[实用新型]燃气发动机电控喷射控制设备

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及车用燃气发动机电控技术，特别涉及基于工业计算机的车用燃气发动机电控喷射技术领域。

(二)背景技术

燃气发动机是指燃烧气体燃料(如液化石油气LPG、压缩天然气CNG、液化天然气LNG、氢气和煤气等)的发动机。发动机燃用气体燃料能够降低有害污染物的排放，对于解决能源短缺、减轻大气污染和汽车能源多样化有积极的意义。电子控制单元(简称ECU)是燃气发动机的核心技术部件，而软件(控制算法)和硬件电路(传感器采集电路和执行器驱动电路)设计的优劣直接影响燃气发动机电控单元整体控制品质。目前车用燃气发动机电控单元几乎全部采用以单片机为核心的控制器。由于单片机的硬件、软件资源有限，在车用燃气发动机电控喷射技术开发过程中，会受到诸多条件限制，很难进行多方案、复杂控制算法的分析调试及系统特性的实时仿真，用于燃气发动机电控喷射技术的开发十分不方便。虽然专利为CN1749544A的专利文件公开了一种采用工控机(工业控制计算机)为核心的控制系统，用于燃气发动机的燃气供给控制。但该系统采用的是步进电机控制方式，而非新型的喷射式控制方式，同时该系统也不具备控制算法开发、调试和仿真功能。

目前国内外已研发出用于发动机控制器开发的商业化软件和设备，如dSPACE公司的Microbox、Pi Technology推出的适合于汽油机ECU快速控制开发平台OpenECU系统、Accurate Technologies(ATI)的基于目标ECU控制策略快速开发环境的No-Hooks OnTarget和江奎科技有限公司的多功能汽车发动机电控单元快速开发平台UECU。但是这类商业化产品针对性很强，适用范围窄，主要针对燃油发动机。国内专利号为CN1641505A和CN1402187A的实用新型创造都提出了一种控制器仿真测试系统，两者只具备仿真调试功能，其目的均是为汽车控制器提供一个虚拟的检测平台。专利号CN1687849A的实用新型创造利用单片机建立了一个多功能电子控制单元的开发平台，但该平台不具备控制策略仿真和评估功能。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够实现车用燃气发动机多点燃气喷射控制、控制参数的在线调整和发动机运行状态的实时监测，具备控制策略仿真和评估功能的车用燃气发动机电控喷射控制设备。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括开发装置、运行装置和信号处理装置，开发装置通过Ethernet网络与运行装置连接，运行装置与信号处理装置互联，信号处理装置包括工业数据采集板卡、输入信号调理模块和输出信号驱动模块，工业数据采集板卡与运行装置互联，输入信号调理模块连接工业数据采集板卡，安装在燃气发动机上的传感器连接输入信号调理模块，工业数据采集板卡的输出连接输出信号驱动模块，输出信号驱动模块连接燃气发动机执行机构。

本实用新型还有这样一些技术特征：

1、所述的运行装置采用xPC Target实时内核；

2、所述的输入信号调理电路连接节气门传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、转速传感器和氧传感器，输出信号驱动电路包括点火驱动电路、多点喷射控制阀驱动电路和怠速电机驱动电路，点火驱动电路连接点火线圈，怠速电机驱动电路连接怠速电机，多点喷射控制阀驱动电路连接低压燃气喷嘴。

本实用新型燃气发动机电控喷射技术研发设备由开发装置、运行装置和信号处理装置三部分组成。开发装置的计算机称为上位机，主要完成控制模型的设计、接口模块的设计，监控界面的设计以及通过MATLAB/RTW编译生成目标应用程序。开发装置通过Ethernet网络与运行装置连接，控制运行装置仿真进程的开始、停止、仿真装置运行参数和仿真模型参数的在线调整，开发装置目标应用程序的下载和运行装置计算结果的上传。运行装置的计算机称为下位机。开发装置编译生成的目标应用程序在下位机上具有很高的实时运算速度，能够满足实时控制对采样步长的要求。运行装置通过信号处理装置将下位机与燃气发动机上的传感器和执行机构相连，组成一个闭环控制系统。信号处理装置包括安装在下位机上的工业数据采集板卡、输入信号调理模块和输出信号驱动模块组成。安装在燃气发动机的传感器信号通过输入信号调理模块整形和滤波后，接到下位机采集板卡的信号端子板上。采集板卡的输出信号经过输出信号驱动模块连接燃气发动机执行机构。