CN102003289A - 电喷发动机的变速工况标定执行系统 - Google Patents
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Abstract
一种电喷发动机的变速工况标定执行系统，用于电喷发动机无负载/有负载过渡、加减速工况的定量标定，包括：节气门体，通过变更节气门开度改变发动机的工作状态；计算机，采集节气门体和电控单元相应的工作状况信号，记录节气门开度和对应时间的发动机参数，还包括运动控制卡和执行机构，执行机构与节气门体相连接，运动控制卡发出控制指令，执行机构按照运动控制卡的指令驱动节气门体改变工作状态，从而能够准确、灵活地控制节气门的转动角度和角速度，保证每次操作的一致性，从而使发动机的标定结果更加符合发动机的实际情况。
Description
技术领域
本发明涉及电喷发动机标定的技术领域，具体说是一种通过运动控制卡和执行机构精确控制节气门体的转动角度和角速度，同时保证同状况下每次节气门体动作一致性的电喷发动机的标定系统。
背景技术
面对日益严格的排放法规，采用电喷技术降低油耗和排气污染已势在必行。电喷技术的应用可以同时兼顾降低发动机尾气中有害物质的排放量、改善发动机运行的经济型、提高发动机使用性能这3项目标。在电控系统的软件和硬件模式基本确定的前提下，发动机是否发挥出最好的综合性能，取决于电控单元与发动机的优化匹配标定。通过对电喷发动机机进行喷油特性、点火特性、怠速稳定性以及瞬态过渡工况下各参数的综合试验，获取电喷系统在试验中的最佳控制数据，从而使该控制系统精确控制下的汽油机在动力性、经济性以及排放特性等方面均获得令人满意的效果，电喷发动机的标定是电控技术应用的重要环节。
而随着汽油机电喷化的不断发展，电控单元ECU的标定工作也越来越复杂，发动机的过渡工况即加减速工况是影响汽油机排放的重要工况之一。过渡工况的过程中节气门位置的变化会引起发动机转速和负荷的变化，因为这时的发动机进气量和喷油量瞬态变化幅度很大，从而引起的空燃比偏差最大。机动车在行驶时，经常处于加、减速工况，如此时仍按照基本喷油量供油，加速或减速过渡工况下的空燃比会偏离目标值，造成排放恶化。为了得出发动机在加减速工况状况下的实际工作状态，需要对其进行反复标定与验证才能达到要求。
现有技术的电喷发动机的变速工况标定执行系统，包括：节气门体，通过变更节气门开度改变发动机的工作状态；计算机，采集节气门体和电控单元相应的工作状况信号，记录节气门开度和对应时间的发动机参数，通过分析节气门体开关状态与电控单元工作控制信号与发动机实际状况之间的关系完成发动机的标定。
图1是现有技术的电喷发动机的变速工况标定执行系统中节气门体打开方式示意图。
如图1所示，现有技术的电喷发动机的变速工况标定执行系统中，节气门体1与节气门拉线2相连接，节气门开度由节气门拉线直接控制，而节气门拉线2与加速踏板3相互固定，当测量者人工在加速踏板3上施加作用力时，节气门拉线2带动节气门体1打开，节气门体打开的幅度和开启的角速度与加速踏板向下运动的位移和速度成正比，节气门体随加速踏板上作用力的改变而改变工作状态。加速踏板和节气门体上还设置有回位弹簧，当测量者施加的外力从加速踏板上撤去时，加速踏板回归原来的位置，并带动节气门体关闭。
但是，如上所述的已有技术中存在如下的不足点:
在验证电喷发动机变速工况的控制策略时，需要对进气门进行快速反复多次操作，并且每次转动的角度和速度必须保持一致，以便对控制策略进行比较和验证。通常对电喷发动机的加减速标定都是依靠测量人人工转动节气门来实现，人体的每次控制动作无法满足完全可复制，因此很难做到使节气门体的每次转动具有一致性，致使标定结果与实际的发动机工作状态之间存在较大的误差，无法保证标定结果的准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通过运动控制卡和执行机构精确控制节气门体的转动角度和角速度，同时保证每次节气门体操作一致性的电喷发动机的变速工况标定执行系统。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统，电喷发动机的变速工况标定执行系统，包括：节气门体，通过变更节气门开度改变发动机的工作状态；计算机，采集节气门体和电控单元相应的工作状况信号，记录节气门开度和对应时间的发动机参数，还包括运动控制卡和执行机构，执行机构与节气门体相连接，运动控制卡发出控制指令，执行机构按照运动控制卡的指令驱动节气门体改变工作状态。
