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践意义。

Description

一种基于工控机的内燃机电控开发系统

技术领域

本发明涉及内燃机电子控制技术领域，特别是涉及一种基于工控机的内燃机电控开发系统。

背景技术

内燃机作为一种动力机械，将燃料燃烧而产生的热能转化为机械能。目前内燃机广泛应用在工农业、交通运输、国防及人民日常生活中。

当前在经济发展过程中，我国的能源消耗过大，环境污染也比较严重，国家非常重视控制和减轻因能源消耗所带来的环境污染。因此能源危机和环境污染对内燃机这一主要的移动式动力装置提出了更高的经济性和排放指标，要求对内燃机进行更加精确、灵活的控制。

内燃机的电控单元(ECU)能够实现对内燃机的喷油量、喷油定时、喷射压力、喷油模式、EGR率等各种参数进行全工况范围内的最优控制。

当前，鉴于内燃机中的各控制参数柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳控制参数，从而优化内燃机综合性能，因此人们越来越重视内燃机的电控单元ECU的开发，内燃机的电控单元ECU开发主要包括硬件设计、控制策略及软件开发、控制参数标定及电控发动机性能优化三个阶段。

目前，现有的内燃机ECU存在硬件结构比较复杂的问题，且控制策略开发以及参数标定周期很长、成本投入很大。但是，目前还没有开发出一种内燃机的电控开发系统，其硬件结构简单，容易标定参数的周期，且生产成本低廉。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于工控机的内燃机电控开发系统，该电控开发系统能够为电控单元ECU的开发前期阶段提供参数支持，能够灵活、方便控制内燃机的运行，采集发动机相关运行参数，且造价低廉，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种基于工控机的内燃机电控开发系统，包括：

输入信号调理电路，用于采集发动机的传感器所输出的数字信号和模拟信号，经处理后形成对工控机的触发信号，以及计算获知发动机的工作状况，确定各个执行器的控制脉宽和控制时刻，然后输出给控制信号产生模块；

控制信号产生模块，与输入信号调理电路相连接，用于根据输入信号调理电路计算确定的各个执行器的控制脉宽和控制时刻，触发生成相应的负脉冲信号和脉宽调制波信号；

CPLD信号逻辑合成模块，与控制信号产生模块相连接，用于将控制信号产生模块所生成的负脉冲信号和脉宽调制波信号合成各个执行器所需要的控制信号；

功率驱动模块，与CPLD信号逻辑合成模块相连接，用于将CPLD信号逻辑合成模块合成的各个执行器所需要的控制信号进行放大，并驱动控制各个执行器。

优选地，所述发动机的传感器所输出的数字信号包括有同步信号和发动机角标信号；所述发动机的传感器所输出的模拟信号包括有油门踏板位置传感器信号、共轨压力信号、温度传感器信号、压力传感器信号。

优选地，所述CPLD信号逻辑合成模块中包括有：保持波加载子模块，用于对由负脉冲信号进行非门反向处理后所形成的正脉冲信号加载零脉冲和脉宽调制保持波；以及信号合成子模块，用于将多个经过加载脉宽调制保持波的脉冲信号合成为多脉冲喷油器驱动信号。

优选地，所述功率驱动模块中包括有喷油器的功率驱动电路和油泵计量单元、废气再循环EGR阀的驱动电路。

优选地，所述喷油器的驱动电路为高低双电压驱动电路。

优选地，所述油泵计量单元、废气再循环EGR阀的驱动电路为单电压驱动电路。

由以上本发明提供的技术方案可见，本发明与现有技术相比，本发明提供的一种基于工控机的内燃机电控开发系统，该电控开发系统能够为电控单元ECU的开发前期阶段提供参数支持，能够灵活、方便控制内燃机的运行，采集发动机相关运行参数，且造价低廉，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于工控机的内燃机电控开发系统实施对高压共轨柴油机控制的结构示意图；

