CN104807643A - 一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：由被测发动机（6），信号给定模块（1），与信号给定模块（1）相连接的转速调节系统（2），与转速调节系统（2）相连接的电流调节系统（3），与电流调节系统（3）相连接的脉冲宽度调制系统（4），与脉冲宽度调制系统（4）相连接的驱动装置（5），与被测发动机（6）相连接的电流检测模块（9）和转速检测装置（7），以及与转速检测装置（7）相连接的转速信号处理系统（8）组成；本发明的转速检测装置和转速信号处理系统可以把被测发动机的转速信号传输给信号给定模块进行比较，测试系统因此而构成一个双闭环的控制系统，其可以对被测发动机的转速进行精确调节。

Description

一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统

技术领域

本发明涉及电子领域，具体是指一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统。

背景技术

随着世界能源危机与环境污染问题的加剧，以及人们生活节奏的不断加快，这对汽车发动机的动力性，燃油经济性以及排放性能提出了更高的要求。为了满足车日益增长的动力性要求，同时具有良好的排放性，需要对发动机转速进行控制。精确实时的汽车发动机恒定转速调节不仅可以减轻驾驶员的疲劳，减少交通事故的发生，还能够节省燃油，提高发动机的经济性能。因此，在出厂前对发动机恒定转速性能进行测试则是非常重要的。

    然而，目前的发动机测试系统无法很好的对发动机恒定转速性能进行测试，这对发动机性能评估带来了很大的难度。

发明内容

本发明的目的在于解决目前所使用的发动机性能测试系统无法很好的对发动机恒定转速性能进行测试的缺陷，提供一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，由被测发动机，信号给定模块，与信号给定模块相连接的转速调节系统，与转速调节系统相连接的电流调节系统，与电流调节系统相连接的脉冲宽度调制系统，与脉冲宽度调制系统相连接的驱动装置，与被测发动机相连接的电流检测模块和转速检测装置，以及与转速检测装置相连接的转速信号处理系统组成；所述的驱动装置还与被测发动机相连接，电流检测模块还与电流调节系统相连接，转速信号处理系统还与信号给定模块相连接；所述的转速信号处理系统由变压器T1，设置在变压器T1原边的电感线圈L1，设置在变压器T1副边的电感线圈L2和电感线圈L3，与电感线圈L1相连接的前置处理电路，与电感线圈L2相连接的第一振荡电路，与电感线圈L3相连接的第二振荡电路，与第一振荡电路相连接的低通滤波电路，与低通滤波电路和第二振荡电路相连接的信号压制电路，以及同时与低通滤波电路和信号压制电路相连接的信号输出电路组成。

进一步的，所述的前置处理电路由一端与电感线圈L1的同名端相连接、另一端则作为信号一输入端的电阻R1，P极与电感线圈L1的非同名端相连接、N极则作为信号另一输入端的二极管D2，N极与电感线圈L1的同名端相连接、P极则与二极管D2的N极相连接的二极管D1，以及与二极管D1相并联的极性电容C1组成。

所述的第一振荡电路由三极管VT1，单向晶闸管D7，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与电感线圈L2的非同名端相连接的电阻R2，N极与三极管VT1的基极相连接、P极与电感线圈L2的同名端相连接的二极管D4，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端则同时与二极管D4的P极以及第二振荡电路相连接的电阻R6，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端与二极管D4的P极相连接的电阻R7，与电阻R7相并联的极性电容C2，N极与二极管D4的P极相连接、P极则与单向晶闸管D7的P极相连接的二极管D6组成；所述单向晶闸管D7的N极同时与三极管VT1的集电极以及低通滤波电路相连接、P极与第二振荡电路相连接、控制极则与低通滤波电路相连接。

所述的第二振荡电路由三极管VT2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端则与电感线圈L3的非同名端相连接的电阻R3，N极与三极管VT2的基极相连接、P极则同时与电感线圈L3的同名端以及信号压制电路相连接的二极管D3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与二极管D3的P极相连接的电阻R4，一端与二极管D3的N相连接、另一端则经双向二极管D5后与单向晶闸管D7的P极相连接的电阻R5，正极与单向晶闸管D7的P极相连接、负极则与二极管D3的P极相连接的极性电容C3组成；所述三极管VT2的集电极与二极管D4的P极相连接。

