CN105573146B - 一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统 - Google Patents

一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，包括安装座以及安装在其上的驱动机构、曲轴信号盘、凸轮轴信号盘、曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器，所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器对应设置在曲轴信号盘和凸轮轴信号盘侧面，该系统还包括传动轴，所述的驱动机构连接传动轴，所述的曲轴信号盘和凸轮轴信号盘均套在传动轴上并分别与传动轴固定连接；驱动机构带动传动轴转动，进而带动曲轴信号盘和凸轮轴信号盘同步转动，所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器分别检测曲轴信号盘和凸轮轴信号盘的转速信号。与现有技术相比，本发明具有结构简单、精度高、模拟结果更加接近实际情况等优点。

Description

一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统
技术领域
本发明涉及一种发动机转速信号模拟系统，尤其是涉及一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统。
背景技术
随着发动机电控系统的结构和控制策略日益复杂，电控系统的研发工作难度以及实验工作量大大增加，成本也大幅度提高。V型开发模式已经成为发动机电子控制单元(ECU)开发流程的主流，为了配合ECU软件的开发，需要利用硬件仿真环境模拟发动机的工作状态来验证软件算法的正确性。发动机转速信号是发动机工作状态的一个重要信号，转速信号中内涵的发动机曲轴和凸轮轴特有相位关系信息，为ECU提供了判缸和上止点基准的信息，是保证ECU与发动机循环同步的基础。因此，精准实时的提供发动机的相位和转速信号对于发动机控制器的开发与调试至关重要。
传统的发动机转速信号模拟系统是在曲轴信号盘与凸轮轴信号盘之间采用带传动的方式，但由于带传动固有的缺点致使传动比不精确，因此不能有效的验证软件算法的正确性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，包括安装座以及安装在其上的驱动机构、曲轴信号盘、凸轮轴信号盘、曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器，所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器对应设置在曲轴信号盘和凸轮轴信号盘侧面，该系统还包括传动轴，所述的驱动机构连接传动轴，所述的曲轴信号盘和凸轮轴信号盘均套在传动轴上并分别与传动轴固定连接；
驱动机构带动传动轴转动，进而带动曲轴信号盘和凸轮轴信号盘同步转动，所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器分别检测曲轴信号盘和凸轮轴信号盘的转速信号。
所述的驱动机构包括电机和与之连接的电机控制器，所述的传动轴连接电机输出轴。
所述的安装座包括底座和安装架，所述的安装架固定在底座上，所述的安装架为由左侧板和右侧板组成的容纳空间，所述的电机控制器安装在底座上，所述的电机固定在左侧板外侧，电机输出轴穿过左侧板并连接传动轴一端，所述的传动轴平行于底座设置，传动轴另一端转动连接右侧板，所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器分别通过一个调节机构安装在右侧板上，通过左侧板和右侧板组成容纳空间，并将传动轴、曲轴信号盘、凸轮轴信号盘、曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器均设置在该容纳空间内，左侧板和右侧板起防护作用，有效的防止了高速转动的曲轴信号盘和凸轮轴信号盘伤人的情况。
所述的调节机构包括调节板和连接板，所述的调节板为L型折弯板，该调节板一端固定于右侧板上设定位置，另一端活动连接所述的连接板，所述的曲轴转速传感器或凸轮轴转速传感器固定安装在连接板上，曲轴转速传感器或凸轮轴转速传感器均通过连接板活动连接在折弯板上，通过调节连接板的位置便可实现曲轴转速传感器或凸轮轴转速传感器的调节，从而进行校准，使得测量结构更加精确。
该系统还包括控制面板，所述控制面板分别连接驱动机构、曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器，通过控制面板能根据不同的应用场合控制驱动机构中的电机工作，通用性强，同时能够将测量结果及时显示，ECU设计人员可以通过控制面板上的显示图像来判断ECU软件算法正确与否，并根据图像进行相应改进，该呈现方式简洁方便。
所述的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器均为霍尔传感器，具有较高的测量精度。
所述的曲轴信号盘外周上环形分布116个曲轴信号齿，并沿曲轴信号盘顺时针方向依次记作1号曲轴信号齿、2号曲轴信号齿……116号曲轴信号齿，其中除1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿外，其余两两相邻曲轴信号齿之间距离相等，同时1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿之间的距离相等且均大于其余两两相邻曲轴信号齿之间距离，1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿形成两个缺齿，传动轴带动曲轴信号盘转动时，曲轴转速传感器在溢出定时中断内累加曲轴信号齿齿数，当判断为缺齿时，信号产生变化以获取缺齿信号，同时曲轴信号齿的齿数重新计数，当其得到两个缺齿信号后，则标记为一个循环结束。
凸轮轴信号盘上设有6个凸轮信号齿和1个特征齿，所述的6个凸轮信号齿沿凸轮轴信号盘外周均匀分布，所述的特征齿设置在两个相邻的凸轮信号齿之间，每当凸轮轴信号盘转到特征齿位置时，凸轮轴转速传感器得到特征齿信号，则标记为一个循环结束，凸轮轴信号盘的凸轮信号齿的齿数重新计数。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)该发明中曲轴信号盘和凸轮轴信号盘均套在传动轴上，能够实现两个信号盘的同步旋转，精度高，克服了以往带传动方式所带来的传动比不确定的缺点，使得模拟结果更加接近实际情况；