图2为本发明中同步信号处理电路的示意图；

图3为本发明中发动机角标信号处理电路的示意图；

图4为本发明中共轨压力传感器信号的调理电路；

图5为定时器Intel 8253的内部逻辑结构框图；

图6为本发明的多脉冲喷油信号及喷油器线圈电流的示意图；

图7为在本发明中，喷油器控制信号及线圈电流的示意图；

图8为喷油器和油泵计量单元功率驱动单元的结构示意图；

图9为喷油器信号功率放大电路和油量计量单元驱动电路图；

图10为本发明的电控开发系统的具体实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式以对高压共轨柴油机的控制为例对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种基于工控机的内燃机电控开发系统对高压共轨柴油机实施控制的结构示意图。

参见图1，提供了一种基于工控机的内燃机电控开发系统对高压共轨柴油机控制的实施方式，该系统包括有：输入信号调理电路101、控制信号产生模块102、CPLD信号逻辑合成模块103以及功率驱动模块104，其中，

输入信号调理电路101，用于采集柴油发动机的传感器所输出的数字信号和模拟信号，经处理后形成对工控机的触发信号，以及计算获知柴油发动机的工作状况，确定喷油量、喷油时刻、喷油压力和喷油器控制脉宽以及可变气门正时VVT、废气再循环EGR阀等各个执行器的控制脉宽和控制时刻，然后输出给控制信号产生模块102；

需要说明的是，柴油发动机的传感器输入的信号一般有两大类：数字信号和模拟信号。

数字信号包括有同步信号和发动机角标信号，主要用于测定柴油发动机的转速和判断柴油发动机的工作相位，即曲轴的瞬态位置。

在本发明中，由于控制信号产生模块102只能接受的信号电平为0～5V之间，因此需要将柴油发动机的传感器输出的电压信号转换为0～5V之间的脉冲信号。

同步信号和发动机角标信号这两个信号均采用霍尔式传感器发出，输出信号电压为0～24V，依次通过电压比较器LM339限压、施密特触发器74HCl4N整形、高速光耦隔离TLP521-4和单稳态电路74HC4538处理后，变为工控机能够接受的TTL电平信号，作为外部中断源触发工控PC机产生中断，请求CPU执行预先存储的控制软件。同步信号的处理电路以及发动机角标信号的处理电路分别如图2、图3所示。

上述的模拟信号主要有油门踏板位置传感器、共轨压力、温度传感器、压力传感器等信号。

其中，所述油门踏板位置传感器信号、转速传感器信号以及冷却液温度传感器信号用来判断发动机的运行状态，并以此确定喷油量、喷油时刻、喷油压力和喷油器控制脉宽以及VVT、EGR阀等执行器控制脉宽和控制时刻等各个控制参数；

温度传感器信号主要包括：进气温度传感器、排气温度传感器、燃油温度传感器、冷却液温度传感器等信号；压力传感器信号包括：共轨压力传感器、进气压力传感器、机油压力传感器等信号。

进气温度传感器和压力传感器主要用来确定某一发动机工况下所需要的进气量，排气温度和压力传感器主要用于检测发动机运行状态以及为增压器提供运行参数，燃油温度传感器和冷却液温度传感器主要用于对发动机供油量的修正，机油压力和温度传感器主要用于为了使温度和压力在控制范围以内，保证发动机正常运转。

在本发明中，所述共轨压力传感器是压阻式的共轨压力传感器，其输出是直流电压信号，该压力传感器适用的压力范围是0～175MPa，输出电压0.5～4.5V，且输出电压与共轨压力成线性关系。所述共轨压力传感器信号的调理电路如图4所示，这里采用线性光电隔离器件HCR200来对共轨压力传感器信号进行调理，处理成为工控机能够接受的信号，同时对输入和输出电路进行隔离，有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰。HCR200是高速的线性隔离元件，具有很低的非线性度(小于0.01％)，较宽的输入带宽。需要说明的是，共轨油压采集的准确与否，直接影响共轨压力的精确控制、喷油量的计量以及柴油机工况对喷射压力的要求，进而影响到柴油发动机的运转性能。

