CN106936126A - 发动机试验室的供电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机试验室的供电控制系统，用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电，包括：电气柜、电源箱和发动机试验室外控制装置；电气柜，用于将外部交流电源转化为发动机及试验室其他用电设备运行所需四路电源；电源箱，安装在发动机试验室内部的信号采集箱悬臂上靠近发动机的一端，电源箱还具有发动机充电开关控制系统是否通过发动机发电机给蓄电池充电；发动机试验室外控制装置，其中设置有第四路电源各接线端子对应控制按钮。本发明的发动机试验室供电控制系统能提供不同的发动机供电电源，能适应各种启动方式，能避免发动机试验供电压不足情况发生，能避免对信号采集模块信号产生干扰。

Description

发动机试验室的供电控制系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电的发动机试验室供电控制系统。

背景技术

汽车发动机试验室主要由以下几部分构成：控制系统电柜、测功机、燃油系统、水系统、进气系统、传动系统、对中系统、排放系统、信号采集系统、环境系统、电气系统等。发动机电气系统是将配电柜中的工业用电转换成各种使发动机及试验室其他用电设备正常工作的电气控制装置。根据国内外主流发动机试验室布局，电气系统在试验室内部，便于发动机及其他设备的取电；而供试验人员操作的控制系统电柜在试验室外部，便于安全操作，如图1所示。

发动机试验室内的供电系统在正常工作需要提供三部分供电：启动电源供电、发动机供电、其他用电设备供电。发动机试验室试验过程中的启动方式分两种，一种是用蓄电池，通过启动机带动发动机启动；另外一种是通过试验台架自己的测功机带动发动机启动。所以系统中需要提供合适的蓄电池，以供用启动机启动时需要。

发动机供电是指供发动机点火线圈、喷油器、节气门、可变正时凸轮、氧传感器等发动机附件正常工作的供电。由于在发动机试验过程中，根据试验任务的不同，有时需要接入发电机、空调压缩机等附件，有时又不需要。故系统中需要给提供单独的供电模块，以供不接发电机时发动机的正常工作。在实际工作中，发动机在高速大负荷时，点火线圈的耗电非常大，故系统的供电需要恒定，且能覆盖各种极端工况下的供电需求；其他用电设备是指在发动机试验过程中需要的一些测量及数据采集设备(如ECU标定设备、LAMBDA仪、涡轮增压器转速测量仪、特殊的温度采集模块、模拟量采集模块、频率采集模块等)。这些设备也需要提供单独稳定的供电，以不受发动机工况变化导致系统电压波动的影响。

目前发动机试验室内的电气系统供电由一个单独的电气柜提供，该电气柜只提供一路12V的常供电、一路12V的上电信号供电和一路12V的其他设备供电。由于设计中在发动机工作中蓄电池停止充电，而试验结束后一般又会关掉所有设备，蓄电池也停止充电，这样蓄电池的电量常常不足，所以在某些不接入发动机启动机的试验时，常常因蓄电池内的电量不足，导致试验中断。而且在高速大负荷区域，发动机点火线圈的耗电巨大，加上线路损耗，发动机的供电电压到发动机端后，往往会降低很多，有时甚至会降低到最低需求电压的70％，导致试验不能正常进行，影响试验进度。由于试验室内部的布局，电气柜安装在墙上，而发动机在试验室的中心，从电气柜过来的供电线需要绕过很多设备，最后到达发动机附近。特别是由于有时需要接入的其他用电设备比较多，而且每次试验所需的用电设备不同，发动机有时也会不同，导致其他用电设备线路的连接非常复杂，如图2所示。

发动机试验室内部有个信号采集模块，作用是将发动机的温度、压力传感器等输入的信号处理后传送给控制电脑主机。由于各种设备的电源线、信号线常常混乱在一起，经常导致信号干扰等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能提供不同的发动机供电电源，能适应各种启动方式，能避免发动机试验供电压不足情况发生，能避免对信号采集模块信号产生干扰，用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电的发动机试验室供电控制系统。

为解决上述技术问题本发明提供的发动机试验室的供电控制系统，用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电，包括：电气柜、电源箱和发动机试验室外控制装置；

电气柜，用于将外部交流电源转化为发动机及试验室其他用电设备运行所需的四路电源，所述四路电源分别为：

第一路电源，通过自动充电机为蓄电池充电，蓄电池输出的各接线端安装在电源箱中，第一路电源蓄电池输出的各接线端至少包括：发动机供电、发动机启动、发动机预热、发动机发电机充电和发动机发电机短接；

第二路电源，转化为直流稳压电源其输出为直流12V，第二路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱，至少包括：试验室其他用电设备供电、试验室其他用电设备预留，发动机上电，发动机供油；

第三路电源，转化为直流稳压电源其输出为12V，第三路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，其作为发动机补偿供电；

第四路电源，转化为交流稳压电源其输出为24V，第四路电源为直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，第四各接线端路电源至少包括：发动机预热，发动机启动，发动机上电，发动机供油，发动机准备/急停，发动机补偿供电；

