CN106593736B - 发动机供油提前角调试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机供油提前角调试装置，包括电源电路、位移信号采集电路、PID位置调节电路和PWM脉宽调制电路，上述电路均设置在控制电路板上；所述位移信号采集电路用于采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移电压信号；所述PID位置调节电路用于将获取的位移电压信号与设定值进行比较，采用闭环PID调节；所述PWM脉宽调制电路，根据PID位置调节电路的输出，通过PWM脉冲调制输出控制执行器双路螺线管的通电电流，利用电磁力推动齿杆运动；所述电源电路用于为整个调试装置供电。本发明通过一体集成，只需接通电源和执行器电缆，齿杆可自行伸出设定值，方便简洁有效。
Description
技术领域
本发明属于柴油机测试技术领域，具体涉及一种发动机供油提前角调试装置。
背景技术
供油提前角的调节对整个柴油机的性能与可靠性影响非常大，提前角的调整是一个精细的调配过程，需要将齿杆伸到一定位置。
目前的电控柴油机，调整供油提前角时，需要将传感器、系统电缆、控制器、接线盒等在装配现场连接起来，车体电源供电，电控系统调试正常后，通过设置一系列参数才能将推拉杆伸出来，操作烦琐，效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机供油提前角调试装置，实现柴油机出厂前供油提前角的调整。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
发动机供油提前角调试装置，包括：位移信号采集电路，用于采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移电压信号；PID位置调节电路，用于将获取的位移电压信号与设定值进行比较，采用闭环PID调节；PWM脉宽调制电路，根据PID位置调节电路的输出，通过PWM脉冲调制输出控制执行器双路螺线管的通电电流；电源电路，用于为整个调试装置供电。
进一步的，所述位移信号采集电路为二阶低通滤波器。
进一步的，所述PID位置调节电路包括PID位置调节积分环节电路和PID位置调节微分环节电路。
进一步的，所述PID位置调节微分环节电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端连接所述位移信号采集电路的输出端，反相端依次通过串联的电阻R12和电容C7接地，所述第一运算放大器的输出端通过电位器W1连接反相端，同时通过电位器W2连接所述PID位置调节积分环节电路。
进一步的，所述PID位置调节积分环节电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相端连接所述PID位置调节微分环节电路的输出端；同相端依次通过电阻R22、电阻R23连接电位器W3的调节端，电位器W3的一个固定端通过电阻R26接地，另一个固定端依次通过电阻R27、电位器W4接微调电位器的一端，所述微调电位器的另一端通过一电阻接供电端；所述第二运算放大器的输出端通过并联的电阻R14和电容C9后再通过电容C8接反相端，输出端同时通过电阻R15接所述PWM脉宽调制电路。
进一步的，所述PWM脉宽调制电路包括PWM驱动集成芯片及其周边电路。
进一步的，所述PWM驱动集成芯片的电流限制检测引脚4连接用于最大电流限制的电位器W6。
进一步的，所述电源电路包括两路整流滤波稳压电路，输入端通过保险开关接电源插座，电源插座可通过电缆连接交流220V/50Hz市电供电，一路整流滤波稳压电路将市电转换为驱动执行器螺线管工作的24V标准电压，然后再经过LM7809电路进行二级稳压滤波，转换成9V系统工作电压；另一路整流滤波稳压电路将市电转换为执行器位移传感器工作的±15V电压。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明采用电子电路设计，采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移信号，将获取的柴油机齿杆位置与设定位置进行比较，采用闭环PID调节，通过PWM脉冲调制，控制执行器双路螺线管的通电电流，利用电磁力推动齿杆运动，能够使执行器齿杆位置稳定控制在设定位置(10mm)。本发明通过一体集成化，只需接通电源和执行器电缆，齿杆可自行伸出设定值，方便简洁有效。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述发动机供油提前角调试装置的电路原理框图；
图2为本发明实施例所述位移信号采集电路的电路图；
图3为本发明实施例所述PID位置调节微分环节电路的电路图；
图4为本发明实施例所述PID位置调节积分环节电路的电路图；
图5为本发明实施例所述PWM脉宽调制电路的电路图；
图6为本发明实施例所述PWM脉宽调制电路的输出波形图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
发动机供油提前角调试装置，如图1所示，包括电源电路、位移信号采集电路、PID位置调节电路和PWM脉宽调制电路，上述电路均设置在控制电路板上；所述位移信号采集电路用于采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移电压信号；所述PID位置调节电路用于将采集到的位移电压信号与设定值进行比较，采用闭环PID调节；所述PWM脉宽调制电路，根据PID位置调节电路的输出，通过PWM脉冲调制输出控制执行器双路螺线管的通电电流，利用电磁力推动齿杆运动；所述电源电路用于为整个调试装置供电。
如图2所示，所述位移信号采集电路为二阶低通滤波器，所述二阶低通滤波器的输入端接收位移传感器输出的电压信号，进行滤波处理后发送到PID位置调节电路。
所述位移传感器输出的电压信号变化范围1VDC～8VDC，对应齿杆行程为0mm～20mm，经过二阶低通滤波器，得到一个与执行器齿杆位置成正比的电压信号，二阶低通滤波器的输入输出之间的传递函数为:
所述PID位置调节电路包括PID位置调节积分环节电路和PID位置调节微分环节电路，