在本发明中，根据转速传感器和油门踏板位置传感器输出的信号来确定发动机的工作状况，并计算获知柴油发动机的喷油压力、喷油量、喷油时刻的控制正时，从而确定控制脉宽。发动机的整个运行工况可用扭矩-转速平面表示，由转速-油门踏板位置-指示扭矩MAP图，确定不同转速下的指示扭矩的大小，再根据转速-指示扭矩-喷油量MAP图，完成喷油量计算。喷油量确定后根据转速-喷油量-喷射时刻MAP图确定喷射时刻，根据转速-喷油量-共轨压力MAP图确定共轨压力，进而确定高压油泵油量计量单元的占空比或者高压油泵PCV阀的控制脉宽和作用时刻；共轨压力确定后根据喷油量-共轨压力-喷油脉宽确定喷油器控制脉冲宽度。对于废气再循环EGR阀、VVT等其他执行器件也是在确定扭矩后，根据相应的MAP图确定的。

控制信号产生模块102，与输入信号调理电路101相连接，用于根据输入信号调理电路101计算确定的喷油量、喷油时刻、喷油压力和喷油器控制脉宽以及VVT、EGR阀等执行器的控制脉宽和控制时刻，触发生成相应的负脉冲信号和脉宽调制波(PWM波)信号；

具体为：根据发动机转速和油门踏板位置确定发动机的运行工况，由转速-油门踏板位置-指示扭矩MAP，确定不同转速下的指示扭矩的大小，再根据转速-指示扭矩-喷油量MAP，完成喷油量计算。喷油量确定后根据转速-喷油量-喷射时刻MAP确定喷射时刻，根据转速-喷油量-共轨压力MAP确定共轨压力，进而确定高压油泵油量计量单元的占空比或者高压油泵PCV阀的控制脉宽和作用时刻；共轨压力确定后根据喷油量-共轨压力-喷油脉宽确定喷油器控制脉冲宽度。对于EGR阀、VVT等其他执行器件也是在确定扭矩后，根据相应的MAP确定的。然后将这些计算的控制参数通过相应的控制字控制硬件发出相应的信号，驱动执行器件。

在本发明中，所述控制信号产生模块102由2块PS2401定时计数板组成，该PS2401定时计数板是PC总线标准接口，该板含4片8253可编程定时器，共计12个16位的定时计数通道。

需要说明的是，这些负脉冲信号和脉宽调制波(PWM波)信号在控制正时触发，所具有的脉宽为控制脉宽。

在本发明中，这些负脉冲信号和脉宽调制波(PWM波)信号是电控喷油器、高压油泵油量计量单元以及其他执行器(如废气再循环EGR阀、可变气门正时VVT阀)的控制信号，由定时计数板PS2401中的Intel 8253定时器产生。这些负脉冲经过CPLD信号逻辑合成模块103处理后成为电控喷油器、PCV阀、VVT等执行器驱动信号；具有一定占空比的脉宽调制波(PWM波)经CPLD信号逻辑合成模块103处理后成为高压油泵计量单元、EGR阀等执行器的驱动信号。

这里需要强调的是由定时卡产生的各种信号是根据执行器需要而产生，如果需要不同的执行器的控制信号，开发系统也是可以生成并且驱动的

需要说明的是，定时器Intel 8523是一种常用的可编程计数器/计时器芯片，内部逻辑结构如图5所示，其所有的工作方式都可以通过软件进行编程。

在本发明中，所述定时器Intel 8523主要采用了3种工作方式，具体如下：

第一种方式0：计数结束中断方式。

完成方式设定操作后，定时器8523的输出OUT立即变为低电平，当计数值装入选定的计数器后，输出OUT将保持低电平，计数器开始减1计数，即每当时钟CLK脚来一个脉冲，计数值减1。当计数结束(即计数值减至0)时，输出OUT由低电平变为高电平，并且一直保持到该计数器设置新的计数方式或装入新的计数值为止。需要说明的是，输出OUT脚由低电平到高电平的变化(即上升沿)可用于触发CPU中断，该功能用来延迟一定的时间后触发中断。

