CN102023576A - 模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，通过PLC设置发动机转速，将携带发动机转速的指令发送至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据指令驱动伺服电机进而带动发动机，使伺服电机和发动机的转速等于指令规定的发动机转速。PLC首先设置发动机怠速速度，进而通过伺服电机驱动器及伺服电机启动发动机运转，然后获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，根据转化后的油门开度、发动机当前转速及设置的整车转动惯量设置发动机下一时刻转速，使得发动机持续运转。本方法能模拟设计出的发动机燃油系统运行环境仿真模型，实现对燃油系统的研究。本发明同时公开了一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统。
Description
技术领域
本发明涉及发动机燃油系统和设备控制系统，特别涉及一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法和系统。
背景技术
发动机燃油系统运行环境仿真模型主要用于研究和开发发动机的燃油系统。
要开发发动机燃油系统，必须要知道燃油系统所处的内部和外部环境，如转速、车速、行车阻力、油温、油压、大气温度、大气压力等等，还要知道这些参数对燃油系统的影响以及根据这些影响所采取的适当控制策略，使燃油系统工作在最佳工作状态。这些就是发动机燃油系统运行环境仿真模型的设计要求。
发动机燃油系统运行环境仿真模型设计出来后，还需要一套装置来模拟它，以实现该仿真模型对燃油系统的研究，因此有必要提供一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法和模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法和模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统，能对设计出的发动机燃油系统运行环境仿真模型进行模拟，进而通过模拟的发动机燃油系统运行环境仿真模型实现对燃油系统的研究。
为了实现上述目的，本发明提供了一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，通过PLC(可编程控制器)设置发动机转速，将携带发动机转速的指令发送至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据所述指令驱动伺服电机进而带动发动机使伺服电机和发动机的转速等于所述指令规定的发动机转速。
在本发明的一个实施例中，所述PLC设置发动机转速的步骤具体为：
(1)PLC设置发动机怠速速度，将携带发动机怠速速度的指令发送至伺服电机驱动器以驱动伺服电机进而启动发动机运转；
(2)PLC获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度；
(3)PLC根据所述油门开度和所述发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度获取发动机下一时刻转速。
在本发明的另一实施例中，所述步骤(3)具体为：
(31)建立扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表、最大扭矩与发动机当前转速的关系表、车速与发动机当前转速的关系表、行车阻力与当前车速的关系表；
(32)在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中，查找位于所述油门开度之前和之后的油门开度编号和数值，以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值，根据获取的前后油门开度编号和获取的前后转速编号，在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中查找对应的扭矩，根据所述查找出的扭矩以及所述油门开度、发动机当前转速以及位于所述油门开度之前和之后的油门开度数值和位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值通过插值运算获取发动机可以输出的扭矩；
(33)在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中查找对应的最大扭矩；根据所述查找出的最大扭矩、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取发动机允许输出的最大扭矩；
(34)在所述车速与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述车速与发动机当前转速的关系表中查找对应的车速；根据所述查找出的车速、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取当前车速；
(35)在所述行车阻力与当前车速的关系表中，查找位于所述当前车速之前和之后的车速编号和数值；根据获取的前后车速编号，在所述行车阻力与当前车速的关系表中查找对应的行车阻力；根据所述查找出的行车阻力、所述当前车速以及位于所述当前车速之前和之后的车速数值，通过插值运算获取发动机的当前行车阻力；
