CN110439701A - 一种船用多缸柴油机电控系统及其喷油同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种船用多缸柴油机电控系统及其喷油同步方法。该电控系统,包括一个主控制单元和多个气缸控制单元,所述主控制单元和各气缸控制单元之间分别通过通信总线和喷油触发信号线连接,用于传输气缸序号和喷油参数的数据包以及喷油触发信号;所述主控制单元,用于接收并根据曲轴同步信号计算得到喷油参数和喷油触发信号,并分别通过通信总线和喷油触发信号线向各气缸控制单元传输;所述气缸控制单元,用于在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。本发明实施例的技术方案,可以对喷油驱动实现精确的触发控制,同时又降低了对气缸控制单元控制芯片的性能需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及发动机电子控制技术领域,尤其涉及一种船用多缸柴油机电控系统及其喷油同步方法。
背景技术
船用柴油机常用于民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇。船用柴油机一般分为高速、中速和低速柴油机,其中船用大功率低速柴油机是目前船舶的主要动力形式之一。
船用大功率低速柴油机多采用一个主控制单元(Main Control Unit,MCU)和多个气缸控制单元(Cylinder Control Unit,CCU)组成的电控系统,用于控制柴油机喷油操作。主控制单元和气缸控制单元之间的同步,有数据通信的同步方式,也有直接用曲轴同步信号的方式。数据通信的同步方式为主控制单元接收曲轴同步信号并进行处理,通过通信总线将所有数据实时传输给气缸控制单元;直接用曲轴同步信号的方式为曲轴同步信号传输到气缸控制单元,由气缸控制单元进行分析处理。
采用通信的同步方式,由于通信的延迟,会导致各气缸控制单元喷油正时的延迟,且由于通信数据量的变化,还将造成这种延时的不确定性。而直接采用曲轴同步信号的同步方式,则由于须对曲轴信号进行分频和计数处理,对喷油正时进行定时计数等,这将对气缸控制单元的控制芯片提出较高的性能要求,也将增加气缸控制单元的软件复杂度。
发明内容
本发明实施例提供一种船用多缸柴油机电控系统及其喷油同步方法,以实现对喷油驱动实现精确的触发控制,同时又降低了对气缸控制单元控制芯片的性能需求。
第一方面,本发明实施例提供了一种船用多缸柴油机电控系统,包括一个主控制单元和多个气缸控制单元,其中:
所述主控制单元和各气缸控制单元之间通过通信总线连接,用于传输气缸序号和喷油参数的数据包;
所述主控制单元和各气缸控制单元之间通过喷油触发信号线相连,用于传输喷油触发信号;
所述主控制单元,用于接收并根据曲轴同步信号计算得到喷油参数和喷油触发信号,并分别通过通信总线和喷油触发信号线向各气缸控制单元传输;
所述气缸控制单元,用于在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
第二方面,本发明实施例还提供了一种船用多缸柴油机喷油同步方法,由本发明第一方面实施例提供的船用多缸柴油机电控系统来执行,包括:
所述主控制单元接收曲轴同步信号,并计算得到喷油参数和喷油触发信号;
所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元;
所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的喷油触发信号线,将喷油触发信号向各气缸控制单元传输;
所述气缸控制单元在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
本发明实施例通过在船用多缸柴油机电控系统中设置喷油触发信号线连接主控制单元和各气缸控制单元,直接传输喷油触发信号,解决了通信同步延迟的问题,实现对喷油驱动实现精确的触发控制,此外,通过通信总线传输经过主控制单元处理后的喷油参数,解决了无需由气缸控制单元处理曲轴同步信号的问题,同时又达到了降低气缸控制单元控制芯片性能需求的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种船用多缸柴油机电控系统的组成图;
图2是本发明实施例一中的喷油触发信号和数据包时序图;
图3是本发明实施例二中的一种船用多缸柴油机喷油同步方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种船用多缸柴油机电控系统的组成图,如图1所示,该系统包括一个主控制单元11和多个气缸控制单元12。
所述主控制单元11和各气缸控制单元12之间通过通信总线13连接,用于传输气缸序号和喷油参数的数据包;所述主控制单元11和各气缸控制单元12之间通过喷油触发信号线14相连,用于传输喷油触发信号;所述主控制单元11,用于接收并根据曲轴同步信号计算得到喷油参数和喷油触发信号,并分别通过通信总线13和喷油触发信号线14向各气缸控制单元12传输;所述气缸控制单元12,用于在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