第二种方式1：可编程单稳态方式。

写入控制字后，定时器8523的输出OUT即变为高电平，装入计数初值后，计数器并不开始计数、而要等到外部门控脉冲GATE启动的下一个CLK输入脉冲的下降沿才开始计数。这时输出OUT变低，直至计数到0，输出OUT再次变高。若外部GATE再次触发，则将再产生一个负脉冲。该功能用来产生一定宽度的负脉冲信号，经过反向处理即可产生控制脉冲，如喷油信号的控制脉冲、VVT控制脉冲、PCV阀控制脉冲等。

第三种方式2：频率发生器方式。

采用第三种方式2时，定时器8523能在OUT端输出连续的负脉冲，其宽度等于一个时钟周期，脉冲周期等于写入的计数值和时钟周期的乘积。程序将工作方式控制字写入后输出将变为高，在写入计数值后，计数器对输入时钟CLK计数，直至计数器减至1时，输出变低，经过一个时钟周期输出恢复为高，计数器从初值开始重新开始计数。计数过程受门控脉冲GATE控制，GATE变低时停止计数。该功能用来产生油量计量单元的控制信号和废气再循环EGR阀的控制信号。

在本发明中，所述PS-2401定时计数板的第4片8253的3个输出端分别与工控PC机的ISA总线中IRQ3、IRQ4、IRQ5这三根中断控制线相连，通过这三个通道可以使工控PC机产生相应的中断，IRQ3、IRQ4、IRQ5中断优先级依次降低。

经处理后的发动机同步信号和角标信号进入定时计数板PS-2401B板，触发工控PC机ISA总线中的IRQ4、IRQ5中断，调用中断控制程序，完成设定软件功能后，软件操作定时器8523发出上升沿信号到IRQ3对应的通道作为软件中断(内中断)源，触发内中断函数，控制8253计数器/计时器工作于软件设定模式。这样可产生10组数字信号，包括开关信号和PWM波信号，并且可以根据发动机控制需要，灵活设定每个8253计数器/计时器的工作方式，用以产生不同形式的数字信号驱动不同类别的执行器。譬如若将PS2401A板第一个8253中的第一个计数器控制字设置为工作方式1就可以产生用以驱动VVT、喷油器等宽度一定的负脉冲信号；若将其控制字设置为工作方式2就可以产生用以驱动油泵计量单元、EGR阀等占空比一定的脉宽调制波(PWM波)信号。

在内燃机电控开发系统中，油量计量单元的控制信号由方式2(即频率发生器方式)直接产生。喷油器控制信号如图6所示，而经过2401定时卡产生的是定时和脉宽一定的负脉冲信号，要产生驱动喷油器及其他执行器件的控制信号必须经过反向处理，合成多脉冲喷油信号，实现多脉冲喷射。

CPLD信号逻辑合成模块103：与控制信号产生模块102相连接，用于将控制信号产生模块102所生成的负脉冲信号和脉宽调制波(PWM波)(或者换成是高压油泵控制信号等)信号合成各个执行器所需要的控制信号。例如将PS2401产生的负脉冲信号反向，而后加载零脉宽和脉宽调制波(PWM波)，将多个该类信号进行逻辑或合成为多脉冲形式的喷油器驱动信号。

驱动喷油器工作的信号和线圈电流如图7所示。对于一个较大油量的喷射过程，喷油器控制脉宽(即主喷射波形宽度T_m)包括：主控脉冲宽度T_c、零脉冲宽度T_z和脉宽调制PWM保持波宽度T_p，其中，主控脉冲用于吸合电磁铁，脉宽调制PWM保持波用于在较小维持电流下保持衔铁的吸合，其中主控脉冲宽度T_c的大小与电磁阀的特性有关，零脉冲是用来将电流减小到维持电流，可通过试输出的验确定，故主控脉冲的宽度和零脉冲的宽度可视为是一定的。PWM保持波的频率和占空比决定了维持电流的大小，可通过实验确定。