电源箱，安装在发动机试验室内部的信号采集箱悬臂上靠近发动机的一端，电源箱还具有发动机充电开关控制发电机是否通过自动充电机给蓄电池充电；

发动机试验室外控制装置，其中设置有第四路电源各接线端子对应控制按钮。

其中，电气柜接收的外部交流电源为220V或380V。

其中，发动机试验室外控制装置中发动机预热和发动机启动接线端所对应的控制按钮具有动合触点且带有复位功能。

发动机试验室内部的信号采集箱的悬臂可以左右移动，本发明的电源箱是安装在悬臂上，电气柜的输出电线通过悬臂直达电源箱，电源箱上接发动机线束的各接线端子改成接线柱，方便接线，电源箱中给其他用电设备供电的部分设计为并联的香蕉插头母头，在实际操作中可以更具需要随意接入合适的用电设备，极大的解决了接线混乱的问题。本发明电源箱中设计了发动机发电机充电接线端，直接将发动机发电机接上。当需要用发电机时的工况，闭合电源箱中的开关“发动机发电机充电”，发电机给蓄电池充电，自动充电机停止充电。当不需要发电机时，断开开关“发动机发电机充电”，动断触点闭合，自动充电机给蓄电池充电，动合触点断开，发电机停止充电。当某些工况发现发动机供电电压不够时，按下发动机试验室外的“发动机补偿供电”按钮，直流稳压电源能输出指定的电压到电源箱中，并入发动供电中。电气柜中各线路设计适合的保险丝，能对线路起到了良好的保护作用。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是发动机试验室平面布置示意图。

图2是现有发动机试验室供电系统结构示意图。

图3是本发明发动机试验室供电系统结构示意图。

图4是本发明实施例的电气柜原理示意图。

图5是本发明实施例的电源箱原理示意图。

图6是本发明实施例的发动机试验室外控制装置原理示意图。

图7是本发明实施例的接线对应关系示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明提供的发动机试验室的供电控制系统，用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电，包括：电气柜、电源箱和发动机试验室外控制装置；

电气柜，用于将外部交流220V电源转化为发动机及试验室其他用电设备运行所需的四路电源，所述四路电源分别为：

第一路电源，通过自动充电机为蓄电池充电，蓄电池输出的各接线端安装在电源箱中，第一路电源蓄电池输出的各接线端至少包括：发动机供电、发动机启动、发动机预热、发动机发电机充电和发动机发电机短接；

第二路电源，转化为直流稳压电源其输出为直流12V，第二路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱，至少包括：试验室其他用电设备供电、试验室其他用电设备预留，发动机上电，发动机供油；

第三路电源，转化为直流稳压电源其输出为12V，第三路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，其作为发动机补偿供电；

第四路电源，转化为交流稳压电源其输出为24V，第四路电源为直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，第四各接线端路电源至少包括：发动机预热，发动机启动，发动机上电，发动机供油，发动机准备/急停，发动机补偿供电；

电源箱，安装在发动机试验室内部的信号采集箱悬臂上靠近发动机的一端，电源箱还具有发动机充电开关控制系统是否通过发动机发电机给蓄电池充电；

发动机试验室外控制装置，其中设置有第四路电源各接线端子对应控制按钮。

其中，动机试验室外控制装置中发动机预热和发动机启动接线端所对应的控制按钮具有动合触点且带有复位功能。

兹举一具体实施例进一步说明，电气柜原理图如图4所示，从配电柜中的AC220V交流电经过主开关SA后分成4路，第一路到自动充电机，给蓄电池充电，蓄电池输出为12V直流电。蓄电池出有1组接线端子XT2，分别是：发动机供电4、11，启动5、12，预热6、13，发动机发电机充电7、14和发动机发电机短接19、20，全部连接到电源箱中。

主开关SA后的第二路到直流稳压电源，直流稳压电源输出为12V直流电，有1组接线端子XT3，分别是用电设备供电1、5，预留2、60，上电3、7，供油4、8，全部连接到电源箱中。

如图5所示，主开关SA后的第三路到另一个直流稳压电源，直流稳压电源的输出也是12V直流电，作用是在需要的时候通过试验室外的操作按钮“发动机补偿供电”K55，使24V电源模块中接触器单元的电磁线圈KA6通电，继而线圈K41通电，然后12V或者更高电压的补偿供电并入电源箱中的34,44端子中。

如图6结合图7所示，主开关SA后的第四路到AC24V电源模块中，给各继电器，接触器供电。其后有1组接线端子XT4，XT4接线端子中的预热1、2，启动3、4，上电5、6，供油7、8，准备/急停9、10，发动机补偿供电11、12连接到发动机试验室外的控制按钮中。

电源箱安装在发动机试验室内部的信号采集箱悬臂上，由于其靠近发动机，便于接线。电源箱中的发动机充电开关为转换开关，当发动机接发电机时，发电机接入XT6中的接线端子2、12，此时应闭开关K61，K61的动合触点闭合，发电机通过电源箱的接线端子42、32接入电气柜中接线端子XT2中的7、14，发电机给蓄电池充电；开关K61中的动断触点断开，自动充电机停止给蓄电池充电。