所述的低通滤波电路由三极管VT3，三极管VT4，正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C4，N极与单向晶闸管D7的N极相连接、P极与信号输出电路相连接的二极管D8，负极与三极管VT3的基极相连接、正极与极性电容C3的负极相连接的极性电容C5，正极与二极管D8的P相连接、负极接地的极性电容C6，一端与二极管D8的P极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R9，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C7，以及一端与三极管VT4的基极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R8组成；所述三极管VT3的发射极与信号压制电路相连接、集电极接地、基极与二极管D8的N极相连接，三极管VT4的发射极与信号压制电路相连接、集电极与信号输出电路相连接。

所述的信号压制电路由P极经极性电容C10后与极性电容C3的负极相连接、N极则顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT4的发射极相连接的二极管D10，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极与二极管D10的P极相连接的稳压二极管D9，正极与二极管D10的P极相连接、负极与稳压二极管D9的P极相连接的极性电容C8，以及负极同时与稳压二极管D9的P极以及信号输出电路相连接、正极则与信号输出电路相连接的极性电容C9组成；电阻R11和电阻R12的连接点与三极管VT6的基极相连接。

所述的信号输出电路由三极管VT5，三极管VT6，双向晶闸管D11，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则同时与三极管VT4的集电极以及三极管VT6的发射相连接的电阻R10，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极则与双向晶闸管D11的第二阳极相连接的极性电容C11组成；所述的双向晶闸管D11的控制极与三极管VT6的集电极相连接、其第一阳极则同时与极性电容C9的正极以及极性电容C11的负极相连接，三极管VT6的基极与电阻R11和电阻R12的连接点相连接、发射极则同时与极性电容C9的负极以及三极管VT5的集电极相连接，三极管VT5的发射极与极性电容C6的正极相连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

    1、本发明的转速检测装置和转速信号处理系统可以把被测发动机的转速信号传输给信号给定模块进行比较，测试系统因此而构成一个双闭环的控制系统，其可以对被测发动机的转速进行精确调节。

2、本发明的转速信号处理系统可以对被测发动机的转速信号进行处理，使信号给定模块所接收到的反馈信号更加准确。

3、本发明所采用的电子元件成本低廉，从而降低了系统的制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的转速信号处理系统电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由被测发动机6，信号给定模块1，与信号给定模块1相连接的转速调节系统2，与转速调节系统2相连接的电流调节系统3，与电流调节系统3相连接的脉冲宽度调制系统4，与脉冲宽度调制系统4相连接的驱动装置5，与被测发动机6相连接的电流检测模块9和转速检测装置7，以及与转速检测装置7相连接的转速信号处理系统8组成。而驱动装置5还与被测发动机6相连接，电流检测模块9还与电流调节系统3相连接，转速信号处理系统8还与信号给定模块1相连接。

测试时，测试人员在信号给定模块1中输入被测发动机6的给定转速，并把信号输送给转速调节系统2，由其对被测发动机6进行转速调整。电流调节系统3则可以对系统中的工作电流进行控制，避免系统电流过高或过低而影响测试系统的正常运行。脉冲宽度调制系统4采用脉宽调制的方式对发动机进行控制，即每一个脉动周期内，通过改变阀门在开或关位置上停留的时间来改变流经阀门的气体流量，从而改变总的推力效果，这种控制方式抗噪性能强、且节约能耗。驱动装置5则用于对被测发动机6进行驱动。电流检测模块9可以对被测发动机6的工作电流进行检测，并把检测信号反馈给电流调节系统3，由其对被测发动机6的工作电流进行控制，使其保持在一定的范围。转速检测装置7则可以检测被测发动机6的转速信号，该转速信号经过转速信号处理系统8的处理后反馈给信号给定模块1，信号给定模块1则把反馈信号与给定信号进行比较，如果被测发动机6的实时转速与给定信号所要求的转速有异，信号给定模块1则可以发出指令使转速调节系统2对被测发动机6的转速进行调节。如此，本测试系统则可以形成一个双闭环控制系统，其控制精度更高。

转速信号处理系统8为本发明的重点所在，如图2所示，其由变压器T1，设置在变压器T1原边的电感线圈L1，设置在变压器T1副边的电感线圈L2和电感线圈L3，与电感线圈L1相连接的前置处理电路81，与电感线圈L2相连接的第一振荡电路82，与电感线圈L3相连接的第二振荡电路83，与第一振荡电路82相连接的低通滤波电路84，与低通滤波电路84和第二振荡电路83相连接的信号压制电路85，以及同时与低通滤波电路84和信号压制电路85相连接的信号输出电路86组成。