上述方案中,气缸控制单元12的数量可以是多个,与每个气缸一一对应,对每个气缸进行控制。其中,每个气缸都有唯一且固定的编号。
主控制单元11可以是单片机来实现控制功能,用于接收曲轴同步信号,并对信号进行分频处理与计数操作,将曲轴信号分频为1°曲轴转角信号,然后通过预设的计算程序,可以得到需要发给各个气缸控制单元12的喷油触发信号和包括喷油参数的数据包;主控制单元11用于对当前喷油时刻进行定时计数,计算得到下一次喷油的气缸号和喷油参数,主控制单元11用于当判断触发信号输出完成时,通过通讯总线13将下一次喷油的气缸序号和喷油参数传输给气缸控制单元12。通讯总线13可以选各种总线,例如CAN总线。
喷油触发信号线14用于主控制单元11和各气缸控制单元12之间连接,用于传输喷油触发信号,喷油触发信号单独通过喷油触发线发送,保证了触发信号的实时性,解决了信号延迟的问题。
可选的,主控制单元11用于在当前喷油触发时刻通过通信总线13发送下一个喷油时刻的喷油参数,保证了当气缸控制单元12接收到触发信号时可以立刻进行喷油操作,避免了气缸控制单元12喷油正时的延迟。
可选的,主控制单元11用于发送喷油参数,具体在当前喷油触发信号脉冲的下降沿时触发下一个喷油时刻数据包的发送。这样的触发顺序确保了喷油驱动触发信号与数据包在时序上的正确性。如图2所示,主控制单元11接收到曲轴同步信号,对当前喷油时刻进行定时计数,并进行计算得到包含下一次喷油气缸号和喷油参数的数据包,在喷油时刻来临时,由喷油触发信号线14发出喷油触发脉冲信号,在喷油触发信号输出完成时刻t1(t2,t3……tN),主控制单元11通过CAN通讯总线将计算得到的包含下一次喷油气缸号和喷油参数的数据包发送给各气缸控制单元12。可选的,气缸控制单元12用于接收到数据包时,均保存所述数据包中的数据,以供下一个喷油触发信号到来时使用;如果确定所述数据包中的气缸序号与本单元对应的气缸序号相同,则触发喷油驱动,按照数据包中的喷油参数进行喷油操作。喷油参数的优先到达与保存保证了当触发信号来临时,及时进行喷油操作,解决数据传输的延迟问题。
本发明实施例一的技术方案,通过在船用多缸柴油机电控系统中设置喷油触发信号线连接主控制单元和各气缸控制单元,直接传输喷油触发信号,解决通信的同步延迟问题,实现对喷油驱动实现精确的触发控制,此外,通过通信总线传输经过主控制单元处理后的喷油参数,解决了无需由气缸控制单元处理曲轴同步信号的问题,同时又降低了对气缸控制单元控制芯片性能需求的效果。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种船用多缸柴油机喷油同步方法的流程图,本实施例可适用于船用多缸低速柴油机喷油控制情况,该方法由本发明实施例一提供的船用多缸柴油机电控系统来执行。
上述方法具体包括如下步骤:
步骤310、所述主控制单元接收曲轴同步信号,并计算得到喷油参数和喷油触发信号。
其中,曲轴同步信号是发动机控制系统中最主要的输入信号之一,是控制喷油不可缺少的信号,曲轴同步信号表现为脉冲信号。
其中,喷油参数包括喷油脉宽和喷油正时。喷油脉宽为喷油脉冲宽度,是指发动机控制喷油器每次喷油的时间长度,数值越大,表示喷油器每次打开的时间越长,发动机将获得较浓的混合器。喷油正时是发动机压缩行程终了时在正确的时刻向气缸内喷射燃油。
其中,计算方法为主控制单元预设的计算程序。
步骤320、所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元。
可选的,所述主控制单元通过和气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元包括:所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和下一个喷油时刻的喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元。
可选的,所述主控制单元在当前喷油触发信号脉冲的下降沿时触发下一个喷油时刻喷油参数数据包的发送。
其中,通信总线可以为CAN总线、LIN总线、UART总线,本实施例中通讯总线选择CAN总线;数据包具体包括气缸序号和下一个喷油时刻的喷油参数的数据包;数据包的发送时间为主控制单元在当前喷油触发信号脉冲的下降沿时触发下一个喷油时刻喷油参数数据包的发送。
步骤330、所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的喷油触发信号线,将喷油触发信号向各气缸控制单元传输。
步骤340、所述气缸控制单元在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
可选的,所述气缸控制单元在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作包括:所述气缸控制单元接收到数据包时,均保存所述数据包中的数据,以供下一个喷油触发信号到来时使用;如果确定所述数据包中的气缸序号与本单元对应的气缸序号相同,则触发喷油驱动,按照数据包中的喷油参数进行喷油操作。