(36)将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度获取发动机下一时刻转速。
在本发明的再一实施例中，所述步骤(36)中获取发动机下一时刻转速具体为：
(361)将单位秒划分为多个相等的时间间隔；
(362)将所述加速度与时间间隔个数之商确定为发动机在每个时间间隔内的转速增量；
(363)在每个时间间隔，将所述发动机当前转速与所述转速增量之和确定为发动机下一时刻转速，将所述下一时间间隔末测得的转速作为再下一时刻的当前转速。
在本发明的又一实施例中，所述步骤(361)具体为：将单位秒划分为50个相等的时间间隔。
本发明还提供了一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统，包括油门踏板、发动机、根据油门踏板电压信号和发动机当前转速设置发动机转速的PLC、在PLC的发动机转速指令控制下工作的伺服电机驱动器、受伺服电机驱动器驱动并带动发动机的伺服电机，所述PLC与所述伺服电机驱动器连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述发动机连接。
在本发明的一个实施例中，所述PLC包括：
发动机怠速速度指令产生及发送单元，用于将设置的发动机怠速速度转换为怠速指令，并发送所述怠速指令以启动发动机运转；
发动机当前转速获取单元，用于获取发动机当前转速；
油门踏板电压信号获取及处理单元，用于获取发动机油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度
发动机下一时刻转速指令产生及发送单元，用于根据所述油门踏板电压信号获取及处理单元得到的油门开度和所述发动机当前转速获取单元得到的发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度确定发动机下一时刻转速，将所述发动机下一时刻转速转换为下一时刻转速指令，并发送所述下一时刻转速指令以使发动机继续运转。
由上述技术方案可知，本发明模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法和系统具有以下特点：
1)能对设计出的发动机燃油系统运行环境仿真模型进行模拟，进而通过模拟的发动机燃油系统运行环境仿真模型实现对燃油系统的研究，具体模拟方法为：人工在PLC(可编程控制器)中设置发动机怠速速度后，PLC将携带发动机怠速速度的指令发送至伺服电机驱动器以驱动伺服电机进而启动发动机运转；PLC获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门开度后，根据所述油门开度和所述发动机当前转速以及设定的整车转动惯量获取发动机下一时刻转速，将所述发动机下一时刻转速转换为下一时刻转速指令，将携带发动机下一时刻转速的指令发送至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据所述指令驱动伺服电机进而带动发动机，使伺服电机和发动机的转速等于所述指令规定的发动机转速，以使发动机继续运转；
2)由于PLC的硬件和软件都具有很大的可扩展性，所以燃油系统试验台架具有很大的功能扩展空间，具体为：PLC的内存大小、模拟/数字转换模块(A/D转换器)以及其它一些功能模块的数量可以根据需要而增加，PLC中的程序可以根据需要进行修改和扩充，所以PLC可以满足更为复杂的仿真模型的需要；
3)由于程序采用了结构化设计，便于日后功能升级及系统移植，具体为：PLC程序中编写了一些核心的子程序，比如，有的子程序可以根据给定值确定该值在二维表、三维表中的位置，有的子程序可以根据数据的编号查到该数据在表中的数值，有的子程序可以用于插值运算，等等。以后再制造新的类似的试验台架，就可以直接使用这些子程序，从而缩短制造周期，降低制造成本；如果以后仿真模型的功能需要扩展，必然要引入新的参数关系表，在查询这些关系表时，也可以直接使用这些子程序；
4)因为不是发动机的自主运转，所以发动机可以只保留与燃油系统、润滑系统和少量的其它的零件，具体为：发动机从启动到按所述发动机燃油系统运行环境仿真模型的控制要求运行的整个过程中，都是由伺服电机拖动运转的，所以所述发动机不需要冷却系统、启动系统；
5)因为不烧油，所以更经济和环保，具体为：燃油只在燃料供给系统内流过，并且循环使用，而并不燃烧，所以不会污染环境，也不需不停地补充燃油。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统的示意图。
图1a为图1所示系统的PLC内部组成图。
图2为本发明模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法的流程图。
图2a为图2示方法中确定发动机可以输出的扭矩的流程图。
图2b为图2示方法中确定发动机允许输出的最大扭矩的流程图。
图2c为图2示方法中确定发动机当前转速对应的当前车速的流程图。
图2d为图2示方法中确定当前车速对应的行车阻力的流程图。