本发明还可采用以下技术方案：
上述执行机构包括电机和传动单元，电机按照运动控制卡指令运转，传动单元将电机的动作传递至节气门体，带动节气门体改变其开度。
上述电机为伺服电机。
上述电机为步进电机。
传动单元为丝杠传动结构，包括：主动齿轮、从动齿轮、螺母和节气门拉线，主动齿轮与电机的输出轴同轴固定，电机驱动主动齿轮转动，从动齿轮与主动齿轮相互配合，丝杠与从动齿轮同轴固定，并随从动齿轮同步转动，与节气门拉线相固定的螺母配合安装在丝杠上，丝杠旋转时螺母在丝杠轴向上运动，通过节气门拉线改变节气门体的工作状态。
传动单元为轮轴传动结构，包括：轮盘和节气门拉线，轮盘与电机输出轴同轴固定，环绕轮盘侧边壁设置与轮盘同轴的凹槽，节气门拉线的一端固定在凹槽中，另一端连接节气门体；轮盘在电机驱动下旋转时，节气门拉线缠绕在上述凹槽中，节气门开度随节气门拉线在凹槽中的缠绕量而改变。
本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中，通过设置在计算机内的运动控制卡根据标定内容直接向带有电机的执行机构发出指令，并由执行机构控制节气门体的具体动作，节气门体的开闭动作即开闭速度都是由执行机构中的电机的运转装况决定的，由于电机和执行机构中的每个部件的参数是固定并且可预知的，相同设定条件下节气门体跟随执行机构运动的过程也是可以复制的，通过运动控制卡和执行机构能够准确、灵活地控制节气门的转动角度和角速度，保证每次操作的一致性，从而使发动机的标定结果更加符合发动机的实际情况。
附图说明
图1是现有技术的电喷发动机的变速工况标定执行系统中节气门体打开方式示意图；
图2是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统的结构示意图；
图3是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中丝杠传动单元的示意图；
图4是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中轮轴传动单元的示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
图2是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统的结构示意图；图3是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中丝杠传动单元的示意图；图4是本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中轮轴传动单元的示意图。
情况时间分析，去除非如图2至图4所示，本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统，包括：节气门体1，通过变更节气门开度改变发动机的工作状态；计算机5，采集节气门体和电控单元相应的工作状况信号，记录节气门开度和对应时间的发动机参数，还包括运动控制卡和执行机构，运动控制卡设置在计算机中，测量者可以通过计算机直观设定运动控制卡所要发出的控制指令，并把该指令传输到执行机构，执行机构与节气门体相连接，当运动控制卡发出控制指令时，执行机构按照运动控制卡的指令驱动节气门体改变工作状态。节气门体上一般设置有回位弹簧，当测量结束后节气门体在回位弹簧的作用下回归关闭状态。
上述执行机构包括电机4和传动单元，电机4本身的运转状况是可控的，能够通过运动控制卡对电机的驱动动作进行精确划分，计算机5中的运动控制卡按照标定需要向电机发送运转指令信号时，电机按照运动控制卡所作出的指令运转，而传动单元将电机的动作传递至节气门体，带动节气门体改变其开度，节气门开度变化的幅度与速度都能够通过运动控制卡的具体指令而发生相应的变化。节气门体的工作状况再反馈到计算机，作为标定数据的一部分。