需要说明的是，主喷射波形是由主控脉冲宽度、零脉冲宽度、PWM保持波和截断脉冲(宽度为T_t)合成得到的，截断脉冲宽度等于主脉冲波形的宽度，所以控制某种喷油器的波形可视为是固定不变的，只是主喷射波形的宽度随截断脉冲宽度改变而改变。

来自2401定时计数卡(即控制信号产生模块102)的负脉冲信号进入可编程逻辑器件CPLD，合成喷油器所需要的脉宽调制波。这些功能的实现是通过对该器件进行编程实现的。

在本发明中，所述CPLD信号逻辑合成模块103选用的是MAX3000系列的可编程逻辑器件EPM3064ALC44-10芯片以及支持该器件的MAX+plus II 10.2 BASELINE开发工具。该器件支持3.3V和5V的在线编程，并且内嵌BST电路。编程设计采用原理图和硬件描述语言VHDL相结合的混合输入法。

在本发明中，CPLD信号逻辑合成模块103主要包含四个部分：保持波加载(PWM_LOAD)子模块、信号合成(SIGNAL_COPOSE)子模块、译码器(DECODE)子模块、选缸(CYLINDER_SELECT)子模块。其中时钟信号为来自定时计数卡2401A的时钟。

其中，保持波加载(PWM_LOAD)子模块，用于对由负脉冲信号进行非门反向处理后所形成的正脉冲信号加载零脉冲和脉宽调制保持波；

信号合成(SIGNAL_COPOSE)子模块，用于将多个经过加载脉宽调制保持波的脉冲信号合成为多脉冲喷油器驱动信号；

具体实现上，首先来自PS2401定时计数卡的负脉冲信号经过保持波加载子模块前的非门反向处理，成为正脉冲信号；进入保持波加载PWM_LOAD子模块，如果某一个或几个脉冲宽度大于0.1ms，就会为这些脉冲加载零脉冲和脉宽调制保持波。譬如：IN_PULSE1脉冲为0.5ms，那么经过处理后会变为总宽度为0.5ms，主控脉冲宽度为0.1ms，零脉冲宽度为0.018ms，保持波为0.382ms，其周期为16μs，占空比为0.25的喷油器驱动信号。这些参数都是在编程时根据要求预先设定的，并且可以通过软件修改。

经过加载保持波的信号进入信号合成SIGNAL_COPOSE模块，将多个带保持波的脉冲信号合成为多脉冲喷油器驱动信号，如图6所示。

CPLD信号逻辑合成模块10还具备一个具有使能端的译码器。通过与AC4073脉冲计数卡结合使用为之后的选缸CYLINDER_SELECT模块提供选缸信号。由于本发明的系统是将多个信号合成一路喷油器控制信号，而发动机每缸喷油器的喷油顺序是不同的，一般为1-5-3-6-2-4，所以使同一路喷油信号在不同时刻驱动各缸喷油器，从而可以减小因为信号通道不同而带来的各缸喷油量和喷油规律的不一致性，并且可以大大节约硬件资源，提高使用效率。其工作过程如下：软件控制AC4073脉冲计数卡发出4路电位信号：使能端E和电位信号BIT[2..0]，当使能端E为低电平时，不允许译码器工作，无论其他3路电位为何种电平，都是不能选缸的，即使这时喷油器控制信号被合成，但是仍然不能通过CPLD发出信号驱动喷油器；当使能端E为高电平时，允许译码器工作，通过其余3路电位信号的组合可以选通发动机其中一缸的喷油器对应的信号通道，譬如：BIT2为低电平，BIT1为低电平、BIT0为低电平时，发出第1缸喷油器驱动信号；BIT2为低电平，BIT1为高电平、BIT0为低电平时，发出第3缸喷油器驱动信号，其余类似，不再累述。

