CN106226086A - 一种发动机瞬态测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机瞬态测控系统，包括被测发动机，其特征在于，还包括与被测发动机相连接的油门控制器、油耗测试仪和扭矩传感器，分别与扭矩传感器相连接的信号处理单元和测功机，与测功机相连接的测功机控制器，以及同时与油门控制器、油耗测试仪、信号处理单元和测功机控制器相连接的中央处理器。本发明的信号处理单元可以对扭矩传感器输出的扭矩信号进行处理，消除扭矩信号中的干扰信号，提高扭矩信号的清洁度；同时还可以对扭矩信号进行不失真的放大，使扭矩信号更加清晰，便于识别；如此则可以提高本发明对被测发动机输出扭矩的检测精度，使测试人员能够更好的对被测发动机的性能进行判断。

Description

一种发动机瞬态测控系统

技术领域

本发明涉及一种测控系统，具体是指一种发动机瞬态测控系统。

背景技术

发动机综合性能测试是判定发动机性能好坏的主要手段，也是汽车检测和维修工作的重要内容，因此发动机性能测试越来越受到人们的重视。发动机在起动、加速和减速等瞬态工况时，其转速和扭矩等参数会随时间发生改变，混合气形成和燃烧等也会不断地发生变化，导致发动机动力性能、经济性能和排放性能以及其他性能指标与通常稳态工况下的指标有很大的差异。为了彻底的了解发动机的综合性能，目前，通常采用发动机瞬态测控系统对发动机在瞬态工况下的性能进行测试，然而，现有的发动机瞬态测控系统无法准确的测出发动机在瞬态工况下所输出的扭矩，从而导致测试人员无法准确的对发动机的性能进行评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的发动机瞬态测控系统无法准确的测出发动机在瞬态工况下所输出的扭矩的缺陷，提供一种发动机瞬态测控系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种发动机瞬态测控系统，包括被测发动机，还包括与被测发动机相连接的油门控制器、油耗测试仪和扭矩传感器，分别与扭矩传感器相连接的信号处理单元和测功机，与测功机相连接的测功机控制器，以及同时与油门控制器、油耗测试仪、信号处理单元和测功机控制器相连接的中央处理器；所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT3，同时与处理芯片U的VIN管脚和VDD管脚相连接的恒压源电路，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极接地的电容C4，串接在三极管VT3的基极和处理芯片U的VMIN管脚之间的电阻R7，同时与处理芯片U的CF管脚和三极管VT3的基极相连接的二阶滤波电路，正极与处理芯片U的GND管脚相连接、负极接地的电容C5，串接在处理芯片U的SENSE管脚和VOUT管脚之间的电阻R11，以及同时与处理芯片U的FAULT管脚和VOUT管脚相连接的输出处理电路组成；所述三极管VT3的集电极与处理芯片U的CF管脚相连接；所述二阶滤波电路与恒压源电路相连接；所述输出处理电路还同时与电容C5的负极和恒压源电路相连接；所述二阶滤波电路的输入端与扭矩传感器相连接，输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。

进一步的，所述二阶滤波电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，N极与三极管VT2的基极相连接、P极与扭矩传感器相连接的二极管D1，串接在放大器P1的负极与二极管D1的P极之间的电阻R3，串接在三极管VT1的集电极和发射极之间的电阻R2，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地的电阻R1，一端与放大器P1的正极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT1的基极相连接的电阻R5，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C1，N极与电容C1的负极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D2，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接的电容C3，以及串接在放大器P1的输出端和三极管VT2的集电极之间的电阻R6组成；所述三极管VT1的集电极与二极管D1的P极相连接；所述放大器P1的输出端与恒压源电路相连接。

所述恒压源电路由三极管VT4，负极与处理芯片U的VIN管脚相连接、正极经电阻R9后与三极管VT4的基极相连接的电容C2，N极与电容C2的正极相连接、P极与放大器P1输出端相连接的稳压二极管D3，串接在三极管VT4的集电极和电容C2的正极之间的电阻R8，以及串接在三极管VT4的发射极和处理芯片U的VDD管脚之间的电阻R10组成；所述三极管VT4的集电极与输出处理电路相连接的同时接电源。