其中,每个气缸控制单元控制一个气缸,每个气缸都有唯一且固定的编号,每个气缸号均与上一次数据包中的气缸号进行比对。
在上述实施例技术方案的基础上,还可以包括判断报错功能,具体为每个所述气缸控制单元对接收到的喷油触发信号进行计数,以确定当前喷油的气缸号,所述气缸控制单元将计数得到的气缸号通过与通信总线上一时刻接收到的触发喷油气缸号进行对比;如果比对不一致,则判断主控制单元的同步响应存在故障;如果比对一致,则默认确定为正常。主控制单元同步响应存在故障,可能是出现了CAN数据丢包,或喷油触发信号输出出错等情况。
其中,喷油触发信号是由喷油触发信号线传输的,气缸控制单元可进行计数,接收到一次喷油触发信号,气缸控制单元对上一次计算出来的气缸号进行数值加一操作得出新的气缸号;将新的气缸号与气缸控制单元通过CAN总线上一次接收到的数据包中的气缸号进行对比。其中初始气缸号由上一次停机时保存的数据提供。气缸控制单元计算出的气缸号可用来对系统进行故障判断。如果主控制单元工作正常,没有丢包或中断等故障发生,则气缸控制单元计算出来的气缸号与主控制单元上一次发送的气缸号应该是相同的,若不同则可视为发生了故障。
本实施例的技术方案,通过数据通信总线结合单一触发信号线组成的低速船用多缸柴油机喷油同步方法,具体是主控制单元通过通信总线和喷油触发信号线向各气缸控制单元分别传输喷油参数和喷油触发信号,解决了通常使用的通信的同步方式存在延时不确定性和曲轴同步信号的同步方式对控制芯片要求较高的问题,达到了对喷油驱动实现精确的触发控制,同时又降低了对气缸控制单元控制芯片的性能需求的效果。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种船用多缸柴油机电控系统,包括一个主控制单元和多个气缸控制单元,其特征在于:
所述主控制单元和各气缸控制单元之间通过通信总线连接,用于传输气缸序号和喷油参数的数据包;
所述主控制单元和各气缸控制单元之间通过喷油触发信号线相连,用于传输喷油触发信号;
所述主控制单元,用于接收并根据曲轴同步信号计算得到喷油参数和喷油触发信号,并分别通过通信总线和喷油触发信号线向各气缸控制单元传输;
所述气缸控制单元,用于在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述主控制单元具体用于在当前喷油触发时刻通过通信总线发送下一个喷油时刻的喷油参数。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述主控制单元具体用于在当前喷油触发信号脉冲的下降沿时触发下一个喷油时刻喷油参数数据包的发送。
4.根据权利要求1-3任一所述的系统,其特征在于,所述气缸控制单元用于接收到数据包时,均保存所述数据包中的数据,以供下一个喷油触发信号到来时使用;如果确定所述数据包中的气缸序号与本单元对应的气缸序号相同,则触发喷油驱动,按照数据包中的喷油参数进行喷油操作。
5.一种船用多缸柴油机喷油同步方法,由权利要求1-4任一所述的船用多缸柴油机电控系统来执行,其特征在于,所述方法包括:
所述主控制单元接收曲轴同步信号,并计算得到喷油参数和喷油触发信号;
所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元;
所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的喷油触发信号线,将喷油触发信号向各气缸控制单元传输;
所述气缸控制单元在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元包括:
所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和下一个喷油时刻的喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述主控制单元通过和各气缸控制单元之间的通信总线,将包括气缸序号和下一个喷油时刻的喷油参数的数据包传输给各气缸控制单元包括:
所述主控制单元在当前喷油触发信号脉冲的下降沿时触发下一个喷油时刻喷油参数数据包的发送。
8.根据权利要求5-7任一所述的方法,其特征在于,所述气缸控制单元在接收到喷油触发信号时根据喷油参数驱动气缸喷油动作包括:
所述气缸控制单元接收到数据包时,均保存所述数据包中的数据,以供下一个喷油触发信号到来时使用;如果确定所述数据包中的气缸序号与本单元对应的气缸序号相同,则触发喷油驱动,按照数据包中的喷油参数进行喷油操作。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,还包括:
每个所述气缸控制单元对接收到的喷油触发信号进行计数,以确定当前喷油的气缸号;
所述气缸控制单元将计数得到的气缸号通过与通信总线上一时刻接收到的触发喷油气缸号进行对比;
如果比对不一致,则判断主控制单元的同步响应存在故障。
10.根据权利要求5-7任一所述的方法,其特征在于:所述喷油参数包括喷油正时和喷油脉宽。
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