CN108760343A - 基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及调节方法，包括一个设置在待测汽车外部的控制系统和一个设置在待测汽车内部的与控制系统连接的执行机构，通过工业控制计算机设置检测程序，设置发动机转速的目标值R，读取发动机转速Ri，通过伺服放大器控制伺服电机，伺服电机控制油门压板调节汽车油门踏板，当发动机转速当前值Ri小于R时，控制伺服电机逆时针转动；当发动机转速当前值Ri大于时，控制伺服电机顺时针转动，同时通过数采处理器不断读取发动机转速进行信息反馈，循环调节汽车油门踏板，直到发动机转速值稳定在目标值范围内；可快速、精确地使发动机转速控制在目标转速范围之内，实现汽车的智能化检测。
Description
技术领域
本发明属于汽车检测辅助设备领域，涉及一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及方法，主要用于汽车检测线上的汽车动力性与尾气排放的自动检测。
背景技术
汽车动力性与尾气排放检测是汽车检测领域的主要检测项目，检测过程中需要控制发动机按照一定的转速运行。
目前对于发动机转速的控制主要停留在人工踩踏油门踏板使发动机按照一定转速运行，这种方法效率低，精度差，工作人员劳动强度大。目前少量汽车发动机油门配备自动调节装置，但是该装置是与整车集成在一起的，不可以单独使用。因此，为了使未配备油门自动调节装置的汽车也具有发动机油门自动调节的功能，需要提供一种汽车发动机油门的自动调节系统，使之能够直接、便捷地装载在汽车上,实现发动机油门自动调节的功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前汽车检测线进行汽车动力性和排放性能检测时，人为控制发动机转速在某一区间效率低、难度大的问题，提供一种以机器代替人来对发动机转速进行动态调控的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及调节方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
本发明提供了一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，包括一个设置在待测汽车外部的控制系统和一个设置在待测汽车内部的与控制系统连接的执行机构，控制系统包括一个控制柜，控制柜内设置有一个显示器、一个工业控制计算机、一个数据采集处理器和一个伺服放大器，显示器、数据采集处理器和伺服放大器均与工业控制计算机连接，数据采集处理器与汽车ECU连接；
所述的执行机构设置在待测汽车内且位于汽车油门踏板与驾驶员座椅之间的汽车底板上，执行机构包括一个水平设置的矩形的固定底板，固定底板的四个角固定设置有四个磁力表座，分别为靠近汽车油门踏板的1号磁力表座和2号磁力表座以及靠近驾驶员座椅的3号磁力表座和4号磁力表座，3号磁力表座和4号磁力表座之间有一个伺服电机固定设置在固定底板上，1号磁力表座和2号磁力表座之间有两个轴承座固定设置在固定底板上，其中1号轴承座靠近1号磁力表座，2号轴承座靠近2号磁力表座，1号轴承座和2号轴承座之间设置有一个传动轴，传动轴固定设置有一个从动齿轮，从动齿轮通过同步带与固定设置在伺服电机输出轴上的主动齿轮连接，一个矩形的油门压板的后端固定连接在传动轴的外圆柱面上，油门压板的前端设置有一个压板滚轮轴，压板滚轮轴的两端设置有两个压板滚轮，四个磁力表座吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板与汽车底板贴合，油门压板上的两个压板滚轮紧压在汽车油门踏板上，伺服电机与伺服放大器连接。
进一步的技术方案包括：
所述的伺服电机通过一个L型固定板固定在固定底板上，L型固定板的水平板的四个角通过四个螺栓固定在固定底板上的四个长条形通孔中，L型固定板的竖直板中心带有一个圆形孔洞，伺服电机的输出轴穿过L型固定板竖直板的圆孔，L型固定板的竖直板的四个角通过四个螺栓将伺服电机固定。
固定底板的四个角固定设置有四个竖直的磁力表座固定板，每个磁力表座固定板上通过两个螺栓固定对应的磁力表座。
本发明还提供了一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节方法，使用权利要求1所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，具体过程如下：
步骤一、四个磁力表座通电后吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板与汽车底板贴合，油门压板上的两个压板滚轮紧压在汽车油门踏板上；
