发动机动力附件载荷分布式控制系统开发

摘要

发动机台架试验是厂商在开发过程中检测发动机性能和耐久性是否满足需求最为直接有效的方式，同时台架试验也可以为之后产品的改进提供思路。因此，发动机台架测试是发动机开发流程中最为重要的环节。
　　由于实验室硬件条件的限制，目前国内厂商所进行的发动机台架试验中发动机动力附件处于空载状态。发动机在台架试验的运行环境与整车实际使用环境相差较大，这造成了发动机台架试验数据无法真实反映发动机的性能，发动机在实际运行中的可靠性也无法在台架试验中表现。为了在发动机进行性能和耐久性台架试验时可以更真实的反映发动机的运行状态，本论文设计了一种发动机动力附件载荷分布式加载系统，可以在台架试验中施加不同的动力附件载荷来模拟整车上的运行工况，以强化发动机与前端轮系载荷的性能考核。主要内容包括:
　　1.载荷控制系统总体结构设计。根据台架试验要求，设计了以上位机为核心的模块化控制系统，并且根据设计方案选择合适控制和测量方式，完成传感器和执行器选型。
　　2.测控单元硬件系统设计。基于飞思卡尔微处理器设计测控系统电控单元，基于Codewarrior编写了测控单元的控制程序采用任务调度机制，为每一个任务设置标志位，在主控制函数中调用相关控制函数对负载系统进行控制。
　　3.测控系统后台管理软件设计。基于Visual Studio编译环境开发了后台管理软件，通过与各控制单元的通信，配合发动机台架测控系统实现动力附件的加载控制。主要功能模块有参数设置、串行通信、数据存储、试验状态显示、实时监测以及故障报警功能。此外，在后台软件内加入可编程电子负载控制模块用于发电机负载模块控制。
　　4.调试与试验。在完成系统机械和测控系统设计后，进行了测控系统上位机与分布式负载单元调试。完成调试后进行发动机动力附件的手动独立加载和循环综合加载两种试验。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 课题目的及意义

1．3 国内外发展现状

1．4 文章研究主要内容

第二章 分布式附件载荷系统设计及部件选型

2．1 载荷控制系统总体设计

2．2 发电机负载单元

2．2．1 汽车电源系统概况

2．2．2 发电机结构与原理

2．2．3 发电机载荷模拟模块

2．2．4 直流可编程电子负载

2．2．5 发电机负载实验装置改进

2．3 动转泵负载单元

2．3．1 转向泵加载模块设计

2．3．2 液压系统设计

2．3．3 动转泵负载控制过程

2．4 空调加载单元

2．4．1 空调附件加载原理

2．4．3 空调压缩机控制过程

2．5 真空泵系统

2．5．1 真空泵系统原理

2．5．2 真空泵系统附件特性与控制过程

2．5．3 真空泵负载系统主要部件选型

第三章 分布式负载单元测控系统软硬件设计

3．1 负载单元测控系统总体设计

3．2 动转泵负载单元测控系统设计

3．2．1 动转泵控制单元功能要求

3．2．2 动转泵控制单元硬件电路设计

3．2．3 控制器系统初始化

3．2．4 动转泵负载系统控制程序设计

3．3 空调加载系统

3．3．1 硬件电路总体设计

3．3．2 空调系统加载控制程序

第四章 后台控制软件设计

4．1 后台控制软件功能介绍

4．2 发电机加载后台管理界面

4．2．1 可编程电子负载通信协议

4．2．2 可编程电子负载测控程序设计

4．2．3 串口通信线路连接与测试

4．2．4 上位机控制软件设计

4．3 串口通信及试验参数设置

4．4 动力附件报警限值设置

4．5 数据存储、显示与回放

4．6 加载试验设置

4．6．1 手动加载

4．6．2 循环加载

第五章 系统调试及台架试验

5．1 电气系统设计

5．2 附件加载测控系统调试

5．2．1 数字信号处理电路调试

5．2．2 模拟信号处理电路调试

5．2．3 报警功能模块验证

5．3 加载试验

5．3．1 手动加载实验

5．3．2 自动加载实验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况