本发明中的电机既可以采用伺服电机也可以采用步进电机。而相对于伺服电机，步进电机没有累计误差，精度高；步进电动机与驱动电路组成开环控制系统，结构简单、使用可靠，成本低且易于维护；步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速，速度可在相当宽的范围内平稳调整，低速下仍能获得较大转距，一般可以不用减速器而直接驱动负载，所以选用步进电机作为更好的解决方案。
传动单元起到了将步进电机的驱动传递到节气门体的作用，需要保证节气门体运动与步进电机4的同步性，传动单元可以采用丝杠传动结构，包括：主动齿轮9、从动齿轮10、螺母11和节气门拉线12，主动齿轮9与电机4的输出轴同轴固定，电机驱动主动齿轮9转动，从动齿轮10与主动齿轮相互配合，丝杠12与从动齿轮同轴固定，并随从动齿轮同步转动，与节气门拉线相固定的螺母12配合安装在丝杠11上，当电机运转并带动丝杠旋转时，螺母在与丝杠相互配合转动的同时沿丝杠轴向方向上运动，通过节气门拉线2改变节气门体的工作状态。
传动单元也可以采用轮轴传动结构，包括：轮盘6和节气门拉线2，轮盘6与电机4输出轴同轴固定，环绕轮盘侧边壁设置与轮盘同轴的凹槽8，节气门拉线的一端固定在凹槽中，另一端连接节气门体，节气门体一端也设置从轮盘7，环绕从轮盘侧边壁设置与从轮盘同轴的凹槽8，节气门拉线的一端固定在从轮盘的凹槽中；轮盘在电机驱动下旋转时，节气门拉线依次缠绕在上述轮盘的凹槽中，节气门开度随节气门拉线在轮盘的凹槽中的缠绕量而改变，轮盘与从轮盘的半径相同，两者凹槽的深度也相同，电机输出轴转动的角度和角速度与节气门体所打开的角度和角速度相同，从而使节气门体运动状态的控制更加直观准确。
本发明的电喷发动机的变速工况标定执行系统中，通过设置在计算机内的运动控制卡根据标定内容直接向带有电机的执行机构发出指令，并由执行机构控制节气门体的具体动作，节气门体的开闭动作即开闭速度都是由执行机构中的电机的运转装况决定的，由于电机和执行机构中的每个部件的参数是固定并且可预知的，相同设定条件下节气门体跟随执行机构运动的过程也是可以复制的，通过运动控制卡和执行机构能够准确、灵活地控制节气门的转动角度和角速度，保证每次操作的一致性，从而使发动机的标定结果更加符合发动机的实际情况。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种电喷发动机的变速工况标定执行系统，用于电喷发动机无负载或有负载过渡、加减速工况的定量标定，包括：节气门体，通过变更节气门开度改变发动机的工作状态；计算机，采集节气门体和电控单元相应的工作状况信号，记录节气门开度和对应时间的发动机参数，其特征在于：还包括运动控制卡和执行机构，执行机构与节气门体相连接，运动控制卡发出控制指令，执行机构按照运动控制卡的指令驱动节气门体改变工作状态。
2.根据权利要求1所述的电喷发动机的变速工况标定执行系统，其特征在于:上述执行机构包括电机和传动单元，电机按照运动控制卡指令运转，传动单元将电机的动作传递至节气门体，带动节气门体改变其开度。
3.根据权利要求2所述的电喷发动机的变速工况标定执行系统，其特征在于:上述电机为伺服电机。
4.根据权利要求2或3所述的电喷发动机的变速工况标定执行系统，其特征在于:传动单元为丝杠传动结构，包括：主动齿轮、从动齿轮、螺母和节气门拉线，主动齿轮与电机的输出轴同轴固定，电机驱动主动齿轮转动，从动齿轮与主动齿轮相互配合，丝杠与从动齿轮同轴固定，并随从动齿轮同步转动，与节气门拉线相固定的螺母配合安装在丝杠上，丝杠旋转时螺母在丝杠轴向上运动，通过节气门拉线改变节气门体的工作状态。
5.根据权利要求2所述的电喷发动机的过渡工况执行系统，其特征在于：上述电机为步进电机。
6.根据权利要求2或5所述的电喷发动机的变速工况标定执行系统，其特征在于: 传动单元为轮轴传动结构，包括：轮盘和节气门拉线，轮盘与电机输出轴同轴固定，环绕轮盘侧边壁设置与轮盘同轴的凹槽，节气门拉线的一端固定在凹槽中，另一端连接节气门体；轮盘在电机驱动下旋转时，节气门拉线缠绕在上述凹槽中，节气门开度随节气门拉线在凹槽中的缠绕量而改变。
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