图2e为图2示方法中确定发动机下一时刻转速的流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如图1，本发明模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统包括油门踏板110、PLC(可编程控制器)120、伺服电机驱动器130、伺服电机140、发动机150。所述油门踏板110通过导线与所述PLC120连接，所述PLC120通过PR0FIBUS总线与所述伺服电机驱动器130连接，所述伺服电机驱动器130通过电缆与所述伺服电机140连接，所述伺服电机140通过皮带与所述发动机150连接。
PLC 120设置发动机怠速速度，并将携带发动机怠速速度的指令通过PR0FIBUS总线发送至伺服电机驱动器130，伺服电机驱动器130根据所述指令通过动力电缆驱动伺服电机140，伺服电机140通过皮带带动发动机150，此时发动机150启动运转，运转速度为怠速速度。
此后，PLC 120实时获取油门踏板位置的模拟电压信号，将所述油门踏板电压信号转换为油门开度。同时PLC 120实时获取发动机当前转速，根据所述油门开度和发动机当前转速设置发动机下一转速。PLC 120将携带发动机下一速度的指令通过PR0FIBUS总线发送至伺服电机驱动器130，伺服电机驱动器130根据所述指令驱动伺服电机140，伺服电机140带动发动机150，此时发动机150继续运转，运转速度为指令中规定的发动机下一转速。PLC 120如此控制发动机150的转速，使得发动机150在PLC 120的控制下运转。
参见图1a，所述PLC 120包括：
发动机怠速速度指令产生及发送单元121，用于将人工设置的发动机怠速速度转换为怠速指令，并发送所述怠速指令以启动发动机运转；
发动机当前速度获取单元122，用于获取发动机当前转速；
油门踏板电压信号获取及处理单元123，用于获取发动机油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号(可以通过A/D转换器实现)，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度；
发动机下一时刻转速指令产生及发送单元124，用于根据所述油门踏板电压信号获取及处理单元123得到的油门开度和所述发动机当前速度获取单元122得到的发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度确定发动机下一时刻转速，将所述发动机下一时刻转速转换为下一时刻转速指令，并发送所述下一时刻转速指令以使发动机继续运转。
其中，油门开度和油门踏板电压物理量呈线性关系。设油门开度为符号y，油门踏板物理电压为x，即有y＝ax+b，其中a、b为未知参数，通过油门踏板说明书中规定的油门开度最大值yMax及对应的油门踏板物理电压的最大值xMax、油门开度最小值xMin(为0)及对应的油门踏板物理电压的最小值xMin，得到关系式中未知参数a＝yMax/(xMax-xMin)，b＝-xMin×yMax/(xMax-xMin)，进而得到油门开度和油门踏板物理电压的定量关系是：y＝yMax×(x-xMin)/(xMax-xMin)。所述油门踏板电压信号获取及处理单元根据该定量关系式确定油门踏板物理电压信号对应的油门开度。
在PLC 120中，建立有扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表、最大扭矩与发动机当前转速的关系表、车速与发动机当前转速的关系表、行车阻力与当前车速的关系表，此时，发动机下一时刻转速设置单元通过下述步骤设置发动机下一时刻转速：
在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中，查找位于所述油门开度之前和之后的油门开度编号和数值，以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值，根据获取的前后油门开度数值、前后转速数值，在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中查找对应的扭矩，根据所述查找出的扭矩以及所述油门开度、发动机当前转速以及位于所述油门开度之前和之后的油门数值和位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值通过插值运算获取发动机可以输出的扭矩；
在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中查找对应的最大扭矩；根据所述查找出的最大扭矩、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取发动机允许输出的最大扭矩；
在所述车速与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述车速与发动机当前转速的关系表中查找对应的车速；根据所述查找出的车速、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取当前车速；
在所述行车阻力与当前车速的关系表中，查找位于所述当前转速之前和之后的车速编号和数值；根据获取的前后车速编号，在所述行车阻力与当前车速的关系表中查找对应的行车阻力；根据所述查找出的行车阻力、所述当前车速以及位于所述当前车速之前和之后的车速数值，通过插值运算获取发动机的当前行车阻力；