在本发明中，复杂可编程逻辑器件CPLD应用于电控单元的开发，对于整个控制系统的开发进程起到了事半功倍的作用，主要表现在以下几点：

(1)由于对于一种喷油器来说，主脉冲宽度T_m的确定与电磁阀的工作特性有关，PWM波的频率f和占空比k决定了维持电流的大小，所以可以认为控制某喷油器的驱动波形是固定的，而这种波形可以在CPLD中实现，在实验和成品两个不同阶段可以采用两种不同的方案；

(2)在将来开发ECU阶段加入JTAG端口，可实现对CPLD的在系统编程ISP，方便修改，灵活性强，这样可以大大缩短硬件开发周期，并且为实验确定最终的控制信号波形提供了很大便利；

(3)可以实现控制信号波形的合成，以及其他简单驱动信号的产生，便于今后功能的扩展，这样可以提高ECU的集成度，减小电路板的体积，增强抗电磁干扰性能。

功率驱动模块104：与CPLD信号逻辑合成模块103相连接，用于将CPLD信号逻辑合成模块103合成的各个执行器所需要的控制信号进行放大，并驱动控制各个执行器(如控制喷油器、油量计量单元等)；

由于复杂可编程逻辑器件CPLD输出的信号为TTL电平信号，其驱动能力很有限。功率驱动模块104的作用是将计算机发出的控制信号进行功率放大，以驱动控制电控喷油器和油量计量单元和驱动能够控制电路通断的场效应管(MOS管)。

所述功率驱动模块104中的驱动方式主要有两种：一种是喷油器的功率驱动电路，另一种是油泵计量单元、EGR阀的驱动电路。其中的喷油器驱动电路为高低双电压驱动电路，其电路原理如图8所示。

参见图8，驱动放大器用两种电压供电，这里以48V和24V为例，在控制信号的控制下配合工作。由复杂可编程逻辑器件CPLD输出的两个控制信号Injector-1H和Injector-1L，在每一个采样周期开始时同时上跳，功率管V1和V2同时导通，导通时通过V1管压降很小，VD2因反向偏置而截止。这时负载线圈由48V电源供电，使得线圈电流飞速上升，电磁阀阀芯迅速启动。阀芯启动瞬间，u1信号下降，使V1关闭，这时由24V电源继续供电，维持阀芯在共总位置。达到要求的时间后，u2信号下跳，使V2也关闭，阀芯在弹簧力作用下复位。由于启动时强激磁电流的作用，使得电磁阀的启动时间减小，而启动后又可用较小的激励电压维持阀芯位置，使电磁阀复位时磁力消退加快，减小了电磁阀的复位时间。在本系统中，选用N沟道的功率器件IXYS IXFH58N20作为功率驱动的执行器，该器件的开启响应时间＜50ns，其关断时间＜200ns，耐压值高200V，额定电流58A，输入阻抗高，漏源通态电阻小为40mΩ。经功率放大的喷油器控制信号驱动该型MOS管就可以实现喷油器的快速开启和关闭。需要说明的是，所述MOS管通过G端控制D端和S端的通断，当G端为高电平时，D端与S端接通，当G端为低电平时，D端与S端断开。如图9所示。

油泵计量单元、EGR阀驱动电路原理图如图8、9所示，与喷油器驱动电路不同的是，这里采用的是单电压驱动方式，即只用24V电压驱动。当控制信号u0(脉宽调制波)上跳时，功率管VD导通。由于控制信号u0为频率一定，具备一定占空比的脉宽调制波，所以功率管VD也是按照一定的频率和时间导通和截止，控制高压油泵计量单元电磁阀开度，进而控制高压油泵的进油量来控制共轨压力。油泵计量单元控制信号驱动IRF640型MOS管来控制其电磁阀线圈电流的通断，从而实现对其工作的控制。