步骤二、通过工业控制计算机设置检测程序，首先进行程序初始化，然后设置汽车发动机转速的目标值R，数据采处理器通过汽车ECU读取汽车发动机当前转速Ri，若发动机转速当前值(R±100)r/min，则通过伺服放大器控制伺服电机，伺服电机输出轴的转动通过同步带带动传动轴转动以控制油门压板带动压板滚轮下压或抬起用来调节汽车油门踏板的下压量，当发动机当前转速Ri小于(R-100)r/min时，伺服放大器控制伺服电机8逆时针转动带动压板滚轮下压使汽车油门踏板下压提高发动机当前转速；当发动机当前转速Ri大于(R+100)r/min时，伺服放大器控制伺服电机8顺时针转动带动压板滚轮抬起使汽车油门踏板抬起以降低发动机当前转速；同时通过数采处理器不断读取汽车发动机转速R进行信息反馈，循环调节汽车油门踏板，直到发动机转速当前值Ri稳定在目标值(R±100)r/min范围内时，伺服放大器使伺服电机停止转动使汽车油门踏板稳定在当前位置。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明的创新之处是提供一种用机器代替人工的通过控制油门踏板来控制发动机转速的装置及方法，执行机构上的油门压板可以实时改变发动机的转速，数采处理器可以实时采集发动机转速，并将发动机转速信息反馈至工业控制计算机，工业控制计算机采用PID控制，对执行机构进行实时调控，从而更加快速、精确地使发动机转速控制在目标转速范围之内，实现汽车的智能化检测。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置中的控制系统Ⅰ的轴侧投影示意图；
图2本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置中的执行机构Ⅱ的轴侧投影示意图；
图3本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置中的固定底板的结构示意图；
图4本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置中的L型固定板的结构示意图；
图5本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置在工作时的油门压板与汽车油门踏板之间的运动关系示意图；
图6本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置在工作时的油门压板与汽车油门踏板之间的运动关系在坐标系下的示意图；
图7本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置在工作时的油门压板与汽车油门踏板之间的运动关系在坐标系下的简图；
图8本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节方法的工作流程框图；
图中，1.控制柜，2.显示器，3.工业控制计算机，4.数采处理器，5.伺服放大器，6.固定底板，7.L型固定板，8.伺服电机，9.1号磁力表座，10.2号磁力表座，11.1号轴承座，12.2号轴承座，13.主动齿轮，4.从动齿轮，15.同步带，16.油门压板，17.传动轴，18.3号磁力表座，19.4号磁力表座，20.压板滚轮，21.油门踏板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1至图2，一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及方法包括控制系统Ⅰ、执行机构Ⅱ。所述控制系统Ⅰ包括控制柜1、显示器2、工业控制计算机3、数采处理器4与伺服放大器5。所述执行机构Ⅱ包括固定底板6、L型固定板7、伺服电机8、1号磁力表座9、2号磁力表座10、1号轴承座11、2号轴承座12、主动齿轮13、从动齿轮14、同步带15、油门压板16、传动轴17、3号磁力表座18、4号磁力表座19、压板滚轮20。
本发明提供了一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，具体结构如下，包括一个设置在待测汽车外部的控制系统Ⅰ和一个设置在待测汽车内部的与控制系统Ⅰ连接的执行机构Ⅱ，如图1所示，控制系统Ⅰ包括一个控制柜1，控制柜1内设置有一个显示器2、一个工业控制计算机3、一个数据采集处理器4和一个伺服放大器5，显示器2、一个数据采集处理器4和伺服放大器5均与工业控制计算机3连接，数据采集处理器4与汽车ECU连接；