如图3所示，所述PID位置调节微分环节电路包括第一运算放大器，本实施例的第一运算放大器选择LM358运算放大器，所述第一运算放大器的同相端连接所述位移信号采集电路的输出端，反相端依次通过串联的电阻R12和电容C7接地，所述第一运算放大器的输出端通过电位器W1连接反相端，同时通过电位器W2连接所述PID位置调节积分环节电路。所述PID位置调节电路通过调节电位器W1的阻值调节D参数，微分参数可阻止偏差的变化，有助于减小超调，克服振荡，改善系统的动态性能，通过调节电位器W2调节增益，加快系统响应速度，减小静态误差。
如图4所示，所述PID位置调节积分环节电路包括第二运算放大器，本实施例的第二运算放大器选择LM358运算放大器；所述第二运算放大器的反相端连接电位器W2的另一端；同相端依次通过电阻R22、电阻R23连接电位器W3的调节端，电位器W3的一个固定端通过电阻R26接地，另一个固定端依次通过电阻R27、电位器W4接微调电位器的一端，所述微调电位器的另一端通过一电阻接供电端，可以辅助精确调节所设置的位移；所述第二运算放大器的输出端通过并联的电阻R14和电容C9后再通过电容C8接反相端，输出端同时通过电阻R15接。
所述PID位置调节电路的位置信息的设定值的输入调节，是通过调节位置设定电位器W3，通过调节电位器W3，改变第二运算放大器LM358的同相端的设定值输入，从而控制齿杆伸出位置，电位器W3输出阻值越大，齿杆伸出也越大。
所述PID位置调节电路的第二LM358运算放大器的同向端和反相端的误差信号控制所述PWM脉宽调制电路。通过R15的一端与PWM脉宽调制电路的输入端U1连接。
如图5所示，所述PWM脉宽调制电路包括PWM驱动集成芯片及其周边电路，本实施例的PWM驱动集成芯片采用集成芯片SG2524，其内部有积分电容CT以及比较器，比较器对积分电容CT与输入电压进行比较，当位移电压大于给定电压时，功率输出N沟道MOS管T3给执行器供电；当位移电压小于给定电压时，功率输出N沟道MOS管T3停止给执行器供电，通过调节高低电平时间的长短决定给执行器供电时间的长短，波形见图6。
所述PWM脉宽调制电路还包括最大电流限制电路，芯片SG2524的电流限制检测引脚4连接电位器W6，通过调节电位器W6，可以保证输出电流限制在最大输出电流的50％以内，从而避免由于电流太大导致执行器过热，烧坏执行器线包及位移传感器。
所述电源电路包括两路整流滤波稳压电路，输入端通过保险开关接电源插座，电源插座可通过电缆连接交流220V/50Hz市电供电，一路整流滤波稳压电路通过整流、滤波、稳压等环节将其转换为驱动执行器螺线管工作的24V标准电压，然后再经过LM7809电路进行二级稳压滤波，转换成9V系统工作电压，供集成块及其它电路工作；另一路整流滤波稳压电路将市电转换为执行器位移传感器工作的±15V电压。
所述调试装置的控制电路板安装在一便携式机箱内，机箱上设置电源插座和执行器插座，电源插座可通过电源电缆连接220VAC/50Hz市电，执行器插座可通过执行器电缆线连接发动机执行器。
工作过程：
将电源插座通过220V电源线连接220VAC/50Hz市电，将执行器插座通过执行器电缆线连接被调试柴油机执行器；采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移信号，将获取的柴油机齿杆位置与设定位置进行比较，采用闭环PID调节，通过PWM脉冲调制，控制执行器双路螺线管的通电电流，利用电磁力推动齿杆运动，能够使执行器齿杆位置稳定控制在设定位置(10mm)。一体集成化后，只需接通电源和执行器电缆，齿杆可自行伸出设定值，方便简洁有效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.发动机供油提前角调试装置，其特征在于，包括：
位移信号采集电路，用于采集被调试柴油机执行器位移传感器的位移电压信号；
PID位置调节电路，用于将获取的位移电压信号与设定值进行比较，采用闭环PID调节；
PWM脉宽调制电路，根据PID位置调节电路的输出，通过PWM脉冲调制输出控制执行器双路螺线管的通电电流；
电源电路，用于为整个调试装置供电；
所述PID位置调节电路包括PID位置调节积分环节电路和PID位置调节微分环节电路；
所述PID位置调节微分环节电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端连接所述位移信号采集电路的输出端，反相端依次通过串联的电阻R12和电容C7接地，所述第一运算放大器的输出端通过电位器W1连接反相端，同时通过电位器W2连接所述PID位置调节积分环节电路；
所述PID位置调节积分环节电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相端连接所述PID位置调节微分环节电路的输出端；同相端依次通过电阻R22、电阻R23连接电位器W3的调节端，电位器W3的一个固定端通过电阻R26接地，另一个固定端依次通过电阻R27、电位器W4接微调电位器的一端，所述微调电位器的另一端通过一电阻接供电端；所述第二运算放大器的输出端通过并联的电阻R14和电容C9后再通过电容C8接反相端，输出端同时通过电阻R15接所述PWM脉宽调制电路。
2.根据权利要求1所述的发动机供油提前角调试装置，其特征在于：所述位移信号采集电路为二阶低通滤波器。
3.根据权利要求1所述的发动机供油提前角调试装置，其特征在于：所述PWM脉宽调制电路包括PWM驱动集成芯片及其周边电路。
4.根据权利要求3所述的发动机供油提前角调试装置，其特征在于：所述PWM驱动集成芯片的电流限制检测引脚4连接用于最大电流限制的电位器W6。
5.根据权利要求1所述的发动机供油提前角调试装置，其特征在于：所述电源电路包括两路整流滤波稳压电路，输入端通过保险开关接电源插座，电源插座可通过电缆连接交流220V/50Hz市电供电，一路整流滤波稳压电路将市电转换为驱动执行器螺线管工作的24V标准电压，然后再经过LM7809电路进行二级稳压滤波，转换成9V系统工作电压；另一路整流滤波稳压电路将市电转换为执行器位移传感器工作的±15V电压。
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