发动机试验室外的控制按钮原理图如图6所示，其中预热按钮K51和启动按钮K52为具有动合触点且带有复位功能的按钮。原因是预热或者启动只须短时间接通，到下一步操作后，预热或者启动按钮应该复位，回到断开状态，否则为烧坏启动电机或者预热塞。

假设发动机试验室正在试验的发动机型号为C15T，需要接入发电机，不用启动机启动，用测功机倒拖的方式启动，需要用LAMBDA测量仪来测量LA4值，需要用涡轮增压器转速传感器测量增压器转速，需要用单独的模拟量采集模块测量HFM附近的压力，改外接的压力传感器需要12V供电。试验工况为怠速到6000转满负荷。

按图7中的接线对应图，将发动机供电、发电机充电、上电、启动、预热线分别接到电源箱的接线柱上，其中预热和启动线是备用的，可接可不接，本试验中接上。再将LAMBDA测量仪、涡轮增压器转速传感器、模拟量采集模块测量、频率采集模块、外接的压力传感器、ECU通讯工具、单独的氧传感器加热接到用电设备供电中，由于各个用电设备取电均为香蕉头，所以可以两两并联插入电源箱中的用电设备香蕉头中。由于本试验需要接入发电机，故将电源箱中的3个开关都闭合。此时电源箱中用电设备为通路，发动机及其他线路也为通路，发电机充电为通路，发电机通过XT6中的(42、32)经过XT2中的(7、14)直接为蓄电池充电。

打开电气柜中的开关SA，直流稳压电源1开始工作，LAMDA测量仪、涡轮增压器转速传感器、模拟量采集模块测量、频率采集模块、外接的压力传感器、ECU通讯工具、单独的氧传感器可以开始工作，当发动机控制系统准备完毕后，按下发动机试验室外的控制按钮XT7中的“准备/急停”按钮K55，线圈KA5得电，继而线圈K31得电，蓄电池接入发动机线束中，直流稳压电源1中的“上电”信号也通电，按下发动机试验室外的控制按钮XT7中的“上电”按钮K53，线圈KA3得电，继而线圈K22得电，开关K22的动合触点闭合，上电信号通过XT3中的(3、7)，XT6中的(7、17)接入ECU中，同时开关K22的动断触点断开，由于电源箱中的K61闭合，所以XT2中的(19、20)开路，自动充电机停止为蓄电池充电，同时发电机充电线路通路。当发动机启动后，发电机即可开始为蓄电池充电。

当到高速大负荷工况，此时发现ECU报错，故障为ub低于12V，此时闭合发动机试验室外的控制按钮XT7中的“发动机补偿供电”K56，此时线圈KA6得电，继而线圈K41也得电，直流稳压电源2中的12V或更高的电压通过XT5中的(1、2)，通过XT6中的(43、33)并入发动机供电中，此时发动机ECU故障清除。

LAMBDA：空燃比符号；LA4：空燃比值；ECU：电子控制单元；HFM：流量计。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发动机试验室的供电控制系统，用于发动机试验室的发动机及试验室其他用电设备供电，其特征在于，包括：电气柜、电源箱和发动机试验室外控制装置；

电气柜，用于将外部交流电源转化为发动机及试验室其他用电设备运行所需的四路电源，所述四路电源分别为：

第一路电源，通过自动充电机为蓄电池充电，蓄电池输出的各接线端安装在电源箱中，第一路电源蓄电池输出的各接线端至少包括：发动机供电、发动机启动、发动机预热、发动机发电机充电和发动机发电机短接；

第二路电源，转化为直流稳压电源其输出为直流12V，第二路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱，至少包括：试验室其他用电设备供电、试验室其他用电设备预留，发动机上电，发动机供油；

第三路电源，转化为直流稳压电源其输出为12V，第三路电源直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，其作为发动机补偿供电；

第四路电源，转化为交流稳压电源其输出为24V，第四路电源为直流稳压电源其输出的各接线端安装在电源箱中受发动机试验室外控制装置控制，第四各接线端路电源至少包括：发动机预热，发动机启动，发动机上电，发动机供油，发动机准备/急停，发动机补偿供电；

电源箱，安装在发动机试验室内部的信号采集箱悬臂上靠近发动机的一端，电源箱还具有发动机充电开关控制系统是否通过发动机发电机给蓄电池充电；

发动机试验室外控制装置，其中设置有第四路电源各接线端子对应控制按钮。

2.如权利要求1所述的发动机试验室的供电控制系统，其特征在于：电气柜接收的外部交流电源为220V或380V。

3.如权利要求1所述的发动机试验室的供电控制系统，其特征在于：发动机试验室外控制装置中发动机预热和发动机启动接线端所对应的控制按钮具有动合触点且带有复位功能。