所述输出处理电路由偏置电路，与偏置电路相连接的线性放大电路组成；所述偏置电路与三极管VT4的集电极相连接；所述处理芯片U的FAULT管脚和VOUT管脚均与线性放大电路相连接；所述电容C5的负极与线性放大电路相连接。

所述偏置电路由放大器P2，N极与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D4，正极与放大器P2的正极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C9，串接在放大器P2的负极和输出端之间的电阻R12，正极与放大器P2的正极相连接、负极与线性放大电路相连接的电容C8，以及正极与电容C8的负极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C10组成；所述放大器P2的输出端与线性放大电路相连接。

所述线性放大电路由三极管VT5，三极管VT6，放大器P3，P极与处理芯片U的FAULT管脚相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，正极与二极管D5的N极相连接、负极与放大器P3的正极相连接的电容C11，正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的电容C7，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与电容C5的负极相连接的同时接地的电阻R13，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电容C12后与三极管VT6的发射极相连接的电容C6，N极与放大器P3的负极相连接、P极与电容C6的负极相连接的二极管D6，以及P极与三极管VT6的发射极相连接、N极作为输出处理电路的输出端的二极管D7组成；所述三极管VT5的集电极与电容C8的负极相连接；所述三极管VT6的基极与放大器P3的输出端相连接、其集电极与放大器P2的输出端相连接；所述输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。

所述处理芯片U为TC642集成芯片。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的信号处理单元可以对扭矩传感器输出的扭矩信号进行处理，消除扭矩信号中的干扰信号，提高扭矩信号的清洁度；同时还可以对扭矩信号进行不失真的放大，使扭矩信号更加清晰，便于识别；如此则可以提高本发明对被测发动机输出扭矩的检测精度，使测试人员能够更好的对被测发动机的性能进行判断。

(2)本发明的结构新颖，且采用TC642采集芯片做为处理芯片，极大的降低了本发明的能耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号处理单元的结构图。

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，本发明包括被测发动机，还包括与被测发动机相连接的油门控制器、油耗测试仪和扭矩传感器，分别与扭矩传感器相连接的信号处理单元和测功机，与测功机相连接的测功机控制器，以及同时与油门控制器、油耗测试仪、信号处理单元和测功机控制器相连接的中央处理器。

其中，该油门控制器用于控制被测发动机的供油量，从而控制被测发动机工作，其采用安徽极敏电子科技有限公司生产的SH-MTM-L型油门控制器。油耗测试仪与被测发动机的输油管相连接，用于采集被测发动机在各种工况下的油耗数据，并发送给中央处理器，其采用淄博微宇电子有限公司生产的WYH-B型油耗测试仪。该扭矩传感器用于采集被测发动机的输出扭矩信号，其优先采用北京工标传感技术有限公司生产的GB-DTS扭矩传感器来实现。测功机用于检测被测发动机的输出功率，并给被测发动机提供负载，从而模拟被测发动机在各种工况下工作，其采用水力测功机、电涡流测功机或电力测功机均可实现。该测功机控制器可以根据中央处理器发出的控制指令控制测功机工作，其根据不同测功机进行选择。中央处理器做为本发明的控制中心，其采用AT89S52单片机来实现，该AT89S52单片机的P0.1管脚与油门控制器相连接，其P3.2管脚与油耗测试仪相连接，其P3.3管脚则与信号处理单元相连接，P0.2管脚则与测功机控制器相连接。该中央处理器可以接收油耗测试仪和信号处理单元输送来的信号，并可以给油门控制器和测功机控制器发送相应的控制指令。

为了更好的实施本发明，本发明还可以设置键盘和显示器，该键盘与AT89S52单片机的P3.5管脚相连接，测试人员可以通过键盘向中央处理器输入控制指令。该显示器用于显示被测发动机的各项性能参数，其与AT89S52单片机的P0.3管脚相连接。

为了更准确的测试被测发动机在各种瞬态工况下输出的扭矩，如图2所示，该信号处理单元由处理芯片U，三极管VT3，同时与处理芯片U的VIN管脚和VDD管脚相连接的恒压源电路，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极接地的电容C4，串接在三极管VT3的基极和处理芯片U的VMIN管脚之间的电阻R7，同时与处理芯片U的CF管脚和三极管VT3的基极相连接的二阶滤波电路，正极与处理芯片U的GND管脚相连接、负极接地的电容C5，串接在处理芯片U的SENSE管脚和VOUT管脚之间的电阻R11，以及同时与处理芯片U的FAULT管脚和VOUT管脚相连接的输出处理电路组成。