反馈信号经过前置处理电路81后输入到变压器T1，由变压器T1进行变压处理。而该前置处理电路81由一端与电感线圈L1的同名端相连接、另一端则作为信号一输入端的电阻R1，P极与电感线圈L1的非同名端相连接、N极则作为信号另一输入端的二极管D2，N极与电感线圈L1的同名端相连接、P极则与二极管D2的N极相连接的二极管D1，以及与二极管D1相并联的极性电容C1组成。

所述的第一振荡电路82由三极管VT1，单向晶闸管D7，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与电感线圈L2的非同名端相连接的电阻R2，N极与三极管VT1的基极相连接、P极与电感线圈L2的同名端相连接的二极管D4，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端则同时与二极管D4的P极以及第二振荡电路83相连接的电阻R6，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端与二极管D4的P极相连接的电阻R7，与电阻R7相并联的极性电容C2，N极与二极管D4的P极相连接、P极则与单向晶闸管D7的P极相连接的二极管D6组成；所述单向晶闸管D7的N极同时与三极管VT1的集电极以及低通滤波电路84相连接、P极与第二振荡电路83相连接、控制极则与低通滤波电路84相连接。

所述的第二振荡电路83由三极管VT2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端则与电感线圈L3的非同名端相连接的电阻R3，N极与三极管VT2的基极相连接、P极则同时与电感线圈L3的同名端以及信号压制电路85相连接的二极管D3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与二极管D3的P极相连接的电阻R4，一端与二极管D3的N相连接、另一端则经双向二极管D5后与单向晶闸管D7的P极相连接的电阻R5，正极与单向晶闸管D7的P极相连接、负极则与二极管D3的P极相连接的极性电容C3组成。所述三极管VT2的集电极与二极管D4的P极相连接。

低通滤波电路84可以对反馈信号进行过滤，使其只保留转速信号。其由三极管VT3，三极管VT4，正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C4，N极与单向晶闸管D7的N极相连接、P极与信号输出电路86相连接的二极管D8，负极与三极管VT3的基极相连接、正极与极性电容C3的负极相连接的极性电容C5，正极与二极管D8的P相连接、负极接地的极性电容C6，一端与二极管D8的P极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R9，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C7，以及一端与三极管VT4的基极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R8组成。所述三极管VT3的发射极与信号压制电路85相连接、集电极接地、基极与二极管D8的N极相连接，三极管VT4的发射极与信号压制电路85相连接、集电极与信号输出电路86相连接。

所述的信号压制电路85则可以把信号频率压制在一定的范围内，从而确保信号更稳定。其由P极经极性电容C10后与极性电容C3的负极相连接、N极则顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT4的发射极相连接的二极管D10，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极与二极管D10的P极相连接的稳压二极管D9，正极与二极管D10的P极相连接、负极与稳压二极管D9的P极相连接的极性电容C8，以及负极同时与稳压二极管D9的P极以及信号输出电路86相连接、正极则与信号输出电路86相连接的极性电容C9组成。电阻R11和电阻R12的连接点与三极管VT6的基极相连接。

所述的信号输出电路86由三极管VT5，三极管VT6，双向晶闸管D11，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则同时与三极管VT4的集电极以及三极管VT6的发射相连接的电阻R10，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极则与双向晶闸管D11的第二阳极相连接的极性电容C11组成；所述的双向晶闸管D11的控制极与三极管VT6的集电极相连接、其第一阳极则同时与极性电容C9的正极以及极性电容C11的负极相连接，三极管VT6的基极与电阻R11和电阻R12的连接点相连接、发射极则同时与极性电容C9的负极以及三极管VT5的集电极相连接，三极管VT5的发射极与极性电容C6的正极相连接。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (7)