将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与设定的整车转动惯量之商作为加速度；
将单位秒划分为多个相等的时间间隔，将所述加速度与时间间隔个数之商确定为发动机在每个时间间隔内的转速增量，在每个时间间隔，将所述发动机当前转速与所述转速增量之和确定为发动机下一时刻转速，将下一时间间隔末测得的转速作为再下一时刻的当前转速。
下面说明本发明模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法的原理。参考图2，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，依次建立油门踏板、PLC、伺服电机驱动器、伺服电机、发动机之间的连接；
步骤S2，PLC设置发动机怠速速度，将携带发动机怠速速度的指令发送至伺服电机驱动器以驱动伺服电机进而启动发动机运转；
步骤S3，PLC实时获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度；
步骤S4，PLC根据所述油门开度和所述发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度获取发动机下一时刻转速。
下面详细说明所述步骤S4中确定发动机可以输出的扭矩的步骤、确定发动机允许输出的最大扭矩的步骤、确定当前车速的步骤、确定当前行车阻力的步骤、确定发动机下一时刻转速的步骤。
(一)确定发动机可以输出的扭矩
参考图2a，确定发动机可以输出的扭矩包括如下步骤：
S411，建立扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表(如下表1，斜体部分为油门开度，下划线部分为转速，其余部分为扭矩，这三部分构成了一张三维表，其中a、b、x1、x2、x3可能不是表中存在的数据)：在PLC中，油门开度、发动机当前转速、扭矩部分分别对应三维数组的第一、第二、第三维，它们存放在PLC的同一个数据块(DB)中，占用一段连续的内存空间。每一行扭矩值又可看作一个一维数组，其组号为该行的转速编号，元素号为与之对应的油门开度编号；
| y1 | a | y2 |
| z1 | n11 | X1 | N12 | ||
| b | . | X2 | . | ||
| z2 | n21 | X3 | n22 | ||
表1
S412，查找油门开度之前和之后的油门开度编号和数值：根据油门开度数组的指针和其最后一个油门开度数据的编号、以及获取的油门开度a，在表1中查找油门开度之前的的油门开度y1和之后的油门开度y2的编号和数值；
S413，查找发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值：根据转速数组的指针和其最后一个转速数据的编号、以及获取的发动机当前转速b，在表1中查找发动机当前转速之前的转速z1和之后的转速z2的编号和数值；
S414，查找油门开度之前和之后与当前转速之前和之后对应的扭矩：在关系表中，根据第一个扭矩数组的指针以及油门开度y1的编号以及转速z1的编号，在表1中查找扭矩n11，同样，查找得到扭矩n12、n21、n22(参见表1)；
S415，确定发动机可以输出的扭矩：通过油门开度y1、y2、a以及扭矩n11、n12，利用插值算法计算得到扭矩x1，公式为：x1＝n11+(n12-n11)/(y2-y1)*(a-y1)，同样，通过油门开度y1、y2、a和扭矩n21、n22得到扭矩x3，通过转速z1、z2、b和扭矩x1、x3得到扭矩x2，扭矩x2即为发动机可以输出的扭矩。
(二)确定发动机允许输出的最大扭矩
参考图2b，确定发动机允许输出的最大扭矩包括如下步骤：
S421，建立最大扭矩与发动机当前转速的关系表(如下表2，其中S、T可能不是表中存在的数据)：在PLC中，转速、最大扭矩分别对应二维数组的第一、第二维，它们存放在PLC的同一个数据块(DB)中，占用一段连续的内存空间；
表2
S422，查找发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值：根据转速数组的指针和其最后一个转速数据的编号、以及获取的发动机当前转速S，在表2中查找发动机当前转速之前的转速S1和之后的转速S2的编号和数值；
S423，查找当前转速之前和之后对应的最大扭矩：根据扭矩数组的指针、当前转速之前的转速S1和之后的转速S2的编号，在表2中查找与S1和S2对应的最大扭矩T1、T2；
S424，确定发动机允许输出的最大扭矩：通过转速S1、S2、S以及最大扭矩T1、T2，利用插值算法计算得到最大扭矩T，公式为：T＝T1+(T2-T1)/(S2-S1)*(S-S1)，最大扭矩T即为发动机允许输出的最大扭矩。
(三)确定发动机当前转速对应的当前车速
参考图2c，确定发动机当前转速对应的当前车速包括如下步骤：
S431，建立当前车速与发动机当前转速的关系表(如下表3，其中S、V可能不是表中存在的数据)：在PLC中，转速、车速分别对应二维数组的第一、第二维，它们存放在PLC的同一个数据块(DB)中，占用一段连续的内存空间；
表3
S432，查找发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值：根据转速数组的指针和其最后一个转速数据的编号、以及获取的发动机当前转速S，在表3中查找发动机当前转速之前的转速S1和之后的转速S2的编号和数值；