VVT的驱动电路与油泵计量单元驱动方式类似，驱动电压采用48V。

图8中所示的本发明中的48V直流电压由预设的DC-DC型升压模块获得，该升压模块可以根据实际需要输出不同的电压值驱动不同的执行器(如喷油器)。

具体实现上，参见图10，图10为本发明的电控开发系统的具体实施例的结构框图。本发明提供的基于工控机的内燃机电控开发系统在硬件上引入开放式结构设计方案，采用标准总线的研华原装工控机，利用其丰富的软硬件资源，加上DOS操作系统，结合应用A/D采集卡AC1820A、脉冲计数卡AC4073和定时计数卡PS2401。首先对各种传感器信号进行采集，并进行滤波、整形等处理，将发动机同步信号和角标信号处理成为工控机能够接受的边沿触发信号；信号的上升沿触发工控机内ISA总线的中断控制线；中断触发后依据所触发中断的优先级调用存储在工控机中的相关控制程序，计算发动机转速、与油门踏板位置传感器信号结合确定发动机工况后计算喷油压力、喷油量、喷油时刻以及其他信号控制正时，从而确定控制脉宽；之后主程序控制PS2401定时卡在所要求的时刻触发出宽度一定的负脉冲信号和PWM保持波信号，这些信号是高压油泵油量计量单元、喷油器以及其他执行器(如VVT、EGR阀等)的控制信号；之后这些负脉冲进入可编程逻辑器件CPLD合成各个执行器件所需要的控制信号，并且为喷油信号加载脉宽调制波(PWM波)；最后经过功率驱动电路控制喷油器和油泵油量计量单元以及其他执行器件；与此同时将共轨压力信号、温度及其他压力信号进行处理后送入工控机IPC并利用AC1820A采集卡进行存储和实时显示。

需要指出的是以上是内燃机电控开发系统对高压共轨柴油机实施控制的实现方式，该开发系统还适用于汽油机，天然气发动机等其他形式燃料发动机的电子控制及控制策略的开发。

综上所述，本发明在开发过程中采用开放式结构设计方案，各个模块独立设计，优化组合，且功能易拓展，并且当发动机的同步信号和角标信号同时输入2台或者更多台该系统时，可以实现多个电控开发系统并行，实现对不同执行器的控制，因此相比其他工程开发系统而言具备更大的优势，尤其适合于在科研过程中应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (6)

1、一种基于工控机的内燃机电控开发系统，其特征在于，包括：

输入信号调理电路，用于采集发动机的传感器所输出的数字信号和模拟信号，经处理后形成对工控机的触发信号，以及计算获知发动机的工作状况，确定各个执行器的控制脉宽和控制时刻，然后输出给控制信号产生模块；

控制信号产生模块，与输入信号调理电路相连接，用于根据输入信号调理电路计算确定的各个执行器的控制脉宽和控制时刻，触发生成相应的负脉冲信号和脉宽调制波信号；

CPLD信号逻辑合成模块，与控制信号产生模块相连接，用于将控制信号产生模块所生成的负脉冲信号和脉宽调制波信号合成各个执行器所需要的控制信号；

功率驱动模块，与CPLD信号逻辑合成模块相连接，用于将CPLD信号逻辑合成模块合成的各个执行器所需要的控制信号进行放大，并驱动控制各个执行器。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机的传感器所输出的数字信号包括有同步信号和发动机角标信号；所述发动机的传感器所输出的模拟信号包括有油门踏板位置传感器信号、共轨压力信号、温度传感器信号、压力传感器信号。

3、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述CPLD信号逻辑合成模块中包括有：保持波加载子模块，用于对由负脉冲信号进行非门反向处理后所形成的正脉冲信号加载零脉冲和脉宽调制保持波；以及信号合成子模块，用于将多个经过加载脉宽调制保持波的脉冲信号合成为多脉冲喷油器驱动信号。

4、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率驱动模块中包括有喷油器的功率驱动电路和油泵计量单元、废气再循环EGR阀的驱动电路。

5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述喷油器的驱动电路为高低双电压驱动电路。

6、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述油泵计量单元、废气再循环EGR阀的驱动电路为单电压驱动电路。

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