如图2所示，所述的执行机构Ⅱ设置在待测汽车内且位于汽车油门踏板21与驾驶员座椅之间的汽车底板上，执行机构Ⅱ包括一个水平设置的矩形的固定底板6，固定底板6的四个角固定设置有四个磁力表座，分别为靠近汽车油门踏板21的1号磁力表座9和2号磁力表座10以及靠近驾驶员座椅的3号磁力表座18和4号磁力表座19，3号磁力表座18和4号磁力表座19之间有一个伺服电机8固定设置在固定底板6上，1号磁力表座9和2号磁力表座10之间有两个轴承座固定设置在固定底板6上，其中1号轴承座11靠近1号磁力表座9，2号轴承座12靠近2号磁力表座9，1号轴承座11和2号轴承座12之间设置有一个传动轴17，传动轴17固定设置有一个从动齿轮14，从动齿轮14通过同步带15与固定设置在伺服电机8输出轴上的主动齿轮13连接，一个矩形的油门压板16的后端固定连接在传动轴17的外圆柱面上，油门压板16的前端设置有一个压板滚轮轴，压板滚轮轴的两端设置有两个压板滚轮20，四个磁力表座吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板6与汽车底板贴合，油门压板16上的两个压板滚轮20紧压在汽车油门踏板21上，伺服电机8与伺服放大器5连接。
所述的伺服电机8通过一个L型固定板7固定在固定底板6上，如图4所示，L型固定板7的水平板的四个角通过四个螺栓固定在固定底板6上的四个长条形通孔中，L型固定板7的竖直板中心带有一个圆形孔洞，伺服电机8的输出轴穿过L型固定板7竖直板的圆孔，L型固定板7的竖直板的四个角通过四个螺栓将伺服电机8固定。
如图3所示，固定底板6的四个角固定设置有四个竖直的磁力表座固定板，每个磁力表座固定板上通过两个螺栓固定对应的磁力表座。L型固定板7的安装孔为长条孔，可以使伺服电机8相对于油门压板16方向运动，从而实现同步带15的张紧功能。
本发明还提供了一种基于油门踏板自动控制的发动机转速调节方法，使用前面所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，通过工业控制计算机设置检测程序，首先进行程序初始化，然后设置发动机转速的目标值R，通过数采处理器4读取发动机转速Ri，由PID控制来消除阶跃输入的稳态误差，超调量可以通过微分和积分本身迅速的修正，而比例调节没有延迟，只要误差出现，就可以产生修正响应，若发动机转速当前值Ri，则通过伺服放大器5控制伺服电机8，伺服电机8控制油门压板16调节汽车油门踏板21。当发动机转速当前值Ri小于R时，控制伺服电机8逆时针转动；当发动机转速当前值Ri大于R时，控制伺服电机8顺时针转动。同时通过数采处理器4不断读取发动机转速进行信息反馈，循环调节汽车油门踏板，直到发动机转速值稳定在目标值范围内，本方法具体过程如下：
步骤一、四个磁力表座通电后吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板6与汽车底板贴合，油门压板16上的两个压板滚轮20紧压在汽车油门踏板21上；
步骤二、通过工业控制计算机1设置检测程序，首先进行程序初始化，然后设置汽车发动机转速的目标值R，数据采处理器4通过汽车ECU读取汽车发动机当前转速Ri，，若发动机转速当前值Ri，则通过伺服放大器5控制伺服电机8，伺服电机8输出轴的转动通过同步带15带动传动轴17转动以控制油门压板16带动压板滚轮20下压或抬起用来调节汽车油门踏板21的下压量，当发动机当前转速Ri小于(R-100)r/min时，伺服放大器5控制伺服电机8逆时针转动带动压板滚轮20下压使汽车油门踏板21下压提高发动机当前转速；当发动机当前转速Ri大于(R+100)r/min时，伺服放大器5控制伺服电机8顺时针转动带动压板滚轮20抬起使汽车油门踏板21抬起以降低发动机当前转速；同时通过数采处理器4不断读取汽车发动机转速R进行信息反馈，循环调节汽车油门踏板21，直到发动机转速当前值Ri稳定在目标值(R±100)r/min的范围内时，伺服放大器5使伺服电机8停止转动使汽车油门踏板21稳定在当前位置；
本发明所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置及调节方法在调节过程中，油门压板16的转动角度α和油门踏板21的转动角度β之间的关系如下：
如图5至图7所示：油门压板16转动角度α和随之产生的汽车油门踏板21转动角度β的对应关系：以油门压板16转轴端面圆的圆心的铅垂线为Y轴，以油门踏板21底座侧面水平边坐在直线为X轴，X轴与Y轴交点为圆心0，油门压板16转动角度为α，油门踏板21随油门压板16的转动角度为β；a为油门压板16转轴端面圆的圆心距油门踏板21底座所在水平面的距离，b为油门踏板21所在直线的延长线与x轴的交点到圆心之间的距离，ac为油门压板16的纵向长度，为固定值，可通过测量得到；用A1代表油门压板16所在直线，A2代表油门踏板21所在直线，A1与A2交点为c(x,y)。R1是代表油门压板16最外端转动时扫过的圆弧所在的圆，当油门压板16下压时，点c(x,y)始终在圆R1上。至此可得直线A1的方程为：y＝k1x+a；直线A2的方程为：y＝k2(x-b)；R1：x2+(y-a)2＝ac2；(当执行机构(Ⅱ)的位置固定时，a，b，ac均为常数。可以通过测量得到)。联立方程A1和方程A2即可得到点c(x，y)的坐标，其中未知数为k1，k2。因为点c在R1上，所以将点c坐标代入R1方程中，即可得到k1与k2之间关系，关系式为记α1是油门压板16转动前与水平面之间的角度，β1是油门踏板20转动前与水平面之间的角度，又因为k1＝tanα1，k2＝tanβ1。从而得(1+(tanα1))2(a+b(tanβ1))2＝ac2(tanβ1-tanα1)2。从而得到α1与β1之间的关系，同理可得到油门压板16转动α之后，油门压板16与水平面之间的角度α2和油门踏板21与水平面之间的角度β2之间的关系。因为α＝α1-α2，β＝β1-β2，所以可以得到油门压板16的转动角度α和油门踏板21的转动角度β之间的关系。