1.一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：由被测发动机（6），信号给定模块（1），与信号给定模块（1）相连接的转速调节系统（2），与转速调节系统（2）相连接的电流调节系统（3），与电流调节系统（3）相连接的脉冲宽度调制系统（4），与脉冲宽度调制系统（4）相连接的驱动装置（5），与被测发动机（6）相连接的电流检测模块（9）和转速检测装置（7），以及与转速检测装置（7）相连接的转速信号处理系统（8）组成；所述的驱动装置（5）还与被测发动机（6）相连接，电流检测模块（9）还与电流调节系统（3）相连接，转速信号处理系统（8）还与信号给定模块（1）相连接；所述的转速信号处理系统（8）由变压器T1，设置在变压器T1原边的电感线圈L1，设置在变压器T1副边的电感线圈L2和电感线圈L3，与电感线圈L1相连接的前置处理电路（81），与电感线圈L2相连接的第一振荡电路（82），与电感线圈L3相连接的第二振荡电路（83），与第一振荡电路（82）相连接的低通滤波电路（84），与低通滤波电路（84）和第二振荡电路（83）相连接的信号压制电路（85），以及同时与低通滤波电路（84）和信号压制电路（85）相连接的信号输出电路（86）组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的前置处理电路（81）由一端与电感线圈L1的同名端相连接、另一端则作为信号一输入端的电阻R1，P极与电感线圈L1的非同名端相连接、N极则作为信号另一输入端的二极管D2，N极与电感线圈L1的同名端相连接、P极则与二极管D2的N极相连接的二极管D1，以及与二极管D1相并联的极性电容C1组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的第一振荡电路（82）由三极管VT1，单向晶闸管D7，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与电感线圈L2的非同名端相连接的电阻R2，N极与三极管VT1的基极相连接、P极与电感线圈L2的同名端相连接的二极管D4，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端则同时与二极管D4的P极以及第二振荡电路（83）相连接的电阻R6，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端与二极管D4的P极相连接的电阻R7，与电阻R7相并联的极性电容C2，N极与二极管D4的P极相连接、P极则与单向晶闸管D7的P极相连接的二极管D6组成；所述单向晶闸管D7的N极同时与三极管VT1的集电极以及低通滤波电路（84）相连接、P极与第二振荡电路（83）相连接、控制极则与低通滤波电路（84）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的第二振荡电路（83）由三极管VT2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端则与电感线圈L3的非同名端相连接的电阻R3，N极与三极管VT2的基极相连接、P极则同时与电感线圈L3的同名端以及信号压制电路（85）相连接的二极管D3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与二极管D3的P极相连接的电阻R4，一端与二极管D3的N相连接、另一端则经双向二极管D5后与单向晶闸管D7的P极相连接的电阻R5，正极与单向晶闸管D7的P极相连接、负极则与二极管D3的P极相连接的极性电容C3组成；所述三极管VT2的集电极与二极管D4的P极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的低通滤波电路（84）由三极管VT3，三极管VT4，正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C4，N极与单向晶闸管D7的N极相连接、P极与信号输出电路（86）相连接的二极管D8，负极与三极管VT3的基极相连接、正极与极性电容C3的负极相连接的极性电容C5，正极与二极管D8的P相连接、负极接地的极性电容C6，一端与二极管D8的P极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R9，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与三极管VT4的基极相连接的极性电容C7，以及一端与三极管VT4的基极相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R8组成；所述三极管VT3的发射极与信号压制电路（85）相连接、集电极接地、基极与二极管D8的N极相连接，三极管VT4的发射极与信号压制电路（85）相连接、集电极与信号输出电路（86）相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的信号压制电路（85）由P极经极性电容C10后与极性电容C3的负极相连接、N极则顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT4的发射极相连接的二极管D10，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极与二极管D10的P极相连接的稳压二极管D9，正极与二极管D10的P极相连接、负极与稳压二极管D9的P极相连接的极性电容C8，以及负极同时与稳压二极管D9的P极以及信号输出电路（86）相连接、正极则与信号输出电路（86）相连接的极性电容C9组成；电阻R11和电阻R12的连接点与三极管VT6的基极相连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于双闭环控制的发动机性能测试系统，其特征在于：所述的信号输出电路（86）由三极管VT5，三极管VT6，双向晶闸管D11，一端与三极管VT5的基极相连接、另一端则同时与三极管VT4的集电极以及三极管VT6的发射相连接的电阻R10，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极则与双向晶闸管D11的第二阳极相连接的极性电容C11组成；所述的双向晶闸管D11的控制极与三极管VT6的集电极相连接、其第一阳极则同时与极性电容C9的正极以及极性电容C11的负极相连接，三极管VT6的基极与电阻R11和电阻R12的连接点相连接、发射极则同时与极性电容C9的负极以及三极管VT5的集电极相连接，三极管VT5的发射极与极性电容C6的正极相连接。