S433，查找当前转速之前和之后对应的车速：根据车速数组的指针、当前转速之前的转速S1和之后的转速S2的编号，在表3中查找与S1和S2对应的车速V1、V2；
S434，确定当前车速：通过转速S1、S2、S以及车速V1、V2，利用插值算法计算得到车速V，公式为：V＝V1+(V2-V1)/(S2-S1)*(S-S1)，车速V即为当前车速。
(四)确定当前车速对应的行车阻力
参考图2d，确定当前车速对应的行车阻力包括如下步骤：
S441，建立行车阻力与当前车速的关系表(如下表4，其中R、V可能不是表中存在的数据)：在PLC中，车速、行车阻力分别对应二维数组的第一、第二维，它们存放在PLC的同一个数据块(DB)中，占用一段连续的内存空间；
表4
S442，查找当前车速之前和之后的车速编号和数值：根据车速数组的指针和其最后一个车速数据的编号、以及获取的当前车速V，在表中查找当前车速之前的车速V1和之后的车速V2的编号和数值；
S443，查找当前车速之前和之后对应的行车阻力：根据行车阻力数组的指针、当前车速之前的车速V1和之后的车速V2的编号，在表4中查找与V1和V2对应的行车阻力R1、R2；
S444，确定行车阻力：通过车速V1、V2、V以及行车阻力R1、R2，利用插值算法计算得到行车阻力R，公式为：R＝R1+(R2-R1)/(S2-S1)*(S-S1)，R即为要求的行车阻力。
(五)确定发动机下一时刻转速
参考图2e，确定发动机下一时刻转速包括如下步骤：
S451，将单位秒划分为50个相等的时间间隔，即每个间隔为20ms；
S452，将PLC计算得到的加速度与时间间隔个数(50)之商确定为发动机在每个时间间隔内的转速增量；
S453，在每个时间间隔，将所述发动机当前转速与所述转速增量之和确定为发动机下一时刻转速，将下一时间间隔末测得的转速作为再下一时刻的当前转速。即PLC自带的循环中断程序OB35每隔20ms计算发动机下一时刻转速。
由上面技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
1)能对设计出的发动机燃油系统运行环境仿真模型进行模拟，进而通过模拟的发动机燃油系统运行环境仿真模型实现对燃油系统的研究，具体模拟方法为：人工在PLC(可编程控制器)中设置发动机怠速速度后，PLC将携带发动机怠速速度的指令发送至伺服电机驱动器以驱动伺服电机进而启动发动机运转；PLC获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门开度后，根据所述油门开度和所述发动机当前转速以及设定的整车转动惯量获取发动机下一时刻转速，将所述发动机下一时刻转速转换为下一时刻转速指令，将携带发动机下一时刻转速的指令发送至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据所述指令驱动伺服电机进而带动发动机，使伺服电机和发动机的转速等于所述指令规定的发动机转速，以使发动机继续运转；
2)由于PLC的硬件和软件都具有很大的可扩展性，所以燃油系统试验台架具有很大的功能扩展空间，具体为：PLC的内存大小、模拟/数字转换模块以及其它一些功能模块的数量可以根据需要而增加，PLC中的程序可以根据需要进行修改和扩充，所以PLC可以满足更为复杂的仿真模型的需要；
3)由于程序采用了结构化设计，便于日后功能升级及系统移植，具体为：PLC程序中编写了一些核心的子程序，比如，有的子程序可以根据给定值确定该值在二维表、三维表中的位置，有的子程序可以根据数据的编号查到该数据在表中的数值，有的子程序可以用于插值运算，等等。以后再制造新的类似的试验台架，就可以直接使用这些子程序，从而缩短制造周期，降低制造成本；如果以后仿真模型的功能需要扩展，必然要引入新的参数关系表，在查询这些关系表时，也可以直接使用这些子程序；
4)因为不是发动机的自主运转，所以发动机可以只保留与燃油系统、润滑系统和少量的其它的零件，具体为：发动机从启动到按所述发动机燃油系统运行环境仿真模型的控制要求运行的整个过程中，都是由伺服电机拖动运转的，所以所述发动机不需要冷却系统、启动系统；
5)因为不烧油，所以更经济和环保，具体为：燃油只在燃料供给系统内流过，并且循环使用，而并不燃烧，所以不会污染环境，也不需不停地补充燃油。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (7)
1.一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，其特征在于，通过PLC设置发动机转速，将携带发动机转速的指令发送至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据所述指令驱动伺服电机进而带动发动机，使伺服电机和发动机的转速等于所述指令规定的发动机转速。
2.如权利要求1所述的模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，其特征在于，所述PLC设置发动机转速的步骤具体为：
(1)PLC设置发动机怠速速度，将携带发动机怠速速度的指令发送至伺服电机驱动器以驱动伺服电机进而启动发动机运转；
(2)PLC获取发动机当前转速和发动机的油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度；