(2)本发明中曲轴信号盘和凸轮轴信号盘的设计方式能保证传动轴旋转一周，曲轴信号盘产生两个缺齿信号，同时凸轮轴信号盘产生一个特征齿信号，满足现实发动机上曲轴和凸轮轴转速的比例关系，使得该模拟系统能更真实地反应发动机的真实转速信号，结果可靠；
(3)本发明通过左侧板和右侧板组成容纳空间，并将传动轴、曲轴信号盘、凸轮轴信号盘、曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器均设置在该容纳空间内，左侧板和右侧板起防护作用，有效的防止了高速转动的曲轴信号盘和凸轮轴信号盘伤人的情况。
附图说明
图1为本发明基于轴传动的发动机转速信号模拟系统的结构示意图；
图2为本发明基于轴传动的发动机转速信号模拟系统的主视图；
图3为本发明曲轴信号盘的结构示意图；
图4为本发明曲轴信号盘的结构示意图。
图中，1为底座，2为电机控制器，3为电源，4为电机，5为安装架，6为插线排，7为控制面板，8为曲轴信号盘，9为曲轴转速传感器，10为凸轮轴信号盘，11为凸轮轴转速传感器，12为传动轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1～4所示，一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，包括安装座以及安装在其上的驱动机构、曲轴信号盘8、凸轮轴信号盘10、曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11，所述的曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11对应设置在曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10侧面，该系统还包括传动轴12，所述的驱动机构连接传动轴12，所述的曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10均套在传动轴12上并分别与传动轴12固定连接，所述的曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11均为霍尔传感器，具有较高的测量精度；驱动机构带动传动轴12转动，进而带动曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10同步转动，所述的曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11分别检测曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10的转速信号。
所述的驱动机构包括电机4和与之连接的电机控制器2，所述的传动轴12连接电机4输出轴。所述的安装座包括底座1和安装架5，所述的安装架5固定在底座1上，所述的安装架5为由左侧板和右侧板组成的容纳空间，所述的电机控制器2安装在底座1上，所述的电机4固定在左侧板外侧，电机4输出轴穿过左侧板并连接传动轴12一端，所述的传动轴12平行与底座1设置，传动轴12另一端转动连接右侧板，所述的曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11分别通过一个调节机构安装在右侧板上，通过左侧板和右侧板组成容纳空间，并将传动轴12、曲轴信号盘8、凸轮轴信号盘10、曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11均设置在该容纳空间内，左侧板和右侧板起防护作用，有效的防止了高速转动的曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10伤人的情况。
所述的调节机构包括调节板和连接板，所述的调节板为L型折弯板，该调节板一端固定于右侧板上设定位置，另一端活动连接所述的连接板，所述的曲轴转速传感器9或凸轮轴转速传感器11固定安装在连接板上，曲轴转速传感器9或凸轮轴转速传感器11均通过连接板活动连接在折弯板上，通过调节连接板的位置便可实现曲轴转速传感器9或凸轮轴转速传感器11的调节，从而进行校准，使得测量结构更加精确。
该系统还包括控制面板7，所述控制面板7分别连接驱动机构、曲轴转速传感器9和凸轮轴转速传感器11，该系统上设有安装该控制面板7的面板支架，该面板支架为L型，包括水平板和垂直板，所述的水平板固定在左侧板和右侧板组成的容纳空间上方，所述的控制面板7固定在垂直板上。控制面板7能根据不同的应用场合控制驱动机构中的电机4工作，通用性强，同时能够将测量结果及时显示，ECU设计人员可以通过控制面板7上的显示图像来判断ECU软件算法正确与否，并根据图像进行相应改进，该呈现方式简洁方便。另外该系统中的电源3安装在底座1上，该电源3用于给电机控制器2和电机4供电，同时设置插线排6，所述的插线排6连接电源3并固定在面板支架上，所述的控制面板7连接至插线排6。
所述的曲轴信号盘8外周上环形分布116个曲轴信号齿，并沿曲轴信号盘8顺时针方向依次记作1号曲轴信号齿、2号曲轴信号齿……116号曲轴信号齿，其中除1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿外，其余两两相邻曲轴信号齿之间距离相等，同时1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿之间的距离相等且均大于其余两两相邻曲轴信号齿之间距离，1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿形成两个缺齿，传动轴带动曲轴信号盘转动时，曲轴转速传感器在溢出定时中断内累加曲轴信号齿齿数，当判断为缺齿时，信号产生变化以获取缺齿信号，同时曲轴信号齿的齿数重新计数，当其得到两个缺齿信号后，则标记为一个循环结束。凸轮轴信号盘10上设有6个凸轮信号齿和1个特征齿，所述的6个凸轮信号齿沿凸轮轴信号盘10外周均匀分布，所述的特征齿设置在两个相邻的凸轮信号齿之间，每当凸轮轴信号盘转到特征齿位置时，凸轮轴转速传感器得到特征齿信号，则标记为一个循环结束，凸轮轴信号盘的凸轮信号齿的齿数重新计数。安装曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10时，两个信号盘具有严格的相位要求，具体地将曲轴信号盘8上的任一缺齿位置和凸轮轴信号盘10上的特征齿位置相位相同。
该转速信号模拟系统的工作过程为：电机4通过传动轴12带动安装在其上的曲轴信号盘8和凸轮轴信号盘10以一定的转速同步转动，并利用霍尔传感器采集各信号盘信号来实时模拟判断曲轴和凸轮轴的瞬态位置，以满足ECU决定点火、喷射的定时和脉宽需要。