同时，该三极管VT3的集电极与处理芯片U的CF管脚相连接。所述二阶滤波电路与恒压源电路相连接。所述输出处理电路还同时与电容C5的负极和恒压源电路相连接。所述二阶滤波电路的输入端与扭矩传感器相连接，输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。为了更好的实施本发明，所述处理芯片U优选TC642集成芯片。

其中，所述二阶滤波电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，二极管D1，二极管D2，电容C1以及电容C3组成。

连接时，二极管D1的N极与三极管VT2的基极相连接、P极与扭矩传感器相连接。电阻R3串接在放大器P1的负极与二极管D1的P极之间。电阻R2串接在三极管VT1的集电极和发射极之间。电阻R1的一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地。电阻R5的一端与放大器P1的正极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT1的基极相连接。电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接。二极管D2的N极与电容C1的负极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接。电容C3的正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接。电阻R6串接在放大器P1的输出端和三极管VT2的集电极之间。所述三极管VT1的集电极与二极管D1的P极相连接。所述放大器P1的输出端与恒压源电路相连接。

该恒压源电路由三极管VT4，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电容C2以及稳压二极管D3组成。

该电容C2的负极与处理芯片U的VIN管脚相连接、正极经电阻R9后与三极管VT4的基极相连接。稳压二极管D3的N极与电容C2的正极相连接、P极与放大器P1输出端相连接。电阻R8串接在三极管VT4的集电极和电容C2的正极之间。电阻R10串接在三极管VT4的发射极和处理芯片U的VDD管脚之间。所述三极管VT4的集电极与输出处理电路相连接的同时接电源。

所述输出处理电路由偏置电路，与偏置电路相连接的线性放大电路组成。该偏置电路由放大器P2，N极与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D4，正极与放大器P2的正极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C9，串接在放大器P2的负极和输出端之间的电阻R12，正极与放大器P2的正极相连接、负极与线性放大电路相连接的电容C8，以及正极与电容C8的负极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C10组成。所述放大器P2的输出端与线性放大电路相连接。

另外，该线性放大电路由三极管VT5，三极管VT6，放大器P3，电阻R13，二极管D5，二极管D6，二极管D7，电容C6，电容C7，电容C11以及电容C12组成。

其中，二极管D5的P极与处理芯片U的FAULT管脚相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接。电容C11的正极与二极管D5的N极相连接、负极与放大器P3的正极相连接。电容C7的正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接、负极与三极管VT5的基极相连接。电阻R13的一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与电容C5的负极相连接的同时接地。电容C6的正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电容C12后与三极管VT6的发射极相连接。二极管D6的N极与放大器P3的负极相连接、P极与电容C6的负极相连接。二极管D7的P极与三极管VT6的发射极相连接、N极作为输出处理电路的输出端。

所述三极管VT5的集电极与电容C8的负极相连接。所述三极管VT6的基极与放大器P3的输出端相连接、其集电极与放大器P2的输出端相连接。所述输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。

工作时，测试人员从中央处理器发送指令给测功机控制器，通过测功机控制器控制测功机给被测发动机提供负载，并通过改变负载来模拟被测发动机在各种工况下运行。同时还发送指令给油门控制器，通过控制供油量来控制被测发动机的工作。在此同时，油耗测试仪检测被测发动机各种工况下的油耗参数，并反馈给中央处理器；扭矩传感器采集被测发动机输出的扭矩信号，该信号经信号处理单元处理后传输给中央处理器；测功机则检测被测发动机各种工况下的输出功率。测试人员可以通过中央处理器了解被测发动机各种工况下的性能参数。

本发明的信号处理单元可以对扭矩传感器输出的扭矩信号进行处理，消除扭矩信号中的干扰信号，提高扭矩信号的清洁度；同时还可以对扭矩信号进行不失真的放大，使扭矩信号更加清晰，便于识别；如此则可以提高本发明对被测发动机输出扭矩的检测精度，使测试人员能够更好的对被测发动机的性能进行判断。同时，本发明的结构新颖，且采用TC642采集芯片做为处理芯片，极大的降低了本发明的能耗。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (7)