(3)PLC根据所述油门开度和所述发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度获取发动机下一时刻转速。
3.如权利要求2所述的模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(31)建立扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表、最大扭矩与发动机当前转速的关系表、车速与发动机当前转速的关系表、行车阻力与当前车速的关系表；
(32)在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中，查找位于所述油门开度之前和之后的油门开度编号和数值，以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值，根据获取的前后油门开度编号以及获取的前后转速的编号，在所述扭矩与油门开度、发动机当前转速的关系表中查找对应的扭矩，根据所述查找出的扭矩以及所述油门开度、发动机当前转速以及位于所述油门开度之前和之后的油门开度数值和位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值通过插值运算获取发动机可以输出的扭矩；
(33)在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述最大扭矩与发动机当前转速的关系表中查找对应的最大扭矩；根据所述查找出的最大扭矩、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取发动机允许输出的最大扭矩；
(34)在所述车速与发动机当前转速的关系表中，查找位于所述发动机当前转速之前和之后的转速编号和数值；根据获取的前后转速编号，在所述车速与发动机当前转速的关系表中查找对应的车速；根据所述查找出的车速、所述发动机当前转速以及位于所述发动机当前转速之前和之后的转速数值，通过插值运算获取当前车速；
(35)在所述行车阻力与当前车速的关系表中，查找位于所述当前车速之前和之后的车速编号和数值；根据获取的前后车速编号，在所述行车阻力与当前车速的关系表中查找对应的行车阻力；根据所述查找出的行车阻力、所述当前车速以及位于所述当前车速之前和之后的车速数值，通过插值运算获取发动机的当前行车阻力；
(36)将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度获取发动机下一时刻转速。
4.如权利要求1所述的模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，其特征在于，所述步骤(36)中获取发动机下一时刻转速具体为：
(361)将单位秒划分为多个相等的时间间隔；
(362)将所述加速度与时间间隔个数之商确定为发动机在每个时间间隔内的转速增量；
(363)在每个时间间隔，将所述发动机当前转速与所述转速增量之和确定为发动机下一时刻转速，将所述下一时间间隔末测得的转速作为再下一时刻的当前转速。
5.如权利要求4所述的模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的方法，其特征在于，所述步骤(361)具体为：将单位秒划分为50个相等的时间间隔。
6.一种模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统，包括油门踏板、发动机、根据油门踏板电压信号和发动机当前转速设置发动机转速的PLC、在PLC的发动机转速指令控制下工作的伺服电机驱动器、受伺服电机驱动器驱动并带动发动机的伺服电机，所述PLC与所述伺服电机驱动器连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述发动机连接。
7.如权利要求6所述的模拟发动机燃油系统运行环境仿真模型的系统，其特征在于，所述PLC包括：
发动机怠速速度指令产生及发送单元，用于将设置的发动机怠速速度转换为怠速指令，并发送所述怠速指令以启动发动机运转；
发动机当前转速获取单元，用于获取发动机当前转速；
油门踏板电压信号获取及处理单元，用于获取发动机油门踏板的模拟电压信号，将油门踏板模拟电压信号转换为油门踏板数字电压信号，将油门踏板数字电压信号转换为油门踏板物理电压信号，将油门踏板物理电压信号转换为油门开度
发动机下一时刻转速指令产生及发送单元，用于根据所述油门踏板电压信号获取及处理单元得到的油门开度和所述发动机当前转速获取单元得到的发动机当前转速获取发动机可以输出的扭矩，根据所述发动机当前转速获取发动机允许输出的最大扭矩和当前车速，根据所述当前车速获取当前行车阻力，将所述发动机可以输出的扭矩与所述发动机允许输出的最大扭矩中的较小者作为发动机输出扭矩，将所述发动机输出扭矩与所述当前行车阻力的差值作为车辆的驱动扭矩，将所述车辆的驱动扭矩与PLC设定的整车转动惯量之商作为加速度，通过发动机当前转速和加速度确定发动机下一时刻转速，将所述发动机下一时刻转速转换为下一时刻转速指令，并发送所述下一时刻转速指令以使发动机继续运转。
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