Claims (4)
1.基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，包括一个设置在待测汽车外部的控制系统(I)和一个设置在待测汽车内部的与控制系统(I)连接的执行机构(Ⅱ)，控制系统(I)包括一个控制柜(1)，控制柜(1)内设置有一个显示器(2)、一个工业控制计算机(3)、一个数据采集处理器(4)和一个伺服放大器(5)，显示器(2)、数据采集处理器(4)和伺服放大器(5)均与工业控制计算机(3)连接，数据采集处理器(4)与汽车ECU连接；
所述的执行机构(Ⅱ)设置在待测汽车内且位于汽车油门踏板(21)与驾驶员座椅之间的汽车底板上，执行机构(Ⅱ)包括一个水平设置的矩形的固定底板(6)，固定底板(6)的四个角固定设置有四个磁力表座，分别为靠近汽车油门踏板(21)的1号磁力表座(9)和2号磁力表座(10)以及靠近驾驶员座椅的3号磁力表座(18)和4号磁力表座(19)，3号磁力表座(18)和4号磁力表座(19)之间有一个伺服电机(8)固定设置在固定底板(6)上，1号磁力表座(9)和2号磁力表座(10)之间有两个轴承座固定设置在固定底板(6)上，其中1号轴承座(11)靠近1号磁力表座(9)，2号轴承座(12)靠近2号磁力表座(10)，1号轴承座(11)和2号轴承座(12)之间设置有一个传动轴(17)，传动轴(17)固定设置有一个从动齿轮(14)，从动齿轮(14)通过同步带(15)与固定设置在伺服电机(8)输出轴上的主动齿轮(13)连接，一个矩形的油门压板(16)的后端固定连接在传动轴(17)的外圆柱面上，油门压板(16)的前端设置有一个压板滚轮轴，压板滚轮轴的两端设置有两个压板滚轮(20)，四个磁力表座吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板(6)与汽车底板贴合，油门压板(16)上的两个压板滚轮(20)紧压在汽车油门踏板(21)上，伺服电机(8)与伺服放大器(5)连接。
2.根据权利要求1所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，所述的伺服电机(8)通过一个L型固定板(7)固定在固定底板(6)上，L型固定板(7)的水平板的四个角通过四个螺栓固定在固定底板(6)上的四个长条形通孔中，L型固定板(7)的竖直板中心带有一个圆形孔洞，伺服电机(8)的输出轴穿过L型固定板(7)竖直板的圆孔，L型固定板(7)的竖直板的四个角通过四个螺栓将伺服电机(8)固定。
3.根据权利要求1所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，固定底板(6)的四个角固定设置有四个竖直的磁力表座固定板，每个磁力表座固定板上通过两个螺栓固定对应的磁力表座。
4.基于油门踏板自动控制的发动机转速调节方法，使用权利要求1所述的基于油门踏板自动控制的发动机转速调节装置，其特征在于，具体过程如下：
步骤一、四个磁力表座吸附面通过磁力吸附在汽车底板上，使固定底板(6)与汽车底板贴合，油门压板(16)上的两个压板滚轮(20)紧压在汽车油门踏板(21)上；
步骤二、通过工业控制计算机(1)设置检测程序，首先进行程序初始化，然后设置汽车发动机转速的目标值R，数据采处理器(4)通过汽车ECU读取汽车发动机当前转速Ri，若发动机转速当前值则通过伺服放大器(5)控制伺服电机(8)，伺服电机(8)输出轴的转动通过同步带(15)带动传动轴(17)转动以控制油门压板(16)带动压板滚轮(20)下压或抬起用来调节汽车油门踏板(21)的下压量，当发动机当前转速Ri小于(R-100)r/min时，伺服放大器(5)控制伺服电机8逆时针转动带动压板滚轮(20)下压使汽车油门踏板(21)下压提高发动机当前转速；当发动机当前转速Ri大于(R+100)r/min时，伺服放大器(5)控制伺服电机8顺时针转动带动压板滚轮(20)抬起使汽车油门踏板(21)抬起以降低发动机当前转速；同时通过数采处理器(4)不断读取汽车发动机转速R进行信息反馈，循环调节汽车油门踏板(21)，直到发动机转速当前值Ri稳定在目标值(R±100)r/min范围内时，伺服放大器(5)使伺服电机(8)停止转动使汽车油门踏板(21)稳定在当前位置。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20181106 |
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