1.一种发动机瞬态测控系统，包括被测发动机，其特征在于，还包括与被测发动机相连接的油门控制器、油耗测试仪和扭矩传感器，分别与扭矩传感器相连接的信号处理单元和测功机，与测功机相连接的测功机控制器，以及同时与油门控制器、油耗测试仪、信号处理单元和测功机控制器相连接的中央处理器；所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT3，同时与处理芯片U的VIN管脚和VDD管脚相连接的恒压源电路，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极接地的电容C4，串接在三极管VT3的基极和处理芯片U的VMIN管脚之间的电阻R7，同时与处理芯片U的CF管脚和三极管VT3的基极相连接的二阶滤波电路，正极与处理芯片U的GND管脚相连接、负极接地的电容C5，串接在处理芯片U的SENSE管脚和VOUT管脚之间的电阻R11，以及同时与处理芯片U的FAULT管脚和VOUT管脚相连接的输出处理电路组成；所述三极管VT3的集电极与处理芯片U的CF管脚相连接；所述二阶滤波电路与恒压源电路相连接；所述输出处理电路还同时与电容C5的负极和恒压源电路相连接；所述二阶滤波电路的输入端与扭矩传感器相连接，输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述二阶滤波电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，N极与三极管VT2的基极相连接、P极与扭矩传感器相连接的二极管D1，串接在放大器P1的负极与二极管D1的P极之间的电阻R3，串接在三极管VT1的集电极和发射极之间的电阻R2，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地的电阻R1，一端与放大器P1的正极相连接、另一端经电阻R4后与三极管VT1的基极相连接的电阻R5，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C1，N极与电容C1的负极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D2，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接的电容C3，以及串接在放大器P1的输出端和三极管VT2的集电极之间的电阻R6组成；所述三极管VT1的集电极与二极管D1的P极相连接；所述放大器P1的输出端与恒压源电路相连接。

3.根据权利要求2所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述恒压源电路由三极管VT4，负极与处理芯片U的VIN管脚相连接、正极经电阻R9后与三极管VT4的基极相连接的电容C2，N极与电容C2的正极相连接、P极与放大器P1输出端相连接的稳压二极管D3，串接在三极管VT4的集电极和电容C2的正极之间的电阻R8，以及串接在三极管VT4的发射极和处理芯片U的VDD管脚之间的电阻R10组成；所述三极管VT4的集电极与输出处理电路相连接的同时接电源。

4.根据权利要求3所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述输出处理电路由偏置电路，与偏置电路相连接的线性放大电路组成；所述偏置电路与三极管VT4的集电极相连接；所述处理芯片U的FAULT管脚和VOUT管脚均与线性放大电路相连接；所述电容C5的负极与线性放大电路相连接。

5.根据权利要求4所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述偏置电路由放大器P2，N极与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D4，正极与放大器P2的正极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C9，串接在放大器P2的负极和输出端之间的电阻R12，正极与放大器P2的正极相连接、负极与线性放大电路相连接的电容C8，以及正极与电容C8的负极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的电容C10组成；所述放大器P2的输出端与线性放大电路相连接。

6.根据权利要求5所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述线性放大电路由三极管VT5，三极管VT6，放大器P3，P极与处理芯片U的FAULT管脚相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D5，正极与二极管D5的N极相连接、负极与放大器P3的正极相连接的电容C11，正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的电容C7，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与电容C5的负极相连接的同时接地的电阻R13，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电容C12后与三极管VT6的发射极相连接的电容C6，N极与放大器P3的负极相连接、P极与电容C6的负极相连接的二极管D6，以及P极与三极管VT6的发射极相连接、N极作为输出处理电路的输出端的二极管D7组成；所述三极管VT5的集电极与电容C8的负极相连接；所述三极管VT6的基极与放大器P3的输出端相连接、其集电极与放大器P2的输出端相连接；所述输出处理电路的输出端与中央处理器相连接。

7.根据权利要求6所述的一种发动机瞬态测控系统，其特征在于：所述处理芯片U为TC642集成芯片。