Claims (5)

1.一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，包括安装座以及安装在其上的驱动机构、曲轴信号盘(8)、凸轮轴信号盘(10)、曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)，所述的曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)对应设置在曲轴信号盘(8)和凸轮轴信号盘(10)侧面，其特征在于，该系统还包括传动轴(12)，所述的驱动机构连接传动轴(12)，所述的曲轴信号盘(8)和凸轮轴信号盘(10)均套在传动轴(12)上并分别与传动轴(12)固定连接；
驱动机构带动传动轴(12)转动，进而带动曲轴信号盘(8)和凸轮轴信号盘(10)同步转动，所述的曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)分别检测曲轴信号盘(8)和凸轮轴信号盘(10)的转速信号；
所述的驱动机构包括电机(4)和与之连接的电机控制器(2)，所述的传动轴(12)连接电机(4)输出轴；
所述的安装座包括底座(1)和安装架(5)，所述的安装架(5)固定在底座(1)上，所述的安装架(5)为由左侧板和右侧板组成的容纳空间，所述的电机控制器(2)安装在底座(1)上，所述的电机(4)固定在左侧板外侧，电机(4)输出轴穿过左侧板并连接传动轴(12)一端，所述的传动轴(12)平行于底座(1)设置，传动轴(12)另一端转动连接右侧板，曲轴信号盘(8)和凸轮轴信号盘(10)位于左侧板和右侧板组成的容纳空间中，所述的曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)分别通过一个调节机构安装在右侧板上；
所述的调节机构包括调节板和连接板，所述的调节板为L型折弯板，该调节板一端固定于右侧板上设定位置，另一端活动连接所述的连接板，所述的曲轴转速传感器(9)或凸轮轴转速传感器(11)固定安装在连接板上。
2.根据权利要求1所述的一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，其特征在于，该系统还包括控制面板(7)，所述控制面板(7)分别连接驱动机构、曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)。
3.根据权利要求1所述的一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，其特征在于，所述的曲轴转速传感器(9)和凸轮轴转速传感器(11)均为霍尔传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，其特征在于，所述的曲轴信号盘(8)外周上环形分布116个曲轴信号齿，并沿曲轴信号盘(8)顺时针方向依次记作1号曲轴信号齿、2号曲轴信号齿……116号曲轴信号齿，其中除1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿外，其余两两相邻曲轴信号齿之间距离相等，同时1号曲轴信号齿和116号曲轴信号齿以及58号曲轴信号齿和59号曲轴信号齿之间的距离相等且均大于其余两两相邻曲轴信号齿之间距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于轴传动的发动机转速信号模拟系统，其特征在于，凸轮轴信号盘(10)上设有6个凸轮信号齿和1个特征齿，所述的6个凸轮信号齿沿凸轮轴信号盘(10)外周均匀分布，所述的特征齿设置在两个相邻的凸轮信号齿之间。
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